98314

Дослідження інтенсивності плавки в умовах нестабільності поставок сировини до доменного цеху ПАТ «МК «Азовсталь» м. Маріуполь

Дипломная

Производство и промышленные технологии

В дипломном проекте приведено обоснование удельного расхода кокса и производительности доменного цеха ПАО МК Азовсталь после изменения технологических параметров работы печей. В доменном производстве это в первую очередь относится к снижению расхода дефицитного и дорогостоящего кокса.

Украинкский

2015-11-02

3.12 MB

0 чел.

6

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД

«ПРИАЗОВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ»

ФАКУЛЬТЕТ    металургійний     

КАФЕДРА    металургії чорних металів    

СПЕЦІАЛЬНІСТЬ  7.05040101 Металургія чорних металів  

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

ДО ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТУ

НА ТЕМУ: Дослідження інтенсивності плавки в умовах нестабільності поставок сировини до доменного цеху ПАТ «МК «Азовсталь» м. Маріуполь                 

СТУДЕНТ          ( Суський Д.В.   )

           (підпис)    (ПІБ)

 

КЕРІВНИК ПРОЕКТУ        ( В.Б. Семакова  )

           (підпис)    (ПІБ)

КОНСУЛЬТАНТИ:

З ЕКОНОМІКИ

І ОРГАНІЗАЦІЇ ВИРОБНИЦТВА        ( О.В. Калінін  )

           (підпис)    (ПІБ)

З ОХОРОНИ ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКИ В

НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ      ( В.В. Кухар  )

           (підпис)    (ПІБ)

З           (   )

           (підпис)    (ПІБ)

РЕЦЕНЗЕНТ         (   )

           (підпис)    (ПІБ)

ПРОЕКТ РОЗГЛЯНУТИЙ КАФЕДРОЮ І ДОПУЩЕНИЙ ДО ЗАХИСТУ В ДЕК

___________протокол   від    «_        »__________________20_____р.__№    ______

ЗАВІДУВАЧ КАФЕДРИ       ( В.П. Руських  )

           (підпис)    (ПІБ)

МАРІУПОЛЬ  2015 р.

ДВНЗ «ПРИАЗОВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ»

(повне найменування вищого навчального закладу)

Інститут, факультет, відділення  металургійний     

Кафедра, циклова комісія металургії чорних металів    

Освітньо-кваліфікаційний рівень спеціаліст      

Напрям підготовки 050401 Металургія      

(шифр і назва)

Спеціальність 7.05040101 Металургія чорних металів    

ЗАТВЕРДЖУЮ

Завідувач кафедри, голова циклової комісії ___________

_________________________

«____» лютого       2015 р.

ЗАВДАННЯ

НА ДИПЛОМНИЙ ПРОЕКТ (РОБОТУ) СТУДЕНТУ

   Суський Денис Володимирович   

(прізвище, ім’я, по батькові)

1. Тема проекту (роботи) дослідження впливу структури стовпа шихтових матеріалів,а також їх суміші,на його газопроникність    

керівник проекту (роботи) Семакова Вікторія Борисівна, к.т.н., доцент

затверджені наказом вищого навчального закладу від «__» ____ 201_ р. №___

2. Строк подання студентом проекту (роботи) __червень 2015_____

3. Вихідні дані до проекту (роботи)                 

4. Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питаннь, що їх належить розробити)  

.  

  

5. Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов`язкових креслень)

6. Консультанти розділів проекту (роботи)

Розділ

Консультант

Підпис, дата

Завдання

видав

Завдання

прийняв

1

Семакова В.Б.

2

Семакова В.Б.

3

Семакова В.Б.

4

Калінін О.В.

5

Кухар В.В.

6

Черепня В.Л.

7

Семакова В.Б.

7. Дата видачі завдання         

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН

Пор.

Назва етапів дипломного проекту (роботи)

Термін виконання етапів

проекту (роботи)

Примітка

1.

Загальна частина

Березень 2015 року

2.

Спеціальна частина

Березень 2015 року

3.

Економіка та організація виробництва

Квітень 2015 року

4.

Охорона праці та безпека в надзвичайних ситуаціях

Квітень 2015 року

5.

Екологічна частина

Квітень 2015 року

6.

Графічний матеріал

Травень 2015 року

Студент      Д.В.Суський

     (підпис)         (прізвище та ініціали)

Керівник проекту      В.Б. Семакова  

   (підпис)         (прізвище та ініціали)

СОДЕРЖАНИЕ

                    С

Введение            

1. Методы регулирования газопроницаемости в доменной печи.                          7

1.1 Рациональное распределение материалов и газов по радиусу и окружности  доменной печи                                                                                                 7

1.2  Опыт применения утяжеленных подач                                                                    11

1.3   Применение в доменной плавке коксового орешка                                           15

1.4  Влияние смешивания рудного сырья с коксом на газодинамические условия и технико-экономические показатели доменной плавки                    21

2. Исследования влияния структуры столба шихтовых материалов, а

также их смеси, на его газопроницаемость.                                                        35

3. Охрана труда                                                                                                      44

3.1.1 Анализа условий труда рабочих в доменном цехе                                    44

3.1.2 Расчет аэрации помещении литейного двора доменной печи                  45

3.1.3 Расчет экрана для защиты от теплоизлучения  при работе на чугунной летке                                                                                      

3.1.4 Пожарная безопасность литейного двора доменного цеха                      50

4. Гражданская защита                                                                                          53

4.2.1. Основные положения

4.2.2. Задание                                                                                                          56

4.2.3.Исследование инженерного обеспечения СиДНР, в

чрезвычайных ситуациях                                                                                      57

4.2.4 Защитные мероприятия                                                                                60

Перечень ссылок                                                                                             62

                                                                   

РЕФЕРАТ

62 с., 15 рис., 7 табл., 17 ист.

В дипломном проекте приведено обоснование удельного расхода кокса и производительности доменного цеха ПАО «МК «Азовсталь» после изменения технологических параметров работы печей.

В специальной части проекта рассмотрено газопроницаемость отдельных компонентов доменной шихты , их смеси и послойной загрузке при одинаковой высоте.

Разработаны мероприятия по охране труда и окружающей среды, экономике и организации производства, гражданской обороне.

ДОМЕННАЯ ПЕЧЬ, СТАТИЧЕСКИЙ  ПЕРЕПАД  ДАВЛЕНИЯ , КОКС, ОКАТЫШИ, АГЛОМЕРАТ, ГАЗОПРОНИЦАЕМОСТЬ.


ВВЕДЕНИЕ

Доменный процесс основан на противоточном движении шихтовых материалов и нагретых восстановительных газов в печи. Идеальным для эффективного использования тепловой и восстановительной энергии газового потока является такое распределение материалов и газов, при котором в любом сечении печи единица железорудного сырья обрабатывается равным количеством газа [1]. Однако на практике для обеспечения плавного схода шихты в печи по радиусу колошника целенаправленно создается неравномерное распределение материалов и газов. При загрузке доменных печей конусными устройствами радиальное распределение шихты определяется массой подачи, порядком загрузки, уровнем засыпи материалов, параметрами движения конуса и другими факторами. В результате в доменной печи создается неоднородная структура столба шихтовых материалов, газопроницаемость которого определяется не только газодинамическими характеристиками, но и расположением слоев отдельных компонентов [2, 3].

Одним из методов определения сопротивления материалов движению газов является измерение перепада статического давления ∆Р в слое сыпучего материала, который укладывается в газодинамический цилиндр и продувается воздухом с последовательным увеличением его расхода. Общеизвестно, что наименьшим сопротивлением проходу газов характеризуется кокс, а перепад давления в слое железорудных компонентов доменной шихты возрастает с повышением в них доли мелочи. Распределение газа в столбе шихтовых материалов происходит прямо пропорционально газопроницаемости его отдельных объемов [1], поэтому в промежуточной зоне доменных печей, характеризующейся высокой рудной нагрузкой и большим количеством мелких фракций, наблюдается наименьшая скорость газового потока.

В настоящее время железорудная часть доменной шихты представлена окускованными материалами – агломератом и окатышами, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Основными преимуществами окатышей является высокое содержание железа и прочность в холодном состоянии. Агломерат, характеризующийся меньшей окисленностью и большим количеством связки, обладает повышенной горячей прочностью, что приводит к выравниванию содержания мелочи в шахте печи при проплавке агломерата и окатышей, склонных к растрескиванию при восстановлении [2]. Сравнительные результаты промышленных плавок на различных видах окускованного сырья неоднозначны [4] и показывают менее эффективное использование повышенного содержания железа в окатышах вследствие образования пылеватых фракций при их восстановлении, а также необходимости применения сырого известняка для компенсации низкой основности [5]. Замена офлюсованного агломерата неофлюсованными окатышами и совместная проплавка неофлюсованных окатышей с высокоосновным агломератом оказались неэффективными [4, 6], что также объясняется расширением зоны когезии при использовании в шихте нескольких видов железорудного сырья с различной размягчаемостью.

1.Методы регулирования газопроницаемости в доменной печи.

1.1 Рациональное распределение материалов и газов по радиусу и окружности  доменной печи

Одной из наиболее важных проблем во всем мире, в том числе и в Украине, является снижение энергетических затрат. В доменном производстве это в первую очередь относится к снижению расхода дефицитного и дорогостоящего кокса.

Управление ходом доменной печи является сложным процессом, требующим от обслуживающего персонала глубоких теоретических знаний. Особенно это относится к управлению радиальным распределением материалов и газов, которое в основном определяет ход печи, ее производительность и удельный расход кокса [1-2].

Система загрузки шихтовых материалов в доменные печи должна обеспечивать высокую степень использования энергии печных газов при нормальном сходе шихтовых материалов в доменной пета.

Рациональная организация газораспределения должна удовлетворять двум противоположным требованиям: обеспечение высокой степени использования тепловой и восстановительной энергии печных газов, что требует равномерного распределения железорудной части и кокса по сечению доменной пета, обеспечение плавного схода шихтовых материалов. Для выполнения этих задач существуют следующие технологические способы регулирования распределения шихтовых материалов: изменение порядка загрузки агломерата и кокса на колошник, уровня засыпи шихты, массы подачи, изменение угла наклона и скорости вращения загрузочного лотка при использовании бесконусных загрузочных устройств.

В последние годы получила развитие теория «коксовых окон» при прохождении газов через слой пластического состояния железосодержащих компонентов шихты [4]. Эта теория предполагает, что поток газа в верхние горизонты шихты проходит через прослойки кокса при практической газонепроницаемости слоев пластического состояния агломерата и окатышей. Опыт работы доменных печей ОАО «ММК им. Ильича» и «Криворожстали», с раздельными подачами агломерата и кокса, показали целесообразность использования таких систем. При этом экономия удельного расхода кокса достигала 20 - 25 кг т чугуна. По нашему мнению это можно объяснить выравниванием распределения газа в слое кокса по сечению печи и равномерным его вхождением в вышележащие слои железорудного материала. Известно, что одним из способов ликвидации канального хода доменной печи является загрузка холостых подач с целью выравнивания газораспределения по сечению доменной печи.

