автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Усовершенствованная система оборотного водоснабжения станов горячей прокатки

ХАРЬКОВСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ 1 «3 0/4

На правах рукописи

' •; \ Г

НИКУЛИН СЕРГЕЙ Е4ИМ0ВИЧ

УДК 628.1:621.77

■УСОВЕ Р1ПЕНСТВО ВАННАЯ СИСТЕМА ОБОРОТНОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ СТАНОВ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ

(05„23.04 - водоснабжение, канализация, строительные системы охрани водных ресурсов)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Харьков - 1994

Диссертация является рукописным трудом. Работа выполнена в Государственном научно-исследовательском институте по защите окружающей среды и кспользова -нкю вторичных ресурсов "Энергосталь" Министерства промышленности Украины

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор

Пантелят Гарри Семенович

Официальные оппоненты: член-корр. КА Украины,

доктор технических наук, профессор

Душкин Станислав Станиславович

кандидат технических наук, доцент

Зпоян Степан Михайлович

Ведущая организация: Украинский государственный

институт по проектированию металлургических заводов СУШЖР0М23)

Защита состоится 'ТУ" ы-е-еХл.? 159^г. в _/4^~часов на заседании Специализированного Совета Д 02.07.01 при Харьковском инженерно-строительном институте по адресу: 31Ой02, г.Харьков-2, ул.Сумская,40.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Харьковского икженерно~строительного института.

Автореферат разослан " в

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, просьба посылать по адресу: 310002, г.Харьков-2, ул.Сумская,40, ХИСИ, Ученый совет.

Ученый секретарь Специализированного Совета,

канд.техн.наук, доцент Колотило Н.И.

ОЩЛЯ ХАРАКТЕРИСТИК.-. РАБОТЫ

Актуальность работы. Черная металлургия Украины является одним из наиболее крупных потребителей воды в народном хозяйстве страны. Несмотря на то, что на металлургических предприятиях Украины широко используется оборотное водоснабжение, доля которого превысила 80 %, количество сточных вод, сбрасываемых в водоемы, еще достаточно велико и превышает 1,8 ;.игрд.м3/год.

Одним из основных источников образования загрязненных сточных вод являются станы горячей прокатки, на долю которых приходится до 40 % сброса всех загрязненных вод в отрасли. Основной причиной сбросов является использование рядом потребителей (гидро-сбивы окалины, контрольно-измерительные приборы и др.) воды из условно "чистых" циклов и сброс отработанной воды в "грязный" цикл, что создавало в последнем дебаланс.

Учитывая, что большинство металлургических предприятий расположено в регионах, имеющих ограниченный дебит источников водоснабжения, единс1генным технически приемлемым и экономически целесообразным решением является создание таких систем оборотного водоснабжения, которые позволяют исключить сброс сточных вод в водоем.

Цель работы заключается в дальнейшем совершенствовании систем оборотного водоснабжения станов горячей прокатки, повышении надежности их эксплуатации в условиях бессточной и безотходной работы, снижении капитальных затрат на строительство и эксплуатационных затрат и разработке на ^той основе рациональной схемы водоснабжения станов горячей прокатки.

Научная новизна работы:

1) уточнены и научно обоснованы тр. бовэ.чия к качеству воды, подаваемой на основные операции прокатки;

2) определены оптимальные технологические параметры для установки упрощенной подготовки к утилизации мелкой замасленой окалины, удаляемой из вторичных отстойников;

3) предложены зависимости для определения индекса ста^'"т1>- . нести оборотной воды, учитывающие влияние концентрации масы. к взвешенных веществ в охлаждающей воде, на процесс образования карбонатных отложений, а также влияние теплотехнических условий эксплуатации форсунок охлаждающих устройств различных операций прокатки на величину температуры -(расчетной) охлаждающей воды.

Практическая значимость работы состоит б следующем:

1) разработана и внедрена в проект отаНа "2500" Коволипе!:-кого металлургического комбината (НЛМК) рациональная усовершенствованная система оборотного водоснабжения стана горячей прокатки. Технические решения по рациональной схомз использованы при реконструкции систем водоснабжения станов "1700/2800" Чере-

.повецкого, "1700" Мариупольского им.Ильича и "2000" Новолипецкого металлургических комбинатов ;

2) разработана и внедрена в производство установка упрощенной подготовки к утилизации мелкой замасленой окалины, содержащейся в Ела'/е вторичных отстойников системы водоснабжения '¡тана "320/250" Московского металлургического завода "Серп и Молот";

3) уточнены и обоснованы требования к качеству воды используемой различными потребителями в условиях работы системы оборотного водоснабжения в беспродувочном режиме. Требования введены в отраслевую нормативную документацию.

Разработанные технический реиения позволили снизить загрязнение водоемов сточными водами металлургических предприятий.

