Содержание

Введение

1. Краткая характеристика ОАО «ММК»

1.1. Характеристика состава основных производств ОАО «ММК»

1.2.Системы водоснабжения и водоотведения ОАО «ММК»

1.3.Источники производственного водоснабжения

2. Основная часть

2.1 Технология производственного процесса кислородно-конвертерного цеха

2.2.Оборотные системы водоснабжения цеха

2.3«Грязный» оборотный цикл водоснабжения МНЛЗ

2.4 Существующие проблемы, возникающие при эксплуатации оборотной системы водоснабжения МНЛЗ

2.5.Литературный обзор путей решения существующих проблем

2.5.1. Градирни

2.5.1.1. Открытые градирни

2.5.1.2. Башенные градирни

2.5.1.3.Вентиляторные градирни

2.5.1.4. Сухие градирни

2.5.1.5. Гибридные градирни

2.6.Предлагаемая технологическая схема, оборудование, мероприятия обеспечивающие решение существующих проблем

2.7.Расчет вентиляторной градирни

3. Экономика (ТЭО проекта)

4. Безопасность и экологичность проекта

4.1. Анализ опасностей и вредностей

4.2. Обеспечение безопасности труда (для монтажника санитарно-технических систем и оборудования участка водоочистных сооружений ЦВС)

4. 2.1.Общие требования охраны труда.

4.2.2.Требования охраны труда перед началом работы.

4.2.3. Требования охраны труда во время работы.

4.2.4. Работа на трубопроводах и арматуре под давлением.

4.2.5.Требования охраны труда по окончании работы.

4.3.Охрана окружающей среды

4.4.Предупреждение и ликвидация чрезвычайных ситуаций

5.Технология и организация строительного производства

5.1. Исходные данные

5.2. Календарное планирование

5.3. Выбор возможных средств механизации

5.4. Определение нормативной трудоемкости, машиноемкости и состава бригад

5..5. Проектирование стройгенплана

5.6. Расчет численности персонала, занятого в строительстве

5.7. Расчет площадей временных зданий для обслуживания строителей

6. Автоматизация

6.1. Автоматизация насосной станции

6.2. Контроль и измерения на градирнях

6.3.Контроль и измерения на радиальных отстойниках

6.4.Энергоснабжение, автоматизация и КИП насосной станции «грязного» оборотного цикла

Заключение

Список литературы

Введение

В настоящее время вопросы ускорения научно-технического прогресса, развития промышленности, рационального использования природных ресурсов приобретают исключительное значение. Также предусматриваются повышения эффективности мер по охране природы, используются малоотходные и безотходные технологические процессы, повышается эффективность работы очистных сооружений и установок.

Бурное развитие промышленности вызывает необходимость в предотвращении отрицательного воздействия производственных сточных вод на водоемы. В связи с большим разнообразием состава, свойств и расходов сточных вод необходимо применение специфических методов, а также сооружений по их локальной, предварительной и полной очистке.

В последнее время большое внимание уделяется улучшению экологической обстановки на предприятиях черной металлургии.

Обеспечение водой современных конвертерных цехов производится путем создания систем оборотного водоснабжения. Это дает возможность сократить до минимума потребление свежей воды и сброс сточных вод в водоемы. Кроме того, шламы, образующиеся при осветлении сточных вод, содержат много ценных компонентов, что позволяет подвергать их утилизации в аглопроизводстве. Это дает ощутимый технико-экономический эффект, в результате освобождаются земельные площади, снижается загрязнение поверхностных вод и почвы, повышается эффективность работы предприятия.

1. Краткая характеристика ОАО «ММК»

1.1. Характеристика состава основных производств ОАО «ММК»

ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» расположен на юге Челябинской области и является крупнейшим предприятием с полным металлургическим циклом.

Строительство комбината началось у подножия горы Магнитной, на восточном склоне Южного Урала, на левом берегу реки Урал в 1929 году. 25 января 1931 года вышло постановление ЦК ВКП (б) «О строительстве Магнитогорского металлургического завода». 1 июля 1930 года была заложена домна № 1, а 1 февраля 1932 года она выдала первый чугун.

В состав металлургического комбината входят: горно-обогатительное производство с полным горнодобывающим и обогатительным циклами и известково-доломитовым хозяйством; коксохимическое производство; доменный цех, осуществляющий переработку сырых материалов в виде руды и коксующего угля; электросталеплавильный и конвертерный цеха, осуществляющие предел чугуна в сталь; цеха холодной и горячей прокатки, где получают лист, проволоки и другие виды товарной продукции; цех обработки литой установки; копровый цех; сортопрокатный цех; проволочно-штрипсовый цех; листопрокатные цеха.

В состав комбината также входят: ТЭЦ, кислородно-компрессорное производство, паросиловой цех, цех электросетей и подстанций, цех водоснабжения, ремонтные цеха, газовый цех, цех КИП и автоматики, цех промышленной вентиляции, фасонолитейный цех, цех изложниц и другие.

Исходным сырьем для ОАО «ММК» является железная руда. С 1931 по 1980 год основной базой была гора Магнитная, запасы которой составляли 500 млн. тонн. Сейчас это месторождение практически выработано. В настоящее время на комбинате имеется склад привозных руд. Местная руда поступает с месторождения Малый Куйбас, расположенного в 18 км северо-восточнее Магнитогорска, и с восточного месторождения валунчатых руд.

1.2.Системы водоснабжения и водоотведения ОАО «ММК»

На ОАО «ММК» имеются следующие системы водоснабжения и канализации:

- производственный водопровод, обеспечивающий подачу воды на промышленные нужды ОАО «ММК», ОАО «МКЗ» и других предприятий, питающихся от сети производственного водопровода комбината;

- хозяйственно-проивопожарный водопровод, обеспечивающий подачу воды питьевого качества цехам ОАО «ММК»;

- бытовая канализация – для отвода одноименных стоков от цехов и производств комбината в городскую систему хозяйственно-бытовой канализации;

- производственно-дождевая канализация, обеспечивающая отвод поверхностных дождевых вод с площадки ОАО «ММК» и отработанных вод цехов в общекомбинатовскую систему оборотного водоснабжения через пруд-охладитель (заводское водохранилище);

- фенольная канализация коксохимического производства и сброс конденсата от газовых сетей;

- оборотный цикл смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) 4-хклетьевого стана цеха холодной прокатки № 2;

- локальные оборотные циклы водоснабжения;

- системы гидрозолоудаления и гидропородоудаления.

С 1932 года на ОАО «ММК» были внедрены прямоточные системы водоснабжения. Но данные системы требуют большого количества свежей воды, значительных диаметров и протяженности сетей. А цены на энергоресурсы растут ежегодно, что сказывается на стоимости выпускаемой продукции. Поэтому предприятие стало постепенно переходить на более эффективные, сточки зрения использования и экономики, оборотные и замкнутые циклы водоснабжения. По составу сооружений эти системы более сложные, чем прямоточные, дороже в строительстве и эксплуатации, но позволяют резко (в 25-50 раз) снизить потребность предприятия в свежей воде и уменьшить не менее чем в 80 раз сброс нагретой воды в водоисточник.

1.3.Источники производственного водоснабжения

Источником производственного водоснабжения ОАО «ММК» и предприятий промрайона служит р. Урал, зарегулированная Магнитогорским и Верхне-Уральским водохранилищем.

По требованиям к качеству воды все потребители ОАО «ММК» подразделяются на четыре группы:

1) потребители, предъявляющие высокие требования к качеству воды и особенно к ее температуре. Это конденсаторы турбогенераторов ЦЭС, ПВЭС, ТЭЦ, кислородные станции, компрессорные холодильные станции, воздухо- и маслоохладители прокатных станов. Содержание взвешенных в этой воде не должно превышать 40-50 мг/л, температура 28-32 ⁰ С.

