Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Металлургия техногенных и вторичных ресурсов

Диссертационная работа:

Буторина Ирина Викторовна. Теоретические основы оптимизации металлургической отрасли с целью обеспечения ее устойчивого развития : Дис. ... д-ра техн. наук : 05.16.07 Москва, 2005 350 с. РГБ ОД, 71:05-5/667

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 5

Глава 1. Проблемы устойчивого развития металлургической

отрасли П

  1. Принципы устойчивого развития 11

  2. Производство и потребление стали 15

  3. Проблемы устойчивого развития украинской металлургической

отрасли 20

  1. Экологическая ситуация в металлургических центрах 27

  2. Влияние металлургической промышленности на перспективы

устойчивого развития Украины 32

Глава 2. Характеристика материальных и энергетических ресурсов металлургиче
ского производства 36

2.1. Шихтовые материалы 36

  1. Железные руды и концентраты 36

  2. Железосодержащие отходы 39

  3. Добавочные материалы 42

2.2. Энергетическое сырье металлургического производства 43

2.2.1. Энергоемкость металлургических процессов 43

  1. Виды используемого топлива ". 44

  2. Экологические характеристики топлива 47

  3. Расчет горения топлива 48

2.3. Водопотреблеиие при производстве стали 51

Глава 3. Образование и удаление отходов металлургического

производства 55

3.1. Образование выбросов металлургического производства 56

  1. Математическое описание процесса образования пыли 56

  2. Термодинамические условия и кинетические закономерности образо-

вания токсичных выбросов 64

  1. Образование оксидов углерода 69

  2. Образование оксидов серы 75

  3. Образование оксидов азота 79

3.2. Анализ эффективности работы газоочистных аппаратов

в металлургическом производстве 86

  1. Пылеочистные аппараты SS

  2. Очистка газов от токсичных примесей 104

3.3. Анализ системы нормирования выбросов 110

ff 3.3.1. Предельно допустимые концентрации 110

  1. Предельно допустимые выбросы 113

  2. Удельные выбросы 115

3.4. Сточные воды 116

  1. Расчет концентрации вредных веществ в сточных водах 117

  2. Очистка сточных вод 119

3.5. Твердые отходы 123

  1. Образование твердых отходов 123

  2. Характеристика твердых отходов 126

Глава 4. Агломерационное производство 131

4.1. Расчет показателей агломерационного процесса 131

  1. Расчет расхода газа на зажигание шихты 132

  2. Расчет горения топлива 136

  3. Расчет нагрева агломерируемого слоя 140

  4. Расчет выбросов токсичных газов 144

  5. Расчет выноса ныли при агломерации шихты 153

4.1.6. Расчет качественного и количественного состава продуктов
агломерации 156

4.2. Оптимизация агломерационного процесса 164

  1. Повышение выхода годного агломерата 164

  2. Снижение энерго- и водонотребления 165

  3. Снижение выбросов ныли 168

  4. Снижение выбросов угарного газа 173

  5. Снижение выбросов оксидов серы 175

  6. Снижение выбросов других токсичных газов 177

  7. Высокоэффективные схемы очистки агломерационных газов 179

Глава 5. Коксохимическое производство 184

5.1. Расчет показателей коксохимического производства 184

  1. Расчет выхода и состава продуктов коксования 184

  2. Расчет энергозатрат на производство кокса 191

  3. Оценка эффективности очистки коксового газа 193

  4. Расчет водопотребления и образования стоков 195

  5. Образование и переработка отходов 199

  6. Характеристика источников выбросов 201

5.2. Оптимизация коксохимического производства 206

  1. Выбор шихтовых материалов 207

  2. Выбор топлива для отопления батарей 208

  3. Реконструкция системы водоснабжения 209

  4. Подавление неорганизованных источников выбросов 211

Глава 6. Доменное производство 215

6.1. Расчет показателей доменного процесса 215

6.1.1. Расчет качественного и количественного состава доменной

плавки 215

  1. Расчет удельного выхода продуктов доменной плавки 227

  2. Расчет энергоемкости производства чугуна 232

6.1.4. Характеристика источников выбросов доменного

производства 233

6.1.5.0іході.і доменного производства 246

6.2. Оптимизация доменного производства 248

6.2.1. Влияние различный факторов на выход продуктов доменной

плавки 249

  1. Сокращение энергоемкости производства чугуна 252

  2. Сокращение водонотребление в доменном производстве 256

  3. Сокращение інлбросов при производстве чугуна 258

  4. Уменьшение отходов доменного производства 267

Глава 7. Сталеплавильное производство 270

7.1. Определение показателей сталеплавильного процесса 270

7.1.1. Расчет качественного и количественного состава продуктов

сталеплавильного процесса 270