В соответствии с теорией коксовых окон наиболее благоприятное для доменной плавки является Λ-образная форма пластической зоны [5]. Форма пластической зоны является функцией распределения газового потока по сечению доменной пета. Для образования Λ- образной формы зоны когезии необходимо организовать преимущественное развитие газового потока в осевой части доменной пета, что обеспечивает соответствующим распределением шихтовых материалов при их загрузке в доменную печь [6-8].

Распределение газового потока по сечению доменной печи зависит от многих факторов, количество дутья и добавок температурного режима доменной плавки, прочности кокса, профиля пета и зоны размягчения, распределения материалов на колошнике, металлургических свойств железорудных материалов. Металлургические и физические свойства агломерата и окатышей значительно различаются. Необходимо учитывать различное поведение в доменной печи агломерата и окатышей. Угол естественного откоса у агломерата значительно больше угла для окатышей, следовательно, при загрузке агломерата в доменную печь образуется более глубокая воронка. Она определяет распределение по диаметру доменной пета загружаемых после агломерата материалов: кокс в большей степени будет перемещаться в осевую зону пета, в то время как агломерат распределяется более равномернее. При загрузке на слой агломерата окатышей, в силу их меньшего по сравнению с агломератом угла естественного откоса, они будут концентрироваться в осевой зоне доменной печи. И наоборот: загружаемый на слой окатышей агломерат будет в большей степени концентрироваться у стен доменной печи. Таким образом, замена агломерата в составе агломерационной шихты окатышами влечет существенное изменение распределения шихты, по сечению доменной печи, а, следовательно, и газового потока.

В связи со спецификой профиля доменной печи, периферийным подводом дутья, резким увеличением поперечных размеров горна, распара и колошника распределение материалов по радиусу колошника должно быть неравномерным. Рациональным считается создание умеренно развитых газовых потоков у стен печи и в центральной зоне. Меньший поток газов должен быть в промежуточной зоне. Это касается всех доменных печей, какими бы они не располагали загрузочными устройствами (ЗУ).

При любых ЗУ и шихтовых материалах, наибольшие рудные нагрузки (PH) должны быть в промежуточной зоне, умеренные PH - в периферийной зоне и самые низкие PH - в центральной зоне печи. Желательно при этом в осевой узкой зоне иметь «отдушину», т.е. устойчивый. больший по сравнению с другими поток печных газов. Считается рациональным, если через 4 % площади колошника в центре пета будет проходить 7 - 8 % печных газов.

Распределением газового потока в доменной печи можно управлять «снизу», изменяя параметры дутья, и «сверху», изменяя параметры загрузки шихтовых материалов (систему загрузки, уровень насыпи, величину подачи, угол вращения ВРШ, положение подвижного кольца относительно кромки большого конуса, а также путем изменения конструкционных параметров агрегата (количества и диаметра воздушных фурм , величины колошникового зазора, угла наклона большого конуса) и др.

При большом выборе средств регулирования распределения шихты и газов по радиусу и окружности доменной печи остается недостаточно ясным вопрос об их оптимальном распределении в горизонтальном сечении рабочего пространства, к которому следует стремиться при загрузке материалов. Неясность этого вопроса обусловлена противоречивостью требований, предъявляемых к распределению шихты и газов по сечению колошника доменной печи. С одной стороны, оно должно способствовать максимально высокому использованию восстановительной энергии газового потока, с другой – форсированному ходу печи. Для достижения первой цели необходимо стремиться к равномерному распределению компонентов доменной шихты в горизонтальном сечении рабочего пространства, чтобы в любом поперечном сечении печи каждой единице обрабатываемого материала соответствовало равное количество газа. Для обеспечения интенсивной работы печи шихта и газ, наоборот, должны быть распределены в определенной степени неравномерно. Необходимая степень неравномерности выдерживается в радиальном направлении. Причем, характер радиальной неравномерности распределения шихты и газа может быть различным – либо относительно в большей мере рудной частью загружена периферия и разгружен центр, либо, наоборот, периферия разгружена, а центр подгружен. Распределение газового потока по окружности при раскрытии периферии выравнивается. Однако при этом содержание диоксида углерода (СО2) в колошниковом газе снижается, а расход кокса увеличивается. При чрезмерном же увеличении рудной нагрузки (>1,7 т/т) наблюдались признаки расстройства хода печи  (более высокие технико-экономические показатели доменной плавки достигаются при формировании осевой технологической «отдушины»). Снижение периферийного хода газов и развитие осевого газового потока с сохранением ровного хода печи способствует улучшению контакта газов с рудными материалами и увеличению доли косвенного восстановления оксидов железа при уменьшении расхода кокса. Целесообразность развитого осевого газового потока, особенно для печей большого объема, обоснована теоретически и подтверждена практикой

1.2 Опыт применения утяжеленных подач

В доменных цехах рядом металлургических предприятий Украины в качестве железосодержащих компонентов доменной шихты используются одновременно агломерат и окатыши. Металлургические и физические свойства агломерата и окатышей существенно различаются по физическим свойствам (углу естественного откоса, сыпучести, насыпной массе и др.), необходимо учитывать различное поведение в доменной печи агломерата и окатышей. Угол естественного откоса у агломерата значительно больше такового окатышей, следовательно, при загрузке агломерата в доменную печь образуется более глубокая воронка, определяющая распределение по диаметру доменной печи, загружаемых после агломерата материалов: кокс в большей степени будет перемещаться в осевую зону печи, в то время как агломерат распределится в основном на периферии. При загрузке на слой агломерата окатышей, в силу их меньшего по сравнению с агломератом угла естественного откоса, они будут концентрироваться в осевой зоне доменной печи. И, наоборот, загружаемый на слой окатышей агломерат в большей степени концентрируется у стен доменной печи.

Таким образом, замена в доменной шихты агломерата окатышами влечет существенное изменение распределение шихты, следовательно, и газового потока по сечению доменной печи.

Представляет значительный интерес система загрузки с раздельной подачей рудной и коксовой ее частей. При такой системе загрузки на нижний конус набирается только рудная часть подачи (четыре скипа) или топливная (четыре скипа кокса). В случае послойной загрузки материалов сохраняется по всей высоте доменной печи, что обеспечивает наилучшее перераспределение газового потока по сечению печи и равномерной обработке газами вышеупомянутых слоев шихтовых материалов.

Одним из наиболее значительных энергосберегающих мероприятий последних лет в доменном цехе ПАО "ММК им. Ильича" стал переход от традиционных смешанных подач  AAKK↓ и КААК↓ (А - скип агломерата, К - скип кокса) к раздельной загрузке доменных печей увеличенными порциями агломерата и кокса  КККК↓, АААА↓.

Повышение технико-экономических показателей работы доменных печей достигнуто как за счёт улучшения восстановительной работы печных газов, так и за счёт снижения потерь тепла с колошниковым газом     (таблица 2.1). Раздельная загрузка увеличенных масс шихты была применена  и  на металлургическом комбинате "Криворожсталь". В результате принятых мер подгрузилась периферийная зона: содержание СО2 в периферийных точках радиального газа возросло примерно на 4% при снижении содержания углекислоты в газе центральной зоны печи. Разбег значений показаний термопар периферийного газа по отдельным точкам уменьшился с 350-450°С до 150-250°С при одновременном снижении среднего уровня температуры на 200-250°С. Рудная нагрузка на кокс возросла более чем на 0,5 единиц; расход кокса, в расчете на одну тонну чугуна, сократился на 20-30 кг [9].

Таблица 2.1 – Сравнение показателей работы доменного цеха ПАО «ММК им. Ильича» при традиционной смешанной и раздельной загрузке увеличения масс кокса и агломерата

Показатели работы доменного цеха

Смешанная загрузка 1-е полугодие 2002г.

Смешанная загрузка 1-е полугодие 2002г.

Суточное производство чугуна по цеху, т

13886

13552

Удельный расход кокса, кг/т чугуна

565

539

Температура колошникового газа, °С

310-370

280-330

Суммарная степень использования восстановительной способности газа

,%

42,27

43,16

Степень прямого восстановления rd, %

23,31

19,54

Содержание железа в шихте, %

52,37

51,23

Расход природного газа, м3/т чугуна

80

85

Содержание кислорода в дутье, %

23,79

23,70

Температура дутья, °С

1068

1042

Расход сырого известняка, кг/т чугуна

33

42

Состав чугуна, % :   Si

0,72

0,75

Mn

0,35

0,26

S

0,023

0,023

Давление на колошнике, кПа

135

122

Производство, приведенное к равным условиям, т/сут

13075

13552

Расход кокса, приведенный к равным условиям, кг/т чугуна

580,5

539

Повышение показателей работы доменных печей комбината обусловлено рядом технологических преимуществ раздельной загрузки увеличенных порций кокса и агломерата.

1. Увеличение степени подгрузки периферийной зоны рудными материалами и интенсивности осевого потока газов. Такое перераспределение шихты и газов способствует повышению степенит использования восстановительной способности газов и снижению расхода кокса. Изменение в распределении шихтовых материалов по радиусу колошника может быть следствием вытеснения части кокса от стен в центральную воронку большими массами агломерата из следующей за холостой рудной подачи.

2. Достигается повышение газопроницаемости зоны вязкопластического состояния шихты за счёт отсутствия перемешивания слоёв агломерата и кокса при загрузке и сохранения максимальной газопроницаемости коксовых окон в размягчённом материале.

3. Происходит частичное выравнивание и перераспределение газового потока по сечению доменной печи при движении газов через слои кокса, сформированные холостыми подачами, что устраняет возможные нарушения рационального движения газов в рабочем пространстве, возникающие в рудных слоях.

4. Рудные материалы и кокс относительно равномерно распределяются по радиусу колошника. Это обеспечивает большее соответствие количества восстанавливаемых рудных материалов и газов – восстановителей в различных радиальных зонах доменной печи и увеличение степени использования восстановительной способности и тепловой энергии доменного газа.

Вместе с тем раздельной загрузке увеличенных порций агломерата и кокса в сравнении с обычными смешанными подачами присущи некоторые недостатки.

1.Более равномерное распределение рудных материалов по сечению рабочего пространства доменной печи может сопровождаться увеличением сопротивления проходу газового потока и нежелательной подгрузкой рудной шихтой осевой зоны. Введение в состав шихты подвижных окатышей способствует большему смещению рудных материалов к оси печи. Эффект увеличения газодинамического сопротивления столба шихты при равномерном её распределении по радиусу колошника сказывается в большей степени при повышенном содержании мелкой фракции в агломерате. Поэтому предварительный отсев мелочи из агломерата перед загрузкой в доменные печи во многом решает проблему снижения газопроницаемости столба равномерно распределённой по радиусу шихты.

2. Загрузка на колошник  с большого конуса за короткий промежуток времени, 5-10с, увеличенных порций агломерата приводит к сильному динамическому удару столба шихты, уплотнению и дроблению загруженных материалов. Следствием этого может стать снижение газопроницаемости верхних слоев шихты, неровный сход шихтовых материалов, значительные колебания температур колошникового газа, ограничение интенсивности доменной плавки.

1.3 Применение в доменной плавке коксового орешка

Основным топливом в доменной плавке, как известно, является кокс. В последнее время благодаря активному внедрению технологии пыле- вдувания роль кокса как разрыхлителя резко возросла. Кроме того, доля замены кокса пылеугольным топливом на современных доменных печах составляет 30-50 %.