Эти потребители снабжаются промышленной водой от насосной станции I подъема (№ 1а, 16, 16а, 17) с подачей воды из заводского пруда-охладителя.

2) цеха, не предъявляющие высоких требований к температуре воды, но требующие воду с минимальным содержанием солей жесткости и механических загрязнений. Это доменное, сталеплавильное, прокатное производства, вспомогательные цехи ОАО «ММК», некоторые цехи ГОП и др. Они снабжаются водой частично от насосных станций II подъема (№ 2 и 20) отработанной водой первой группы цехов и частично – от насосных станций I подъема. Содержание взвешенных веществ должно быть не более 50-100 мг/л, температура не выше 35 ⁰ С.

3) гидротранспорт отходов производства (золовые отвалы ЦЭС, ТЭЦ, пустая порода углеобогатительной фабрики, хвосты ГОП и др.), смыв окалины в прокатных цехах и др. – качество воды не лимитируется.

Используется вода, в основном, цехов первой и второй группы потребителей.

4) потребители, требующие умягченную воду, которая подается от специальных установок по умягчению воды (химводоочистки ЦЭС, ТЭЦ, цеха покрытий, ККЦ).

Эти потребители снабжаются промышленной водой Верхне-Уральского водохранилища, забираемой насосными станциями № 9, 9а выше впадения р. Урал в заводской пруд-охладитель.

Сведения о требованиях к качеству воды потребителей ОАО «ММК» представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Требования к качеству воды

продолжение таблица 1

2. Основная часть

Кислородно-конвертерному способу производства стали присущ динамический путь совершенствования конструкции конвертеров, технологических процессов и организации производства. Классическая технология верхней кислородной продувки и ее модификации в виде разнообразных комбинированных процессов в сочетании с развитой ковшевой обработкой металла и непрерывной разливкой стали создают широкие возможности для получения стали, соответствующей требованиям постоянно изменяющейся конъюнктуры рынка металлов.

Кислородно-конвертерный цех – сталеплавильное производство, производящее передел жидкого чугуна в сталь и разливку ее в слябовую заготовку.

Кислородно-конвертерный цех состоит из нескольких отделений:

Отделение перелива чугуна, в котором производится перелив чугуна из миксеров в заливочные ковши.

Скрапное отделение для приема металлического лома в совках.

Конвертерное отделение, состоящее из трех конвертеров производительностью 350 т каждый, в которых производится выплавка стали и разливка в сталь-ковши.

Отделение подготовки ковшей.

Отделение внепечной обработки стали состоит из агрегата доводки стали и печи-ковша. В отделении производится доводка до заданной марки стали химического состава и до заданной условиями непрерывной разливки температуры.

Отделение непрерывной разливки стали (ОНРС), в котором производится разливка стали на машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) и резка слитка на слябовые заготовки машинной газовой резки (МГР).

Две транспортно – отделочные линии (ТОЛ) для подготовки и подачи слябовой заготовки на листопрокатные станы.

2.1 Технология производственного процесса кислородно-конвертерного цеха

При конвертерных процессах жидкий чугун подвергается воздействию окислительного газа – воздуха, кислорода, водяного пара.

Кислород дутья окисляет примеси чугуна – кремний, марганец, углерод. При окислении примесей выделяется значительное количество тепла, разогревающего металл. Температура плавления при удалении примесей повышается. Одновременно повышается и температура металла, сохраняется или увеличивается перегрев металла над точкой плавления (ликвидусом). Поэтому сталь получается жидкой.

Предусмотрена комбинированная продувка металла в конвертере с уста­новкой необходимого для этой цели оборудования (объемное дни­ще, системы подачи технологических газов и др.). В конвертер­ном цехе перерабатывается чугун с низким (менее 0,2%) содержанием марганца. Технология передела такого чугуна имеет существенные особенности, связанные с ухудшением про­цесса шлакообразования: малое количество шлака в начале про­дувки, замедление растворения извести в шлаке, увеличение выносов металла и шлака, заметалливание кислородной фурмы и горловины конвертера и др.

Недостаток марганца для шлакообразования в этих условиях обычно компенсируется увеличенным содержанием оксидов желе­за в шлаке (в результате изменения параметров дутьевого режи­ма) и повышенным расходом разжижителей шлака (плавикового шпата и др.), что, в свою очередь, приводит к уменьшению выхода годного.

Схема технологии продувки следующая:

В конвертер заливается жидкий чугун при положении конвертера «на спине» (приблизительно в горизонтальном положении).

Пуск дутья и одновременный подъем конвертера в вертикальное положение. С этого момента начинается продувка.

Продувка чугуна делится на три периода по внешним явлениям, наблюдаемым у горловины и по физико-химической сущности.

В первом периоде из горловины вырываются почти прозрачные газы (без пламени) и искры. В этот период окисляются железо, кремний, марганец. Их окислы FeO, SiO₂ , MnO образуют шлак. За счет окисления примесей температура металла поднимается.

Во втором периоде интенсивно окисляется углерод, что возможно при повышении температуры и понижении концентрации кремния. Окись углерода окисляется на воздухе до двуокиси (СО₂ ), при этом появляется яркое пламя, постепенно увеличивающееся в размере.

Третий период – период дыма. В этот момент углерод выгорел почти до конца, кремния и марганца тоже очень мало и окисляется преимущественно железо. Капельки окисляемого железа выносятся газами, дополнительно окисляются до Fe₃ O₄ и Fe₂ O₃ и дают интенсивный бурый дым.

При достижении металлом заданного состава следует «повалка» конвертера и прекращение дутья. Продолжительность всей продувки – от подъема до повалки – 10 – 20 мин.

Раскисление металла и слив его в сталеразливочный ковш.

Разливка стали.

После ковшевой обработки весь металл поступает на МНЛЗ для отливки слябов. Непрерывную разливку стали в слябы сечением (1100...2350) х 250 мм производят в два ручья, а в слябы сечением (750... 1050) х 250 мм - в четыре ручья. Разливка осуществляется из 385-т сталеразливочного ковша через промежуточный ковш вместимостью 50т в криволинейные кристаллизаторы с радиусом кривизны базовой стенки 8000 мм и высотой 1200 мм. Ниже кри­сталлизатора расположена зона вторичного охлаждения сляба с водяным и водовоздушным охлаждением. Металлургическая дли­на МНЛЗ (расстояние от поверхности жидкого металла в кристал­лизаторе до оси последней пары роликов) составляет 35800 мм. Разделение непрерывнолитого сляба на мерные длины (4800. ..12000 мм) осуществляется на агрегате газокислородной резки. Слябы при помощи рольганг-тележки поступают на транспортно-отделочную линию (ТОЛ) и далее на стан 2000 горячей прокатки.

Проектная производительность МНЛЗ составляет 1250 тыс. т литых слябов в год, скорость вытягивания заготовки - 0,62...1,15 м/мин (в зависимости от сечения сляба), продолжительность раз­ливки одной плавки - 70 мин.

Достоинствами установленного оборудования для непрерыв­ной разливки стали являются:

- использование промежуточных ковшей достаточно большой вместимости с рабочим уровнем металла 1100 мм, что обеспечи­вает необходимый запас металла при смене сталеразливочных ковшей и благоприятные условия для удаления неметаллических включений;

- применение комбинированных кристаллизаторов для разлив­ки стали в два и четыре ручья;

- защита жидкого металла от вторичного окисления и снижение тепловых потерь путем применения шлакообразующих смесей (ШОС), удлиненных стаканов, крышек, подачи инертного газа;

- применение режима "мягкого" водовоздушного охлаждения;

- надежная эвакуация пароводяной смеси из зоны вторичного охлаждения.

2.2.Оборотные системы водоснабжения цеха

Система оборотного водоснабжения кислородно - конвертерного цеха ОАО «ММК» состоит из нескольких оборотных циклов:

- «чистый» оборотный цикл;

- «грязный» оборотный цикл МНЛЗ;

- «грязный» оборотный цикл газоочисток.

