«Анализ влияния мартеновского цеха ОАО «ММК» на окружающую среду»

 

ОПИСАНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

 

Мартеновский цех ОАО «ММК» производит сталь в слитках для сортопрокатного производства, обеспечивая предложение на рынок черных металлов сортового проката. Наличие на комбинате такого производства и современной производственно-технологической линии по выпуску листа на базе кислородно-конвертерного цеха обеспечивают ОАО «ММК» конкурентоспособность среди производителей металла. Сохранение мартеновского цеха как основы сортопрокатного производства диктуется необходимостью накопления средств для коренной реконструкции этой важной производственно – технологической линии. Если сталеплавильные агрегаты мартеновского цеха могут быть использованы в существующем виде в течение продолжительного времени, то современные требования по качеству сортового металла требуют безотлагательной реконструкции разливочного пролета с применением современных способов ковшевой обработки металла и его непрерывной разливки.

Грузопоток чугуна. Чугун из доменного цеха поступает в миксерное отделение мартеновского цеха, где он переливается в миксер с помощью заливочного крана миксерного отделения либо по схеме работы «с колес» переставляется на чугуновоз. Затем транспортируется в печной пролет, где с помощью заливочного крана печного пролета заливается в печь через заливной желоб. В случае ремонта миксера или миксерного крана чугун подается в «люк», находящийся в печном пролете. Откуда ковш с чугуном переставляется с помощью заливочного крана печного пролета на чугуновоз либо транспортируется с помощью того же крана непосредственно к печам.

Грузопоток скрапа. Скрап доставляется из южного копрового цеха в отделение магнитных материалов шихтового двора мартеновского цеха. Затем с помощью магнитных кранов данного отделения погружается на составы с мульдами. Далее составы с помощью тепловоза транспортируются в шихтовый открылок, откуда подаются к печам, где с помощью завалочных машин осуществляется завалка скрапа в печь.

Грузопоток ферросплавов. Все ферросплавы поступают во взвешенном состоянии и известным химическим составом. Доставка их в цех осуществляется автотранспортом. Затем с помощью заливочного крана печного пролета грузится в бункера. Далее расчетное количество ферросплавов готовится в мульду. Затем с помощью завалочной машины поступает в печь.

При ковшевом раскислении часть ферросплавов с помощью разливочного крана закантовывается в бункера – дозаторы. Откуда они поступают в ковш при выпуске металла.

Грузопоток стали. Сталь по сталевыпускному желобу поступает из мартеновской печи в сталеразливочный ковш. Далее с помощью разливочного крана устанавливается на самоходный сталевоз. Затем транспортируется в ОНРС на АДС, откуда с помощью крана разливочного пролета поступает либо на МНЛЗ 2, либо устанавливается на несамоходный сталевоз и транспортируется к МНЛЗ 1, где с помощью шестого крана печного пролета поступает на МНЛЗ 1.

Грузопоток шлака. Шлак из мартеновской печи поступает в шлаковую чашу, затем в разливочный пролет, где с помощью крона переставляется на шлаковоз.   Далее   шлак  транспортируется   в  цех  первичной   переработки шлака.

Под руководством начальника цеха работают его заместители и помощники, возглавляющие   отдельные   службы,   которые   обеспечивают   различные стороны   организации   производства:   заместитель   начальника   цеха   по производству,   заместитель   начальника   цеха   по   разливке   и   внепечной обработки  стали,  помощник начальника цеха по технологии,  помощник начальника цеха шихте, помощник начальника цеха по механическому оборудованию, помощник начальника цеха      по электрическому оборудованию, диспетчерская  служба,  плановое бюро и экономист цеха, техническое бюро, хозяйственная служба, бухгалтерия.

Годовой план работы цеха составляют, исходя из плана реализации готовой продукции   прокатными   цехами   с  указанием   количества   и   сортамента выплавляемой стали.

В период эксплуатации мартеновские печи и двухванные агрегаты нуждаются в постоянном уходе. Особое внимание следует уделять ревизии состояния пода, откосов ванны, требующих междуплавочного ухода и периодического планово-предупредительного восстановления. Постоянное наблюдение и уход необходимы для всех элементов верхнего строения печи.

 

ОЦЕНКА СБРОСА, ВЫБРОСА ЗАГРЯЗНЯЮЩИЙ ВЕЩЕСТВ В ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

 

Требования, предъявляемые в настоящее время к защите окружающей среды, обусловливают необходимость разработки мероприятий, которые бы при любой интенсификации производства обеспечивали максимальную производительность агрегата при выбросах в атмосферу в пределах ПДВ. В частности, для линейного производства эти мероприятия включают санитарно-технические и технологические разработки, направленные на снижение пылегазовых выбросов и доведение их до санитарных норм и ниже.