Самая малопроницаемая шихта, загружаемая в доменную печь, - это железорудный материал. Одним из вариантов повышения газопроницаемости железорудной части шихты является введение в нее коксового орешка, полученного путем выделения фракции более 10-15 мм из отсева кокса.

Одним из первых успешных опытов по замене части кокса коксовым орешком фракции 10-40 мм при загрузке его в смеси с агломератом проведены на Днепропетровском металлургическом заводе им. Петровского в 1967 г. Показано, что применение коксового орешка в количестве 16,3-17,6 % от удельного расхода кокса позволило снизить суммарный расход кокса и коксового орешка на 1,82-9,86 % [10].

В дальнейшем исследования по влиянию перемешивания кокса с железорудными материалами выполнялись под руководством проф. В. И. Логинова. Показано, что при смешивании кокса с агломератом производительность доменных печей увеличивалась на 1,5-4,0 % при одновременном снижении расхода кокса на 4-8 % [11, 12].

В странах Западной Европы к началу 90-х годов прошлого столетия практически на всех доменных печах уже широко применяли коксовый орешек. Так, еще 20 лет назад для европейских стран общепринятой практикой стало использование коксового орешка фракции 10-35 мм в количестве от 20 до 100 кг/т чугуна [13].

Имеется опыт использования коксового орешка в Украине. Аналитически показано, что введение коксового орешка в количестве 10-30 % от расхода кокса в железорудную часть шихты способствует улучшению газопроницаемости в «сухой» зоне доменной печи на 9,5-13,7 %. Проведенное на доменной печи № 1 ОАО «Енакиевский металлургический завод» промышленное исследование введения коксового орешка в смеси с железорудной частью шихты в количестве 25 кг/т чугуна способствовало экономии 10,7 кг металлургического кокса на 1 т чугуна: 6,7 кг сэкономили за счет снижения потерь кокса с отсевом, а 4 кг скипового кокса - за счет совершенствования технологии доменной плавки [14].

Однако высев коксового орешка и его загрузка в смеси с железорудными материалами не полностью решают проблему улучшения газодинамики всего столба шихтовых материалов доменной печи - необходим комплексный подход при подготовке кокса к доменной плавке.

В настоящее время в полном соответствии с современным техническим уровнем в мире принята схема подготовки кокса, включающая высев из металлургического кокса мелочи менее 32-40 мм, высев и снижение фракции более 80 мм за счет ее дробления до 5 %, высев из отсева коксового орешка фракции от 5-15 до 32-40 мм с последующей его загрузкой в печь с железорудной шихтой. Указанная схема подготовки кокса решает несколько задач:

- отсев из металлургического кокса фракции менее 32-40 мм, а также более 80 мм с последующим ее дроблением, способствует возрастанию содержания фракции 40-80 мм в скиповом коксе до 90 % и выше и, следовательно, большей однородности фракционного состава; использованию в доменной печи наиболее прочных классов кокса; повышению среднего размера куска кокса как при его загрузке в доменную печь, так и на уровне воздушных фурм; увеличению порозности, газопроницаемости и дренажной способности коксовой насадки;

- выделение из отсева кокса коксового орешка с последующей его загрузкой в рудную часть определяет повышение газопроницаемости как «сухой» зоны, так и зоны когезии доменной печи, соответственное увеличение количества проходящих через указанные зоны газов; использование коксового орешкасоздает условия для снижения расхода металлургического кокса на 1 т чугуна благодаря уменьшению потерь при выделении из отсева кокса орешка.

Данная схема подготовки кокса в доменном производстве позволяет более рационально его применять, увеличить газопроницаемость столба шихты и повысить результативность использования восстановительного потенциала газа и, соответственно, оптимизировать расход и эффективность применения дополнительных видов топлива.

Данная подготовка кокса к плавке является важнейшим компенсирующим фактором и внедрена на всех современных зарубежных доменных печах, освоивших технологию пылевдувания с высоким расходом ПУТ (более 150 кг/т чугуна). Так, в 2005 г. на металлургических заводах в странах Европы не применяли данную методику подготовки кокса только 2 печи из 56 действующих.

Кроме того, в перспективе реализация перечисленных выше мероприятий создает предпосылки для освоения производства кокса с лучшими показателями горячей прочности и реакционной способности за счет снижения потребности в коксе и увеличения доли коксующихся углей в шихте для коксования. Это может стать важным компенсирующим мероприятием при повышении расхода ПУТ до 250 кг/т чугуна и более, возрастании доли замены кокса ПУТ до 50-70% [11].

Применение коксового орешка: качестве основной системы загрузки на доменной печи № 1 ДМ3 использовалась подача КООК или ККОО с уровнем засыпи от 2 до 2,5 м. Расход материалов в подачу составлял, т: 4,2-4,6 кокса; 15,5-16,0 окатышей СевГОК; 1,2-1,5 известняка; 1,0 железо- флюса; 0,1-0,2 коксового орешка. Набор в скип окатышей, известняка и железофлюса осуществлялся в каждую подачу, а коксового орешка - через раз. Порядок набора материалов вагон-весами был следующий: в первую рудную порцию набирались только окатыши; во вторую последовательно набирались известняк, окатыши, железофлюс и коксовый орешек. При ссыпании второй рудной порции материалов из вагон-весов в скип известняк располагался внизу, а коксовый орешек - вверху. При ссыпании второй рудной порции на малый конус, а далее на большой конус, внизу окажется коксовый орешек, а вверху - известняк. Следовательно, в доменной печи на окатыши, загруженные первой рудной порцией, будет ссыпаться коксовый орешек, загружаемый со второй рудной порцией, который закроют железофлюс, окатыши и известняк. То есть, при ссыпании шихтовых материалов с большого конуса в печь создаются условия для интенсивного перемешивания окатышей и других компонентов, в том числе и коксового орешка.

Для оценки эффективности применения коксового орешка в доменной печи использовали методику исследования, где в качестве первичной информации брали показатели работы печи за смену, а также данные о химическом составе шихтовых материалов и продуктов плавки[12].

Опытно-промышленные плавки с введением коксового орешка в смеси с окатышами проведены в 2010 г. на доменной печи № 2 в доменном цехе ДМ3. Продолжительность каждой из плавок составила один месяц, при этом состояние печи было удовлетворительным, а технологические параметры во время проведения экспериментов - сопоставимыми.

Из табл. 2 следует, что при загрузке коксового орешка в количестве 27 кг/т чугуна суммарный расход приведенного кокса и орешка снизился с 463 до 455 кг/т чугуна (на 8 кг/т чугуна, 1,7 %). Данное снижение расхода кокса можно объяснить как улучшением подготовки скипового кокса к доменной плавке, так и повышением газопроницаемости железорудной части шихты при введении в нее коксового орешка. Кроме того, коэффициент замены кокса коксовым орешком составил около 1 кг/кг. Указанные изменения свидетельствуют об улучшении технологического процесса.

Таблица 3.1 Показатели работы печи № 2 ДМЗ без коксового орешка и с его применением

Показатели

Периоды

базовый, март 2010 г.

опытный, октябрь 2010 г.

Производство чугуна, т/сутки

1982,00

1987,00

Приведенное производство чугуна по всем факторам, кроме качества кокса, т/сутки

1982,00

1988,00

Расход скипового кокса, кг/т чугуна

463,00

430,00

Расход приведенного скипового кокса по всем факторам, кроме качества кокса, кг/т чугуна

463,00

428,00

Расход коксового орешка, кг/т чугуна

-

27,00

Расход приведенного скипового кокса и коксового орешка, кг/т чугуна

463,00

455,00

Расход шихтовых материалов, кг/т чугуна:

окатыши СевГОК

брикеты

металлодобавка

известняк

1624

8,00

1,00

144,00

1563,00

17,00

40,00

178,00

Дутье:

расход, м3:/мин

давление. кПа

температура,°С

содержание кислорода, %

расход природного газа, м3:/т чугуна

расход ПУТ. кг/т чугуна

1982,00

220,00

956,00

24,70

17,00

115,00

1929,00

219,00

930,00

26,00

-

149,00

Колошниковый газ:

- давление, кПа

127,00

128,00

- температура, °С

212,00

248,00

- состав, %:

- СО2

20,70

21,00

2

2,30

3,30

- степень использования СО, %

43,90

44,00

Химический состав чугуна. %:

-Si

0,75

0,70

-S

0,046

0,040

Выход шлака, кг/т чугуна

329,00

379,00

Содержание МдО в шлаке. %

7.4.00

8,89

Интенсивность плавки по углероду, кг/(м3/сутки) сутки)

938,00

972,00

Выход колошникового газа, м3/т чугуна

1775,00

1888,00

Степень прямого восстановления железа, %

38,30

40,50

Теоретическая температура горения, °С

2088,00

2129,00

Выход восстановительных газов. м3/т чугуна

735,00

764,00

Выход горновых газов, м3/т чугуна

1839,00

1670,00

Экономию кокса в результате его подготовки к доменной плавке по фракционному составу и использования коксового орешка можно отнести как на счет снижения расхода скипового кокса благодаря совершенствованию технологии (8 кг/т чугуна), так и на счет снижения потерь кокса на 1 т чугуна в виде отсева (13 кг/т чугуна). Таким образом, экономия металлургического кокса на выплавку 1 т чугуна составила 8 + 13 = 21 кг (4,5 %).

С целью дальнейшего повышения эффективности использования кокса в перспективе возможно применение собственного и покупного коксового орешка в количестве до 50-80 кг/т чугуна. Однако в этом случае необходимо, чтобы коксовый орешек содержал не более 5 % мелочи фракции 0-10 мм.

Теоретические расчеты и аналоги из зарубежной практики показывают, что на ДМ3 освоение современной подготовки кокса к доменной плавке идет успешно. Однако достигнутые результаты, по всей видимости, составляют только какую-то часть от его потенциального ресурса.

Наиболее реальными и эффективными действиями по подготовке кокса к доменной плавке и более активному использованию коксового орешка являются увеличение размера отверстия на нижнем сите коксового виброгрохота доменной печи последовательно до 30 и 32 мм; повышение расхода коксового орешка собственного производства до 40-50 кг/т чугуна; больший расход коксового орешка в количестве до 50-80 кг/т чугуна при применении собственного и покупного орешка.

Введение коксового орешка в количестве до 30 кг/т чугуна сопровождалось снижением суммы приведенного расхода кокса и коксового орешка на 8 кг/т чугуна при снижении потерь кокса с отсевом на 13 кг/т чугуна [16-17].

1.4 Влияние смешивания рудного сырья с коксом на газодинамические условия и технико-экономические показатели доменной плавки

Кокс и рудное сырье, используемые в доменной плавке, в современных условиях значительно различаются по крупности, ввиду чего газопроницаемость шихты в печи существенно зависит от того, в какой мере эти материалы перемешиваются при загрузке на колошник. От степени их смешивания в процессе загрузки зависит не только характер взаимного расположения кусков разной крупности, но и равномерность их распределения по сечению печи, что влияет на использование газа и на технико-экономические показатели плавки.

Днепродзержинском индустриальным институтом на заводе им. Петровского исследовано влияния загрузки рудных материалов в смеси с коксом на работу печи. Предварительно в лабораторных условиях изучили газопроницаемость слоя, состоящего из фракций различной крупности, при разных режимах загрузки.

Материалы продували компрессорным воздухом (5 ат) в цилиндре диам. 300 мм и высотой 700 мм с регулированием его расхода.