«Чистый» оборотный цикл производительностью 19200 м³ /ч включает в себя:

- две группы насосных агрегатов, расположенных в насосной станции блока очистных сооружения (БОС);

- насосная станция нагретой воды «чистого» оборотного цикла, расположенная в шламовой насосной станции (ШНС);

- бак разрыва струи;

- башенные градирни № 1, 2, 3;

Первая группа насосных агрегатов БОС подает воду по двум водоводам диаметром 800 мм на охлаждение кристаллизаторов. Вода от охлаждения кристаллизаторов МНЛЗ под остаточным давлением по водоводу диаметром 1200 мм поступает в бак разрыва струи.

Вторая группа насосных агрегатов БОС подает воду по двум водоводам диаметром 1200 мм на:

- компрессорную станцию,

- фурмы и «юбки» конвертеров,

- печи прокаливания ферросплавов,

- установку десульфурации чугуна,

- циркуляционные насосные станции котлов - охладителей,

- оборудование МНЛЗ, АДС, УПВС и холодильной станции,

- печь – ковш,

- крышку котлов – охладителей.

Оборотная вода возвращается в бак разрыва струи, откуда по трем водоводам диаметром 1200 мм направляется для охлаждения на башенные градирни № 1, 2, 3. Охлажденная вода самотеком по двум водоводам диаметром 1400 мм поступает а приемную камеру охлажденной воды «чистого» оборотного цикла, откуда двумя группами насосных агрегатов подается вышеуказанным потребителям.

В состав «Грязного» оборотного цикла газоочисток производительностью 3860 м³ /ч входят:

- группа насосав № 1.4 – 1.8, которая подает воду из приемной камеры осветленной воды по двум водоводам на:

газоочистки конвертеров;

на форсунки узла предварительного охлаждения;

на скруббер;

на форсуночное отделение трубы Вентури;

на взмучивание осадка в баке – гидрозатворе;

на обмыв аппаратов;

на газоочистку машин газовых резок.

Шламовая вода после всех аппаратов от каждой газоочистки конвертеров отдельно по самостоятельному шламопроводу диаметром 800 мм отводится в отделение улавливания крупной фракции и далее в камеру дегазации, где происходит удаление окиси углерода СО из воды. Далее вода по самотечным водоводам распределяется на радиальные отстойники № 1, 3, 4. Осветленная вода самотеком поступает на башенную градирню № 5, откуда в приемную камеру насосной станции. Далее охлажденная вода возвращается вышеуказанным потребителям.

2.3«Грязный» оборотный цикл водоснабжения МНЛЗ

Технологическая схема оборотного водоснабжения МНЛЗ представляет собой следующий цикл (рис.1).

Отработанная вода от потребителей «грязного» цикла водоснабжения и «перетоки» из чистого, возникающие из-за несовершенства работы данного цикла, в объеме 3500 м³ /ч поступают в горизонтальный отстойник шламовой насосной станции, откуда вода поступает в распределительную камеру загрязненных вод, а от нее на два радиальных отстойника № 5 (типа 2К-30) и № 6 (типа ОГ-30).

Осветленная вода с отстойников поступает на две градирни № 7 и № 8. (градирня № 7 башенного типа, противоточная; градирня № 8 вентиляторная двухсекционная, площадь одной секции 64 м² , с маркой вентилятора 2ВГ-50). Потери воды на градирнях составляют 70 м³ /ч, которые компенсируются переливной водой.

Осветленная вода с отстойников поступает на две градирни № 7 и № 8. (градирня № 7 башенного типа, противоточная; градирня № 8 вентиляторная двухсекционная, площадь одной секции 64 м² , с маркой вентилятора 2ВГ-50). Потери воды на градирнях составляют 70 м³ /ч, которые компенсируются переливной водой.

Осветленная вода с отстойников поступает на две градирни № 7 и № 8. (градирня № 7 башенного типа, противоточная; градирня № 8 вентиляторная двухсекционная, площадь одной секции 64 м² , с маркой вентилятора 2ВГ-50). Потери воды на градирнях составляют 70 м³ /ч, которые компенсируются переливной водой.

Дебалансные воды, возникающие в «грязном» цикле вследствие переливов воды из «чистого» цикла в «грязный», перекачиваются после двух ступеней очистки и охлаждения группой насосов типа Д500-65 (Q = 500 м³ /ч; P = 65 м вод. ст.) в приемную камеру «чистого» цикла блока очистных сооружений ККЦ.

Рисунок 1 – Принципиальная схема «грязного» оборотного цикла водоснабжения МНЛЗ

Оставшаяся вода в объеме 2345 м³ /ч поступает в приемную камеру осветленной и охлажденной воды блока очистных сооружений, откуда группой насосов типа 300Д-70 (Q = 1000 м³ /ч; Р = 24 м вод.ст.) перекачивается на фильтры типа Е3В9-3У-01 (производительность не более 450 м³ /ч; загрузка – песок крупностью 1,5 – 2,5 мм, антрацит крупностью 3 – 6 мм, скорость фильтрования до 50 м/ч).

После третьей ступени очистки вода поступает в приемную камеру фильтровальной воды блока очистных сооружений, откуда группой насосов подается на повторное использование потребителям МНЛЗ.

Требования к качеству оборотной воды представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Требования к качеству воды «грязного» оборотного цикла МНЛЗ.

продолжение таблицы 2

2.4 Существующие проблемы, возникающие при эксплуатации оборотной системы водоснабжения МНЛЗ

В процессе эксплуатации оборотной системы водоснабжения возник ряд проблем:

Во-первых, существующая башенная градирня имеет физический износ внутренних водоохлаждающих элементов, в результате чего не обеспечивается требуемого охлаждающего эффекта.

Во-вторых, из-за переливов воды из «чистого» цикла водоснабжения в «грязный» часть воды в объеме 1000 м³ /ч, которая не охлаждается на градирнях, а поступает напрямую в камеру блока очистных сооружений с радиальных отстойников, что приводит к увеличению температуры воды, поступающей потребителям обоих циклов.

Решение поставленных проблем возможно путем строительства дополнительной градирни, что позволит провести реконструкцию башенной градирни и охладить весь объем оборотной воды до требуемой температуры.

2.5.Литературный обзор путей решения существующих проблем

Охлаждающие устройства систем оборотного водоснабжения

При оборотном водоснабжении промышленного объекта охлаждаю­щее устройство (охладитель) должно обеспечить охлаждение циркуля­ционной воды до температур, отвечающих оптимальным технико-эконо­мическим показателям работы объекта.

Понижение температуры воды в охладителях происходит за счет передачи ее тепла воздуху. По способу передачи тепла охладители, при­меняемые в системах оборотного водоснабжения, разделяются на испа­рительные и поверхностные (радиаторные). В испарительных охладите­лях охлаждение воды происходит в результате ее испарения при непос­редственном контакте с воздухом (испарение 1 % воды снижает ее тем­пературу на 6°C). В радиаторных охладителях охлаждаемая вода не имеет непосредственного контакта с воздухом. Вода проходит внутри трубок радиаторов, через стенки которых происходит передача ее тепла воздуху.

Так как теплоемкость и влагоемкость воздуха относительно невели­ки, для охлаждения воды требуется интенсивный воздухообмен. Напри­мер, для понижения температуры воды с 40 до 30° С при температуре воздуха 25° С на 1 м³ охлаждаемой воды к испарительному охладителю должно быть подведено около 1000 м³ воздуха, а к радиаторному охла­дителю, в котором воздух только нагревается, но не увлажняется,— около 5000 м³ воздуха.

Испарительные охладители по способу подвода к ним воздуха раз­деляются на открытые, башенные и вентиляторные. К открытым охла­дителям относятся водохранилища-охладители (или пруды-охладите­ли), брызгальные бассейны, открытые градирни. В них движение возду­ха относительно поверхности охлаждаемой воды обусловливается вет­ром и естественной конвекцией. В башенных охладителях — башенных градирнях — движение воздуха вызывается естественной тягой, созда­ваемой высокой вытяжной башней. В вентиляторных охладителях — вентиляторных градирнях — осуществляется принудительная подача воз­духа с помощью нагнетательных или отсасывающих вентиляторов.