1. На мартеновской печи отсутствует система очистки газов. Отсутствие на мартеновских печах системы газоочистки приводит к значительному загрязнению воздуха рабочей зоны и окружающей природной среды, что ухудшает условия труда в цехе и наносит ущерб здоровью рабочих.

2. В соответствии с законодательством РФ предприятия, учреждения и организации, деятельность которых связана с выбросами загрязняющих веществ в атмосферу, независимо от времени возведения источников загрязнения, обязаны оснащать производство сооружениями, оборудованием и аппаратурой для очистки выбросов в атмосферу от загрязняющих веществ. Обеспечивать бесперебойную, эффективную работу и поддержание в исправном состоянии этих сооружений, а также осуществлять систематический учет количества загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу, и их состава. Для выбора аппаратов газоочистки произведем расчеты газоочистных аппаратов: горизонтального электрофильтра (сухая очистка газов) и труб Вентури (мокрая очистка газов).

Для выбора аппаратов с целью эффективной очистки газа необходимо знать следующие основные свойства пыли, содержащейся в дымовых газах: химический состав, плотность, смачиваемость, удельное электрическое сопротивление, форму и структуру частиц, дисперсность.

1) Химический состав пыли. Пыль мартеновских печей на 80% состоит из оксидов железа, являющихся частично продуктами возгонки металла в реакционной зоне ванны, а частично продуктами механического уноса дымовыми газами капель расплава и частиц шихты. Кроме того, в состав пыли входят оксиды Са, Mg, Al, Si, P, S. Химический состав пыли приведен в табл. 1.

 

Таблица 1 – Состав пыли

 

Вид агрегата, период плавки	Химический состав пыли в %
	Fс Общ	FсO	Fс металл	SiO2	А1203	CaO	MgO	MnO	P205	SO4
Завалка	60	1,85	0,3	1,2	1	2,35	1,85	0,74	0,25	5,5
Прогрев	61,5	0,8	0,4	1,35	1,2	1,2	0,9	0,9	0,28	5,1
Плавление	63,6	1,46	0,35	0,78	1,08	1,04	0,92	1,01	0,24	4
Доводка	61,8	0,5	0,5	1,1	1,25	13	0,95	0,98	0,65	SO3 1,46

 

По химическому составу пыли судят о ее токсичности. Зная химический состав пыли, можно обоснованно выбрать мокрый или сухой способ очистки газа.

2) Смачиваемость пыли. Характеризует ее способность смачиваться водой. Чем меньше размер частицы, тем меньше их способность смачиваться. Смачиваемость пыли зависит и от ее химического состава. Смоченные частицы лучше отделяются от газа в аппаратах газоочистки. Мартеновская пыль относится к среднесмачиваемой пыли 30-80%.

3) Плотность пыли. Различают истинную плотность насыпной массы. Истинная плотность пыли обусловлена химическим составом материала, из которого она образована, и измеряется отношением массы пыли к занимаемому ею объему. В процессе очистки уловленная пыль собирается в определенную емкость и образует насыпную плотность. Величиной насыпной плотности пользуются для определения объема, который занимает пыль в бункерах. Плотность мартеновской пыли 4,5 – 5 г/м, насыпная плотность 1,5 г/см; 4) Удельное электрическое сопротивление.

УЭС представляет собой омическое сопротивление образца пыли в форме куба с гранями 1 м прохождению электрического тока (Ом*м). Величина УЭС слоя пыли на электродах электрофильтра является одним из важных факторов, влияющих на эффективность работы сухих электрофильтров. Существует критическое значение УЭС пыли, при котором к.п.д. аппарата резко снижается. Это происходит вследствие появления обратной короны или за счет большого падения напряжения на слое высокоомной пыли, находящейся на осадительном электроде. Мартеновская пыль имеет удельное электрическое сопротивление 3 -5*10⁷Ом*м

5) Дисперсный состав пыли. Дисперсный состав пыли определяется размером частиц. Размер частиц пыли является одной из основных характеристик, определяющих выбор типа аппарата или системы аппаратов для очистки газа. Под дисперсностью пыли понимают совокупность размеров всех составляющих ее частиц.

Дисперсный состав мартеновской пыли меняется в ходе плавки, самыми длительными периодами плавки являются плавление и доводка, поэтому выбираем дисперсный состав характерный для этих периодов. Если обеспечить наибольшую эффективность очистки газов в указанные периоды, то и в остальных периодах будет обеспечиваться необходимая эффективность очистки. Дисперсный состав пыли представлен в табл. 2.