Перепад давления измеряли на высоте 0,5 м при расходе воздуха, соответствующем приведенной скорости (в расчете на полное сечение цилиндра) 0,9 м/с, что обеспечивало соблюдение условий автомодельности для всего диапазона размеров исследованных фракций.

Загружали агломерат крупностью от 5—0 до 25— 15 мм. Для каждой пары исследуемых фракций измеряли перепады давления воздуха в цилиндре и насыпную массу агломерата при расположении мелкой и крупной фракций двумя слоями и при их загрузке в смеси. По насыпной плотности можно было судить о величине порозности при разных условиях загрузки.

Измерения проводили при различном соотношении фракций. Количество фракций 5—0 мм изменяли от 0 до 100% через каждые 10%.

На рисунке 4.1 приведены результаты исследования газопроницаемости слоя при загрузке фракций разного размера в комбинации с фракцией 5—0 мм.

Следует отметить неодинаковый характер зависимости насыпной массы слоя от содержания мелкой фракции. При загрузке слоями (1) изменение получается практически линейным. При загрузке в смеси (2) оно нелинейно. Общая насыпная масса при загрузке обеих фракций в смеси всегда больше, чем при их послойной укладке; следовательно, порозность слоя при смешивании фракций разной крупности уменьшается. Наибольшее различие в величине у по кривым 1 и 2 наблюдалось в серии опытов на рис. 1, в с фракциями 5—0 мм и 25—15 мм, больше всего различавшихся по крупности. При смешивании этих фракций насыпная масса получается на 11 —13% большей, чем при послойной загрузке.

Уменьшение порозности при смешивании материалов разной крупности не всегда сопровождается ухудшением газопроницаемости. Судя по кривым ∆Р (рис. 4.1), смешивание фракции, несмотря на уменьшение порозности, приводит в большинстве случаев к увеличению газопроницаемости слоя, причем весьма значительному. Влияние порозности как таковой в данном случае не является определяющим. Более существенное значение здесь имеет изменение размеров межкусковых каналов, свободных для прохода газа.

Более заметно проявляется влияние порозности при содержании мелочи выше 70%, когда при загрузке в смеси получается худшая газопроницаемость, чем при раздельной.

Таким образом, для материала, содержащего наряду с более крупными фракциями также и мелочь 5—0 мм, загрузка их в смеси обеспечивает более высокую газопроницаемость слоя, чем раздельная загрузка.

Рис. 4.1. Изменение перепада давлений (Р) и насыпной массы (γ) агломерата при послойной укладке (1) и при загрузке в смеси (2) фракции 5—0 мм с более крупными фракциями а-в (цифры в скобках — мм)

Аналогичные результаты были получены в тех случаях, когда вместо фракции 5-0 мм применяли фракцию 3-0 или 5-4 мм.

При смешивании фракции 5-3 мм с более крупными получили иные результаты (рис. 2). В этих опытах изменение насыпной массы слоя γ и перепад давлений ∆Р при смешивании изменились аналогично. Переход от послойной укладки к загрузке смеси сопровождался уменьшением порозности и газопроницаемости; лишь в одном случае изменение условий загрузки практически не повлияло на эти показатели (рис. 4.2, а).

Уменьшение перепада давления на 1 м высоты слоя в результате смешивания фракций разной крупности с фракцией 5-0 мм при ее содержании до 30% достигало 600-700 мм вод, ст. или примерно 60-70%.

При удалении мелочи 3-0 мм из агломерата переход от смешанной к послойной загрузке фракций уменьшал газодинамическое сопротивление слоя лишь на 30—50 мм вод, ст., или на 20—25%.

Рис. 4.2. Изменение перепада давлений (Р) и насыпной массы (γ) агломерата при послойной укладке (1) и загрузке в смеси (2) фракции 5 - 3 мм с более крупными фракциями а-г (цифры в скобках — мм)

Таким образом, относительное изменение перепада давлений на 1 м высоты слоя для агломерата, содержащего 5-30% мелочи, в 2-3 раза больше, чем без мелочи, а абсолютные значения перепада при наличии мелочи в 14—20 раз выше, чем при ее отсутствии. (Рассортировка агломерата по фракциям с раздельной их загрузкой обеспечивает повышение газопроницаемости шихты лишь при условии  полного отсева мелочи (5-0 мм).

Рис. 4.3. Изменение газодинамического сопротивления реальной шихты в зависимости от содержания мелочи при послойной укладке кокса и агломерата (1) и при их загрузке в смеси (2)

Рис. 4.4. Изменение газодинамического сопротивления шихты в зависимости от содержания мелочи при послойной загрузке кокса и окатышей (/) и при их загрузке в смеси (2)

Для практики важно знать количественное изменение газопроницаемости при смешивании агломерата и кокса, имеющих реальный гранулометрический состав.

Перепад давлений в слое из этих материалов измеряли на установке с цилиндром диам. 520 мм и высотой 700 мм.

Использовали кокс крупностью 80—40 и агломерат крупностью 40—0 мм, меняя в них содержание фракций 5—0 мм в агломерате от 0 до 40% через каждые 5%.

Перепад измеряли (рис. 4.3) при приведенной скорости газа 0,9 м/с. Смешивание кокса и агломерата реального гранулометрического состава уменьшило газодинамическое сопротивление слоя на 12-25%.

Исследовали также изменения газопроницаемости слоя при смешивании кокса с окатышами, содержащими до 10% мелочи. В этих опытах при смешивании было выявлено на 17-25% большее сопротивление материалов, чем при послойной укладке (рис. 4.4). Сопротивление слоя при смешивании изменялось значительно меньше, чем в опытах с агломератом.

Как известно, повышение равномерности распределения материалов по сечению печи сопровождается увеличением газодинамического сопротивления столба шихты. Поэтому смешивание рудного сырья с коксом, улучшая газопроницаемость ввиду особенностей размещения мелких и крупных кусков, в то же время должно способствовать снижению газопроницаемости вследствие более равномерного распределения материалов.

Фактическое изменение газопроницаемости шихты в результате смешивания рудных материалов с коксом и влияние такой загрузки на работу печи может быть установлено только опытным путем.

Более полного смешивания рудного сырья с коксом в существующих производственных условиях удается достичь при загрузке в один скип рудной сыпи и кокса, размещаемого сверху. При опрокидывании скипа и высыпании материалов в приемную воронку и затем на большой конус и в печь материалы оказываются в значительной степени перемешанными между собой: более мелкий и тяжелый рудный материал внедряется между кусками кокса.

Влияние условий загрузки на технико-экономические показатели доменной плавки исследовали на печи полезным объемом 1033 м3.

Загрузка рудного сырья и кокса в один скип при существующей схеме шихтоподачи с вагон-весами затруднительна. В частности, при этом число перемещений вагон-весов увеличивается вдвое, так как в карман набирается порция рудной сыпи, соответствующая только половине объема скипа. Это значительно снижает производительность участка загрузки.

Для облегчения работы машинистов вагон-весов массу подачи с переходом на совместную загрузку рудных материалов и кокса увеличили более чем на 30%, обеспечив предельное заполнение скипа.

Для проведения опытных плавок в электросхему загрузки потребовалось внести некоторые изменения, обеспечивающие необходимую согласованность работы вагон-весов и коксовых затворов.

Перед опытными плавками на печи применяли цикличную систему загрузки Р2К2 ↑ КР2К ↑. В опытный период применяли преимущественно цикличную загрузку, состоявшую из одной подачи с загрузкой рудных материалов на дно скипа и одной подачи с загрузкой кокса на дно скипа. При этом, подача состояла из 20,5 т рудной сыпи и 6,5—6,7 т кокса.

Технико-экономические показатели работы печи в опытный и сравнительный периоды сопоставлены в табл. 4.1.

Таблица 4.1. Технико-экономические показатели работы доменной печи объемом 1033 м3 при загрузке рудного сырья в смеси с коксом (I) и при обычной загрузке (II)

Показатели

I

II

Производительность, т в сутки

1727

1669

Расход кокса (сухого), кг/т чугуна *

591

601

То же, %

98,3

100,0

Интенсивность плавки по коксу, т/м3

(98,0)

Доля подготовленного железорудного

1,020

1,002

сырья, %

97,3

96,7

В том числе окатышей

38,8

46,8

Содержание кремния в чугуне, %

0,74

0,68

Выход шлака, кг/т чугуна

518

507

Основность шлака (CaO/SiO,)

1,25

1,25

Расход природного газа, м3/т чугуна

85,7

85,5

Расход кислорода, м3/т чугуна

1,6

Температура дутья, °С

1072

1041

Избыточное давление колошникового газа,ат

1,01

1,01

Перепад давления (дутье — колошник), ат

1,20

1,20

Простои, %

0,45

0,50

Наличие в цикле подачи с загрузкой кокса на дно скипа было обусловлено стремлением подгрузить периферию, так как при преимущественном использовании подач с загрузкой рудной сыпи на дно скипа содержание двуокиси углерода на периферии снижалось, а в осевой и промежуточной зонах повышалось.

Применение цикличных загрузок с различным соотношением указанных подач дает возможность регулировать распределение рудных нагрузок по сечению печи.

На новом режиме загрузки печь работала 10 дней. Сравнительный период после опыта тоже продолжался 10 дней.

В течение опытного периода имелись некоторые обстоятельства, усложнявшие работу печи, что отрицательно влияло на технико-экономические показатели. Основные трудности были связаны с напряженной работой машинистов вагон-весов. На протяжении всего опытного периода загрузка была узким местом в работе печи, что затрудняло устранение возникающих по разным причинам неполнот. В ряде случаев печь работала на агломерате с рудного двора, отличающемся повышенным содержанием мелочи.

В опытном периоде увеличилась интенсивность плавки в результате улучшения газодинамических условий в печи. При более форсированном ходе перепад давлений был таким же, как и в сравнительном периоде. Газопроницаемость шихты улучшилась, несмотря на некоторое повышение равномерности распределения материалов, подтверждавшееся более равномерным распределением содержания двуокиси углерода по радиусу (рис. 4.5).

На опытных плавках удельный расход кокса снизился при приведении к одинаковым условиям на 12 кг/т чугуна, или на 2,0%, а производительность печи возросла на 3,8%.

Можно считать, что смешивание рудного сырья с коксом при загрузке доменной печи, обеспечивая увеличение газопроницаемости шихты и более равномерное распределение материалов, способствует улучшению условий плавки и повышению ее технико-экономических показателей.

Кратковременность опытного периода была обусловлена значительными трудностями при подаче рудной сыпи и кокса в один скип. Можно усилить смешивание материалов и без такой загрузки. В частности, это достигается путем набора на малый конус двух скипов материалов: коксового и рудного с расположением кокса под слоем рудной сыпи.

Влияние такой загрузки на показатели доменной плавки исследовали на печи полезным объемом 700 м3, выплавлявшей передельный чугун. В обычных условиях на печи применяется система загрузки Р2К2 - При этом подача состоит из 13 т рудных материалов и 3,7—4,1 т кокса.

Рис. 4.5. Распределение содержания двуокиси углерода в газе по радиусу колошника доменной печи объемом 1033 м3 при обычной послойной загрузке рудного сырья и кокса (1) и при их загрузке в смеси одним скипом (2)

Можно усилить смешивание материалов и без такой загрузки. В частности, это достигается путем набора на малый конус двух скипов материалов: коксового и рудного с расположением кокса под слоем рудной сыпи.

