Очистка сточных вод

 

Содержание

        Введение…………………………………………………………………..3

1. Характеристика доменного производства…………………………….4

1.1 Устройство доменной печи………………………………………........4

1.2 Машины для разлива чугуна………………………………………….5

2 Воздействие доменного производства на окружающую среду……….7

2.1 Выбросы доменного производства в атмосферу……………………..7

2.2 Источники и способы очистки выбросов доменного производства…9

2.3 Сточные воды доменного производства………………………………15

3 Способы очистки сточных вод доменного производства………………18

3.1 Подбункерные помещения доменных печей…………………………19

3.2 Грануляция доменного шлака………………………………………….20

3.3 Машины разливки чугуна………………………………………………22

3.4 Сточные воды от очистки доменного газа……………………………..25

3.5 Альтернативная схема очистки…………………………………………27

4 Техническое решение поставленной задачи.

     4.1 Характеристика и принцип работыотстойника………………………..30

      4.2 Расчет оборудования для очистки сточных вод от одной разливочной          

машины………………………………………………………………………35

     4.3 Характеристика очистного оборудования……………………………..38

4.4 Расчет установки по нейтрализации свободной извести (щелочности) в         воде рекарбонизацией………………………………………………………45

      Заключение…………………………………………………………………...47

Список используемых источников………...………………………………..48

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                     Введение

 

Развитие доменного  производства – основной этап в  поднятии прогресса металлургии  черных металлов. Однако производство чугуна встречает на своем пути множество проблем, которые нуждаются в решении. Одной из них является очистка сточных вод доменного производства, поэтому разработка эффективной системы очистки сточных вод доменного производства – является актуальной в решении данной курсовой работе.

Традиционно для удаления из воды углекислого газа используют декарбонизаторы – аппараты, заполненные различными распределителями воды (чаще – насыпными, например, кольцами Рашига, Палля и др.), называемыми насадкой, или без заполнителей, и продуваемые воздухом навстречу водному потоку. В зависимости от схемы декарбонизатор может быть установлен после первой, или второй ступени Н-катионирования, или после первой (слабоосновной) ступени анионирования. Последняя схема чаще используется в зарубежных разработках.

Распространение получают эжекторные (вакуумные, струйные) аппараты и мембранные дегазаторы. Их работа основана на создании высокоскоростного потока в эжекторном устройстве (или на мембране), в котором происходит вакуумирование потока (в мембранных дегазаторах при помощи вакуумного насоса) с последующим подсосом воздуха в воду и его отдувкой. При небольших габаритах такая конструкция обеспечивает большую производительность и высокую эффективность удаления газов. В данном случае – свободного СО₂. Мембранные дегазаторы также позволяют удалять из воды растворенный кислород (О₂).

 

 

 

 

 

1 Характеристика доменного производства

 

1.1Устройство доменной печи

      Продольный разрез доменной печи показан на рис. 1. Верх печи называется колошником. Шихту загружают через засыпной засыпной аппарат 13. К колошнику прикреплены газоотводные трубы 8, через которые отводят колошниковый газ. Под колошником находится шахта IV, заканчивающаяся цилиндрической частью – распаром III, – это самая широкая часть доменной печи. Под распаром находятся заплечики II.

Рисунок 1− Продольный разрез доменной печи

      Нижняя часть печи 1 называется горном. В верхней части горна расположены фурменные отверстия 4, через которые в печь подают воздух. Ниже фурменных отверстий имеются две шлаковые летки для выпуска шлака. На самом нижнем уровне на поду горна (лещади 20) находится отверстие для выпуска чугуна – чугунная летка. Нагретый воздух подводится к фурмам посредством кольцевого воздухопровода 5.

      Полная высота современных доменных коксовых печей превышает 30 м. Суточная производительность крупных доменных коксовых печей составляет более 3000 т чугуна в сутки.

      Внутренние части доменной печи выкладывают из огнеупорного шамотного кирпича. Для защиты верхней части кладки шахты от разрушения при ударах во время засыпки материалов служат стальные или чугунные сегменты, образующие защитное кольцо.

      Кладку стенок доменной печи охлаждают водой, для чего применяют пустотелые холодильники – чугунные плиты – с залитыми в них стальными трубками, через которые протекает холодная вода. На одну тонну выплавленного чугуна расходуется на охлаждение отдельных частей доменной печи.