7.1.2. Расчет удельного выхода продуктов сталеплавильного

процесса 278

  1. Расчет энергоемкости сталеплавильного процесса 279

  2. Образование выбросов сталеплавильного производства 286

  3. Водопотребление и стоки сталеплавильных цехов 295

  4. Отходы сталеплавильного производства 296

7.2. Оптимизация сталеплавильного процесса 299

  1. Повышение качества сырья 299

  2. Выбор сталеплавильного агрегата 305

  3. Снижение затрат энергии и воды 312

  4. Сокращение выбросов сталеплавильного производства 316

Глава 8. Оптимизация жизненного цикла стати 322

  1. Математическая модель жизненного цикла стали 322

  2. Выбор оптимальной схемы металлургического цикла 322

  3. Выбор сырья 323

  4. Экономическая и экологическая эффективность внедрения природоохранных 329

мероприятий

Заключение 335

Список литературы 338

Введение к работе:

Актуальность проблемы. Двадцатый век - век научно-технической революции - не только открыл человечеству новые возможности, но и привел к глобальному загрязнению окружающей среды. Под давлением демократических движений, развернувшихся в западных странах в 60-70 годы, здесь были приняты национальные природоохранные законодательства, вынудившие промышленные предприятия тратить значительную часть прибыли на внедрение природоохранных мероприятий. В это же время в мире наметился процесс глобализации мировой экономики, проводниками которой стали такие влиятельными международными организации как: Организация объединенных наций (ООН), Всемирная торговая организация (ВТО), Европейский Союз (ЕС) и Мировой и Европейский банки (МБ и ЕБ). В рамках этого процесса начал развиваться международный экологический менеджмент (МЭМ), призванный не только охранять природу нашей планеты от оскудения и загрязнения, но и защищать мировые рынков от дешевой продукции развивающихся стран, произведенной с минимальными затратами на охрану окружающей среды [1].

Значимым звеном МЭМ явился состоявшейся в июне 1992 года в Рио-де-Жанейро международный саммит, где была принята «Декларация по устойчивому развитию» и основополагающий документ: «Повестка дня 21 век», в которых были рассмотрены основные принципы развития экономики планеты в гармонии с окружающей средой и предложены показатели для оценки эффективности экологической политики национальных государств. Кроме того, в рамках этого проекта было предложено ввести международную сертификацию природоохранной деятельности предприятий по системе ИСО 14000, которая даст возможность оценить экологические показатели любого производства и обеспечивает эффективную управленческую систему для их совершенствования.

Проблема перехода на модель устойчивого развития поставила на повестку дня вопрос о переориентации национальных экономик па новую стратегию развития. Наиболее вероятным последствием этого процесса станет установление доли отдельных производителей и государств в мировой торговле, на основе соответствия технологических процессов производства той или иной продукции природоохранным стандартам ИСО 14000.

В Украине в первую очередь это коснется металлургической отрасли, устаревшие технологии которой, не смогут обеспечить соответствие требованиям международных экологических стандартов. Металлургическая промышленность является основой национальной экономики Украины. Экспорт продукции черной металлургии в настоящее время является главным источником поступлений в страну валютных средств. Несвоевременный переход

металлургических предприятий Украины на международные стандарты производства стали может подорвать экономическую базу национальной экономики в наиболее ответственный период ее развития.

Опыт промышленно-развитых стран показывает, что оптимальный путь перехода любой отрасли промышленности на модель устойчивого развития может быть выбран методом математического моделирования жизненного цикла продукции с определением влияния различных факторов на величину удельных экологических показателей производства. Как показал обзор литературных источников, в отечественной металлургической практике подобный способ поиска путей выхода из экологического кризиса до сих пор не применялся. Сдерживает использование этого способа недостаток теоретических положений и систематизированных экспериментальных даншлх расчета образования отходов металлургического производства (твердых, жидких и газообразных) исходя из качества сырья и применяемой технологии.

Цель работы - разработка теоретических основ оптимизации металлургической отрасли для обеспечения ее устойчивого развития и определение приоритетных направлений реконструкции металлургических предприятий Украины.

