авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 ||

Кандидат химических наук инновационные технологии систем производственного водоснабжения заводов черной металлургии

-- [ Страница 5 ] --

4. На основе применения аппаратов ОФ и ОКУД разработана технология и введены в эксплуатацию внецеховые очистные сооружения с одноступенчатой технологией очистки оборотной воды и гравитационным обезвоживанием осадка для МНЛЗ и АГПМ. На рис. 23 показаны технологические схемы очистки оборотной воды: «А» и «В» инжиниринговых компаний «Simem» (Италия), «PSE», «BAMAG» (Германия), УкрГНТЦ «Энергосталь» (Украина), «НАЛКО» и др. (станы «5000» Магнитогорского МК и Выксунского МЗ, термоотдел Синарского ТЗ, и др.) и «С» по разработкам автора (стан 250/150 НСММЗ, сталеплавильно-прокатный комплекс Березовского ЭМЗ, стан «2800» МК «Уральская сталь» и др.).

По технологии «С» капитальные затраты на внецеховые сооружения уменьшены в 1,5 2 раза. Так, было исключено ранее намеченное строительство фильтровальной станции производительностью 4,5 тыс. м3/ч, стоимостью 0,3 млрд. руб. для доочистки оборотной воды сортовых станов Магнитогорского МК. Эксплуатационные затраты уменьшаются от 1,3 до 2,5 раз. Удельные затраты энергии на очистку оборотной воды и обезвоживания осадка, ввиду использования в основном сил гравитации, снижены с (6080)·10-3 до 5·10-3 кВт·ч/м3. Внутрицеховой окалиноотстойник, на примере Белоцерковского МЗ (Украина), по технологии VAI-Siеmens (поз.1) при глубине 12 м имеет площадь 180м2, объем 2660м3, а по разработке автора, (поз.3) при той же глубине, соответственно, 85 м2 и 700 м3.

 Принципиальные схемы очистки-26

Рис.23. Принципиальные схемы очистки оборотной воды и обезвоживания осадка МНЛЗ, АГПМ и АТОП:

Внутрицеховые очистные сооружения: 1 – окалиноотстойник с бункером для обезвоживания окалины; 2 - то же, увеличенного размера - для возможности подачи воды на фильтры; 3 – окалиноотстойник конструкции автора; 4 - насосная станция; 5 - грейфер;

Внецеховые очистные сооружения: 6 - вторичный предотстойник; 7 – площадка для обезвоживания ОМО; 8 - грейфер; 9 - насосная станция; 10 - осветлительные фильтры; 11 - градирня; 12 - резервуар с насосами для промывки фильтров и подачи потребителям; 13 - шламовый насос; 14 - сгуститель промывной воды; 15 - насосная станция; 16 - ленточный фильтр-пресс или центрифуга; 17 - конвейер; 18 - контейнер для обезвоженного ОМО; 19 - ОФ; 20 - насосная станция для подачи воды на градирню и потребителям; 21 – ОКУД с насосной станцией надосадочной воды и фильтрата;

I - загрязненная ОМВ от потребителей; II - подача воды на внецеховые очистные сооружения; III - обезвоженная крупная окалина; IV - подача воды от насосной станции первичного отстойника МНЛЗ, насосных станций ламинарного и интенсивного охлаждения проката и термоотделов; V - подача очищененой охлажденной воды потребителям; VI - промывная вода фильтров; VII - ОМО на обезвоживание; VIII - обезвоженный ОМО; IX - нефтепродукты; X - фильтрат фильтр-пресса или фугат центрифуги. Ввод реагентов на схеме условно не показан.

5. Вследствие компактности разработанного оборудования и простоты цепей аппаратов уменьшается занимаемая очистными сооружениями территория от 1.3 (по схеме рис.23) до 3 раз (рис.24, 25).

Рис.24. НЛМК. Оборотный цикл ГДП №7: 1 – первоначальный вариант с тремя заглубленными радиальными отстойниками диаметром 30 м.; 2 - построенные сооружения с тремя наземными ОФ диаметром 10 м. (с двумя дополнительными сгустителями осадка и зданием для шламовых насосов, реагентного хозяйства и вспомогательных помещений).

