Доменное пр-во
Электрометаллургия
Конвертерное пр-во
Разливка стали
Популярные материалы

Охрана водного бассейна на металлургических предприятиях

Металлургия наряду с другими производствами химии — одна из наиболее водопотребляемых отраслей промышленности. Черная металлургия страны потребляет 13-15 % общего количества воды, расходуемого всеми отраслями промышленности. В настоящее время удельный расход воды на 1 т стали, включая все технологические операции по добыче и подготовке руды, кокса, а также дальнейшему переделу чугуна в сталь, а далее — в прокат, трубы, метизы и т. д., превышает 260 м3. К сожалению, в этот показатель входит значительное количество воды из природных источников. Несмотря на предпринимаемые меры по эффективному использованию оборотной воды, более 4 % общего потребления воды из природных источников падает на черную металлургию.

Важную роль в проблеме рационального использования и охраны водных ресурсов принадлежит нормированию водопотребления и водоотведения, использованию нетрадиционных источников водоснабжения, таких, как поверхностный сток, сточные воды городов после биологической очистки.

Основная задача нормированияобеспечение производства продукции технически и экономически обоснованным количеством воды в целях наиболее рационального использования водных ресурсов. Нормированию подлежит потребление общего количества воды, необходимой для производства единицы продукции, в том числе потребность в воде питьевой и свежей технического качества, оборотной, повторно и последовательно используемой, а также сточных вод, отводимых после очистки.

По масштабу применения нормы водопотребления и водоотведения классифицируются на операционные (агрегатные), попередельные, заводские и отраслевые.

Операционная норма водопотребления (водоотведения) определяется потребностью в воде на производство единицы продукции при выполнении определенной операции и количеством отводимых сточных вод. Агрегатная норма водопотребления (водоотведения) определяется объемом воды, потребляемой (отводимой) конкретным агрегатом, с отнесением этого объема к количеству выпущенной основной продукции за равные промежутки времени.

Попередельная норма водопотребления (водоотведения) на единицу продукции технологического передела включает нормативную потребность в воде на технологические, вспомогательные и подсобные, а также хозяйственно-питьевые нужды, относящиеся к данному переделу, и соответствующее количество отводимых сточных вод.

Сточные воды металлургических заводов могут содержать взвешенные вещества, нефтепродукты, щелочи, соли, фенол, цианиды и др., поэтому вода, используемая на металлургических заводах, должна подвергаться очистке. Очистка сточных вод осуществляется с помощью механических, химических, физико-химических и биологических методов.

К сожалению, пока еще не все известные способы очистки сточных вод достаточно эффективны, поэтому принимают все меры к использованию бессточных оборотных систем водоснабжения, предусматривающих предохранение воды от попадания в нее пыли и вредных веществ и включающих эффективную очистку воды непосредственно на заводе.

Одновременно ведется разработка инженерных решений, направленных на уменьшение расходов воды и совершенствование технологических процессов с целью сокращения водопотребления. Одним из таких решений является замена обычного водяного охлаждения на пароиспарительное. Если применять не техническую, а химически очищенную воду, то можно, не боясь выпадения осадков (накипи), нагревать ее до 100 °С и выше 1. При этом от охлаждаемого элемента отводится не только тепло, затрачиваемое на нагревание воды до кипения, но и скрытая теплота парообразования. Это позволяет сократить расход воды в десятки раз.

В расчетах можно принимать, что 1 кг воды при испарительном охлаждении отбирает от охлаждаемой детали до 2550 кДж, в то время как при традиционном водяном охлаждении — 40—80 кДж. При существенно меньшем расходе воды на охлаждение за счет использования скрытой теплоты парообразования применяют более дорогую химически очищенную деаэрированную воду, при кипении которой в охлаждаемых деталях не образуется накипь, что ведет к увеличению срока их службы.

1 Напомним: теплота испарения (теплота парообразования) — количество теплоты, которое необходимо сообщить веществу, чтобы перевести его из жидкого состояния в парообразное. Удельная теплота испарения измеряется обычно в Дж/кг (или ккал/кг). Для воды при нормальном внешнем давлении эта величина равна 22,6 • 105 Дж/кг (539 ккал/кг).