В соответствии с поставленной целью в диссертационной работе рассмотрены и решены следующие задачи:

обоснована необходимость устойчивого развития металлургической отрасли Украины;

дана экологическая оценка качества применяемого металлургического сырья; предложена методика расчета образования и удаления отходов металлургического производства;

составлено математическое описание движения материальных потоков но всему жизненному циклу стали, дающие возможность рассчитать удельные экологические показатели производства металлургической продукции;

на основании численного исследования полученного математического описания установлено влияние различных факторов на экологические показатели металлургического производства и определен перечень необходимых мероприятий по реконструкции металлургической отрасли Украины, внедрение которых даст возможность достичь мировых экологических стандартов на способ производства стали и санитарных норм на качество окружающей среды для жителей горно-металлургических регионов страны.

Научная повита.

  1. Впервые, исходя из концепции устойчивого развития, осуществлен комплексный подход к решению экологических проблем металлургической отрасли и дана оценка влияния качества сырья и технологии производства на величину удельных экологических показателей процесса получения стали и промежуточных продуктов металлургического передела.

  1. На основании дистилляционного механизм образования плавильной ныли, дана новая трактовка известных из литературы экспериментальных данных о влиянии различных факторов на процесс пылеобразование при операциях с жидким металлом и показана зависимость этого процесса от содержания кремния в расплаве.

  2. На основании термодинамических и кинетических уравнений теории металлургических процессов разработаны математические описания процесса образования основных видов газообразных токсичных выбросов (СО, SO2 и NOx) в металлургических агрегатах и установлена зависимость выбросов оксидов углерода и серы от дисперсного состава шихтовых материалов.

  3. Получены новые математические зависимости энергопотребления и образования токсичных выбросов при агломерации шихты и определен оптимальный фракционный состав топлива (2-3 мм) и флюса (1-2 мм), обеспечивающий сокращение выбросов СО и SO2 из агломерируемого слоя и уменьшение энергозатрат на зажигание и спекание шихты.

  4. Впервые доказана высокая экологическая эффективность всех технологических мероприятий, направленных па повышение прочности агломерата, а также внепечной де-сульфурации и дссиликонизации чугуна.

  5. Впервые разработано математическое описание образования выбросов вредных веществ на литейном дворе, на основании которого рассмотрены варианты их сокращения.

  6. Разработано математическое описание жизненного цикла стали на предприятии с полным металлургическим циклом, позволяющее рассчитать величину экологических показателей производства металлургической продукции (агломерата, кокса, чугуна и стали), исходя их характеристик металлургического сырья и технологии производства.

  7. Впервые доказано, что при переработке отечественного сырья украинская металлургическая отрасль не сможет достичь мирового уровня экологических показателей производства, а значительное их сближение возможно только условии одновременного совершенствовании технологии производства продукции, использования высокоэффективных газоочистных сооружений и перехода всех производств на замкнутый цикл водоснабжения.

9. Впервые установлена количественная связь между ресурсными затратами и образованием отходов производства и доказана возможность решения экологических проблем металлургической отрасли за счет внедрения самоокупаемых программ энерго-рссурсосбсрсжения Практическая ценность.

Результаты диссертации представляют теоретическую и практическую значимость для разработки рекомендации по формированию национальной стратегии устойчивого развития металлургической отрасли Украины и страны в целом.

Разработанные методики и нормативная база в виде функциональных зависимостей основных экологических показателей от определяющих факторов могут быть использованы при обосновании различных хозяйственных решений в предпроектной и проектной практике предприятий, научио-исследовательскнх и проектных институтов. Математическое описание балансовых схем различных этапов металлургического нередела может использоваться природоохранными службами предприятия, города, региона и республики для разработки нормативов на выброс и сброс токсичных веществ и контроля за их соблюдением.

Результаты работы, касающиеся обоснования главных направлений реконструкции металлургического комплекса, обеспечивающих соответствие международным экологическим нормам, могут быть использованы при разработке перспективных планов развития металлургических комбинатов Приазовья и других металлургических предприятий Украины и стран СНГ.

Разработанные методики расчета и основные научные положения могут быть использованы в учебном процессе при подготовке инженеров- металлургов всех специализаций. Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:

теоретическим анализом и полнотой учета всего комплекса исследуемых проблем, связанных с устойчивым развитием металлургической отрасли;

практическим опытом применения научных положений в практике работы промьпплеи-ных, научно-исследовательских и административных природоохранных структур;

апробацией на научных конференциях, совещаниях, экспертных комиссиях, а при обоснованиях перспектив развития отрасли;

непосредственным участием автора в разработке экологических программ и природоохранных мероприятий для металлургических предприятий и металлургических центров.

