Зниження рівня екологічної небезпеки пилових викидів агломераційної фабрики металургійного комбінату

Abstract

Дисертація присвячена обґрунтуванню способу зниження рівня екологічної небезпеки пилових викидів в атмосферу шляхом модернізації засобів уловлювання пилу, а також оцінки довготривалого еколого-економічного ефекту їх застосування. Виконаний аналіз впливу пилових викидів ДМК на стан атмосферного повітря м. Дніпродзержинська. Розроблено установку відцентрово-електричного пиловловлення – електроциклон, конструкція якої дозволяє модернізувати існуючі циклони типу ЦН шляхом додавання конструктивних елементів електрофільтрів. За результатом теоретичних та експериментальних досліджень встановлено що фракційна ефективність електроциклону перевищує показники батарейного циклону БЦ 254 6×90 на 8,9-11,3% по фракціях розміром частинок 4-10 мкм, при цьому загальна ефективність вище на 12,9%. Сумарний економічний ефект електроциклона для очищення технологічних викидів від пилу аглофабрики складе 2,593 млн. грн./рік. За допомогою уточненої моделі розсіювання пилу, а також вибраних показників виконана оцінка ступеня підвищення рівня екологічної безпеки атмосферного повітря м. Дніпродзержинська у разі застосування електроциклона, яка складе 0,94-3,27 часток ГДК за пилом в різних районах міста.

В диссертационной работе решена актуальная научно-практическая задача обоснования способа снижения уровня экологической опасности пылевых выбросов в атмосферу путем модернизации средств улавливания пыли, а также оценки долговременного эколого-экономического эффекта их применения. Выполнен статистический анализ данных мониторинга атмосферы за период 2008-2012 г. Установлено повышение концентраций пыли в атмосфере до 0,35 мг/м 3 , несмотря на снижение количества пылевых выбросов основным источником на 13,3%. Уточнена модель рассеивания выбросов в атмосфере с распределенными параметрами, статистически усредненными в течении длительного времени. Разработана установка центробежно-электрического пылеулавливания – электроциклон, выполнены теоретические исследования и опытные испытания эффективности ее пылеулавливания. В результате установлено, что добавление электрического поля напряжением 55 кВ повышает степень очистки мелких фракций пыли размером до 10 мкм на 10-20%, при этом общий коэффициент эффективности очистки увеличивается на 2-6%. Проведены опытно-промышленные испытания эффективности пылеулавливания установки электроциклон на базе агломерационного цеха ПАО ДМК. В результате установлено, что фракционная эффективность электроциклона превышает показатели применяемого циклона БЦ 254 на 8,9- 11,3% по фракциям 4-10 мкм, при этом общая эффективность выше на 12,9%. С помощью разработанной модели рассеивания и выбранных показателей выполнена оценка повышения уровня экологической безопасности атмосферного воздуха г. Днепродзержинск в случае применения электроциклона. Снижение долей ПДК, значений ИЗА и HQ составит 0,94-3,27 в различных частях города. Прогнозируется уменьшение концентрации пыли в воздухе на площади около 100 км 2 . Применение электроциклона предлагаемой конструкции позволит снизить количество пыли на 7852 тонн, причем количество выбросов пыли самых мелких фракций (до 10 мкм) составит 2420 т. Стоимость ущерба окружающей среде уменьшится на 647 тыс. грн./год. Суммарный экономический эффект применения электроциклона составит 2,593 млн. грн./год. Предложены рекомендации по модернизации системы газоочистки аглофабрики ПАО ДМК с применением электроциклона.

The thesis deals with substantiation of the method of reducing the environmental hazard of dust emissions to the atmosphere by upgrading dust cleaners, and the assessment of long-term environmental and economic benefits of their use. The thesis analyses the impact of dust emitted by the private company “Dniprodzerzhinsk metallurgical plant” on air quality in the city of Dneprodzerzhinsk. A unit combining electric and centrifugal cleaning of dust ––electrical cyclon––has been developed; its design allows upgrading the existing CN- type cyclones by adding the elements of electrical dust filters. The results of theoretical and experimental studies demonstrated that fractional efficiency of the electrical cyclone exceeds the same index of the battery cyclone BC 254 6 × 90 by 8,9 – 11,3% for particulate fractions of 4-10 micron size, with the overall efficiency increase over 12.9%. The total economic impact of the electric cyclone for cleaning dust emissions from sinter plant makes 2,593 million UAH. With the modified model of dust dispersion and selected indicators the environmental safety improvement of air in the city of Dniprodzerzhinsk has been assessed in the case of electric cyclon application; this will reduce dust cioncentrations in different parts of the city by 0,94 – 3,27 of the sanitary limit value.