Влияние такой загрузки на показатели доменной плавки исследовали на печи полезным объемом 700 м3, выплавлявшей передельный чугун. В обычных условиях на печи применяется система загрузки Р2К2 - При этом подача состоит из 13 т рудных материалов и 3,7—4,1 т кокса.

Соотношение размеров загрузочного устройства на этой печи таково, что во вращающейся воронке размещается только один скип материалов.

Рис. 4.6. Распределение двуокиси углерода по радиусу колошника доменной печи объемом 700 м3 при различных системах набора рудного (Р) и коксовых (К) скипов

При наборе двух скипов на малый конус значительная часть материала второго скипа размещается в неподвижной приемной воронке. В связи с этим электросхему работы распределителя шихты изменили таким образом, чтобы он вращался только после загрузки на малый конус первого скипа каждой

пары.

В течение опытного периода продолжительностью 30 суток применяли различные системы загрузки в сочетании с набором двух скипов на малый конус.

Наиболее эффективной в смысле смешивания была загрузка по системе КРКР ↓, при которой расположение каждой пары рудного и коксового скипов на малом конусе благоприятствует смешиванию. Однако ввиду особенностей электросхемы работы распределителя рудный материал при этом грузится в печь без вращения воронки.

Таблица 4.2. Технико-экономические показатели работы доменной печи объемом 700 м3 при наборе кокса и агломерата на малый конус (I) и при обычной загрузке (II)

Показатели

I

II

Производительность, т в сутки

1399

1292

Расход кокса (сухого), кг/т чугуна

546

562

Интенсивность плавки по коксу, т/м3 в сутки

1,229

1,165

Доля агломерата в шихте, %

100,0

100,0

Расход материалов, кг/т чугуна:

металлодобавки

21

37

сырой флюс

50

54

конверторный шлак

11

54

Содержание кремния в чугуне,

0,78

0,79

Выход шлака, кг/т чугуна

479

493

Основность шлака (CaO/SiO)

1,26

1,26

Расход природного газа, м3/т чугуна

80

86

То же, кислорода

21,9

24,0

Температура дутья, °С

1062

1047

Избыточное давление колошникового газа, ат.

1,06

1,08

Перепад давления (дутье — колошник), ат.

1,03

1,01

Простои, %

0,33

0,15

Тихий ход, %

0,38

0,19

Чтобы обеспечить равномерность кругового распределения материалов, эту систему загрузки чаще использовали в комбинации с системой Р2К2↓ или РКРК↓, что попутно позволяло подгрузить периферию рудным материалом.

По тем же соображениям использовали систему загрузки РК2Р↓ и КР2К↓. По эффективности смешивания обе эти системы уступают системе КРКР↓, так как из двух пар скипов только одна имеет благоприятное для смешивания расположение рудного материала и кокса. Однако они более удобны для машинистов вагон-весов.

На рис. 4.6 приведены кривые радиального распределения двуокиси углерода при различных системах загрузки.

Наиболее приемлемой по равномерности кругового и радиального распределения газа, а также по удобству для машинистов вагон-весов оказалась система загрузки РК2Р↓.

Показатели работы печи в исследуемый период приведены в табл. 2. Для сравнения взяли близкий по условиям доопытный период продолжительностью 9 суток.

Переход на новый режим загрузки способствовал улучшению использования газа и повышению газопроницаемости шихты, что позволило увеличить интенсивность плавки. Это обеспечило повышение производительности печи на 7,0% при снижении удельного расхода кокса на 2,5% (после приведения к, одинаковым условиям) [11-12].

Выводы

1.Изменение условий загрузки фракций разной крупности оказывает различное влияние на газопроницаемость агломерата в зависимости от наличия в нем мелочи 5—0 мм. При отсутствии мелочи повышение газопроницаемости слоя обеспечивается раздельной загрузкой фракций разной крупности, тогда как при ее наличии улучшение газопроницаемости достигается путем загрузки этой фракции в смеси с другими.

2. Степень изменения газопроницаемости агломерата при переходе с послойной загрузки разных фракций на одновременную при наличии мелочи в агломерате значительно больше, чем при ее отсутствии. В частности, относительное изменение перепада давлений на 1 м высоты слоя для агломерата, содержащего 5—30% мелочи, в 2—3 раза выше, чем; без мелочи, а по абсолютной величине перепад при наличии мелочи в 14—20 раз выше, чем при ее отсутствии.

3. Смешивание кокса крупностью 80—40 мм с агломератом, содержащим 5—40% фракций 5—0 мм уменьшает газодинамическое сопротивление шихты на 12—25% по сравнению с получаемым при послойной укладке тех же материалов. При смешивании кокса с окатышами, содержащими 10% мелочи, газодинамическое сопротивление слоя, наоборот, повышается.

4. На печи объемом 1083 м3 завода им. Петровского применение новой системы загрузки способствовало увеличению газопроницаемости шихты более равномерному распределению материалов повышению производительности и снижению расхода кокса.

2 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СТРУКТУРЫ СТОЛБА ШИХТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ, А ТАКЖЕ ИХ СМЕСИ,  НА ЕГО ГАЗОПРОНИЦАЕМОСТЬ

Одним из методов определения сопротивления материалов движению газов является измерение перепада статического давления газа ∆Р в слое сыпучего материала, который укладывается в газодинамический цилиндр (рис. 2.1) и продувается воздухом с последовательным увеличением его расхода.

Рис. 2.1 – Лабораторная установка для определения перепада давления газа в слое зернистого материала: 1 – вентилятор; 2 – задвижка; 3 – расходомер; 4 – дифманометр; 5 – соединительный шланг для подвода дутья; 6 – U-образный манометр; 7 – прозрачный газодинамический цилиндр; 8 – зернистый материал; 9 – металлическая сетка

Наибольшее распространение для расчёта перепада давления газа зернистом слое получило уравнение Эргона (Дарси-Вейсбаха), в соответствии с которым

                    ,                           (2.1)

Ψ – коэффициент газодинамического сопротивления;

Н – высота слоя, м; U – приведенная скорость газа, м / с;

ρг – плотность газа, кг / м3;

dш – диаметр частиц, м;

Ф – фактор формы частиц;

ε – порозность слоя, м3 / м3.

В газодинамическом цилиндре диаметром 0,22 м провели исследование изменения перепада статического давления газа в бинарном слое доменной шихты, не содержащей мелких фракций. Исследовали  газопроницаемость столба шихтовых материалов, состоящего из слоев агломерата, окатышей,  кокса, а также их смеси.  Агломерат и кокс были представлены фракцией 5-7 мм, окатыши 3-5 мм. Результаты проведенных опытов представлены на рис. 2.2 – 2.9. Целью проведенных опытов было сравнение газопроницаемости бинарного слоя доменной шихты и смеси компонентов, а также сравнения газопроницаемости агломерата при различной высоте слоя Н.

           Расход воздуха, м3/час

Рис. 2.2 – Изменение перепада статического давления при укладке слоя агломерата различной высоты: ● - высота слоя 250 мм; ♦ - высота слоя 200 мм.

   

      Расход воздуха, м3/час

Рис. 2.3 – Изменение перепада статического давления при укладке слоя, состоящего из смеси агломерата и кокса различной высоты: ● - высота слоя h=200 мм; ■ - высота слоя h=250 мм; ▲- высота слоя h=300 мм.

      

        Расход воздуха, м3/час

Рис. 2.4 – Изменение перепада статического давления при укладке слоя, состоящего из слоев агломерата и кокса одинаковой высоты: ● - высота слоя h=200 мм; ■ - высота слоя h=250 мм; ▲- высота слоя h=300 мм.

                                     

                Расход воздуха, м3/час

Рис. 2.5 – Изменение перепада статического давления при укладке слоя, неизменной высоты (Н=250 мм), состоящего из: ● – слой агломерата, высота слоя h=250 мм; ■ – смесь агломерата и кокса, высота слоя h=250 мм; ▲- слой, составленный из слоев агломерата и кокса, высота слоя h=250 мм.

     

            Расход воздуха, м3/час

Рис. 2.6 – Изменение перепада статического давления при укладке слоя, неизменной высоты (Н=200 мм), состоящего из: ● – слоя агломерата, (АААА); ■ – смесь агломерата и кокса; ▲- слой, составленный из слоев агломерата и кокса (ААКК).

       Расход воздуха, м3/час

Рис. 2.7 – Изменение перепада статического давления при укладке слоя, неизменной высоты (Н=300 мм), состоящего из: ● – слоев агломерата и кокса одинаковой высоты, h=150 мм (ААКК); ■ – слоев окатышей и кокса одинаковой высоты, h=150 мм (ООКК).

Расход воздуха, м3/час

Рис. 2.8 – Изменение перепада статического давления при укладке слоя, состоящего из слоев агломерата и кокса высотой: ♦ – h=200 мм (ААКК); ■ – 250 мм (ААКК); ▲- 300 мм (ААКК).

            Расход воздуха, м3/час

Рис. 2.9 – Изменение перепада статического давления при укладке слоя, состоящего из слоев окатышей и кокса, а также их смеси, при неизменной общей высоте слоя (Н=150 мм): ■ – смесь окатышей и кокса, составленная из слоев высотой по 75 мм; ▲ – слой составленный из отдельных слоев окатышей (hо=50 мм) и кокса (hк=100 мм);  ♦ – слой составленный из смеси слоев окатышей (hо=75 мм) и кокса (hк=75 мм);   ● – слой составленный из отдельных слоев окатышей (hо=100 мм) и кокса (hк=50 мм).

В результате проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

1. С увеличением высоты слоя перепад давления возрастает (рис.2.2-2.4).

2. Смешивания агломерата и кокса не дало значимых изменений в газопроницаемости полученной шихты (рис. 2.5, 2.6). Перепад давления в слое, полученный путем смешивания агломерата и кокса, близок к перепаду давления слоя чистого агломерата (высота слоя одинакова).

3. Газопроницаемость бинарного слоя, состоящего из агломерата и кокса выше, чем газопроницаемость бинарного слоя, состоящего из слоя окатышей и кокса (рис.2.7).

4. В условиях доменной плавки высота слоев кокса при загрузке подач ААКК↓ составляет около 0,4 м, что соответствует приблизительно 10 dк при равномерном распределении материала по площади колошника. В процессе движения столба шихты кокс вытесняется в центральные зоны, а в других радиальных зонах нарушается сплошность коксовых прослоек, что приводит к ухудшению газопроницаемости шихты как в «сухой» зоне печи, так и в зоне когезии. По итогам проведенных опытов установлено, что перепад давления (∆Р) в слое доменной шихты составленной из слоев агломерата и кокса высотой 300 мм, что соответствует приблизительно 25 dк, значительно выше чем  ∆Р  слоя высотой 250 мм,  что соответствует приблизительно 20 dк (таблица 2.1).