На защиту выносятся:

1) обоснование требований к качеству воды, подаваемой на ос-новныз операции прокатки;

2) установка упрощенной подготовки мелкой замасл'еной опалины к утилизации;

3) результаты исследований по определению индекса стабильности оборотной вода, учитывающего влияние концентрации масел, нефтепродуктов на процесс образования карбонатных отложений и влияние теплотехнических условий эксплуатации форсунок охлаждающих устройств различных операций прокатки стана на величину температуры (расчетной) охлагдащей воды;

4) результаты промышленных исследований по определению скорости зарастания карбонатными отложениями форсунок охлаждающих систем разлитых операций стана горячей прокатки;

5) научное и экспериментальное обоснование рациональной схе-ш оборотного водоснабжения станов горячей прокатки, исключающей сброс сточных вод в водоем.

Апробягтия ра5сты. Результаты работы и основные положения диссертации докладывались на научно-технических конференциях: г.Москва'(1966 г.), г.Свердловск (1967 г.), г.Харьков (1990 г.), на ьсесоюзном научно-техническом совещании: г."осква (1989, 1590 г.г.).

Публикации. По теме диссертационно работы опубликовано 12 работ, получено 10 авторских свидетельств на изобретения.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 233 страницах машинописного текста, вклвчаг список литературы из 137 наименований, 44 таблиц, 27 рисунков и 21 приложение.

Работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов и приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновала актуальность работы, сформулированы цель и задачи исследований, научная новизна, практическая направленность, положения, защищаемые автором.

Первая глава включает анализ существовавших нормативов (требований) к качеству воды, используемой для основных операций отечественных и зарубежных- станов горячей прокатки. Подробно приведены результаты теоретических, лаборатчрных и промышленных исследований и экспериментов, а также данные эксплуатации бессточной снетеш водоснабжения стана "2000" ЧерМК, а также других отечественных и зарубежных станов.горячей прокатки. Сделан вывод, чю отечественные требования но в полной мере учитывают современные тенденции в части необходимости большей дифференциации качества. води по операциям прокатки металла, не содержат огршшче-1П*Й для компонентов химического состава оборотной воды, злиянцих па работоспособность оборудования, а также для размеров крупных, случайных, в том числе плавающих предметов, и допустимой концентрации гру-бодпепереннх и плавающих масел.

Проведен анализ суцзствующих схем оборотного водоснабжения сгеяов горя-юЯ прокатки. Отмечена перспективность разделения сточных вод идентичных или близких по ж р акт еру загрязнений и-их раздельной очистки на собственны;: сооружениях. Определено, что очистка сточных вод осуществляется в две, три и более ступз-нть

'Лзучзн ©пет приюнеиия методов подготовки к утилизации мелкой замасленой окалтл, улавливаемой на вторичных отстойниках и фг.'.ьтрах тонкой очистки с целью создания безотходной cxci.it оборотного водоснабжения стонов - горячей прокатки. Определены прек-"Т"^ • "^ода смеоеняя колкой, зюяслепоП и крупной окадиич с: " ;тллизаше{и

Ь..'! сснозаппи литературного обзера и иэученпя передового

б

опыта сформулированы цель, научные и прикладные задачи диссертационной работы.

Во второй главе приведены результаты исследований современных систем водоснабжения станов горячей прокатки, выполнено обобщение опыта их эксплуатации.

Уточнена приросты температуры, концентраций взвешенных веществ и масел в сточной воде от основных операций прокатки.

Приведены результаты исследований химического состава под-лигочной и оборстной-воды станов "2000" НЛШ и "3000" МарМК, охлаждающие системы которых -работают в тяжелом водно-химическом режиме, а также стана "2000" ЧерМК, аналогичные системы к второго работают в облегченных условиях. Установлено, что особенностью химического состава подпит очной вода стана "2000" ЧерМК является низкая (в среднем 1,64 мт-экв/л4 щелочность, что в 4 раза ниже этого показателя на других станах, а особенностью стана "3000" - высокий уровень в подпиточной и оборотной виде хлоридов, сульфатов и величины солесодаржания, которые в оборотной воде достигают значений 1124, 3246, 6804 мг/л, соответственно.

Выполнена оценка стабильности химического состава воды в указанных системах водоснабжения. Установлено, что вода в системах водоснабжения станоэ "2000" ЧерМК и НЛЫК не стабильна и склонна к отложениям при температуре 35 сС и более (НЛМК), более 35 °С (цикл охлаждения валков ЧерМК), более 39 °С (цикл охлаждения проката ЧерМК). На стане "3000" МарМК вода не стабильна и склонна к незначительной коррозии при температурах до 38 °С.

-Установлено наличие плотных карбонатных отложений практически во всех основных охлаждающих системах станов "2000" ЧерМК и НЛМК. Получены значения скоростей зарастания форсунок охлаждающих систем различных операций прокатки (табл.1).