Радиаторные охладители, которые называют также «сухими гра­дирнями», по способу подвода к ним воздуха могут быть башенными или вентиляторными.

Для охлаждения циркуляционной воды до достаточно низких тем­ператур требуется большая площадь контакта ее с воздухом — порядка 30 м² на 1 м³ /ч охлаждаемой воды. Соответственно этой рекомендации следует принимать площадь зеркала воды водохранилищ-охладителей. В градирнях необходимая площадь контакта создается путем распреде­ления воды над оросительными устройствами, по которым она стекает под действием силы тяжести в виде тонких пленок или капель, разби­вающихся при попадании на рейки на мельчайшие брызги. В брызгальных бассейнах для создания необходимой площади контакта с возду­хом вода разбрызгивается специальными соплами на мельчайшие капли, суммарная поверхность которых должна быть достаточной для ис­парительного охлаждения

2.5.1. Градирни

Необходимая для охлаждения воды площадь, поверхности ее сопри­косновения с воздухом создается в градирнях на оросительных устройст­вах (оросителях), которые могут быть капельными, пленочными или ком­бинированными. Имеются градирни без оросителей, в которых над водо­сборными бассейнами внутри башни устанавливаются высоконапорные разбрызгивающие сопла. Эти так называемые брызгальные градирни ме­нее эффективны, чем градирни с капельным или пленочным оросителем, поскольку площадь поверхности контакта воды с воздухом в них относи­тельно меньше. Ороситель называется поперечноточньм, если воздух проходит через него, горизонтально — поперек стекающих вниз пленок или падающих капель воды, и противоточным, если воздух движется в нем вверх — на­встречу стекающей воде.

Водораспределительные и оросительные устройства градирен. Ох­лаждаемая вода распределяется над оросителем градирни по системе деревянных или железобетонных лотков, в дне которых имеются отвер­стия со вставленными в них трубочками (гидравлическими насадками). Струи воды, вытекающие из насадков, падают на разбрызгивающие та­релочки, образуя фонтаны брызг, орошающие расположенный ниже оро­ситель. Гидравлические насадки и тарелочки изготовляют из фарфора или пластмассы. Их располагают над оросителем с таким расчетом, что­бы факелы брызг, создаваемых соседними тарелочками, перекрывали друг друга, что достигается при расстоянии между ними 1—1,25 м. При­меняют также напорное водораспределительное устройство из нержаве­ющих труб, например асбестоцементных. В этом случае вода разбрызги­вается над оросителем с помощью специальных низконапорных сопел.

Капельный ороситель состоит из большого числа деревянных реек треугольного или прямоугольного сечения, расположенных горизон­тальными ярусами. При падении капель воды с верхних реек на нижние образуются факелы мелких брызг, создающие большую поверхность соприкосновения с воздухом.

Пленочный ороситель состоит из щитов, устанавливаемых верти­кально или под небольшим углом к вертикали. По по­верхности щитов стекает вода, образуя пленку толщиной 0,3—0,5 мм. Щиты выполняют из отдельных досок, располагаемых горизонтально на некотором расстоянии друг от друга. Применяют и сплошные щиты из хорошо смачивающихся материалов, например асбестоцементные прес­сованные листы толщиной 6—8 мм. Для создания сплошной пленки на нижней кромке щита делают треугольные вырезы (фестоны), сосредото­чивающие стекающую воду в отдельные струйки, которые как бы растя­гивают пленку по поверхности щита. При стекании пленки со щитов от­дельными струйками уменьшается сопротивление проходу воздуха под оросителем.

Применяют также оросители комбинированные капельно-пленочные.

При конструировании оросителя следует стремиться к уменьшению сопротивления движению воздуха, так как это дает возможность увели­чить расход воздуха через градирню и, следовательно, интенсифициро­вать охлаждение в ней воды. В этом смысле пленочный ороситель пред­почтительнее капельного, так как он оказывает меньшее сопротивление движению воздуха, однако для его изготовления требуется больший рас­ход материалов.

Постоянный контакт с текущей теплой водой и влажным воздухом приводит к быстрому износу деревянных конструкций оросителей, по­этому срок их службы невелик и требуются частые ремонты.

В настоящее время широкое распространение получили оросители градирен, выполняемые из плоских или волнистых асбестоцементных ли­стов с несущим каркасом из сборных железобетонных конструкций.

При эксплуатации градирен в зимнее время возникают трудности в связи с обледенением участков оросителей, расположенных вблизи воз­духовходных окон градирен. Обледенение может привести к обрушению оросителя из-за дополнительных нагрузок от образовавшегося льда. Во избежание обледенения уменьшают поступление воздуха в градирню в зимнее время, для чего перед воздуховходными окнами устанавливают навесные или поворотные щиты. Применяют также обливание располо­женных вблизи воздуховходных окон участков оросителя теплой водой, которая подводится по специальному трубопроводу, оборудованному разбрызгивающими соплами.

2.5.1.1. Открытые градирни

Открытые градирни бывают двух типов: брызгальные и капельные Их применяют в системах водоснабжения с расходом оборотной воды от 15 до 500 м³ /ч, допускающих временное нарушение технологического процесса отдельных установок.

Первые представляют собой небольшой брызгальный бассейн, огражденный со всех сторон жалюзийными решетками, препятствующими большому выносу брызг воды за пределы градирни; решетки выполняют из досок под углом 45-60⁰ к горизонту. Плотность орошения для таких градирен принимают от 1,5 до 3 м³ /ч на 1 м² .

В капельной градирне в отличие от брызгальной имеется ороситель из деревянных реек.

Область применения открытых градирен определяется следующими оптимальными условиями: плотность орошения 0,8-1,4 кг/(м² с); перепад температур горячей и охлажденной воды 5-10 ⁰ С.

2.5.1.2. Башенные градирни

Вытяжные башни градирен служат для созда­ния естественной тяги за счет разности удельных весов наружного воз­духа, поступающего в градирню, и нагретого и увлажненного воздуха, выходящего из градирни.

Наиболее сложным элементом башенной градирни является вытяжная башня, которая работает в очень тяжелых условиях, поэтому к материалом для ее изготовления предъявляются особенные требования.

Башни крупных градирен выполняются, как правило, в виде оболо­чек гиперболической формы (рис. 2), которая наиболее рациональ­на по условиям устойчивости и внутренней аэродинамики.

Допуская большую плотность орошения, они могут быть ком­пактно размещены на площадке промышленного предприятия. Наличие высоких башен позволяет размещать их на небольших расстояниях от производственных зданий и сооружений.

Область применения башенных градирен характеризуется следующими параметрами: перепад температур горячей и охлажденной воды 5-15 ⁰ С; разность температуры охлажденной воды и температуры атмосферного воздуха по смоченному термометру 6-8 ⁰ С,т.е. меньше, чем у открытых градирен. Таким образом, охлаждение воды на этих градирнях происходит до более низких температур.

2.5.1.3.Вентиляторные градирни

Имеются два основных типа вентилятор­ных градирен: башенные, оборудованные вентиляторами большой про­изводительности с использованием естественной тяги воздуха и секционные, состоящие из ряда стандартных секций, каждая из которых обслу­живается отдельным вентилятором.

В горловине башен одновентиляторных градирен (рис. 3) над оросителем устанавливают большие вентиляторы с диаметром лопастей от 10 до 18 м. Секционные вентиляторные градирни (рис. 4) состоят из нескольких прямо­угольных стандартных секций, в которые воздух входит с одной стороны или с двух сторон. Каждая секция оборудуется отсасывающим или нагнетательным вентилятором с лопастями диаметром до 10 м и элек­троприводом. Вентиляторы отсасывающего типа, которые устанавливаются над оросителем, обеспечивают более равномерное распределение воздуха в оросителе и, находясь в зоне теплого воздуха, не обмерза­ют в зимнее время. Нагнетательные вентиляторы устанавливаются на входном отверстии градирни у основания.