Благодаря сниженным габаритам, очистные сооружения оборотного цикла ГДП № 4 и №5 Енакиевского МЗ были размещены на небольшой свободной площадке непосредственно на территории доменного цеха (рис.25). Три аппарата ОФ диаметром 10 м. (2 рабочих, 1 резервный) установлены на перекрытии насосной станции с циркуляционными и шламовыми насосами. Наряду с минимизацией стоимости очистных сооружений, приближение их к газоочисткам позволило исключить строительство дорогостоящей эстакады водоводов длиной 1,5 км. и снизить затраты энергии на циркуляцию воды.

Рис.25. Енакиевский МЗ (Украина). Очистные сооружения оборотного цикла водоснабжения ГДП №4 и №5. Производительность – 2400 м3/час

6. Повышены эстетические качества очистных сооружений «грязных» оборотных циклов, обеспечены нормативные санитарно-гигиенические условия труда, управление работой сооружений осуществляется системами АСУ ТП с контролем оператором (рис.26).

Рис.26. Выксунский МЗ. Участок объемного термоупрочнения ТЭСЦ-3. Блок очистки оборотной воды. Производительность – 2500 м3/час

7. Экологические результаты работы:

7.1. При очистке по одноступенчатым схемам обеспечивается с запасом нормативное качество оборотной воды для всех металлургических агрегатов по механическим примесям взвешенным веществам и нефтепродуктам, являющееся необходимым условием работы систем в замкнутом режиме, без сброса сточных вод. Данное условие не является достаточным, поскольку должны быть обеспечены термическая и биологическая стабильность воды и отсутствие коррозии контактирующих с ней поверхностей. На решение этих проблем направлена разработанная математическая модель, позволяющая прогнозировать солевой состав оборотной воды в сложных СПВ.

7.2. Герметизация аппаратов ОФ и ОКУД, а также глубокая очистка оборотной воды снижают до минимума выбросы загрязнений в атмосферу. Для отопления зданий очистных сооружений используется тепло, излучаемое металлическими корпусами ОФ. Снижено удельное потребление энергии на порядок величин по процессам очистки и обезвоживания осадков в оборотных циклах сталеплавильного и прокатного производств, а также на циркуляцию оборотных вод ввиду возможности приближения компактных очистных сооружений к потребителям.

7.3.Вследствие достижения глубокого обезвоживания допустима дальняя круглогодичная перевозка наиболее токсичного ОМО с передельных заводов на утилизацию. Так, с НСММЗ и с БЭМЗ осадок перевозится на аглофабрику НЛМК на расстояние более 1000км. Возможна утилизация ОМО в виде окатышей на этих же предприятиях в сталеплавильных цехах (строятся две установки на трубопрокатных заводах).

7.4. Существенное снижение габаритов, стоимости строительства и эксплуатации по очистным сооружениям и обессоливающим установкам создает экономические условия для реконструкции многочисленных устаревших СПВ с получением технологических и экологических результатов.

Заключение

1. Изучение литературных данных и результатов эксплуатации показало, что структура СПВ заводов черной металлургии, применяемые технологии и оборудование в значительной степени не соответствуют современным технико-экономическим и экологическим требованиям. Эти проблемы определили цель и задачи данной работы.

2. Разработанная технологическая модель позволяет оптимизировать структуру сложных СПВ заводов черной металлургии с целью минимизации затрат на обессоливание воды при обеспечении технологических и экологических требований к ее качеству.

3. Установлены физико-химические и технологические свойства, а также их взаимосвязь для экологически наиболее опасных и сложных ОМВ и ОМО сталеплавильного и прокатного производств. Выявлена значительная способность этих систем к ортокинетической гидрофобной флокуляции, позволяющая интенсифицировать безреагентные процессы их глубокой очистки и обезвоживания.

Разработана систематизация указанных окалиномаслосодержащих систем, определяющим критерием которой является удельная поверхность первичных частиц твердой фазы. На основе степени гидрофильности/гидрофобности твердой фазы и полярности/аполярности дисперсионной среды предложена классификация трехфазных микрогетерогенных дисперсий техногенного происхождения, названных эмульсионно-суспензионными системами, три из которых являются технологическими водами и осадками.