Таблица 1

Скорость зарастания отложениями форсунок коллекторов __охлаждения станов горячей прокатки

Стан Наименование операций прокатки

Охлаждение рабочих валкор Охлаждение роликов рольгангов Охлаждение полосы

Черновых Чистовых Внутрен- Внешнее TIPP Снизу Сверху

Пкопость запастания мм/год

"2000" I.0-1.ff I.0-1.5 5,0-7,0 1,9-5,8 12,2-21,3 2.0-3,5

нш гтй—-'"б,й —2,6

Ж" £Jl5-LL0 0.5-1.0 1,5-2.7 1,0-2,4 7^0. 0,5-1,0

0,7 1,7 (.5,0 0,7ö

к - r чи&г.итв.чЭ доедехьтю энрчечде; в знаменателе - среднее - значения. • '

Большая (в 1,7-3,5 раз) скорость зарастания в системах стана "2000" НЛМК свидетельствует о влиянии на этот процесс более высокой щелочности подпиточной воды. Дана оценка влияния концентраций и размеров частиц окалины, а также дисперсного состава капель масел, содержащихся в оборотной воде, на интенсивность образования плотных солевых отложений. Разработан способ подготовки маело-окалиноеодержащей оборотной воды, обеспечивающий повышение-степени предотвращения солевых отложений за счет поддержания в охлаждающей воде концентрации высокодисперсных взвешенных частиц окалины (ВВЧ) равной критической концентрации составляющей 50-60% общей концентрации взвешенных веществ в воде.

Исследовано влияние концентрации взвешенных веществ, масел и случайных плавающих предметов, содержащихся в оборотной воде станов "2000" НЛМК и ЧерМК, "3000" МарМК, на интенсивность засорения (забивания) форсунок коллекторов охлаждающих систем и ги-дросбивов окалины. Установлено, что основной причиной забивания форсунок охлаждающих систем являются случайные плавающие предметы (щепки, ветошь, паронит, резина и др.), размеры которых превышают диаметр форсунок и составляют 6-Ю мм. Определено, что интенсивность забивания форсунок на стане "2000" НЛМК-вше в 1,93,2 раза, чем на стане "2000" ЧерМК, и в 3,4-5,9 раз, а для охлаждения проката сверху в 16-17 рая,выше, чем на стане "3000" МарМК. Концентрации взвешенных веществ и масел влияют на интенсивность забивания в значительно меньшей степени и в основном на работоспособность форсунок тупиковой части коллекторов. Значительное снижение концентрации взвешенных веществ и. масел до 12-18 и 3-8 мг/л, соответственно, как это имеет место в цикле охлаждения проката стана "3000" МарМК» «е устраняет процесс забивания форсунок тупиковой части замасленоЙ окалиной. Наличие в оборотной воде случайных плавающих предметов определяется недостаточной эффективностью очистки сточных вод в первичных и йторичных отстойниках.

Приведены результаты исследований эффективности работы современных очистных сооружений. Определены оптимальные технологические параметры работы первичных отстойников гидроциклонного и прямоугольного типов, вторичных отстойников типа 2К-30, анграцито-кварцевых фильтров и фильтров с загрузкой активированным углем диаметром 3,4 м, сетчатых (грубых) фильтров, сгустителей и маслосборкых устройств.

В третьей глава приведены результаты исследований, направленных на разработку установки упрощенной подготовки к утилизации мелкой эамасленой окалины, уловленной во вторичных отстойниках, Метод упрощенной подготовки замасленной окалины заключается в ее смешивании с крупной окалиной, уловленной в первичных отстойниках. Представлена методика проведения и результаты исследований на лабораторной и промышленной установках в системе водоснабжения стана "320/250" Московского металлургического завода "Се^п и Молот".

Лабораторные исследования позволили установить, что удовлетворительное качество смеси окалины (масла 1,39-2,39 %, влажность 2,0-3,6%) получено уже после первых суток контакта для соотношений крупной и мелкой окалины в пределах 12:1 - 30:1. Скорость фильтрования составляет 1,8-7,0 и/ч.

Представлены результаты исследований влияния р агентной обработки воды иа сорбцию масел на окалине и скорость фильтрации осадка. Определено, что при обработке вода сульфатом алюминия и поликриламдцом (ПАА) сорбционная способность взвеси по отношению к маслам составляет 0,039 мг/мг и находится на уровне показателей в эксперименте без реагентной обработки, при обработке кубовыми остатками жирных кислот (КОКК) эта способность возрастает до 0,073 мг/мг, то есть в 1,87 раз в сравнении с сульфатом алюминия и ПАА. Это подтверждается результатами исследов_аний шлама иэ радиальных отстойников станов "2000" ЧерМК и "3000" МарМК, в которых применяются КШК и сепнокислы алюминий, соответственно. Установлено, что обработка сернокислым алюминием увеличивает на 19 % скорость фильтрования осадка, которая достигает 80* 10"^. м3/м^«с, в сравнении с экспериментом без обработки водк. Скорость фильтрования при обработке воды КШК почти в 2 раза меньше.