Вентиляторные градирни применяют в системах оборотного водоснабжения, требующих устойчивого и глубокого охлаждения воды, при необходимости маневренного регулирования температуры охлажденной воды, автоматизации для поддержания заданной температуры охлажденной воды или охлаждаемого продукта, а также при необходимости сокращения объемов строительных работ.

Рисунок 2 – Башенная противоточная градирня

1 - вытяжная башня; 2 - водоуловитель; 3 - водораспределительная система; 4 - оросительное устройство; 5 - воздухорегулирующее устройство; 6 - водо­сборный бассейн.

Сооружения вентиляторных градирен дешевле башенных на 50-80 %. в сравнении с башенными градирнями они работают при более низких напорах воды, однако для привода вентиляторов необходим значительный расход электроэнергии, а сами вентиляторы и их приводы нуждаются в постоянном уходе и ремонте.

Область применения вентиляторных градирен определяется следующими параметрами: перепад температуры воды до 25 ⁰ С и выше; разность температур охлажденной воды и температуры атмосферного воздуха по смоченному термометру 4-5 ⁰ С.

Приведенные данные указывают на то, вентиляторные градирни могут охлаждать воду до более низких температур, чем башенные, и для достижения одинакового эффекта охлаждения они требуют меньшей площади застройки по сравнению с другими охладителями воды.

Рисунок 3 – Одновентиляторная градирня

1 – водоподводящая труба; 2 – во­дораспредели­тельное устройст­во; 3 – капель-но–пленочный ороси­тель; 4 – водо­сборный бассейн; 5 – электродвига­тель вен-тилято­ра; 6 – гидромуф­та; 7– редуктор; 8 – вертикальный вал вентилятора; 9 –лопасти вен­тилятора; 10 – вы­тяжная башня

Рисунок 4 – Вентиляторная шестисекционная градирня

1 – водоподводящая труба; 2 – во­дораспределительное устройство; 3 – капель-ный ороситель; 4 – водо­сборный резервуар; 5 – вентилятор; 6 – электродвига-тель вентилятора; 7 – воздухонаправляющие козырьки; 8 –водоулавливающие жалюзи; 9 – направление потока воздуха; 10 – вытяжной диффузор.

2.5.1.4. Сухие градирни

Сухие градирни представляют собой теплообменные соору­жения, в которых теплопередающей поверхностью служат ра­диаторы из оребренных трубок. Для создания тяги такие градир­ни могут быть оборудованы вентиляторами или вытяжной баш­ней (рис. 5).

Передача тепла от нагретой среды, протекающей внутри трубок радиатора, атмосферному воздуху осуществляется без непосредственного контакта через сильно развитую поверх­ность ребер, имеющихся на трубках, за счет теплопроводности и конвекции. Для интенсификации процессов теплопередачи ребристые трубы могут орошаться снаружи водой.

Радиаторы изготовляются самых разнообразных конструк­ций, главным образом, из стали или алюминия.

Сухие градирни применяются в случаях:

–когда необходимо иметь закрытый, изолированный от кон­такта с атмосферным воздухом контур циркуляции воды в си­стеме оборотного водоснабжения;

–высоких температур нагрева оборотной воды в теплообменных технологических аппаратах, не допускающих ее охлажде­ния в градирнях испарительного типа;

–отсутствия или серьезных затруднений в получении свежей воды на пополнение безвозвратных потерь в оборотных циклах.

Сухие градирни не имеют широкого распространения в срав­нении с испарительными градирнями из-за их высокой стоимости, малой производительности и большого расхода электро­энергии.

Одним из недостатков систем воздушного охлаждения с су­хими градирнями является зависимость их холодопроизводительности от температуры наружного воздуха, которая резко меняется не только в течение года, но и в течение суток. Для устойчивой работы таких градирен требуется также обеспечи­вать стабильную тепловую нагрузку, в особенности при холод­ном атмосферном воздухе.

Рисунок 5 – Сухие градирни

а–воздушно–конденсационная установка (ВКУ) с естественной тягой воздуха; 1–вытяжная башня; 2–охладительные дельты; 3–жалюзийная решетка; б–воздушный конденсатор с механической тягой воздуха; 1–паропровод; 2–трубопровод паровоздушной смеси; 3–охладительные дельты; 4–каркас секции; 5–трубопровод отвода конденсата; 6–вентилятор; 7–опорная конструкция

2.5.1.5. Гибридные градирни

Гибридная градирня – это комбинированное сооружение, в котором совмещены процессы тепломассообмена, присущие испарительной и сухой градирне. Тяга воздуха может созда­ваться вытяжной башней, вентилятором или совместно башней и несколькими вентиляторами, размещенными по периметру башни в ее нижней части (рис. 6,7).

Технологические и технико-экономические показатели гиб­ридных градирен лучше в сравнении с сухими, но уступают испарительным. Они имеют меньше дорогостоящего теплообменного оборудования и охлаждающая способность их в мень­шей мере зависит от изменения температуры воздуха. К до­стоинствам гибридных градирен можно отнести заметное сни­жение безвозвратных потерь воды в сравнении с испарительны­ми градирнями и возможность работы без видимого парового факела.

По охлаждающей способности гибридные градирни превос­ходят сухие, но уступают испарительным градирням.

Гибридные градирни более сложны при проектировании и строительстве, требуют повышенного внимания и обслужива­ния при эксплуатации не только самих градирен, но и системы водооборота в целом. При недостаточно качественной оборот­ной воде на стенках внутри труб радиаторов образуются солевые отложения, а оребрения труб загрязняются пылью входящего воздуха, что приводит к резкому возрастанию теплового сопро­тивления.

Это вызывает нарушение расчетных режимов работы сухой и испарительной частей, а также аварийные ситуации в зимнее время.

В нашей стране гибридные градирни не получили распрост­ранения из-за повышенных требований при эксплуатации и большей стоимости в сравнении и обычными испарительными градирнями.

Рисунок 6 – Гибридная градирня фирмы «Бальке-Дюрр» (Германия) с комбинированной подачей воздуха

1 – башня; 2 – сухие охлаждающие элементы; 3 – ороситель; 4,5 – вентиляторы сухой и мокрой частей; 6 – жалюзи; 7 – смешивающие элементы; 8 – водоуло-витель; 9 – система распределения воды; 10,12 – подача нагретой воды в сухие охлаждающие элементы и на ороситель; 11,13 – отвод охлажденной воды от сухой и мокрой частей; 14 – шумоглушители; 15 – сухой нагретый воздух; 16 – на-сыщенный нагретый воздух.

2.6.Предлагаемая технологическая схема, оборудование, мероприятия обеспечивающие решение существующих проблем

Для увеличения эффективности работы «грязного» оборотного цикла водоснабжения МНЛЗ предлагается следующий вариант технологической схемы:

Отработанная вода от потребителей «грязного» цикла водоснабжения и «перетоки» из чистого поступают в горизонтальный отстойник шламовой насосной станции, откуда вода поступает в распределительную камеру загрязненных вод, а от нее на два радиальных отстойника № 5 (типа 2К-30) и № 6 (типа ОГ-30).