4. Разработана физическая модель с математическим описанием процесса фильтрования ОМО через пористые перегородки с одновременным закупориванием ее пор и образованием слоя осадка. Выведено уравнение кинетики фильтрования, отличающееся от аналогичного выражения для суспензий дополнительным членом, отражающим сопротивление закупоривания. Закономерности использованы при создании технологии вакуум-фильтрования на базе разработанного ленточного фильтра типа Лн с намывным слоем ФВВ из отходов металлургии. В сравнении с фильтр-прессованием, удельная производительность увеличена в 2 3 раза при сниженных на порядок энергозатратах.

5. Разработаны технология и аппарат простой конструкции для отстаивания, классификации, уплотнения и дренирования (ОКУД) полидисперсных осадков, основанные на гидравлической классификации дисперсной фазы. Наиболее актуально их применение для глубокого безреагентного обезвоживания ОМО до влажности 15% (сыпучее состояние). Применение данной технологии на 4-х предприятиях России и Украины позволило принципиально снизить стоимость строительства и эксплуатационные затраты, а также утилизировать ОМО в цехах рудоподготовки металлургических комбинатов.

6. На основе известного высокоэффективного метода холодного окомкования дисперсных материалов и разработанных автором процессов обезвоживания создана комплексная технология переработки ОМО в окатыши, что позволяет утилизировать его в сталеплавильных агрегатах на передельных металлургических заводах.

7. Разработан отстойник-флокулятор, главной областью применения которого является одноступенчатая глубокая очистка технологических вод всех металлургических агрегатов. Величина критерия эффективности, например, при реагентной очистке оборотной воды ГДП, равна 0,83 для отстойников-флокуляторов и 0,34 для лучших аналогов. На металлургических заводах работает более 70 аппаратов ОФ преимущественно диаметром 10 м. с производительностью до 1200 м3/ч. Заканчивается монтаж 7 аппаратов, в т.ч. на НЛМК, диаметром 12 м. с производительностью до 1700 м3/ч.

8. На основе аппаратов ОФ, ОКУД и других разработок выполнены проекты и внедрены на 37 объектах 26 заводов черной металлургии очистные сооружения, имеющие существенно лучшие технико-экономические и экологические показатели в сравнении со всеми аналогами. Проектирование объектов СПВ для предприятий черной металлургии инжиниринговыми фирмами России и Украины ведется преимущественно на основе разработок автора. Эти технологии и оборудование также внедряются на предприятиях цветной металлургии, машиностроения, энергетики и других отраслей народного хозяйства.

9. На основе идей и результатов данной работы в основанной и руководимой автором инжиниринговой Научно-проектной фирме «Эко-проект» продолжаются исследования, совершенствование технологий и оборудования, проектирование и внедрение водно-экологических объектов в СПВ черной металлургии России, Украины и Казахстана. Свои разработки автор использует в процессе обучения студентов кафедры «Водное хозяйство и технология воды» УрФУ им. Б.Н.Ельцина.

Таким образом, в результате выполнения исследований и разработок принципиально повышен технико-экономический и экологический уровень систем производственного водоснабжения предприятий черной металлургии, что и являлось целью данной работы.

Основное содержание диссертации изложено в публикациях:

А) Публикации в периодических изданиях, рекомендованных ВАК РФ

  1. Галкин, Ю. А. Технологическая модель сложных систем водного хозяйства промышленных предприятий и комплексов [Текст] / Ю. А. Галкин // Водоснабжение и санитарная техника. – 2010. - №6. - С. 27-31.
  2. Галкин, Ю. А. Разработка и результаты применения отстойников-флокуляторов для очистки оборотной воды металлургических заводов России и Украины [Текст] / Ю. А.Галкин // Водоснабжение и санитарная техника. – 2010. - №2. - С. 5-9.
  3. Галкин, Ю.

    А. Инновационные технологии водоподготовки для основных переделов черной металлургии [Текст] / Ю. А. Галкин // Сталь. - 2009. - №3. - С. 92-93.