Теоретической и методической основой исследования явились труды отечественных и зарубежных ученых по проблемам металлургического производства, устойчивого развития и охраны окружающей среды. В процессе исследования использованы официальные материалы министерств и ведомств Украины, специальная отечественная и зарубежная литература, данные статистической отчетности, оперативная и научная отчетность предприятий, а также материалы и документы международных конференций и договоренностей в области экологического менеджмента.

Апробация работы. Содержание и отдельные положения диссертационной работы докладывались на конференциях: ЕЭК ООН «Сокращение отходов металлургического производства», Будапешт (Венгрия), 1996 г. ; «Переработка промышленных и бытовых отходов», Мариуполь (Украина) , 1996 г. ; «Экология промышленного города», Мариуполь (Украина), 1997 г.; «Промышленная экология-97 », Санкт-Петербург (Россия), 1997 г; «Новое в экологии», Санкт-Петербугр (Россия), 1998 г ; ЕЭК ООН «Энергосбережене и чистые технологии», Линц (Австрия), 1998г ; «21 столетие - проблемы и перспективы освоения месторождений полезных ископаемых», Днепропетровск (Украина), 1998 г.; «Окружающая среда для Европы», Орхусе (Дания), 1998 г.; «Новое в экологии и БЖД», Санкт-Псрербург (Россия), 2000 г.; International workshop "Environmental Protection, Sustainability And Environmental Information: Regional Approaches In The Baltic Sea Region", St.-Petersburg (Russia), 2001 r, ; "Чистый воздух для Европы», Братислава (Словакия), 2001 г. ; «From transitional Economy to sustainable Development", Днепропетровск (Украина) 2001г.; Региональная конференция «Донбасс-2020: охрана окружающей среды и экологическая безопасность», Донецк (Украина), 2001 г.; «Тепло- и массообменные процессы в металлургических системах», Мариуполь (Украина), 2000 г.; «Environmental protection and sustainability in the Baltic sea region», Саик-Петербург (Россия), 2001 г.; « Металлургия XXI век», Москва (Россия), 2001г.; "Approaches to handling environmental problems in the mining and metallurgical regions of NIS countries", Mariupol, (Ukraine), 2002 г,; «Современные проблемы металлургического производства», Волгоград (Россия), 2002 г.; ЕЭК ООН «Реструктуризация промышленности в европейских странах», Женева (Швейцария), 2002 г. ; XII и XIII международные научно-практические конференции "Экология и здоровье человека, охрана водного и воздушного бассейнов, утилизация отходов», Казантип (Украина), 2003 и 2004 годы.

Результаты проведенных автором исследований включены в отчеты по 10 научно-исследоваїельским работам, выполненным в Приазовском государственном техническом университете и в «Украинском центре технической экологии»

Публикации. По теме диссертации опубликовано 72 научные работы. Основное содержание диссертации изложено в 32 публикациях их них 25 статей, 4 монографии, и 3 брошюры. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, восьми глав, заключения и списка использованной литературы на 175 наименовании. Общий объем работы составляет 347 страниц, н том числе, 64 рисунка и 56 таблиц.

Автор выражает благодарность научным консультантам Ю.С. Юсфину и П.С. Хар-лашину за ценные советы и помощь в выполнении диссертации.

Подобные работы
Сидоренко Вадим Иванович
Развитие научных основ обеспечения безопасных условий труда в пожаровзрывоопасных производственных процессах и технологиях нефтегазовой и строительной промышленностей
Навценя Владимир Юрьевич
Развитие научных основ и совершенствование методов обеспечения пожаровзрывобезопасности технологического оборудования с горючими газами и жидкостями
Карабегов Михаил Александрович
Развитие научно-технических основ построения и метрологического обеспечения оптических анализаторов жидких сред
Куняев Николай Николаевич
Развитие системы документационного обеспечения управления в налоговых органах Российской Федерации на основе новых информационных технологий
Илькевич Николай Иванович
Научно-методические основы многоуровневого моделирования и оптимизации развития систем газоснабжения
Коваленок Владимир Александрович
Научное обеспечение развития процесса экструзии крахмалосодержащего сырья
Беженков Сергей Александрович
Разработка и адаптация систем информационного реинжиниринга страховых компаний для обеспечения развития процессов риск-менеджмента
Усольцев Александр Анатольевич
Модельно-алгоритмическое обеспечение управления развитием структуры АСУ спутниковой системой связи
Янжинова Наталья Алексеевна
Влияние института налогообложения на развитие и обеспечение экономической безопасности депрессивного региона России : на примере Республики Калмыкия
Терентьева Елена Валерьевна
Развитие документационного обеспечения управления в сфере туризма России

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net