Рисунок 7 – Гибридная градирня башенного типа конструкции АО "Институт Теплоэлектропроект"

1 – вытяжная башня; 2 – охладительные дельты с жалюзи; 3 – циркуляцион­ные водоводы сухой части; 4 – горизонтальное перекрытие; 5 – водосборный бассейн; 6 – циркуляционные водоводы испарительной части; 7 – железобе­тонный стояк; 8 – водораспределительная система; 9 – блоки оросителей; 10 – водоуловитель; 11 – воздухозаборные окна испарительной части; 12 – несущий опорный каркас; 13 – сухой нагретый воздух; 14 – насыщенный нагретый воздух

Осветленная вода с отстойников поступает на две вентиляционные градирни. Одна существующая градирня №8, вторая односекционная вентиляционная градирня с площадью секции 144 м² , пленочным оросителем, маркой вентилятора 2ВГ-70. Введение в эксплуатацию дополнительной градирни позволит снизить температуры воды в «грязном» и «чистом» оборотных циклах, даст возможность провести реконструкцию башенной градирни № 7 и уйти от слива воды с радиальных отстойников напрямую в камеру блока очистных сооружений.

Затем переливная вода возвращается обратно в «чистый» оборотный цикл, а оставшаяся проходит третью ступень очистки на фильтрах, после чего осветленная и охлажденная вода возвращается на повторное использование к потребителям МНЛЗ.

2.7.Расчет вентиляторной градирни

Теплотехнический расчет градирен условно можно разделить на два этапа. На первом этапе определяется удельный расход воздуха λ, кг/кг. На втором – плотность орошения q_ж и число градирен (секций) N.

Первый этап.

Категория надежности водоснабжения I (1 % - обеспеченность) ([1]прил.Д, табл. 1). По прил. Д. (табл. 2) определяем v ₁ – среднесуточная температура атмосферного воздуха по сухому термометру, ⁰ С; φ₁ – относительная влажность атмосферного воздуха, %; τ₁ – температура атмосферного воздуха по влажному термометру, ⁰ С; Р_б – величина барометрического давления, кПа.

v ₁ = 26,0 ⁰ С,

φ₁ = 51 %,

τ₁ = 19,4 ⁰ С,

Р_б = 99 кПа.

Номинальная подача воздуха вентилятором, м³ /ч, принимается равная половине расхода оборотной воды.

По прил.И ([1]табл. 1) принимаем вентилятор марки 2ВГ-70. Для достижения максимальной эффективности охлаждения воды при тепломассообменном процессе устанавливаем ороситель пленочного типа.

Высота оросителя h _ор = 1 м;

Объемный коэффициент массоотдачи А = 1,072 м^-1 ;

Показатель степени m = 0,71.

Площадь одной секции градирни f _ор = 144 м²

Для определения удельного расхода воздуха λ необходимо вычислить вспомогательные величины Y, U, R по формулам:

(1)

(2)

(3)

где - удельная энтальпия воздуха, определяемая в зависимости от величин v ₁ , φ₁ и Р_б , кДж/кг;

- удельная энтальпия воздуха, определяемая в зависимости от величин t ₁ и Р_б при φ = 100%, кДж/кг;

- удельная энтальпия воздуха, определяемая в зависимости от величин t ₂ и Р_б при φ = 100%, кДж/кг;

- поправка к удельной энтальпии воздуха;

t ₁ – температура воды на входе в градирню, ⁰ С;

t ₁ = 35 ⁰ С;

t ₂ – температура воды на выходе из градирни, ⁰ С;

t ₂ = 27 ⁰ С;

с_ж – удельная теплоемкость воды, равная 4,19 кДж/кг ⁰ С;

А, m – коэффициенты, принимаемые по прил. З, И (табл. 1);

h _ор – высота оросителя градирни, м, принимается по прил. З, И (табл. 1);

k – коэффициент, вычисляемый по формуле:

(4)

где r – удельная теплота парообразования, равная 2493 кДж/кг

Величины удельных энтальпий определяются по номограмме (прил. Ж)

= f ( v ₁ ; φ ; Р_б ) , кДж/кг при φ = φ₁

= 55 кДж/кг;

= f ( t ₁ , φ ; Р_б ) , кДж/кг при φ =1

= 134 кДж/кг;

= f ( t ₂ , φ ; Р_б ) , кДж/кг при φ =1

= 89 кДж/ч.

Поправка к удельным энтальпиям определяется по формуле:

(5)

где - удельная энтальпия воздуха, определяемая в зависимости от величин t _ср , φ и Р_б .

= f ( t _ср , φ ; Р_б ) , кДж/кг при φ =1

= 103 кДж/кг

Тогда

Величина λ кг/кг, определяется по формуле:

(6)

где U – вспомогательная величина, рассчитываемая по формуле (2);

X – вспомогательная величина, принимаемая в зависимости от m, Y и R по прил. Л.

Х = 3,1

Второй этап.

Определив значение λ , рассчитываем плотность орошения q_ж и число секций градирни.

Плотность орошения градирни (скорость движения воды по массе), м³ /м² ч, определяется оп формуле:

(7)

где γ_в – плотность атмосферного воздуха, кг/м³ , при t = 20⁰ С; γ_в = 1,2 кг/м³ .

Число секций равно

(8)

Принимаем односекционную градирню.

Для проверки соответствия аэродинамических сопротивлений градирни напору, развиваемому вентилятором, вычисляется величина подачи воздуха по формуле:

(9)

где γ₁ – плотность атмосферного воздуха при расчетных условиях.

(10)

Тогда

= 1449,8 м³ /ч отличается от = 1500 м³ /ч на 1,7 %. Т.к. превышение не составляет 20 %, то выбранные параметры градирни и вентилятора удовлетворяют условиям.

Полученные результаты расчета градирни сводим в таблицу 3.

Таблица 3 – Параметры для расчета градирни.

продолжение таблицы 3

продолжение таблицы 3

3. Экономика (ТЭО проекта)

Для определения капитальных вложений на строительство односекционной градирни фирмы ТМИМ (Г. Нижнекамск) с площадью секции 144 м² , пленочным оросителем, вентилятором марки составляем объектную и локальную сметы.

Капитальные вложения представляют собой денежное выражение инвестиций, направленных на воспроизводство основных фондов (зданий, сооружений) и определяются сметой как полная сметная стоимость.

К = С_смр + С_обор + С_пр ,

где С_смр – затраты на строительно-монтажные работы;

С_обор – затраты на приобретение основного и вспомогательного оборудования;

С_пр – прочие затраты

Для определения сметной стоимости составляются следующие документы: 1 – локальные сметы; 2 – локальный сметный расчет; 3 – объектный сметный расчет.

Локальные сметы являются первичными сметными документами и составляются на отдельные виды работ и затрат по зданиям, сооружениям или общеплощадочным работам на основе объемов, определяются при разработке рабочей документации и действующих сметных нормативов. В локальных сметах производится группировка данных в разделе по отдельным конструктивным элементам здания и видов работ, порядок которой соответствует технологической последовательности.

Стоимость, определяемая локальной сметой, включает в себя прямые затраты, накладные расходы и сметную прибыль.

Прямые затраты учитывают стоимость всех ресурсов, необходимых для выполнения работ (материалы, изделия, конструкции), трудовые ресурсы (средства на оплату труда), технические ресурсы (эксплуатация машинного труда).

Накладные расходы учитывают затраты строительно-монтажной организации, связанные с обслуживанием, организацией и управлением строительным производством.

Сметная прибыль – это прибыль организаций, заложенная в смете, которая является нормативной частью стоимости строительной продукции.

Стоимость работ в локальной смете может приводиться в двух уровнях цен:

1 – в базисном уровне, определяемом на основе действующих норм и цен 2001 года;

2 – в текущем уровне, определяемом на основе цен, сложившихся ко времени составления сметы.

Пересчет в текущие цены осуществляется с помощью соответствующих индексов к базе 2001 года.

Объектные сметы объединяют в своем составе данные локальных сметных расчетов на объект в целом.

По результатам технико-экономических расчетов капитальные вложения на строительство градирни с водосборным бассейном составили 55 263,17 тыс. руб. в ценах 2008 года.

Таблица 4 - Объектная смета на строительство вентиляторной градирни для «грязного» оборотного цикла МНЛЗ ККЦ

Сметная стоимость 55 263,17 тыс. руб.