  4. Галкин, Ю. А. Определение гидравлических параметров камеры флокуляции отстойника-флокулятора [Текст] / Ю. А. Галкин, С. И. Эпштейн // Экология и промышленность России. - 2009. - №2. - С. 38-42.
  5. Галкин, Ю. А. Математическая модель сложных систем водного хозяйства промышленных предприятий и комплексов [Текст] / Ю. А. Галкин // Экология и промышленность России. - 2008. - №3. - С. 36-39.
  6. Галкин, Ю. А. Технология глубокой очистки оборотной воды станов горячей прокатки и МНЛЗ на отстойниках-флокуляторах [Текст] / Ю. А. Галкин // Сталь. - 2008. - №3. - С. 90-93.
  7. Галкин, Ю. А. Технология обезвоживания окалиномаслосодержащих осадков [Текст] / Ю. А. Галкин, И. А. Сидорова // Сталь. - 2007. - №12. - С. 91-93.
  8. Галкин, Ю. А. Современные технологии и оборудование для очистки оборотных и сточных вод предприятий черной металлургии [Текст] / Ю. А. Галкин // Сталь. - 2006. - №5. - С. 131-133.
  9. Галкин, Ю. А. Классификация эмульсионно-суспензионных систем [Текст] / Ю. А. Галкин // Вестник Уральского государственного технического университета (Вестник УГТУ – УПИ). Строительство и образование. Сборник научных трудов. - 2005. - №14 (66). - С.293-294.
  10. Галкин, Ю. А. Повышение экологической безопасности систем оборотного водоснабжения предприятий, расположенных в бассейнах рек Украины [Текст] / Ю. А. Галкин, Л. Н. Кузнецова // Водное хозяйство России. Проблемы технологии. Управление. - 2005. - т. 7. - №2. - С. 209-212.
  11. Галкин, Ю. А. Безобжиговое окускование железосодержащих отходов металлургического предприятия на магнийсодержащих вяжущих [Текст] / В. Е. Лотош, Ю. А. Галкин // Известия высших учебных заведений «Черная металлургия». - 2002. - № 12. - С. 11-15.
  12. Галкин, Ю. А. Совершенствование технологии утилизации окалиномаслосодержащих осадков сточных вод машиностроительных предприятий [Текст] / В. Е. Лотош, Ю. А. Галкин // Сталь. - 1996. - №8. - С. 65-67.
  13. Галкин, Ю. А. Совершенствование процесса ускоренного твердения безобжиговых окатышей [Текст] / В. Е. Лотош, Ю. А. Галкин // Сталь. - 1993. - № 12. - С. 7-11.
  14. Галкин, Ю. А. Технология утилизации осадков сточных вод машиностроительных предприятий [Текст] / Ю. А. Галкин, В. Е. Лотош, В. И. Аксенов, А. А. Чесноков, Л. Л. Кочнев // Химия и технология воды. - 1990. - т. 12. - №6. С. 563-567.
  15. Галкин, Ю. А. Эмульсионно-суспензионные микрогетерогенные системы и их классификация [Текст] / Ю. А. Галкин // Химия и технология воды. - 1989. - т.11. - №11. - С. 1048-1051.
  16. Галкин, Ю. А. Особенности процесса фильтрования эмульсионно-суспензионных систем / Ю. А. Галкин // Химия и технология воды. - 1989. - т. 11. - №10. - С. 883-885.
  17. Галкин, Ю. А. Некоторые закономерности взаимодействия частиц дисперсной фазы окалиномаслосодержащих сточных вод [Текст] / Ю. А. Галкин, А. Л. Рабинович, В. Г. Березюк // Химия и технология воды. - 1989. - т. 11. - №5. - С. 397-399.
  18. Галкин, Ю. А. Математическое описание процессов фильтрования через вспомогательные вещества [Текст] / Ю. А. Галкин // Химия и технология воды. - 1987. - т. 9. - №5. - С. 387-390.
  19. Галкин, Ю. А. Сорбционные свойства отходов металлургических предприятий - компонентов фильтровальных вспомогательных веществ [Текст] / В. Г. Березюк, Ю. А. Галкин, В. И. Аксенов, О. В. Евтюхова, Т. В. Илюшина // Химия и технология воды. - 1987. - т. 9. - № 4. - С. 323-325.
  20. Галкин, Ю. А. О сорбции маслопродуктов отходами металлургического производства [Текст] / Ю. А. Галкин, В. Г. Березюк, В. И. Аксенов // Журнал прикладной химии. АН СССР. - 1986. - С. 2-11.
  21. Галкин, Ю. А. Установка для утилизации окалиномаслосодержащих осадков сточных вод трубопрокатных цехов [Текст] / Ю. А. Галкин, В. И. Аксенов, А. А. Чесноков, В. Е. Лотош, В. Г. Березюк, Л. Л. Кочнев, А. В. Парвов // Сталь. - 1985. - №10. - С. 91-93.