 

Таблица 2 -  Дисперсный состав мартеновской пыли

 

Размер частиц, мкм	<0,07	0,007-0,1	0,1-0,2	0,2-0,3	0,3-0,4	0,4-0,6	0,6-0,8	0,8-1	>1
Содержание частиц, % (по массе)	4,6	3,2	14,2	16,8	15,2	16,3	10,3	7,6	11,2

 

 

В сталеплавильном производстве воды образуются в процессе очистки газов мартеновских печей; при охлаждении установок непрерывной разливки стали и обмывке котлов-утилизаторов. Сточные воды содержат много твердых частиц.

В сточных водах, поступающих из системы газоочистки мартеновских печей, содержится до 80% частиц пыли размером от 0,1…0,7 мм  до 20% размером частиц от 0,07…0,01 мм. Расход воды на газоочистку составляет 0,3…0,8 л/м³ газа, что соответствует расходу воды 1,6…4,2 м³/т выплавляемой стали.

Для очистки сточных вод применяется механический метод: отстаивание (осветление) в радиальных отстойниках применяет реагентную и магнитную коалицию.

            В мартеновском цехе существуют две отдельные замкнутые схемы оборотного водоснабжения: для газоочистки мартеновских печей и зон вторичного охлаждения машин непрерывного литья заготовок (МЛНЗ); для потребителей чистой воды мартеновские отделения и МЛНЗ.

            Оборотный цикл водоснабжения зон вторичного охлаждения МЛНЗ включает: отстойники – флоаторы, циркулярную насосную башню, градирню и фильтры.

            Окалина из отстойников-флоаторов обезвоживается в магнитных сепараторах, после чего она используется на аглофабрике.

            Для потребителей чистой воды мартеновское отделение и МЛНЗ существует свой оборотный цикл, он включает циркулярную насосную станцию, градирни и фильтры.

 

ОЦЕНКА КАЧЕСТВА УСЛОВИЙ ТРУДА

 

Условия труда – комплекс факторов производственной среды, оказывающих влияние на здоровье и работоспособность человека в процессе труда.

К этим факторам относятся:

–      производственный микроклимат – сочетание температуры, влажности и скорости движения воздуха, а в горячих цехах – еще и теплового излучения;

–      воздушная среда, характеризуемая загазованностью и запыленностью;

–      создаваемые производственными источниками излучения (ионизирования, неионизирования), энергетические поля (электромагнитные, гравитационные и др.);

–      акустические и вибрационные колебания.

Микроклимат горячих цехов

В характеристику микроклимата горячих цехов входят температура, влажность, скорость движения воздуха и тепловое излучение.

Температура воздуха зависит от количества явного (избыточного) тепла, равного разности между приходом тепла в помещении и расходом его через ограждения здания. Приход тепла складывается из тепла отдаваемого в воздух помещения всеми производственными агрегатами, остывающим металлом, ишаком, людьми, солнечной радиацией (инсоляцией).

Избытки явного тепла, превышающие 84 Кдж / (м³ч), считаются значительными, а не превышающие эту величину – незначительными. В мартеновских цехах избытки явного тепла намного больше 84 Кдж / (м³ч).

Влажность воздуха в мартеновских цехах низкая примерно 10 г/м³ летом и 8 г/м зимой. Скорость движения воздуха зависит от аэрации и действия вентиляционных устройств.

Помимо первичных источников излучения возникают рассеянные по поглощению вторичные источники (вследствие поглощения инфракрасных лучей всеми окружающими первичные источники поверхностями).

В результате периодичности проведения горячих операций микроклимат мартеновских цехов неустойчив, с часто изменяющимися параметрами. Могут создаваться зоны с различной температурой воздуха. Резкие колебания температуры воздуха влияют на терморегуляцию организма.

Металлургическое оборудование выделяет в основном радиационное тепло (табл.   3)

Таблица 3 - Характеристика тепловых выделений

 

Источники тепла	Температура, °С	Распределение выделяемого	Тепла, %
		Конвекционного	Радиационного
Чугунный желоб	1300	12	88
Ковш со сталью	1600	8	92
Мартеновская печь:
Свод, стены	100…400	32,3	67,7
Открытые окна	1800…1900	0	100

 

 

В мартеновских цехах климат преимущественно радиационный.

Воздушная среда мартеновских цехов

Вредные для организма вещества встречаются в производстве в виде сырья, промежуточных и побочных продуктов, готовой продукции, случайных примесей, вспомогательных веществ и отходов.