Приведена схема опытно-промышленной установки упрощенной подготовки к утилизации мелкодисперсной замасленой окалины (рис.1). В схеме предусмотрено предварительное сгуцение шлама, подаваемого насосами из радиальных отстойников типа 2&-30, в радиальных сгустителях диаметром 12 м. Промышленные исследования проводили при концентрациях в шламовой пульпе масел 5-52 г/л, твердого 10-77 г/л. Установлены оптимальные технологические параметры работы установки (высота слоя крупной окалины в бункере, концентрация твердого и масел в пульпе, скорость ^ильтролания).

и

, шламо$ая лш

Дг./ Сх&на установки упрощенней подготовки кутшимциишкей затаенной охашны из Вторичных радиальных отс/пойникоё.

4- Вторичныйрадисньныйотапсйних) 2~1р^3исмныи сгуагА/тел^З-Яункер соезбакиванш крупной окалины-, У-первичный стслххгник-гидроцимсн■ £-ценгпроёглнне насосы^б'/пехнаю-гические тру$олро5одь>-, 7-&дам(ки-, 8~ грейферный хрон^ З-сетютый фильтрующий элемент-, /О-¿сто* сосро дре"сжных бед.

Определены технические решения, обеспечивающие повышение производительности установки и улучшение качества смеси окалины при более низких соотношениях мелкой и крупной окалины 3:1 -6:1. Предложено применение интенсивного механического перемешивания с подогревом пульпы до температуры 40-50 °С, оснащение днища бункера обезвоживания окалины трубопроводами подвода пара и сжатого воздуха, а собственно бункер предложено выполнить многосекционным.

В четзертой глаяе описана методика и приведены результаты исследований, экспериментального и научного обоснования уточненных требований к качеству воды, используемой для водоснабжения различных операций станов гордаой прокатки.

Лабораторными экспериментами установлено, что наличие масел о воде не предотвращает образование плотных карбонатных . отложений, а лишь снижает интенсивность их образования на те-г.лонагруженном участке оборотной системы при концентрациях масел 25 и 50 мг/л на 16,5 и 36,5 соответственно.

Представлены результаты исследований по определений вза-ишого влияния основных факторов (величина установившейся щелочности оборотной'воды, величина щелочности подпиточной воды, скорость кристаллизации карбоната кальция, температура оборотной воды) и концентрация масел от 25 до 1100 мг/л на интенсив-

ю

ность образования плотных карбонатных отложений.

Установлено, что масла в пределах указанных концентрации не оказывают влияние на величину установившейся (равновесной) щелочности оборотной воды. При увеличении щелочности нодпмточ-ной воды с 3,0 до 10,9 мг-экв/л, эффективность ингибирования маслами отложений снижается незначительно (на 7-8 %), Определено отсутствие влияния масел в оборотной воде на скорость кристаллизации карбоната кальция и температуры воды в пределах 35-50 °С на эффект ингибирования отложений масла!,и.

Выяснено влияние концентрации масел на адгезионные спои-ства теплонагрукенной поверхности. Показано, что обмаслиьанке теплонагруженной поверхнос.и при длительной (свыше 66 часов) циркуляции минерализованной воды, содержащей масла, в замкнутом контуре сникает интенсивность карбонатных отложений за ецзт изменения адгезионных свойств поверхности. Из воды, не содоргащой масла, карбонат кальция осаждается с постоянной скоростью.

Установлено суммарное действие часел та интенсивность отложений: с одной стороны, он:: ешкггшг адгезионные свойства сие-Ееобраэсвавлихсл кристаллов, с другой стороны, сникают адгезионную способность теплонагруженной поаерхности по отношения :: кристаллам карбоната.

Получена общая зависимость эффекта шгибкро'ванш; карбонатных отложений от концентрации взвешенных веществ и масел. Приведен график для определения поправочного коэффициента, учиты-ваощего ото влияние. Предложена уточнечная формула для расчета величины равновесной щелочности воды, включающая поправочный коэффициент. Проведенные в соответствии с уточненной формулой расчеты позволили установить, что совместное ингибируамцое влияние масел и взвеси недостаточно, велико для полного предотвращения образования плотных карбонатных отложений в охлаждающих системах станов горячей прокатки.