Таблица 2.1. – Сравнение показателей газодинамического сопротивления доменной шихты при различной высоте бинарного слоя

Высота слоя h, мм

Перепад статического давления ∆Р, Па  

Количество элементарных слоев кокса, dк(hк/dэкв)

Отношение

∆Р/H

Прирост

∆Р относительно слоя высотой 200 мм

200

1640

16,67

8,2

0

250

1850

20,83

7,4

+12,80

300

2280

25,00

7,6

+39,02

5. Смешивания окатышей  и кокса позволило увеличить газопроницаемость слоя по сравнению с раздельной загрузкой горизонтальных слоев компонентов (рис. 2.9). Перепад давления в слое, полученный путем смешивания агломерата и кокса, близок к перепаду давления слоя чистого агломерата (высота слоя одинакова).

6. Целесообразно производить загрузку агломерата и кокса таким образом, чтобы формировать слои приблизительно равной высоты, при этом она не должна быть выше 20-22 dк (hк=hа).

На основе полученных экспериментальных данных предлагаю применять следующую систему загрузку шихтовых материалов в доменную печь: КККК↓ АААА↓. При данной системе загрузки высота слоя кокса будет приблизительно равна 21 dк, При этом площадь соприкосновения агломерата и кокса будет минимальна, что исключит перемешивания частиц доменной шихты. Данная система загрузки будет способствовать сохранению слоевой укладки материалов при их опускании в рабочем пространстве печи, обеспечит высоту коксовых окон в зоне размягчения более 20 dк.    


3 ОХРАНА ТРУДА И БЕЗОПАСНОСТЬ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ

3.1 ОХРАНА ТРУДА

3.1.1 Анализа условий труда рабочих в доменном цехе

Таблица 3.1 – Анализ опасных и вредных факторов в условиях внедрения результатов исследования

Название фактора

Фактическое

значение

Название

нормативного

акта

Нормируемое

значение

Примечание

1. Выделение

избыточной

теплоты в помещении

СН 245-71

не соответств.

2.Вредные

химические

вещества:

СН 245-71

СН 245-71

СН 245-71

СН 245-71

соответств.

соответств.

соответств.

не соответств.

3.Содержание

пыли

СаО

СН 245-71

СН 245-71

СН 245-71

соответств.

соответств.

соответств.

4. Вибрация

85 – 95 дБ

ГОСТ 12.1.012

- 90

107 дБ

соответств.

5. Шум

70 – 75 дБ

ГОСТ 12.1.003

– 83

80дБ

соответств.

6. Интенсивность теплового излучения

не соответств.

7.Температура

воздуха

рабочей зоны

25 – 35

СНУО 88-86

15 – 25

не соответств.

8. Высокотемпературные

предметы, оборудования, материалы

более

не соответств.

9. Ожоги

На литейном

дворе, вблизи

доменной печи.

           -

           -

редко

проявляемый

фактор

10. Опасность получения

механических травм

На литейном

дворе, вблизи

доменной печи.

           -

            -

наиболее часто

проявляемый

фактор

11. Высокое

электрическое

напряжение, В

,

оборудование

для хим.

анализа

           -

            -

редко

проявляемый

фактор

12. Пожары

На всем

участке

           -

            -

редко

проявляемый

фактор

Вывод: Анализируя данные таблицы Х.1 видно, что фактическое значение выделения избыточной теплоты в помещении, вредного химического вещества СО, интенсивности теплового излучения, температуры воздуха рабочей зоны, высокотемпературных предметов, электрического напряжения не соответствуют предельно допустимые значения санитарных норм и правил.

Наиболее опасным фактором в доменном цехе является опастность получения механических травм.

3.1.2 Расчет аэрации помещении литейного двора доменной печи

   Все расчеты выполнены по методикам, содержащимся в источнике [1, 2].

Температура воздуха удаленного из помещения (tу), определяется по формуле:

ty = tp.з.+ Δt (H – 2), °С, где

 tр.з.– нормируемая температура воздуха в рабочей зоне, tр.з.= 27 0С;

Δt – температурный градиент по высоте помещения цеха, Δt = 1,5 0С/м;

Н – расстояние от пола до центра высотных проемов, Н = 32 м.

Избыток теплоты в помещении:

Q = q · Vo ,   кДж /ч, где

 q – избыток теплоты 1м3 свободного объема помещения цеха. Для литейного двора 200 кДж/(м3/ч);

 V0 – свободный объем помещения цеха.

Vo=0,8 V

Объем литейного двора доменного цеха определяется из длины – 50 м, ширины – 35 м и высоты до уровня крыши 18 м и высота крыши – 14 м.

V = 50 * 35 * 32 = 56000

V0 = 0,8 * 56000 = 44800

Q = 200 * 44800 = 8960000 кДж/час

Расход воздуха для удаления избытков теплоты

LT = Q / [(tytnρn·C], м3/ч ,где

tу – температура воздуха удаляемого из помещения, 0С;

tп – температура приточного воздуха, 20 0С;

   С – теплоемкость воздуха, кДж/кг *0С;

ρn – плотность воздуха при температуре приточного воздуха.

При производстве одной тонны чугуна в помещении литейного двора доменного цеха поступает 600 мг железосодержащей пыли, 700 мг CO, 1000 мг CO2, 2 мг SO2.

Предельные концентрации для данных веществ в воздухе определяются по справочнику и эти величины составляют для железосодержащей пыли ПДК = 6 мг/м3, CO ПДК = 20 мг/м3, CO2 ПДК = 2500 мг/м3, SO2 ПДК = 2 мг/м3.

Определяем часовое выделение в помещение вредных веществ, определяющих воздухообмен:

где  qi – выделение определенного вредного вещества в помещение цеха при         производстве одной тонны чугуна, мг/т;

 m – часовое производство основной продукции, 113,97 т/час.

Gж.с.п.= 600*113,97=68382 мг/час,

Gсо= 700*113,97=79779мг/час,

Gсо2=1000*113,97=113970 мг/час,

Gsо2=2*113,97=227,94 мг/час.

Расход воздуха для удаления из помещения вредных веществ (газов и пыли) производится по каждому вредному веществу:

где Gi –  часовое выделение в помещение вредного вещества, мг/час;

ПДКi - предельно допустимая концентрация определенного вредного вещества в воздухе рабочей зоны помещения, мг/м3.

qi –  концентрация i – того вещества, мг/м3. Учитывается только для железосодержащей пыли (0,1 мг/м3) и CO2 (500 мг/м3).

Lж.с.п.=м3/час,

Lсо= м3/час,

Lсо2= м3/час,

Lsо= м3/час,

Для предусмотренной в проект общеобменной естественной вентиляции помещения цеха принимаем наибольшее полученное расчетом значение расхода воздуха 142403,05 м3/час.

Определяют величину теплового напора (Нт), возникающего при аэрации помещения,

где h - расстояние от пола до вытяжных проемов здания цеха, 18,50 м. Определяется по чертежу поперечного разреза здания.

γn и γy - соответственно объемный вес воздуха поступающего и уходящего из помещения, кг/м3;

Значения P, tn, ty - использовались выше.

Определяют величину ветрового напора (Нв), возникающего при аэрации под действием ветра

где а - аэродинамический коэффициент, зависящий от условия обтекания ветром здания, принимайте α = 0,3 [1];

 v - скорость ветра, принимайте 3,0 м/с;

γ — удельный вес воздуха ветра, принимайте по значению γn,

g - ускорение силы тяжести, 9,81 м/с2.

Определяют суммарный напор при аэрации здания (Н):

H = HТ + HВ, кг/м2 = 5,82 + 0,17 = 5,99 кг/м2

Определяют скорость движения воздуха в аэрационных проемах (V).

На притоке   

.              

         На вытяжке

.

Определяют требуемую площадь аэрационных проемов (F).

На притоке  .                 

На вытяжке  .               

где   L - расход воздуха для аэрации, м3/ч, принимают одно из больших значений Lт или Li;

μ - коэффициент расхода, зависящий от конструкции аэрационных проемов. Принимаем μ на вытяжке равным 0,1; на притоке - равным 0,4.

3.1.3 Расчет экрана для защиты от теплоизлучения  при работе на чугунной летке

Расчет выполнен на компьютере по методике. Горновой на выпуске чугуна из чугунной летки, находящийся на литейном дворе проектируемой доменной печи.

Исходные данные для расчета [3]:

  1.  Температура излучающей поверхности Т = 1700 К;
  2.  Площадь излучающей поверхности Р = 2 м ;
  3.  Коэффициент диафрагмирования Д = 1,0;
  4.  Коэффициент свойств облучаемого объекта В = 85;
  5.  Угол    смещения   объекта   с   линии   перпендикулярной   излучающей поверхности А - 15°;
  6.  Расстояние от объекта до излучающей поверхности X = 3,0 м;
  7.  Коэффициент зависящий от расстояния до ИП - М = 1,0;
  8.  Коэффициент зависящий от площади ИП - С - 2,0;

9.Допустимая интенсивность облучения на рабочем месте Е1 =800 Вт/м2;

10. коэффициент отражения от поверхности экрана или основания К1;
11.Коэффициент вида материала экрана или его основания К
2;

12. Коэффициент поглощения К3.

Номер варианта

К1

К2

К3

1. Синее стекло

1,12

-

1,08

2. Зеленое стекло

1,10

-

0,713

3. Затос с двухсторонней пленкой

1,17

1,67

0,151

4. Оргстекло прозрачное СТ-2

1,27

-

0,39

5. Оргстекло зеленое

1,20

-

0,80

Результаты расчета:

  1.  Интенсивность облучения объекта без экрана Е2.
  2.  Толщина листа последнего защитного экрана или его основания R.
  3.  Интенсивность облучения объекта Е3
  4.  Эффективность экранирования Э.

Номер варианта

Е2,Вт/м2

R,мм

Е3,Вт/м2

Э,раз.

1

16298,27

2,67

793,6

20,54

2

16298,27

4,07

799,84

20,38

3

16298,27

11,39

799,46

20,39

4

16298,27

6,93

797,44

20,44

5

16298,27

3,49

799,25

20,39

Принимаем   экран из прозрачного материала затос с двухсторонней пленкой, так как при работе на шлаковой и чугунной лётке необходима хорошая видимость для горнового, чтобы следить за поведением и направлением движения шлака и чугуна.

3.1.4 Пожарная безопасность литейного двора доменного цеха

Разработаны мероприятия пожарной безопасности для конструкции здания литейного двора доменного цеха, используемого оборудования и технологического процесса, оснащения цеха средствами первичного пожаротушения.

Здание проектируемого литейного двора доменного цеха должно иметь огнестойкость, соответствующую требованиям пожарных норм, которую определяют по СНИПу 2.09.02-85  в зависимости от категории взрывной и пожарной опасности помещения литейного двора и здания доменного цеха, количество этажей в здании – 1 этаж и его площадь в плане – 48*36=1728 м2, а также от особенностей конструкции здания каждой степени огнестойкости, приведенных в ДБН В.1.1-7-2002.

Определяем категорию взрывной и пожарной опасности здании.

В здании литейного двора доменного цеха находятся вещества и материалы в горячем, раскаленном и расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр, пламени, каплей и брызгов жидкого металла и шлака. Используя ОНТП 24-86 «Определение категорий помещений и зданий по взрывной и пожарной опасности», определяем, что помещение относится к  категории Г, а всё здание проектируемого доменного цеха участка литейного двора по взрывной и пожарной опасности относится к категории Г (пожароопасная). Поэтому, по требованию противопожарных норм, здание выполнено из негорючих материалов. В проекте для здания доменного цеха использованым(сталь, железобетон, бетон, кирпич, стекло) [5].

