Экологическое обоснование модернизации системы сухого тушения кокса для условий АО «ЕВРАЗ НТМК»

Отечественная коксохимическая промышленность росла и накапливала силы начиная со времен Петра Первого и, в особенности в течение всех пятилеток развития народного хозяйства при Советской власти. Около 80% всего производства кокса сосредоточено на крупных предприятиях с производством свыше 3 млн. т кокса в год.

---

Сколько стоит заказать курсовую работу в Перми ? Узнайте на Work5.

---

В первом году десятой пятилетки советские коксохимики выработали 84,76 млн. т кокса. Крупным шагом вперед в развитии коксохимического производства явились проектирование, строительство и ввод в эксплуатацию коксовых батарей с печами большой емкости и установок сухого тушения кокса. Задачи рационального использования энергетических и сырьевых ресурсов, а также сохранения природы приобретают все большее значение из-за прогрессирующего, в результате увеличивающегося промышленного потребления, сокращения сырьевых и топливно-энергетических запасов планеты и возрастающего загрязнения окружающей среды промышленными отходами. Эти проблемы особенно остро стоят перед предприятиями черной металлургии, которые являются крупнейшими потребителями энергоресурсов, минерального сырья, воды и воздуха, а так же, одновременно, и крупными источниками нарушения экологического равновесия в природе. Важнейшая задача при любом производстве – это повышение эффективности использования материальных и топливно-энергетических ресурсов (ТЭР). При решении этой задачи часть прироста потребности в топливе, энергии, сырье и материалах может быть обеспечена за счет их экономии. В условиях рыночной экономики, когда промышленные предприятия и их объединения перешли на полный хозяйственный расчет и самофинансирование, эта задача приобретает особую остроту и актуальность. Черная металлургия является одним из крупнейших потребителей наиболее ценных видов топлива, потребляя более 10% топлива, добываемого в стране и более 15% электроэнергии, расходуемой промышленностью. Доля затрат на топливо и энергию в общих затратах на производство продукции в этой отрасли составляет около одной трети. По этому показателю отрасль черной металлургии занимает одно из первых мест. Около 75% стали выплавляется на металлургическом комбинате (МК), являющимся предприятием полного цикла. Наиболее крупными потребителями топлива в отрасли являются доменное и прокатное производство, а тепловой энергии – коксохимическое производство (КХП). Производство кокса относится к высокотемпературным процессам и потребляет значительное количество тепловой энергии, расход которой составляет в среднем 3,0-3,5 ГДж/т кокса. В настоящее время в РФ производится 30 млн. т кокса в год, при этом затраты топливно-энергетических ресурсов составляют 3,5 млн. т у.т. На долю коксохимического производства приходится 35-40% суммарного потребления пара металлургическим комбинатом. В то же время коксовые батареи – основной источник вторичных энергетических ресурсов (ВЭР), выход которых составляет около 60% от первичного энергопотребления. В основном это тепловые ВЭР. Наибольшие потери тепла на данном переделе происходят при тушении кокса. В настоящее время на коксохимических предприятиях применяют два способа тушения кокса: мокрый и сухой. При мокром способе раскаленный кокс орошается водой, для этого используют сточные воды коксохимического производства. Использование способа мокрого тушения кокса приводит к значительным потерям тепла, загрязнению воздушного и водного бассейнов, при этом содержание некоторых вредных веществ в несколько раз превышает допустимую норму. При сухом тушении кокс охлаждается в специальных установках циркулирующими газами, чаще всего инертными. Актуальность темы исследования обусловлена тем, что на металлургических предприятиях РФ по статистике лишь 30% кокса на коксохимическом производстве тушится сухим способом, в результате этого физическая тепловая энергия горячего кокса используется не более чем на 30%. Применение сухого тушения приводит к снижению потерь тепловых ВЭР горячего кокса, т.к. тепловая энергия, полученная циркулирующими газами, используется для выработки пара в котлах-утилизаторах (КУ). Однако на российских МК этот пар фактически не используется для выработки электроэнергии на теплоутилизационных электростанциях в связи с низкими параметрами (4 МПа, 440 оС). Техническое перевооружение установки кокса предусматривает 100-процентный сбор избыточных газов с холодных свечей, их очистку в виде топлива в другие подразделения комбината. Это позволяет оптимально использовать вторичные ресурсы, которые образуются при сухом тушении, сократить одну пятую всех выбросов комбината, что улучшит экологическую ситуацию в Нижнем Тагиле. На участке выгрузки кокса из камер тушения проведена реконструкция аспирационной системы в которой установлен рукавной фильтр, обеспечивающий снижение выброса коксовой пыли. Для контроля циркулирующего охлаждающего газа УСТК введена современная автоматизированная газоаналитическая система, которая управляет технологическими параметрами в режиме онлайн. Степень разработанности темы представлена трудами таких авторов, как Е.И. Андрейкова, Н.Ю. Бейлиной, А.Х. Купцова, Ф. Ла Мантии, В.М. Мухина и др. Цель работы – исследовать экологическое обоснование модернизации системы сухого тушения кокса для условий АО «ЕВРАЗ НТМК». Задачи: - рассмотреть экологическую безопасность установок тушения кокса; - описать способ мокрого тушения кокса; - рассмотреть характеристику организации; - проанализировать применение системы сухого тушения кокса в АО «ЕВРАЗ НТМК»; - описать перспективные решения по модернизации УСТК; - обосновать модернизацию УСТК на «ЕВРАЗ» НТМК. Объект исследования – АО «ЕВРАЗ НТМК». Предмет исследования – модернизации системы сухого тушения кокса. Методы исследования – анализ, обобщение полученной информации. Теоретическая значимость работы заключается в исследовании экологической безопасности установок тушения кокса. Практическая значимость работы заключается в применении полученных результатов в деятельности организации. Научная новизна исследования заключается в модернизации УСТК на «ЕВРАЗ» НТМК. Структура работы состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы.  