Установлена необходимость учета влияния теплотехнических условие эксплуатации форсунок охлаждающих устройств на величину расчетной температурн охлаждающей воды при определении стабильности оборотной води. В результате проиыоленных исследований получены приросты температуры воды в пристенном слое ох-яатдокцих систем основных операций прокатки. Максимальный 'прирост к:.б,",одасгся на учреткох черновых, чистовых клетей и ролике е ролёглдгов г.стм'.} период и составляет 14-15 °С.

лено, что процесс нагревания воды в пристенном слое практически не влияет-на общий тепловой баланс по стану, однако влияет на условия образования плотных карбонатных отложений, интенсивность образования которых при постоянной щелочности увеличивается с повышением температуры воды. Предложена формула рг-^чета поправочного температурного коэффициента для определения расчетной температуры охлаедакщей воды. Показаны результаты расчетов по определению стабильности воды стана "2000" ЧерМК с применением поправочного коэффициента, учитывающего влияние концентрации взвешенных веществ и масел в оборотной воде, и расчетной величины температуры охлаждающей веды, учитывающей теплотехнические условия эксплуатации форсунок. Результаты расчетов подтверждаются результ -тами промышленных исследований и объясняют причину образования карбонатных отложений даже при невысоких значениях щелочности подлигочной воды.

Изложены результаты статистических исследований по определению влияния те! пературы охлаэдгжцей воды на выход из строя рабочих валков и роликов рольгангов, а тагскв качество проката, выполненные на основании данных соответствующих слукб главного механика стана и ЦЗЛ комбинатов. Определено, что увеличение температуры охлаждающей воды с 28 до 45 °С практически не влияет на количество вкяедаих из строя валков.

Увеличение температуры охлаждающей воды, подаваемой на рабочие черновые и чистовые валки с 28 до 42 °С и на охлаждение проката на отводящем рольганге - с 30 до 65 °С, практически не влияет на качество проката. Увеличение температуры воды, подаваемой на ролики рольгенга с 28 до 45 °С не приводит к увеличению количеств." вышедаизс из строя роликов.

. Представлены теоретические обоснования влияния температуры воды на ее схлеядащую способность. Расчеты базируются на кяассичзоккх законах торкод::пам:геп ярпхзнкгсяию « условиям процесса зенвектоштого теплообмена-, кс?орг:П «уэет гзс?о при сл~ лгкден;;!! валков, роликов ti 90 % ддгкы участка ускоренно го ох-ледденпя полосы на огг-эдязем рольганге. Рсосгдотрекы условия ксазягаияетго теялоой.-ена, определяете сермулой Ньэтона-Рнх-vzui для потока тепла d единицу времени

где о& - коэффициент теплообмена, Вт/м2"°К; - температура тела (прокатный лист) °К- температура среды (воды) °К; р - площадь поверхности тела, омываемая водой, м*ч

С учетом усреднение (по поверхности и времени) местных мгновенных значений коэффициента теплообмена формула приобретает вид

в-О::--- , (2)

'Т*

- полный тепловой поток за время с , Дж; С - время контакта воды с поверхностно листа, с.

Анализ указанной зависимости показывает, что увеличение температуры воды с 10 до 40 °С при прочих неизменных параметрах приводит к уменьшению времени контакта максимум на 3,3 %, а рост температуры свыше 40 °С приводиг к увеличению времени контакта. Для компенсации уменьшения времени контакта и сохранения величины теплосъема необходимо пропорциональное увеличение расхода охлаждающей воды. С целью проверки теоретических предположений выполнен оценочный расчет теплопотерь для системы охлаждения листа проектируемого стана "2500" НЛМК. При расчете использованы эмпирические зависимости для тепла, отводимого при охлаждении листа единой струей; слоем стекающей.воды; посредством излучения и конвекции воздуха вблизи нижней поверхности полосы, полученных Лабейшем Б.Г. и другими исследователями на стане "2000" ЧерМК для условий конвективного теплообмена. Определено, что при увеличении температуры воды с 30-35 до 40-45 °С уменьшение"величины теплосъема должно составить 6,8-9,3 однако фактически уменьшение величины теплосъема происходит на величину не более 3-4 %, так как этот процесс частично компенсируется увеличением количества тепла при пленочном и пузырьковом кипении, имеющихся на 10-15 % участка охлаждения полосы. Некоторое расхождение полученных результатов с теоретическими расчетами объясняется несовершенством существующих водяных систем охлаждения, не способных, в силу конструктивных недостатков, обеспечить максимальный теплосьем в быстроменяющихся технических условиях прокатки. На основании проведенных исследований сделан вывод, что увеличение температуры охлаждающей воды до 50 и даже 60 °С практически не влияет на величину теплосъема и, следовательно, не можег повлиять на ка-

чество проката, что подтверждаете я статистическими исследованиями.