 

  1.2  Машины для разлива чугуна

 

 

        Ленточная разливочная машина, используемая для разливки чугуна, представляет собой наклонный конвейер из двух параллельных бесконечных цепей, к  которым прикреплены примыкающие  друг к другу чугунные изложницы – мульды, причём каждая мульда одним своим краем немного перекрывает соседнюю, чтобы жидкий металл не проливался в зазоры между ними.  
     К нижнему концу машины подаётся ковш с металлом, который при наклоне ковша через жёлоб заливается в мульды.

     Чугун в мульдах проходит зону охлаждения, где он обрызгивается водой.  
В верхней части конвейера, при огибании цепями ведущих колёс, мульды переворачиваются, чушки (слитки затвердевшего чугуна) вываливаются из них и попадают по жёлобу на железно – дорожную платформу или в вагонетку.  
      Опрокинутые пустые мульды движутся в обратном направлении, при этом они обдуваются паром и обрызгиваются известковым молоком.

Рисунок 2 − Машина разливочная конвейерная для чугуна: 1 – колонка блоков; 2 – тележка; 3 – вертлюг; 4 – к лебедке; 5 – привод конвейера; 6 – ковш; 7 – стенд; 8 – желоб; 9 – водопровод охлаждения; 10 – устройство для выбивки чушек; 11 – лебедка для перекидки желобов; 12 – устройство для погрузки чушек; 13 –  подвеска крюка; 14 – чугуновоз; 15 – станция натяжная; 16 – плиты; 17 – подогреватель изложниц; 18 – установка скипового подъемника; 19 – опрыскиватель; 20 – бак с приводом; 21 – бак – мешалка; 22 – вагоны

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Воздействие доменного производства на окружающую среду

 

2.1 Выбросы доменного производства в атмосферу

 

      Доменный, или колошниковый, газ является побочным продуктом доменного производства. Это низкокалорийный газ, содержащий около 30 – 35 % горючих составляющих и большое количество балласта (азота и углекислоты). Поэтому использование его в высокотемпературных печах затруднено, а передача на значительные расстояния экономически невыгодна.

      Состав и основные характеристики доменного газа зависят от состава шихты и хода плавки. Для интенсификации доменного процесса и сокращения расхода кокса существует много различных мероприятий, влияющих и на свойства доменного газа: повышение давления, температуры и влажности доменного дутья, обогащение дутья кислородом, вдувание в горн природного газа, мазута и т. п. В результате совокупного действия этих факторов, оказывающих в некоторых случаях противоположное влияние, в составе доменного газа повышается содержание водорода с одновременным уменьшением СО, вследствие чего теплота сгорания его изменяется мало и составляет около 3500 – 4000 кДж/м³, а выход доменного газа снижается с 3800 – 4000 до 2000 – 2500 м³/т чугуна.

     Примерный состав доменного газа приведен в таблице:

 

Таблица 2.1

Компоненты	СО2	СО	СН4	Н2	О2+N2
Содержание, %	11,2	31,2	0,21	2,99	55,1

 

     Температура доменного газа на выходе из печи обычно 300 – 350 °С.

      Выход доменного газа из печей различного объема можно определить на основании удельного выхода и производительности печи по чугуну, исходя из данных таблицы 2.2:

 

Таблица 2.2

Объем печи, м3	1033	1513	2000	2700	5000
Производительность, т/сут	1720	2520	4350	5550	11500

 

       Доменный газ, образующийся в печи, всегда загрязнен колошниковой пылью, которая представляет собой смесь мелких частиц руды, кокса, агломерата, известняка и других материалов, загружаемых в доменную печь. Пыль образуется в результате механического измельчения материалов при их приготовлении, транспортировке, загрузке и истирании при движении в шахте печи.

     Вынос пыли из печи обусловлен увлечением мелких частиц потоком газа, проходящим сквозь слой шихты, а также возгонкой некоторых элементов шихты в области высоких температур. При работе печей с нормальным давлением под колошником вынос пыли 50 – 60 г/м³, в отдельных случаях до 100 г/м³. При переводе печей на работу с повышенным давлением под колошником запыленность доменного газа уменьшилась до 15 – 20 г/м³, что в значительной мере объясняется снижением удельных объемов и скоростей газа в печи. Удельный выход пыли на 1 т чугуна составляет соответственно 50 –150 и 25 – 75 кг/т.