Токсичными являются газы, образующиеся при металлургических процессах, выделяющиеся из металлов и сплавов пары металлов и их соединений и др. Воздушная среда цеха загрязняется аэрозолями, которые образуются:

а) механическим путем – при измельчении, перегрузке материалов, ломке рутеровки печей и ковшей и т.д.;

б) физико-химическим путем – в результате конденсации паров металла при выпуске и разливке его и др.;

в) в результате химических реакций между веществами.

Источники излучений

В мартеновских цехах существуют мощные источники ионизации воздуха (расплавленный металл, шлак и др.) может возникать повышенная ионизация, часто со значительным преобладанием ионов того или иного знака. Высокая ионизация наблюдается при производственных процессах, сопровождающихся выделением пыли и дыма, при продувке металла кислородом и др.

При преобладании положительной полярности повышенная ионизация оказывает неблагоприятное воздействие на организм. Во вдыхаемом воздухе также преобладают тяжелые аэроионы с положительным зарядом, представляющие собой физиологически вредный фактор.

Аэроионизация, ведущая к заряжению пыли, газов и различных аэрозолей, способствует тому, что эти примеси больше задерживаются в дыхательных путях.

Акустические и вибрационные колебания

В зависимости от происхождения различают шум:

1) механический; он возникает при движении, соударении, трении деталей машин и механизмов;

2) аэро (гидро) динамический; он возникает при движении газа, пара, жидкости в результате пульсации давления из-за турбулентного перемешивания потоков, движущихся с разными скоростями в свободных струях, или из-за турбулизации потока у границ обтекаемого тела (например, в машинах с вращающимися рабочими деталями);

3) термический; он возникает при турбулизации потока и флуктуации плотности газов при горении, а также мгновенном изменении интенсивности выделения тепла, приводящему к мгновенному повышению давления (при взрыве);

4) взрывной (импульсный); он возникает, например, при работе двигателей внутреннего сгорания. Производственные шумы классифицируют по:

1) спектральному составу: низкочастотные (до 300 Гц), среднечастотные (300...800 Гц), высокочастотные (более 800 Гц);

2) характеру спектра: широкополосные и тональные (когда прослушиваются отдельные тона);

3) временным характеристикам: стабильные, прерывистые, импульсные (ударные, взрывные);

4) продолжительности действия: продолжительные, кратковременные (меньше ч в рабочую смену). В зависимости от среды, в которой распространяется шум, различают корпусный (структурный) и воздушный шум.

Многообразие оборудования, используемого на металлургических предприятиях, обусловливает наличие всех вышеперечисленных разновидностей шума. Уровни шумов различаются в зависимости от производственного участка; нередко они достигают 100 дБ и более.

В производственных условиях встречается вибрация общая (вертикальная и горизонтальная), местная и комбинированная. Вибрационным действиям подвергаются работающие с пневматическим ручным инструментом (ломка футеровки печей, ломка стальных леток печей и др.).

 

ОЦЕНКА ВЕРОЯТНОСТИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ТЕХНОГЕННЫХ АВАРИЙ

 

Источниками воспламенения могут быть тепло химических реакций, пламя печей, открытый огонь при проведении ремонтных работ, нагретого оборудования и нагретых масс металла и шлака, механический разогрев, искры электрические, электростатические и механические.

В результате теплового проявления механической энергии возникают ударные искры, разогрев и искры трения.

Воспламеняющая способность искры зависит от ее температуры, теплосодержания и длительности воздействия.

Тушение пожаров

Огнетушение – прекращение горения в условиях пожара осуществляется путем исключения необходимых для пожара условий.

Первичные искры тушения пожара

Скорость распространения пламени по поверхности твердых веществ до 4 м / мин, а по поверхности жидкостей 30 м / мин.

При возникновении пожара необходимо немедленно, до прибытия пожарного подразделения, привести в действие соответствующие подручные средства тушения, проверить включение автоматических систем тушения, эвакуировать огнеопасные материалы и ценное оборудование, отключить подачу электроэнергии, горючих веществ и кислорода, перекрыть коммуникации, по которым возможно распространение пожара, сообщить о пожаре пожарной охране.

Важно принять меры для защиты людей, занятых тушением пожара, от вредного воздействия высокой температуры, теплового излучения и газообразных продуктов горения.

Для борьбы с дымом используют переносные перемычки, устанавливаемые на путях его распространения.

Реакция горения прекращается, если образование теплоты в результате горения будет меньше ее потерь в окружающую среду. Тушение пожара достигается охлаждением зоны горения, введением в нее негорючих газов, а также исключением доступа кислорода путем изоляции горючих веществ.