На основании проведенных исследований сделан вывод, что ограничивающим ¿[актором для температуры охлаждающей воды свыше 40-45 °С является высокая интенсивность образования плотных карбонатных отложений в форсунках охлаждающих систем из-за возрастающей нестабильности воды даже при низких значениях карбонатной жесткости. Увеличение нормативных значений до больших величин возможно при условии создания надежного метода стабилизационной обработки воды.

Проведены промышленные эксперименты по определен!® влияния концентрации и дисперсного состава взвешенных веществ и масел на качество поверхности прокатных валков и условия прокатки (расход электроэнергии). Эксперименты проводили на стане "2000м НЛЫК совместно с Институтом Черных Металлов г.Днепропетровск. На валки подавали отработанную эмульсию с концентрацией взвешенных веществ (окалины) до 500 мг/л крупностью до 40 мки и 3 мг/л свыше 40 мкм, а также концентрацией масел до 14 г/л. Определено, что съем металла с рабочих валгаы при их перешлифовке снизился на 25 %, расход электроэнергии - на 7 %.

В пятой главе предусмотрены требования к качеству воды, разработанные на основании исследований. Основные показатели уточненных требований введены в нормативные документы, действующие с 1987 г. (табл.2).

В нормы введено ограничение величины карбонатной жесткости воды, которая на должна превьрать 4-5 мг-экв/л.

. • • Таблица 2

Требования к качеству воды для станов горячей прокатки

Наименование показателей Охлаждение роликов рольгангов, валков, черновых клетей, моталок Охлаждение валиков чистовых клетей Охлаждение проката (подката, полосы, межклетьевое охлаждение) Гидросбив окалины

I 2 3 4 5

Взвесь:

- концентрация мг/л

- размер окал» ны, мкм

50-150 50-100 50-75 20-50

40 40 40 40

5

2

3

4

I

Общая концен- 50_б0 50-60 до 35 50-60

трация масел, ^ «и-и«

мг/л

Температура,

ос 40-45 40-45 37-40 40-45

Кесткость карбонатная, 4-5 4-5 4-5 4-5 мг-экв/л

Приведена усовершенствованная схема водоснабжения, разработанная на основе лабораторных, промышленных исследований и экспериментов, а также теоретических обоснований (рис.2).

В схеме предусмотрено разделение стана на несколько уча>-стков: по подаче воды на два участка, по отводе сточных вод на три участка. Участок I по подаче воды (насосная станция № I) нагревательные печи, черновые и чистовое клети, гидросбив низкого давления, ролики участков печей, черновых клетей. Участок !(■ 2 по подаче води (насосная станция К» 3): охлаждение подката и роликов на промежуточном рольганге, чистовых клетей, межкле-тьевсо охлаждение полосы, охлаждение полосы и роликов на отводящем рольганге, моталки и др. Для обеспечения требуемого качества воды, используемой на этих участках, аргдусмотрена подача части воды после внешних очистных сооружений (насосная станция № 4). Предусмотрена такие самостоятельная сбть подачи (фильтрованной воды (поз. 10) для гидросбива окалины высокого давления, Ш1иА, установки тепловой подготовки валков.

. Очистку сточных вод от участка № I (см.рис.2) предусмотрено осуществлять в две ступени: в двухсекционном горизонтальном отстойнике прямоугольного типа с временем пребывания воды не менее 12 вднут, и на сетчатых напорных фильтрах типа Ду 600 с прозором сетки 3-6 ш.

Очиогку сточных вод от участка № 2 - в три ступени: в первично?! отстойнике гидроциклонного типа с временем пребывания воды не менее 3 юшут с последующей подачей воды на внешние очястаиз сооружения: радиальные отстойники типа 2К-30 с встроенной ¡сатирой фяокуляции, на антрацито-кварцевая напорных фильтрах .чкшвгром 3,4 м.

Очгстгу стойких вод от участка ^ 3 - о две ступени: в пор-

вичном отстойнике гидроциклонного типа с временем пребывания во;ч не менее 4 минут и на самоочищающихся врещанцихся сетках типа ТП-1500 с прозором сеток 3x3 т,

В схеме предусмотрен локальный оборотный цикл водоснабжения установки тепловой подготовки валков.

Количество воды, выводимой за пределы цеха для очистки на вторичных отстойниках и фильтрах не превышает 30-40 %, а для охлаждения на градирнях не менее 30-35 % от общего расхода воды подаваемой на стал. В схеме предусмотрено: реагентное хозяйство для проведения стабилизационной обработки всего расхода подпиточной воды; для удаления масел предусмотрены маслосбор-ные устройства во всех отстойных сооружениях с применением экекционного, сетчатого и других типов маслосборных устройств; для улавливания крупных случайных предметов предусмотрены съемные решетки на подставных лотках на входе и выходе в первичных отстойниках.