К снижению расхода воды ведет и охлаждение горячей химически очищенной водой («горячее охлаждение»). Сущность способа заключается в том, что для охлаждения элементов печи используют химически очищенную воду с начальной температурой около 70 °С, которая после нагрева в охлаждаемых элементах примерно до 95 °С используется для горячего водоснабжения (жилых домов, столовых и т. п.), а также для производственных нужд (подогрева конденсата и т. п.). Для каждого металлургического передела характерны свои особенности водопотребления и организации экономии воды.

Большое потребление воды характерно для установок непрерывной разливки стали. Вода расходуется на охлаждение кристаллизаторов, обжимных роликов, рольгангов, тянущих клетей, газовых резаков, охладителей гидравлических систем, на охлаждение слитка (вторичное охлаждение) и для гидротранспорта окалины. Обычно предусматриваются три отдельные системы водоснабжения: охлаждение кристаллизаторов, охлаждение машин и вторичное охлаждение. Расход воды сокращается при переходе от чисто водяного охлаждения заготовок к водовоздушному.

В системах водовоздушного охлаждения применяют сопла специальной конструкции; к такому соплу подводятся вода и сжатый воздух. Внутри сопла образуется смесь из воздуха и воды, создается струя тонкораспыленной воды большой ширины и длины. Внедрение систем водовоздушного охлаждения позволяет в 1,5—2,0 раза сократить расход воды на вторичное охлаждение.

В конвертерном процессе происходит выделение большого количества сильно загрязненного газа с высокой температурой. Такие газы значительно загрязняют окружающую местность, поэтому до выбросов в атмосферу их нужно тщательно очищать. Поскольку температура газов высока, перед очисткой их необходимо охладить. В кислородно-конвертерных цехах вода расходуется на охлаждение фурм, каминов, дымососов, орошение и охлаждение газов, поливку пола и прочие мелкие нужды. В зависимости от способа охлаждения конвертеров, отвода и очистки газов расходы воды составляют от 5 до 13,5м3/т выплавляемой стали.

Из этого количества примерно 35 % расходуемой воды не соприкасается с продуктом и не загрязняется, а только нагревается, что позволяет использовать ее повторно. Остальная вода соприкасается с отходящими газами, загрязняется частицами пыли и требует надлежащей очистки для возможности ее повторного использования или сброса в водоем.

Системы водоснабжения охлаждения дуговых печей, как правило, устраивают оборотными, с охлаждением водой на градирнях или воздушных охладителях. Отдельные элементы дуговых печей могут оснащаться системами испарительного охлаждения или системами охлаждения горячей водой.

Существенное снижение расхода воды имеет место при переходе от мокрой газоочистки к сухой, есть ряд других решений, связанных с экономией воды. На современных металлургических предприятиях предусмотрен комплекс мер, обеспечивающих уменьшение забора воды из природных источников. К ним относятся: сбор и использование дождевых вод на территории предприятия; использование после соответствующей очистки городских сточных вод.

Сокращение расхода воды обеспечивается при разделении потоков «чистой» воды и сравнительно «грязной» (типа сточных вод от установок непрерывной разливки, содержащих окалину и масло). При этом необходимо учитывать, что загрязнения в разных отделениях цеха могут существенно различаться; различаются и способы очистки (например, загрязнения сточных вод газоочисток конвертеров и установок непрерывной разливки и т. п.).

Требования к воде, которая направляется на полив территории, на уборку помещений, в бытовые помещения для персонала, для охлаждения печей, в котлы-утилизаторы и т. д., также существенно различны. Поэтому каждый из перечисленных потоков воды подвергается предварительной обработке (декарбонизации, умягчению, обессоливанию, хлорированию, химической очистке и т. п.). Единственным решением этой непростой проблемы является создание на каждом предприятии серии бессточных систем.

Из-за недостатков, присущих открытым системам водоснабжения с охлаждением оборотной водой на градирнях, в настоящее время чаще применяются замкнутые системы водоснабжения; в них циркулирует умягченная вода, которая охлаждается в замкнутых теплообменниках, т. е. можно полностью решить проблемы, связанные с отложениями осадков. Для умягчения воды применяются специальные умягчители.

Читать далее >>

Источник [6] → список литературы.

Читайте также:

Вернуться в начало раздела: Охрана природы и ресурсосбережение в металлургии
Вернуться на главную: Черная металлургия