В результате проделанной работы решены следующие задачи: рассмотрена экологическая безопасность установок тушения кокса; описан способ мокрого тушения кокса; рассмотрена характеристика организации; проанализировано применение системы сухого тушения кокса в АО «ЕВРАЗ НТМК»; описаны перспективные решения по модернизации УСТК; обоснована модернизация УСТК на «ЕВРАЗ» НТМК. Коксохимическая промышленность является источником разнообразных видов химического сырья, обеспечивающих производство кокса, необходимого для работы предприятий черной металлургии и ряда других отраслей промышленности. Производство кокса относится к высокотемпературным процессам и потребляет значительное количество топлива. В то же время коксовые батареи — основной источник вторичного энергетического ресурса. В основном это тепловая энергия горячего кокса. Наибольшие потери тепловой энергии происходят при тушении кокса [1, 9] ЕВРАЗ НТМК запатентовал новую технологию производства кокса с использованием модернизированной установки сухого тушения. Проект модернизации установки сухого тушения кокса очень важен для Нижнего Тагила, он сделает воздух в городе чище, ведь мы на 20 процентов снижаем выбросы комбината. Нам особенно приятно, что такое решение применяется в России впервые, и разработали его наши сотрудники. Специалисты комбината нашли решение: теперь газ, который ранее при сжигании давал выбросы в атмосферу, после предварительного очищения поступает в газопровод и используется для технологических нужд предприятия. Проект модернизации УСТК на ЕВРАЗ НТМК был включен в четырехстороннее Соглашение о взаимодействии между ЕВРАЗ НТМК, Министерством природных ресурсов и экологии РФ, Росприроднадзором РФ и Администрацией Свердловской области.