В схеме предусмотрена установка упрощенной подготовки к утилизации мелкой замасленой окалины из вторичных радиальных отстойников (псзЛ1> 12, 25 рис.2). Дан технико-экономический анализ эффективности усовершенствованной системы оборотного водоснабжения станов горячей прокатки.

Приведены значения экономического эффекта от внедрения результатов работы в проект и производство.

Разработанные технические решения защищены 10 авторскими свидетельствами на изобретение и использованы при реконструкции станов горячей прокатки- "1700/2800" ЧерМК, "2000" НЖК, "1700" НарМК.

' Основные результаты работы: 1) Разработана и внедрена в проект усовершенствованная бессточная система оборотного водоснабжения стана горячей прокатки, Сущность усовершенствованной схемы заключается в устройстве нескольких локальных внутрицеховых оборотных циклов с очисткой сточных вод на отдельных сооружениях (первичных отстойниках, сетчатых фильтрах, вращающихся сетках). За пределы стана выводится для очистки до 40 %, охлаждается на градирнях до 35 % от общего расхода используемой на Стане воды. Этот поток сточных вод проходит три ступени очистки: в первичном.отстойнике, радиальных отстойниках с камерой флокуляции, антра-цкто-кварцевьк фяльтрах и возвращается во внутрицеховые обо-

ротные циклы.

Схема позволяет подать к различным операциям стана воду различного качества (6-8 видов).

2) Установлены оптимальные технологические параметры работы очистных сооружений, обеспечивающие стабильную работу системы водоснабжения в полностью замкнутом режиме: первичный двухсекционный отстойник прямоугольного типа с временем пребывания воды 12-15 минут; первичный отстойник гидроциклониого типа -3-5 минут; сетчатые (грубые) фильтры с прозором сетки 3-6 мм, фильтры диаметром 3,4 м с загрузкой из активированного угля со скоростью фильтрования до 7,0 м/ч. . •

3) На основании лабораторных исследований разработана и внедрена в производство установка упрощенной подготовки к утилизации мелкой замасленоЯ окалины из вторичных отстойников п системе водоснабжения стана "320/250" Московского зазода "Серп и Молот". Исследования на промышленной установке позволили определить оптимальные технологические параметры. Оптимальный режим смеиения крупной и мелкой эамасленой окгтины обеспечивается при высоте фильтрующего слоя крупной окалины нз менее 1,8-3*0 м и подаче пульпы с концентрацией твердого 21-77 г/л, масел - 9,0-52,0 г/л. При этом обеспечивается скорость фильтрации пульпы 3-15 м/ч.

4) Уточнены и научно обоснованы нормативы качества воды (по основным показателям) прдаваемой различным потребителям станов горячей прокатки. Определена необходимость ограничения величины допустимой щелочностда оборотной вода на уровне 4-5 мг-экв/л. Допустимая щелочность должна расчитываться для конкретных условий каждого стана с использованием полученной зависимости, учитывающей влияние концентрация взвешенных веществ

и масел на процесс образования карбонатных отложений, а также . влияние теплотехнических условий эксплуатации форсунок охлая-даюцих систем.

Исследования подтвердили возможность повышения нормативных значений температуры воды для охлаждения проката с 35-40 до 37-40 °С, для остальных операций с 32-40 до 40-45 °С.

■ Исследовано влияние концентраций взвешенных веществ и масел на интенсивность забивания форсунок и коллекторов охлаждающих систем. Уточнена допустимая концентрация взвешенных веществ в охлаждающей воде: 50-150 мг/л для черновых клетей и роликов ¿.ольгангов; 5C-I00 мг/п для чистовых клетей; 50~75мг/д

для проката. Допустимая концентрация масел - до 35 мг/л для проката, для остальных операций - 50-60 мг/л.

В результате промышленных экспериментов установлено; частицы окалины крупностью до 40 мкг и концентрациях до 500 мг/л, содержащиеся в охлаждающей воде, при наличии масел не увеличивают износ. валков. Экспериментально подтверждена величина допустимой крупности взвешенных веществ 40 мкм.

Разработанные требования вошли в нормы проектирования водного хозяйства предприятий черной металлургии и утверждены Ыин-черметом СССР в 1987 г.

5) Технические решения пег усовершенствованной системе оборотного водоснабжения внедрены в проекты систем водоснабжения станов "2500" ШШК, "1700/2600" ЧерМК, "I70C" МарМК им.йльича

и в производство на стане "2000"- НЛМК, что позволило сократить забор свежей воды для указанных станов на 7-9 тыс.^/ч (45-63 млн.м3/год), ликвидировать сброс загрязненных сточных вод в водоем в количестве 5-7 тыс.м3/ч (30-49 млн.м3/год).