продолжение таблицы 4

продолжение таблицы 4

продолжение таблицы 5

продолжение таблицы 5

4. Безопасность и экологичность проекта

4.2. Анализ опасностей и вредностей

Таблица 6 - Перечень элементов риска, опасных и вредных производственных факторов, присущих выполнению работ по профессии монтажник СТСиО.

продолжение таблицы 6

4.2. Обеспечение безопасности труда (для монтажника санитарно-технических систем и оборудования участка водоочистных сооружений ЦВС)

4. 2.1.Общие требования охраны труда.

4.2.1.1.К самостоятельной работе по профессии монтажник СТСиО допускаются лица, достигшие 18-летнего возраста, прошедшие курс специального обучения и имеющие удостоверение по данной профессии и 1-ю группу по электробезопасности.

Весь персонал должен быть обучен практическим приемам освобождения лиц, попавших под напряжение электрического тока, и оказанию им доврачебной помощи, а также оказанию первой помощи при переломах, порезах и т.д.

Вновь принятые рабочие допускаются к самостоятельной работе после:

Вводного (общего) инструктажа по безопасности труда.

Первичного инструктажа на рабочем месте.

Обучения безопасным методам работы на рабочем месте и стажировки под наблюдением и руководством мастера.

Проверки знаний в квалификационной комиссии.

4.2.1.2.В течение трудовой деятельности монтажник СТСиО обязан проходить обучение безопасным методам и приемам выполнения работ, инструктаж по охране труда и проверку знаний требований охраны труда.

4.2.1.3.Монтажник СТСиО обязан соблюдать режимы труда и отдыха.

4.2.1.4.Монтажнику СТСиО выдаются в соответствии с типовыми отраслевыми нормами за счет средств работодателя спецодежда, обувь, каска и другие СИЗ, а монтажник СТСиО обязан правильно их применять и поддерживать в исправном состоянии, своевременно сдавать в ремонт или заменять.

4.2.1.5.Монтажник СТСиО обязан обеспечивать пожаровзрывоопасность в соответствии с «Общей инструкцией по охране труда и пожарной безопасности для работающих в ОАО «ММК».

4.2.1.6.Монтажник СТСиО обязан:

- в случае неисправности оборудования (при невозможности устранения собственными силами) немедленно сообщить сменному мастеру, начальнику участка или мастеру участка;

- о травме, полученной на территории предприятия, сообщить начальнику участка или мастеру участка, по возможности приступить к оказанию первой помощи;

- о травме, полученной вне территории предприятия, сообщить механику или мастеру участка и обратиться за помощью в травмопункт по месту жительства.

4.2.1.7.Монтажник СТСиО обязан защищать себя от воздействия пыли и других загрязняющих веществ, должен знать, какие смывающие средства ему выдаются, порядок пользования ими.

4.2.2.Требования охраны труда перед началом работы.

4.2.2.1.Спецодежда должна соответствовать нормам – быть исправной и чистой, заправленной, чтобы исключить возможность захвата ее вращающимися механизмами.

4.2.2.2.В зависимости от вида работы должны применяться индивидуальные защитные средства (очки, каски, перчатки и т.д.). Во всех случаях нахождения людей без касок в производственных помещениях не допускается.

4.2.2.3.Применяемые приспособления и инструмент должны содержаться в исправности и соответствовать характеру выполняемой работы.

4.2.2.4.Инструмент и приспособления должны храниться в инструментальных шкафах (ящиках) уложенными в соответствующем порядке.

Монтажнику СТСиО запрещается:

- приступать к работе, если условия труда не соответствуют требованиям охраны труда или другим требованиям, регламентирующим безопасное проведение работ. А также без получения целевого инструктажа по охране труда при выполнении работ повышенной опасности, выполняемых с оформлением наряда-допуска, не свойственных профессии работника разовых работ, работ по устранению последствий инцидентов и аварий, стихийных бедствий и при проведении массовых мероприятий.

4.2.3. Требования охраны труда во время работы.

4.2.3.1.Включение насосного агрегата и др. механизмов по местному управлению производится после осмотра при отсутствии людей вблизи пускаемого агрегата.

4.2.3.2.1.Замена сальников на насосных агрегатах делается при закрытых всасывающей и напорной задвижках, снятом давлении и разобранной электросхеме.

4.2.3.2.2.Подходить и производить осмотр работающих агрегатов и оборудования разрешается, но при этом следует постоянно помнить, что агрегат может быть в любое время включен или отключен из системы автоматики и телемеханики.

4.2.3.2.3.Регулировка сальников производится при работающем агрегате, но при этом проявляется особая осторожность с применением исправного слесарного инструмента и средств индивидуальной защиты (рукавицы, защитные очки).

4.2.3.2.4.Чистка фильтров производится при закрытых задвижках и снятом давлении, с применением специальных скребков и средств индивидуальной защиты (рукавицы, защитные очки).

4.2.3.2.5.Замена смазки в подшипниках скольжения производится при остановленном агрегате, на автоматизированных насосных станциях.

4.2.4. Работа на трубопроводах и арматуре под давлением.

При вскрытии задвижек, обратных клапанов, заглушек, вентилей и пр. разрешается производить полное отворачивание болтов, предварительно убедившись в отсутствии давления; в начале работы через выпуски и воздушники снять давление, а при их отсутствии отпустить немного болты, поднять крышку задвижки и, убедившись в отсутствии давления, приступить к полному разболчиванию.

4.2.4.1.Замену болтов на запорной арматуре производить поочередно по одному болту.

4.2.4.2.При соединении труб и арматуры с помощью трубной резьбы длина рабочей части резьбы должна быть не менее ¾ диаметра для труб до 1-го дюйма и не менее ½ диаметра для труб диаметра выше дюйма. Подтягивание резьбовых соединений труб разрешается производить при снятом давлении.

4.2.4.3.Разбивку фундаментов, пробивку отверстий в полах, перекрытиях разрешается производить по наряду-допуску, в защитных очках, в присутствии наблюдающего.

4.2.5.Требования охраны труда по окончании работы.

По окончании работ:

- убирается рабочее место;

- арматура и трубопроводы устанавливаются под рабочее давление;

- электромонтером снимается предупредительные плакаты и машинистом – временные ограждения рабочих мест;

- оборудование опробуется в работе;

- закрывается наряд-допуск;

- грузоподъемные механизмы (краны, тельферы, тали) прегоняются на место их постоянной стоянки.

4.3.Охрана окружающей среды

В снижении отрицательного влияния промышленных предприятий на водный бассейн магистральным направлением является максимальное сокращение потребления свежей воды, базирующееся на применение замкнутых систем водопользования. Эти системы позволяют повторно использовать воду в технологических процессах. Обычно большую часть загрязнённых стоков проще и дешевле очистить до уровня, при котором допустимо повторное (многократное) использование, чем до уровня, регламентируемого санитарными и рыбоохранными органами, позволяющего сбросить стоки в водоёмы общего пользования.

Вода, используемая в «грязном» цикле водоснабжения, содержит значительное количество взвешенных веществ до 40 мг/дм3 и нефтепродуктов 10мг/дм3. Очистка «грязной» оборотной воды происходит в три ступени: горизонтальные отстойники, радиальные отстойники и фильтры. Такая схема не позволяет очистить воду по содержанию взвесей и масел до нормативных значений. Согласно требованиям СанПина сброс такой воды в водоем не допустим.

Расход воды на технологический процесс так же очень значительный, составляет 2375м3/ч.

Оборотное водоснабжение сортового цеха позволило сократить расход воды, вода от первичного источника подается только для восполнения безвозвратных потерь в цикле (в результате испарения на градирнях, при очистке) и к прекращению сброса сточных вод в водоем путем создания замкнутой системы. Что в целом увеличело экологический эффект.