Б) Материалы конференций, симпозиумов, конгрессов

Опубликованы доклады и тезисы в сборниках, в т.ч.: Международной выставки и конгресса «Вода: экология и технология» ЭКВАТЭК-2008, 2010 гг; Международного промышленного Форума, г. Челябинск, 2009, 2010гг; Симпозиума «Экологическая безопасность государств – членов Шанхайской Организации Сотрудничества», Екатеринбург, 2009 г; Международной конференции «Новые тенденции рационального использования вторичных ресурсов и проблемы экологии. – МИСиС», Москва, 2008 г; Международного симпозиума и выставки «Чистая вода России-2008», Екатеринбург; Международного конгресса «ЕТЕВК – 2005», Украина.

В) Монографии

1. Галкин Ю.А. Промышленное водоснабжение / В.И.Аксенов, Ю.А.Галкин, В.Н.Заслоновский, И.И.Ничкова // Учебное пособие.- УрФУ.- Екатеринбург.- 2010.- 234 с.

2. Галкин Ю.А. Применение флокулянтов в системах водного хозяйства / В.И.Аксенов, Ю.В.Аникин, Ю.А.Галкин, И.И.Ничкова, Л.И.Ушакова, Н.С.Царев // Учебное пособие УГТУ-УПИ. – Екатеринбург. – 2008.- 98с.

3. Галкин Ю.А. Водное хозяйство промышленных предприятий: Справочное издание: В 6 книгах. Книга 2. / В.И.Аксенов, Ю.А.Галкин, М.Г.Ладыгичев, И.И.Ничкова, В.А.Никулин, В.В.Аксенов // Под ред. В.И.Аксенова. - М.: Теплотехник, 2005. – 432 с.

4. Галкин Ю.А. Водное хозяйство промышленных предприятий: Справочное издание: В 6 книгах. Книга 3. / В.И.Аксенов, Я.М.Щелоков, Ю.А.Галкин, И.И.Ничкова, М.Г.Ладыгичев // Под ред. В.И.Аксенова. - М.: Теплотехник, 2005. – 368 с.

5. Галкин Ю.А. Замкнутые системы водопользования на трубных предприятиях / В.И.Аксенов, Ю.П.Беличенко, Ю.А.Галкин //«Металлургия». - Москва. 1987. - 112 с.

6. Галкин Ю.А. Создание и эксплуатация замкнутых бессточных и безотходных систем водного хозяйства промышленных предприятий Урала / В.И.Аксенов, Ю.А.Галкин // ВСНТО Свердловский областной Совет НТО. – Свердловск, 1983.- 81с.

Г) Патенты:

Получен 21 патент РФ на изобретения и полезные модели на конструкцию отстойников-флокуляторов, на аппараты для гравитационного и механического обезвоживания осадков, на первичный отстойник окалины, на осветлительные фильтры и другие разработки по теме диссертации.

Д) Зарубежные публикации:

Опубликовано 4 статьи в журнале «Soviet Journal of Water Chemistry and Technology» (США), 1 статья в журнале «Steel in the USSR» (Англия), 5 статей в сборниках Международной научно-практической конференции УкрГНТЦ «Энергосталь» «Экология и здоровье человека. Охрана воздушного и водного бассейнов. Утилизация отходов». Харьков – Щелкино, АР Крым и в журнале «Промышленная экология» (Украина).



Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.