6) Экономический эффект от внедрения усовершенстьованной системы водоснабжения и установки упрощенной подготовки мелкой замасленой окалины в проект стана "2500" НЛМК составляет 3063,6 тыс.руб в год. Экономический эффект от внедрения в производства установки подготовки к утилизации мелкой замасленой окалины на стане "320/250" Московского металлургического завода "Серп и Молот" составляет 72,644' тыс.руб. в год.. Экономический эффект расчитан в ценах 1989 г.

Основные положения диссертации опубликованы в с л едущих работах:

I. Никулин С.Е. и др. Способы упрощенной обработки шламов вторичных радиальных отстойников // Библ.указатель ВИНИТИ Депонированные научные работы; - М.:- 1987. - 6. - 181 С.

2- Пантелят Г.С., Толочко А.И., Холодный В.А., Никулин. С.Е. Царенко А.Н., Кулишенко H.A., Шуб В.Б. Установка для подготовки к утилизации окалины прокатного стана'. A.C. СССР № I33I834, б.и. » 31- 1967.

3. Пантелят Г.С., Шуб В.Б., Сокол А.Л., Никулин С.Е. Очистка сточных вод станов горячей прокатки // Водоснабжение и санитарная техника. - 1988. - К» II. - С.7-8.

4. Пантелят Г.С., Никулин С.Е., Царенко А.Н., Кулишенко H.A. / Исследования состава сточных вод станов горячей прокатки "//

Защита окружающей среды от выбросов предприятий черной металлургии: Сб. тр. НПО Энергосталь. - М.: Металлургия. - 1988.

- C.9-I4.

5. Пантелят Г.С., Никулин C.S., Царенко А.Н., Кулишен-

ко H.A. Опыт эксплуатации систем оборотного водоснабжения непрерывных станов 2000 горячей прокатки // Бюл. ин-та Черметинфор-мация. - 1989. - Вып.12. - С.67-69.

6. Пантелят Г.С., Никулин С.Е., Царенко А.Н. Разработка усовершенствованной системы оборотного водоснабжения станов горячей прокатки листа // Очистка природных сточных вод: Тез.докл. Всесоюзн.научн.-техн.совещ. - Î.I.: ВНИИ ВОДГЕО. - 1989. - C.I74--175.

7. Пантелят Г.С., Никулин С.Е., Царенко А.Н. / Разработка замкнутой системы водоснабжения станов горячей прокатки // Охрана и рациональное использование бодцкк ресурсов: Сб. тр.ХИСЙ

- Киев.: изд.УМК ВО при Минвузе СССР. - 1990. - С.53-58.

8. Никулин С.Е. Разработка усовершенствованной системы оборотного водоснабжения стана 2500 горячей прокатки // Пути решения экологических проблем на предприятиях черной металлургии: Те^. докл. Всесоюзн. научн.-техн.совещ. на ВДНХ. - М. : ЦЦИШ.М.

- 1990. - С.27-28.

9. Пантелят Г.С., Никулин С.Е,, Царенко А.Н., Кулншенко H.A. Совершенствование замкнутых -систем оборотного водоснабжения станов горячой прокатки // Сталь. - 1990. - ДО 9. - С.30-33.

10. Никулин С.Е., Пантелят Г.С., Клименко C.B. и др. Устройству для водяного охлаждения проката и оборудования. Решение о выдаче а.с. по заявке № 4793007/02 (СССР). Приоритет 30.08.1990 г,

11. Обозный В.Ф., Пантелят Г.С., Мэн С.К., Никулин С.Е., Ищенко А.П., Цыбочкин В.О., Широков В.Н. Способ подготовки ока-лино-маслосодержащей оборотной воды для охлаждения высокотемпературного металла. A.c. СССР В 1623983, б.к. - !? 4, 1991.

12. Никулин -С.Е., Пантелят Г.С., Вотштейн В. А. и др. Установка для очистки деталей. Решение о вьщача а.с. по заявке

J? 492,3103-27 (СССР). Приоритет 29.03.1991.

. 13. Никулин С.Е., Пантелят Г.С., Царенко А.Н. и др. Гидроциклон-отстойник. Решение о вццаче а.с. по заявке Л"> 4946011/26 (СССР). Приоритет 14.06.1991.

14. Пантелят Г.С., Хаммар Яхиа, Никулин С.Е. Созериачстоо-

ватте очистных сооружений систем оборотного водоснабжения станов горячей проьатки // Водоснабжение и санитарная техника. -1992. - 11-12. - С.41-43.

Кроме того по теме диссертации опубликованы тезисы докладов в 3-х сборниках и имеется 5 авторских свидетельств на изобретения.

Подписано к печати

Усл.печ, л.1,0. Офсетная печать. Бумага типографская. Формат 60x84 I/I6. Заказ >■ 01-0139. Тираж 200 экз. Бесплатно.

310059, Харьков; пр.Ленина, ?, Бнергосталь,