Определяем требуемую огнестойкость здания. Здание доменного цеха относится к категории Г степень – I, так как высота здания доменного цеха превышает 18 м.

Таблица 3.3 - Пределы огнестойкости строительных конструкций, используемых в здании и их характеристики.

Наименование конструкций

Толщина, см

Предел огнестойкости, мин

  1.  Стены и перегородки из кирпича силикатного или обыкновенного кирпича

38

660

  1.  Колонны кирпичные, сечением в см: 51х51

-

390

  1.  Колонны железобетонные, сечением в см: 40х40

-

240

  1.  Покрытия с использованием стальных ферм и железобетонных плит при защите балок, ферм по сетке слоем бетона или штукатурки толщиной 30 мм

-

150

  1.  Покрытия с использованием стальных ферм и железобетонных плит при защите балок, ферм по сетке слоем бетона или штукатурки толщиной 10 мм

-

45

Оснащение цеха средствами первичного пожаротушения

Таблица 3.4 Класс пожаров, (международный стандарт ISO № 3941-77)

Класс пожаров

Характеристика горючих веществ и материалов или объекта, которые горят

Е

Установки под напряжением

Для тушения возможных пожаров оснащаем цех средствами первичного пожаротушения - переносными огнетушителями. Их потребность определяется в зависимости от класса возможных пожаров, категории взрывной и пожарной опасности помещения доменного цеха и предельно защищаемой площади.

Определяем классы возможных пожаров в помещении проектируемого доменного цеха. Доменный цех относится к классу Е- электроустановки.

Таблица 3.5 Рекомендации по оснащению помещений переносными огнетушителями.

Категория помещений цеха (здания)

Предельная защищаемая площадь, м2

Класс пожара

Пенные и водные огнетушители емкостью 10 л

Порошковые огнетушители емкостью, л

Хладоновые огнетушители емкостью 2, (3) л

Углекислотные огнетушители емкостью, л

2

5

10

2 (3)

5 (8)

Д

1800

Е

-

2+

2++

1+

2+

-

2++

Для обеспечения первичного пожаротушения для класса возможных пожаров в помещении цеха – (Г) по нормам определяем вид переносных огнетушителей  и их необходимое количество для предельной защищаемой площади 1800м2: 2 порошковых огнетушителя емкостью 5 литров и 2 углекислотных огнетушителя емкостью 8 литров. Для литейного двора 3600/1800=2,00, т.е. количество огнетушителей увеличиваем в 2 раза: 4 порошковых огнетушителя емкостью 5 литровтипа ПО-5 и 4 углекислотных огнетушителя емкостью 8 литров типа ОУ-8.

4.2. ГРАЖДАНСКАЯ ЗАЩИТА.

Тема задания: «Инженерное обеспечение спасательных работ при защите персонала ГВУЗа «Приазовский государственный технический университет (ПГТУ)» в чрезвычайных ситуациях (ЧС)».

4.2.1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ.

 Гражданская защита - это функция государства, направленная на защиту населения, территорий, окружающей среды и имущества от чрезвычайных ситуаций путем предотвращения таких ситуаций, ликвидации их последствий и оказания помощи пострадавшим в мирное время и в особый период. Основными задачами гражданской защиты являются:

1) обеспечение готовности министерств и других центральных и местных органов исполнительной власти, органов местного самоуправления, подчиненных им сил и средств к действиям, направленным на предотвращение и реагирование на чрезвычайные ситуации (ЧС);

2) обеспечение реализации мероприятий по предотвращению возникновения ЧС;

3) обучение населения относительно поведения и действий в случае возникновения ЧС;

4) выполнение государственных целевых программ, направленных на предотвращение ЧС, обеспечения устойчивого функционирования предприятий, учреждений и организаций, уменьшение возможных материальных потерь;

5) обработка информации о ЧС, издание информационных материалов по вопросам защиты населения и территорий от последствий ЧС;

6) прогнозирование и оценка социально-экономических последствий ЧС, определение на основе прогноза потребности в силах, средствах, материальных и финансовых ресурсах;

7) создание, рациональное хранение и использование резерва материальных и финансовых ресурсов, необходимых для предотвращения и реагирования на ЧС;

8) оповещение населения об угрозе и возникновении ЧС, своевременное и достоверное информирование о фактической обстановке и принятых мерах;

9) защита населения в случае возникновения ЧС;

10) проведение спасательных и других неотложных работ по ликвидации последствий ЧС, организация жизнеобеспечения пострадавшего населения;

11) смягчение возможных последствий ЧС в случае их возникновения;

12) осуществление мероприятий по социальной защите пострадавшего населения;

13) реализация определенных законом прав в области защиты населения от последствий ЧС, в том числе лиц (или их семей), которые принимали непосредственное участие в ликвидации этих ситуаций;

14) иные задачи, определенные законом.

Задачи и обязанности объектов хозяйствования в сфере Гражданской защиты (ГЗ):

1) обеспечение выполнения мероприятий в сфере ГЗ на объектах предприятия;

2) обеспечение в соответствии с законодательством своих работников средствами коллективной и индивидуальной защиты;

3) размещение информации о мерах безопасности и соответствующее поведение населения в случае возникновения аварии;

4) организация и осуществление при возникновении ЧС эвакуационных мероприятий в отношении работников и имущества предприятия;

5) создание объектовых формирований ГЗ, необходимых для их функционирования материально-технической базы и обеспечение готовности таких формирований к действиям по назначению;

6) создание диспетчерских служб, необходимых для обеспечения безопасности объектов повышенной опасности;

7) проведение оценки рисков возникновения ЧС на объектах предприятия, осуществление мероприятий по не превышению приемлемых уровней таких рисков;

8) осуществление обучения работников по вопросам ГЗ;

9) декларирование безопасности объектов повышенной опасности;

10) разработка планов локализации и ликвидации последствий аварий на объектах повышенной опасности;

11) проведение объектовых тренировок и учений по вопросам ГЗ;

12) обеспечение аварийно-спасательного обслуживания субъектов хозяйствования;

13) осуществление за свой счет мероприятий ГЗ;

14) выполнение других задач и мероприятий в сфере ГЗ [1].

Транспортное и дорожное обеспечение организуется для перевозки сил ГО к объектам работ, подвоза необходимого оборудования и оснащения, продовольствия, воды, медикаментов, вещевого имущества и других средств в район проведения спасательных работ. Материальное обеспечение заключается в снабжении сил ГО техникой и имуществом, необходимыми для выполнения работ. ГСМ для транспорта и техники поставляются органами нефтеперерабатывающей промышленности через стационарные автозаправоч-ные станции или непосредственно на месте работ при помощи автозаправ-щиков. Техническое обеспечение включает комплекс мероприятий по использованию, техническому обслуживанию и ремонту автомобильной, инженерной и другой специальной техники, а также по снабжению ее запасными частями и ремонтными материалами. Гидрометеорологическое обеспечение осуществляется непрерывно в целях всестороннего учета состояния погоды, немедленного оповещения и предупреждения об опасных метеорологических, гидрологических и др. явлениях. Инженерное обеспечение действий сил ГО организуется в целях создания им необходимых условий для своевременного выдвижения в район действий и успешного выполнения задач. Химическое обеспечение осуществляется с целью создания силам ГО необходимых условий для выполнения поставленных перед ними задач в обстановке химического заражения СДЯВ при авариях на ХОО, а также для обеспечения их радиационной безопасности при ликвидации аварий на АЭС. Медицинское обеспечение предназначено для сохранения здоровья и работоспособности л/с сил ГО, оказания медицинской помощи,  для осуществ-ления мероприятий по предотвращению эпидемических заболеваний [4].

4.2.2. ЗАДАНИЕ.

1. Исследуемый объект, расположенный на территории S = 60 км2 организует производственную деятельность в составе трех смен. На момент ЧС рабочая смена составляет N = 14 тыс. чел. На объекте размещается Д = 44 цеха, здания и сооружения, из которых при возникновении чрезвычайной ситуации должны продолжить работу ДЧС = 20 цехов. На территории объекта С1 = 20 убе-жищ вместимостью n1 = 7000 чел., С2 = 46 укрытий на n2 = 6000 чел. Степень поражения объекта при чрезвычайном событии СП = 0,6.

2. При проведении СиДНР необходимо выполнить инженерные работы: засыпка воронок в объеме 280 метров куб., и расчистка дороги от лесных завалов в объеме 120 пог. метров, при наличии 1 бульдозера.

3. При проведении СиДНР необходимо выполнить инженерные работы: засыпка воронок в объеме 280 метров куб., и расчистка дороги от лесных завалов в объеме 120 пог. метров, при лимите времени 2 часа.

4. Для вскрытия заваленного убежища при проведении СиДНР необходимо расчистить завалы длиной 350 метров от разрушенных 1-этажных зданий и пробурить отверстие в стене убежища толщиной 50 см для подачи воздуха в убежище при наличии 1 бульдозера.

Определить необходимое количество: спасателей и техники для проведения СиДНР; времени для выполнения указанных инженерных работ; бульдозеров для выполнения инженерных работ за указанное время; необходимое время для спасения людей из заваленного убежища.

4.2.3. Исследование инженерного обеспечения СиДНР

при защите населения в чС .

1. Определение количества спасателей и техники.

1. Определение площади сил. разрушений: Sср = S*Сп = 60*0,6 = 36 (км2).

  1.  Определение объема необходимых работ для:

А. Устройство проездов: магистральных Lм = Sср * КL = 36 * 0,5 = 18 (км);

к ОНХ Lо = Sср * Дчс/Д * Ко = 36 * 20/44 * 0,3 = 5 (км).

Б. Откопка и вскрытие: убежищ С10 = С1 * Сп * К10 = 20 * 0,6 * 0,25 = 3 (уб);

укрытий С20 = С2 * Сп * К20 = 46 * 0,6 * 0,5 = 13,8 ≈ 14  (укр).

В. Подача воздуха: имеющим фильтро-вентиляционные установки (ФВУ) (убежища): V1 = С10 * К1V = 3 * 0,1 = 0,3 ≈ 1 (уб); не имеющим ФВУ (укрытия): V2 = С20 * К2V = 14 * 1 = 14 (укр).

Г. Извлечение пораженных: М = (С101 * n1 + С202 * n2) * Км = (3/20 * 7000 + + 14/46 * 6000) * 0,04 = 115,04 ≈ 116 (чел).

Д. Откопка пораженных из завалов:

Z = [N1 – (n1 + n2)] * Cп * КZ = [14000 – (7000 + 6000)] * 0,6 * 0,1 = 60 (чел).

Е. Розыск пораженных:

R = [N1 – (n1 + n2)] * Cп * КR = [14000 – (7000 + 6000)] * 0,6 * 0,15 = 90 (чел).

Ж. Ликвидация аварий на КЭС: на ОНХ F1 = Дчс * Сп * К1F = 20 * 0,6 * 2 =       = 24 (ав); в городе F2 = Sср * К2F = 36 * 1 = 36 (ав).

  1.  Определение трудозатрат для:

А. Устройство проездов: магистральных QЧL = Lм * КЧL = 18 * 30 = 540 (чел.ч); QТL = Lм * КТL = 18 * 10 = 180 (маш.ч); к ОНХ QЧО = Lо * КЧО = 5 * 15 =             = 75 (чел.ч); QТО = Lо * КТО = 5 * 5 = 25 (маш.ч).