     При выплавке передельного чугуна и работе с повышенным давлением под колошником пыль имеет следующий химический состав, %: 6,02 FeO; 12,9 Fe₂O₃; 13,8 Feобщ; 14,6 SiO₂; 4,35 A1₂O₃; 4,35 MgO; 11,85 CaO; 0,74 S; 3,75 MnO. Потери при прокаливании составляют 27,68%.

 

 

 

    2.2 Источники и способы очистки выбросов доменного производства

 

         Многие технологические потребители доменного газа (коксовые печи, горелки доменных воздухонагревателей и др.) требуют очистки газа до концентрации пыли не выше 10 мг/м³. Поэтому на металлургических предприятиях применяют, как правило, многоступенчатую очистку доменного газа, которая предусматривает обеспыливание его не менее чем в трех – четырех последовательно включенных аппаратах.

      Грубая очистка газа предусматривает отделение наиболее крупных частиц (размером > 0,1 мм). Ее осуществляют в сухих пылеуловителях диаметром 5 – 8 м, где выпадение твердых частиц происходит за счет гравитации и инерционных сил, возникающих при повороте газового потока на 180°. Пыль из пылеуловителя удаляется при помощи шнека, смачиваемого водой. В сухом пылеуловителе улавливают до 65 – 75 % всей пыли, содержащейся в газовом потоке, выходящем из доменной печи. Содержание пыли в газе после грубой очистки обычно не превышает 3 – 10 г/м³.

      Полутонкая очистка газа позволяет осадить частицы пыли размером до 0,02 мм и очистить газ до содержания пыли в нем 0,6 – 1,6 г/м³. Полутонкую очистку осуществляют в аппаратах мокрого типа: форсуночных полых скрубберах и трубах Вентури. Доменные скрубберы работают со скоростями газа 1 – 2 м/с при удельном расходе воды 3 – 6 дм/м³ газа. Проходящий через скруббер доменный газ охлаждается с 250 – 00 до 40 – 50° С и полностью насыщается влагой. Степень очистки газа в скруббере не превышает 60 –70%.

      После скруббера в большинстве случаев газ поступает в две – четыре низконапорные трубы Вентури, работающие со скоростью газов в горловине 50 – 80 м/с и удельным расходом воды 0,2 дм³/м³; в них завершается полутонкая очистка газа.

      Тонкую очистку доменного газа с содержанием пыли в нем до 10 мг/м³ осуществляют в дроссельной группе или в мокром электрофильтре.           Дроссельная группа представляет собой систему дроссельных клапанов разных диаметров, вводимую после полутонкой очистки в газовый тракт в качестве дополнительного сопротивления, обеспечивающего в доменной печи повышенное давление (рис. 3). Изменяя степень открытия клапанов большого диаметра, можно устанавливать в доменной печи требуемую технологическим процессом величину избыточного давления. Клапан меньшего диаметра служит для автоматического регулирования этого давления. Для снижения абразивного износа клапанов и коагуляции пыли к дроссельным клапанам подводят воду, разбрызгиваемую при помощи форсунок.

     Практика работы дроссельных групп показала, что при достаточных перепадах давления и скоростях газа в клапанах до 200 – 250 м/с они являются высокоэффективным газоочистным устройством. Работая по тому же принципу, что и труба Вентури, дроссельная группа при перепаде давления более 20 – 30 кПа снижает содержание пыли в газе до 5 –10 мг/м³ при малой чувствительности к начальному содержанию пыли.

      Использование дроссельной группы в качестве газоочистного аппарата позволяет при работе с повышенным давлением газа под колошником резко упростить и удешевить систему газоочистки в соответствии с рисунком 4а.

Рисунок 3 − Дроссельная группа: 1 – дроссельные клапаны грубой регулировки давления; 2 – дроссельный клапан тонкой регулировки давления; 3 – аварийное проходное отверстие; 4 – система орошения.

 

      Основным недостатком тонкой очистки газа с использованием дроссельной группы является большая потеря давления, которая не восстанавливается даже частично (как это имеет место в трубе Вентури), что вызывает высокие энергозатраты. Кроме того, из-за возможных временных переходов доменной печи на работу с нормальным давлением в ряде случаев необходим аппарат тонкой очистки, резервирующий дроссельную группу.