Огнегасительные вещества

Различные твердые, жидкие и газообразные вещества, применяемые для тушения пожаров, должны обладать высоким эффектом тушения, быстро прекращать горение при относительно малом расходе, не причинять вреда организму человека при использовании и хранении, не оказывать вредного воздействия на предметы и материалы при тушении пожаров, быть дешевыми.

Для охлаждения очагов горения применяют огнегасительные вещества с большой теплоемкостью, удельной теплотой парообразования или плавления, способные быстро распространяться по поверхности горящих веществ, впитываться и проникать в глубь их, произвести вытаскивание, разбрызгивание расплавленной жидкой массы.

Обязательным является тщательная просушка ковшей перед наполнением металлом или шлаком и предотвращение попадания воды на площадки у печей.

Причиной взрыва в печи может явиться повреждение охладительной системы или других элементов конструкции печи. Происходящее при этом соприкосновении воды с жидким металлом вызывает мгновенноепарообразование; образование водорода и взрывоопасной смеси его. Необходим надежный контроль режима работы печей и состояния холодильников.

В качестве огнегасительных веществ используют воду, инертные газы, химическую и воздушно-механическую пену, твердую углекислоту, песок, специальные флюсы, помпы.

Противопожарное водоснабжение

Противопожарное водоснабжение – это комплекс устройств для подачи воды к месту пожара.

Противопожарный водопровод рассчитывают на подачу необходимого для тушения пожара количества воды (в соответствии с нормами) под соответствующим напором в течение не менее 3 ч.

Обычно противопожарный водопровод объединяют с хозяйственным, производственным водопроводом.

Для получения достаточно сильной струи воды на водопроводной сети устанавливают гидранты (к которым при пожаре присоединяют гибкие рукава).

Ручные огнетушители

Огнетушители – аппараты для тушения начинающихся пожаров различными огнегасительными веществами. Обычно это – прочные металлические сосуды цилиндрической формы различного объема.

Жидкостные огнетушители дают струю водного раствора солей (хлористого магния, хлористого кальция, поваренной соли и т.п.), пенные -химической пены (жидкой или густой), газовые – углекислого газа (обычно в смеси со снежной углекислотой и др.), сухие – порошкообразной смеси минеральных солей (главным образом на основе бикарбоната натрия).

Предотвращение взрывов

Для предотвращения взрывов необходимо, во-первых, предотвратить образование взрывоопасных смесей; во-вторых, не допустить воспламенения этих смесей, т.е. исключить возможность воздействия источников энергии на взрывоопасные смеси, если они образуются. Кроме того, нужно принять меры к локализации взрыва на случай его возникновения.

Предотвращение образования взрывоопасных смесей

Для предотвращения образования взрывоопасных смесей необходимо: исключить возможность засоса воздуха в устройства, в которых находится газ; предотвратить возникновения утечек и скопления газа; контролировать сжигание топлива.

Предотвращение засосов воздуха достигается герметизацией газовых устройств. Надежность герметизации обеспечивается соответствующим исполнением оборудования, систематическим наблюдением за его состоянием и немедленным устранением нарушений герметичности.

Предотвращение воспламенения взрывоопасных смесей

Вблизи газовых устройств не разрешается применять открытый огонь, производить сварочные работы, курить. Газопроводы прокладывают на расстоянии не менее нормированного от мест выпуска расплавленного металла и шлака, железнодорожных и пешеходных путей, воздушных электрических сетей.

Причиной взрыва газового баллона может явиться его нагрев, вызывающий повышение давления внутри баллона сверх допустимого, удар, образование взрывоопасных смесей, засорение горловины баллона.

Газовые баллоны и другие сосуды со сжатым под давлением газами при непредусмотренном, аварийном истечении газа под действием реактивной течи могут вызвать большие разрушения, будучи отброшенными на большие расстояния.

В металлургических цехах широко используют кислород, подаваемый кислородной станцией. Кислородопроводы должны быть прочными, герметичными, защищены от механических повреждений и нагрева, окрашены. Для ввода кислорода в печь применяют механизированные устройства.

При использовании кислорода на спецодежде могут задерживаться пузырьки кислорода, что опасно при загрязнении спецодежды (особенно маслами). Следует не допускать загрязнения одежды и периодически обдувать ее воздухом.

Взрывы металла и шлака происходят как внутри печи, так и вне ее – при выпуске металла и шлака.

При соприкосновении жидкого сплава и металла с водой образуется пар. Если пары не имеют свободного выхода, может произойти взрыв.