1. Андрейков, Е.И. Утилизация отработанных дисков путем их термообработки в среде каменноугольного пека с получением сорбентов/ Е.И. Андрейков, Л.Ф. Сафаров, И.С. Амосова // Журн. прикл. химии. – 2015. – Т. 88., № 6. – С. 907-911. 2. Андрейков Е.И. Пиролиз поликарбоната в среде каменноугольного пека / Е.И. Андрейков, Л.Ф. Сафаров, М.Г. Первова, А. В. Мехаев // Химия твердого топлива. − 2016 − Т. 1. − С. 13-21. 3. Андрейков, Е.И. Пиролиз полистирола в каменноугольном и пиролизном пеках / Е.И. Андрейков, И.С. Амосова, Ю.А. Диковинкина, О. В. Красникова, М. Г. Первова // Журн. прикл. химии. − 2012. − Т. 85, № 1. − С. 93−102. 4. Андрейков, Е.И. Модификация каменноугольных пеков термообработкой поливинилхлоридом / Е.И. Андрейков, А.А. Ляпкин, И.С. Амосова // Журн. прикл. химии. − 2009. − Т. 82, № 9. − С. 1523−1528. 5. Андрейков, Е.И. Термическое дегидрохлорирование поливинилхлорида в среде каменноугольного пека / Е.И. Андрейков, И.С. Амосова, О. В. Красникова // Журн. прикл. химии. – 2010. − Т. 83, № 11. − С. 1855−1860. 6. Андрейков, Е.И. Пиролиз полиолефинов в высоко кипящих растворителях / Е.И. Андрейков, И.С. Амосова, Ю.А. Диковинкина, М.Г. Первова // Химия твердого топлива. − 2013. − Т. 4. − С. 19−28. 7. Бейлина, Н.Ю. Проблемы сырья для конструкционных графитов атомно−энергетического комплекса / Н.Ю. Бейлина // Изв. вузов. Химия и хим. технология. − 2019. − Т. 53, № 10. − С. 107−115. 8. Белецкая, М.Г. Синтез углеродных адсорбентов методом термохимической активации гидролизного лигнина с использованием гидроксида натрия: дисс. … канд. тех. наук: 05.21.03/ Белецкая Марина Геннадьевна. – Архангельск, 2014. – 153 с. 9. Купцов, А.Х. Фурье−спектры комбинационного рассеяния и инфракрасного поглощения полимеров / А.Х. Купцов, Г.Н. Жижин М.: Физматлит, 2011. − 656 с. 10. Ла Мантия, Ф. Вторичная переработка пластмасс / Ф. Ла Мантия. – СПб.: Профессия, 2017. – 400 с. 11. Мухин, В.М. Производство и применение углеродных адсорбентов. / В.М. Мухин, В.Н. Клушин − М.: РХТУ им.Д.И. Менделеева, 2021. – 308 с. 12. Млскалев И.В. Обработка технологического режима получения изотропного кокса в опытно−промышленных условиях / И.В. Москалев, Д.М. Кисельков, В. Н. Стрельников, В.А. Вальцифер, А.П. Петровых, А.В. Петров, Н.Ю. Бейлина // Кокс и химия. − 2014. − Т. 5. − С. 20–26. 13. Москалев И.В. Получение изотропного кокса термообработкой антраценовой фракции под давлением / И.В. Москалев, Д.М. Кисельков, В.Н. Стрельников, В.А. Вальцифер, К. А. Лыкова // Кокс и химия. − 2014. − Т 3. − С. 14–20. 14. Москалев И.В. Виляние условий термоокисления на свойства пеков и микроструктуру коксов на их основе / И.В. Москалев, Д.М. Кисельков, В.Н. Стрельников, В.А. Вальцифер, А.П. Петровых // Кокс и химия. − 2014. − Т. 9. − С. 33−42. 15. Макаров, Г.Н. Химическая технология твердых горючих ископаемых / Г.Н. Макаров, Г.Д. Харлампович, Ю.Г. Королев, А.П. Бронштейн, А.П. Фомин, Б.Н. Житов– М.: Химия, 1986. − 496 с. 16. Привалов, В.Е Каменноугольный пек / В.Е Привалов, М.А. Степаненко − М.: Металлургия, 1981. − 208 с. 17. Пат. 2555485 Российская Федерация, МПК C08J 11/04 / C 01B 31/08. Способ переработки отработанного поликарбоната. 18. Пат. 2520455 Российская Федерация, МПК C10C3/04, C10B55/00 2014. Способ получения изотропного пекового полукокса О. Ф. Сидоров, В. С. Загайнов, С. А. Косогоров, С. П. Воронков.; заявитель и патентообладатель Открытое акционерное общество «Восточный научно-исследовательский углехимический институт» (ОАО «ВУХИН») (RU). - № 2012141234/05; заявл. 26.09.2012; опубл. 27.06.2014. 19. Сурков, А.А. Синтез углеродных сорбентов из отходов поликарбоната методом химической активации / А.А. Сурков, И.С. Глушанкова, Н.А. Балабенко // Фундаментальные исследования. Серия Технические науки. − 2012. − № 9. − С.171−173. 20. Сафаров, Л.Ф. Влияние модификации каменноугольного пека термообработкой с поликарбонатом и окислением на микроструктуру коксов / Л.Ф. Сафаров, Е.И. Андрейков, И.В. Москалев // Известия высших учебных заведений. Серия: Химия и химическая технология. − 2015. − Т. 58., № 5. − С. 78-80. 21. Стрельников В.Н. Восстановление утраченных производственных мощностей РФ по активным углям (инновационные технологии, мировой уровень качества АУ) / В.Н. Стрельников, В.Ф. Олонцев, B.C. Гостев, Е.А. Сазонова // Сборник статей III международной конференции Техническая химия. От теории к практике. – Пермь, 2012. - С. 166−170. 22. Селезнев А.В. Получение пековых полукоксов с изотропной микроструктурой: результаты лабораторных и промышленных исследований / А.Н. Селезнев, О.Ф. Сидоров, А.А. Свиридов, С.А. Кохановский // Рос. хим. журн. − 2014. − Т. 48, № 5. − С. 46−52. 23. Шишлов О.Ф. Исследование возможности замены синтетического фенола на карданол при производстве смолы СФЖ−3014 / О.Ф. Шишлов, В.И. Мороченкова, А.А. Ковалёв, Д.П. Трошин, В.В. Глухих // Деревообрабатывающая промышленность. − 2010. − № 3. − С. 20−22.