Б. Откопка и вскрытие ЗС со средствами механизации: QЧС = (С10 + С20) * КЧС = = (3 + 14) * 30 = 510 (чел.ч); QТС = (С10 + С20) * КТС = (3 + 14) * 6 = 102 (маш.ч).

В. Подача воздуха в защитные сооружения (ЗС): QЧV = (V1 + V2) * КЧV =             = (1 + 14) * 20 = 300 (чел.ч); QТV = (V1 + V2) * КТV = (1 + 14) * 4 = 60 (маш.ч).

Г. Извлечение и вынос пораженных из ЗС: QЧМ =М*КЧМ= 116*0,3 = 34,8 (чел.ч).

Д. Откопка пораженных из завалов: QЧZ = Z * КЧZ = 60 * 12 = 720 (чел.ч).

Е. Розыск и вынос пораженных: QЧR = R * КЧR = 90 * 0,5 = 45 (чел.ч).

Ж. Ликвидация аварий на КЭС: QЧF = (F1 + F2) * КЧF = (24 + 36) * 50 =                = 3000 (чел.ч); QТF = (F1 + F2) * КТF = (24 + 36) * 2,5 = 150 (маш.ч).

4. Определение общего количества трудозатрат людей и техники:

QЧ = QЧL + QЧО + QЧС + QЧV + QЧМ + QЧZ + QЧR + QЧF =

= 540 + 75 + 510 + 300 + 34,8 + 720 + 45 + 3000 = 5224,8 (чел.ч);

QТ = QТL+QТО+QТС+QТV+QТF = 180 + 25 + 102 + 60 + 150 = 517 (маш.ч).

5. Определение необходимого количества спасателей и их распределения по подразделениям. При трех сменной работе в течение суток потребуется спасателей: Nс = Qч * n / t = 5224,8 * 3 / 24 = 653 человека.

Спасательные подразделения бывают специальные (30-35%) и общего назначения (65-70%). Обычно в специальные входят подразделения (196 чел.): медицинской защиты (50%) – 98 чел.; пожарно-аварийные спасательные службы (25%) – 49 чел.; подразделения противохимической защиты (10%) –   20 чел.; охраны общественного порядка (10%) – 20 чел.; аварийно-восстановительные формирования (5%) – 10 чел.

6. Определение кол-ва техники: Nт = Qт/t = 517/20 = 26 машин.

2. Определение времени для выполнения инженерных работ.

1. Определение производительности одного бульдозера за 1 час по двум видам инженерных работ: по первому виду инженерных работ – засыпка воронок, составит 50 м3; а по второму – расчистка дороги от лесных завалов – 15 пог. метров.

2. Определение времени необходимого для выполнения двух видов инженерных работ заданным количеством бульдозеров – засыпка воронок: 280/50/1 = 5,6 часа; расчистка дороги от лесных завалов: 120/15/1 = 8 часов. Общее время: 5,6 часа + 8 часов = 13,6 часа.

3. Определение необходимого количества техники для выполнения инженерных работ за установленный лимит времени.

1. Определение кол-ва бульдозеров для выполнения первого вида инженерных работ за указанный лимит времени: N1 = V1/Пр1/tлим = 280/50/2 = 3 бульдозера.

2. Определение кол-ва бульдозеров для выполнения второго вида инж. работ за указанный лимит времени: N2 = V2/Пр2/tлим = 120/15/2 = 4 бульдозера.

3. Определение общего кол-ва бульдозеров для выполнения всех инженерных работ за указанный лимит времени: Nоб = N1 + N2 = 3 + 4 = 7 бульдозеров.

4. Определение времени для спасения людей из заваленного убежища.

1. Определение количества машино-смен для расчистки всей длины завалов заданным количеством бульдозеров: 350/100/1 = 3,5 машино-смен.

2. Определение времени для расчистки завалов: 3,5 * 8 часов = 28 часов.

3. Определение времени для бурения отверстия в стене убежища: для бурения отверстия в стене толщиной 50 см перфоратором (бурильным молотком) от компрессора займет 2 часа. Откопка приямка к защитному сооружению бульдозером займет 1 час.

4. Определение общего времени: Твз = 28 + 2 + 1 = 31 час.

4.2.4. ЗАЩИТНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ.

Ликвидация последствий аварий проводится в четыре этапа:

I этап. Принятие экстренных мер: оповещение и сбор чрезвычайной оперативной группы; предварительная оценка обстановки; принятие экстренных мер по защите рабочих, служащих, населения; оказание помощи пострадавшим; локализация аварии и организация разведки; организация комендантской службы и поддержание общественного порядка в районе аварии.

II этап. Оперативное планирование: разведка; уточнение и прогнозирование обстановки; расчет необходимых сил и средств; оценка масштабов ущерба; выработка решения; планирование работ по ликвидации последствий аварии (катастрофы).

III этап. Спасательные и другие неотложные работы (СиДНР): розыск и извлечение пострадавших; эвакуация; оказание первой медицинской помощи пострадавшим; локализация аварии; тушение пожаров; восстановление сетей, линий связи, сооружений; проведение санитарной обработки людей, дегазации, дезактивации, дезинфекции техники, сооружений, территории.

IV этап. Ликвидация последствий: мероприятия по созданию условий для обеспечения жизнедеятельности населения в районе аварии (катастрофы), восстановление функционирования ОХ – краткосрочное, временное, капитальное [4].

Руководители объектов должны предусмотреть управление ЧС. При возникновении ЧС организуется Чрезвычайное управление, состоящее из четырех стадий ликвидации последствий:

  1.  Стадия принятия экстренных мер. Основные задачи: установление факта ЧС, предварительная оценка обстановки в зоне бедствия и масштабов последствий, мобилизации и постановка оперативных задач органам чрезвычайного управления, отдача распоряжений на задействование мобильных сил пожарной охраны, скорой медицинской помощи, охраны общественного порядка, информирование населения и вышестоящих органов управления о ЧС и применяемых мерах.
  2.  Стадия овладения ситуацией и организация механизма чрезвычайного управления в зоне бедствия, в планировании и проведении спасательной операции. Задачи: детально оценить обстановку, срочно принять решение и уточнить план ликвидации последствий ЧС; рассчитать необходимые силы и средства, ресурсы для всего комплекса работ в зоне бедствия.
  3.  Основная и определяющая стадия. Цель – преодолеть чрезвычайный характер ситуации: восстановить безопасность населения в зоне бедствия, ликвидировать угрозу жизни и здоровья всем пострадавшим, создать минимально необходимые условия для жизнедеятельности оставшегося населения. Задачи: организация спасательных работ на пострадавших объектах зоны бедствия, оказание помощи пострадавшим; эвакуация пострадавших из зоны бедствия и их жизнеобеспечение.
  4.  Стадия восстановления: экономическая, социальная, культурная, экологическая реабилитация зоны бедствия [4].


Перечень ссылок

  1.  Стефанович М.А. Анализ хода доменного процесса / МЛ. Стефанович.-Свердловск. Металлургиздат. - 1963. - 286 с.
  2.  Ефименко Г.Г. Металлургия чугуна /Г.Г. Ефименко, Л.Л. Гиммельфарб, В.ИЛевченко,- Киев: Виша школа.- 1988.- 351 с.
  3.  Тарасов В.П. Газодинамика доменного процесса: 2-изд. перераб. и доп./ В.П. Тарасов. - Металлургия.-1990. - 216 с.
  4.  Товаровский И.Г Эволюция доменной плавки / ИГ. Товаровский, Б.П. Лялюк- Днепропетровек: Порога, 2001. - 424 с.
  5.  Гиммельфард А. А. Процессы восстановления и шлакообразования в доменных печах А.А. Гиммельфард, К.И Котов. - М: Металлургия, 1982. - 328 с.
  6.  Товаровский И.Г. Особенности формирования расплава в условиях малококсовой доменной плавки И.Г. Товаровский, Н.А. Гладков, А. С Нестеров // Сталь. - 1994. - № 2. - С. 7 - 12.
  7.  Шатоха Б.И. Плавление, шлакообразование и формирование состава чугуна в доменном процессе / В.И Шатоха. - Днепропетровск: Пороги. 1997. - 111 с.
  8.  Никитин Г.М. Определение параметров вязкопластичной зоны в доменной печи / ГМ. Никитин, Б.Н. Беляков, Н. Т Данаев И Сталь. - 1992. - № 4. - С. 11-16.
  9.  Управление радиальным распределением шихты и газов в доменных печах ОАО "ММК им. Ильича" при раздельной загрузке увеличенных масс кокса и агломерата / А.А. Томаш [и др.] // Металлургические процессы и оборудование. - 2005. - № 2. - С. 35- 38.
  10.  О возможности использования мелкого кокса в современной доменной технологии / И. И. Коробов, К. И. Котов, С. И. Пинчук и др. // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 1969. - № 5. - С. 40-43.
  11.  Влияние смешивания рудного сырья с коксом на газодинамические условия и технико-экономические показатели доменной плавки / В. И. Логинов, А. Л. Верин, С. М. Соломатин и др. // Сталь. - 1977. - № 5 - С. 391-394.
  12.  Работа доменной печи при совместной загрузке железорудных материалов и кокса в скип / В. И. Логинов, К. А. Мусиенко, Д. В. Воронков и др. // Сталь. - 1987. - № 12 - С. 7-12.
  13.  Ухмылова, Г. С. Требования европейских доменщиков к качеству кокса // Кокс и химия. - 2001. - № 4. - С. 24-26.
  14.  Разработка режима загрузки и опыт применения мелкофракционного кокса в мощной доменной печи / В. А. Доброскок, Ю. В. Липухин, И. Ф. Курунов и др. // Сталь. - 1998. - № 8. - С. 7-13.
  15.  Оценка влияния на доменную плавку кокса фракции менее 40 мм /

Н. П. Сысоев, С. К. Сибагатуллин, В. К. Кропотов и др. // Тр. V Международного конгресса доменщиков «Производство чугуна на рубеже столетий», Днепропетровск - Кривой Рог, 7-12 июня, 1999 г. - Днепропетровск: Пороги, 1999-С. 216-218.

  1.  Работа доменных печей с использованием кокса мелких фракций / Л. Д. Никитин, М. Ф. Марьясов, В. П. Горбачев и др. // Металлург. - 1999. - № 1. - С. 38 39.
  2.  Производство и использование коксового орешка в доменной плавке / С. Л. Ярошевский, Н. С. Хлапонин, А. М. Кузнецов, А. В. Кузин - Донецк: УНИТЕХ, 2006. - 68 с.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

62458. Социальные организации и их типы 20.91 KB
  Вопросы: Социальные организации как элемент социальной структуры общества. Признаки и характерные черты формальной социальной организации. Производственные организации.
62462. Что такое гражданство? 43.34 KB
  Гражданин Украины не может быть лишён гражданства и права переменить гражданство. Гражданин Украины не может быть выдворен за пределы Украины либо выдан другому государству.
62464. Социальная структура личности и ее элементы 26.09 KB
  Человек индивид личность Социальная структура личности и её элементы Типы личности Социализация личности и ее этапы Первый вопрос: Человек индивид личность Как только человек осознал что он значительно отличается от других живых существ он пытается ответить на ряд вопросов...