4.4.Предупреждение и ликвидация чрезвычайных ситуаций

Таблица 7 - Перечень аварийных (опасных) ситуаций, вызывающих ущерб событий, и защитных мер, присущих работе по профессии монтажник СТСиО.

Расчет виброизоляции

Расчет виброизоляции

При частоте вынужденных колебаний основания f = 50 Гц допустимая среднеквадратичная виброскорость рабочего места составляет ν₀ = 0,002 м/с (по табл.XIV.1 [5])

Среднеквадратичная виброскорость основания виброплощадки составляет ν = 0,09м/с.

Тогда коэффициент передачи для создания на виброизолированной плите удовлетворительных вибрационных условий равен

(11)

Коэффициент передачи равен

(12)

Зная величину и частоту вынужденных колебаний основания f , определяем частоту свободных вертикальных колебаний плиты.

Т.к.

(13)

то можно рассчитать статическую осадку амортизатора

Зная , определяем суммарную жесткость пружин K _с

, Н/см (14)

где P – вес плиты и установленного на ней оборудования

(15)

P _насоса = 430 кг

Размеры насоса: 0,700 х 1,130

Размеры плиты: 1,00 х 1,430 х 0,15

Исходя из соображений продольной устойчивости плиты, принимаем число пружин n = 4.

При заданном числе пружин определяем жесткость одной пружины K .

(16)

Определяем расчетную нагрузку на одну пружину

(17)

где n_x – число пружин, устанавливаемых в одном виброизоляторе;

N – число людей, одновременно находящихся на плите;

- допускаемая виброскорость плиты, м/с;

- виброскорость основания, м/с;

800 – вес одного человека, Н.

Далее производим расчет параметров пружины.

Определяем диаметр прутка

(18)

где K – коэффициент, определяемый по графику (рис.XIV.4 [1]), Н/см;

- рекомендуется принимать 4….10;

D – диаметр пружины, см;

Р – расчетная нагрузка, приходящаяся на одну пружину, Н;

τ – допускаемое напряжение на срез для материала пружины, Па.

Число рабочих витков пружины

(19)

где σ – модуль упругости на сдвиг для материала пружины (для стали σ = 80000 Па)

Число «мертвых витков» принимаем при i = 1,5 витка на оба торца пружины, при i >7, i = 2,5 витка.

Полное число витков пружины равно

(20)

Высота ненагруженной пружины

(21)

где h – шаг пружины, принимается (0,25…0,5)D, см

Расчет окончен.

В результате расчета принимаем пружины с диаметром прутка 1 см, шагом пружины 2 см, полным числом витков 19, высотой в ненагруженном состоянии 41 см.

5.Технология и организация строительного производства

5.1. Исходные данные

Разработать календарный план производства работ по устройству водосборного бассейна градирни длиной 16 м, шириной м и глубиной 6 м.

Запроектировать бытовой городок для строителей и монтажников.

5.2. Календарное планирование

Для составления календарного плана необходимо определить объем котлована для водосборного бассейна:

, (22)

где а –длина бассейна,

b – длина бассейна,

h – глубина бассейна,

с – ширина откоса.

Определение объемов работ сводим в таблицу 14.

Таблица 8 – Объемы работ

продолжение таблицы 8

5.3. Выбор возможных средств механизации

Для производства земельных работ используются различные типы машин (машины для уплотнения грунта, машины для вспомогательных работ).

На выбор машины влияют следующие основные факторы:

- объем земельных работ

- сроки выполнения работ

- группа грунта по трудоемкости разработки

- дальность перемещения грунта

- время года, в течение которого выполняются работы.

В состав комплекта входят трактор ДТ-100, транспортные средства для перевозки грунта, кран стрелового типа, бульдозер марки ДЗ – 18.

Выбор кранов производится по трем параметрам:

- грузоподъемность – Q кр ;

- высота подъема крюка – Н кр ;

- вылет стрелы(крюка) – L кр .

Требуемую грузоподъемность крана определяем по формуле

(23)

где q эл – масса монтируемого элемента или укрупненного блока, т;

К_м = 1,08…1,12 – коэффициент, учитывающий массу грузозахватных органов и величину ее отклонения.

Требуемую высоту подъема крюка Нкр определяем по формуле

Н кр = h 0 + h з + h э + h с , м (24)

где h 0 - расстояние от уровня стоянки крана до опоры сборного элемента на верхнем монтажном горизонте, м;

h з – величина запаса по высоте, необходимая для установки элемента и проноса над ранее смонтированными конструкциями, м (hз =0,5м по технике безопасности);

h э – высота элемента в положении подъема, м;

h с – высота строповки (расстояние от верха монтируемого элемента до центра крюка крана), м.

Н кр = 0,5 + 3,7 = 4,2 м

Минимально необходимый вылет крюка Lкр определяем по формуле

(25)

где а – расстояние от оси вращения крана до бровки котлована, м;

с – величина заложения откоса плюс расстояние от подошвы откоса до оси стены бассейна, м;

b _п – ширина подземной части котлована, м.

По полученным величинам подбираем кран типа КС – 8162.

5.4. Определение нормативной трудоемкости, машиноемкости и состава бригад

После выбора машин необходимо определить трудоемкость, машиноемкость, состав бригад и продолжительность выполнения работ. Все расчеты сводим в таблицу 9.

5..5. Проектирование стройгенплана

Стройгенплан - основной документ, который регламентирует организация площадки строительства и объемы временного строительства. И объемы временного строительства. Исходные данные для разработки стройгенплана следующие: Генеральный план строительства, календарный план производства СМР, график движения рабочей силы и т.д.

5.6. Расчет численности персонала, занятого в строительстве

Число работающих на строительной площадке определяется расчетом. Принимаем соотношение категорий работающих следующие:

Рабочие-80%, ИТР-15%, служащие -4% Количество работающих из графика движения рабочей смены:

N_раб. = 17 чел. Тогда 17 чел-80%

х = 100% х=21 чел.

ИГР - 3 чел, служащих - 1 чел, МОП - 0 чел, работу выполняют сами рабочие.

Общая численность работников, занятых в строительстве:

N = 1,05 ( N_{pa 6} . + N _итр + N _служ + М_моп ) (26)

где 1,05 - коэффициент, учитывающий невыходы на работу по болезни и нахождение в отпусках персонала: N = 1,05 ·(17+3+1+0) = 22 чел.

5.7. Расчет площадей временных зданий для обслуживания строителей

Для расчета площадей временных зданий необходимо знать данные о численности персонала стройки, продолжительность производства работ, а так же действующие нормы, обеспечивающие достаточные производственные условия. В расчете площадей временных зданий учитываются все работники, занятые в первой смене, площадь конторы рассчитывается исходя из количества ИГР, а площадь диспетчерской - по количеству служащих. Расчет сводим в таблицу 10

Та6лица 10 - Расчет площадей временных зданий

продолжение таблицы 10

6. Автоматизация

6.1. Автоматизация насосной станции

Введение автоматизации управ­ления насосными станциями явля­ется одним из важнейших направ­лений технического прогресса в области подачи и отвода воды на промышлен­ных предприятиях.

Современные системы водоснаб­жения имеют разветвленную сеть и большое число водопитателей, расположенных на обширной тер­ритории. Визуальный контроль за состоянием технологического обору­дования и ручное управление агре­гатами не могут обеспечить доста­точной надежности и экономичности работы насосных станций. Приме­нение автоматизированного управ­ления насосными станциями дает значительные преимущества:

- повышает бесперебойность, чет­кость и надежность работы, по­скольку автоматическая аппаратура быстро реагирует на изменение режи­ма работы станций;

- снижает эксплуатационные рас­ходы вследствие уменьшения числа обслуживающего персонала, а также расходов на отопление и освещение помещений;

- снижает строительную стоимость, так как оборудование концентриру­ется на меньшей площади машинного зала и отпадает необходимость в устройстве бытовых и вспомогатель­ных помещений;

- увеличивает срок службы обору­дования и приборов благодаря свое­временному выключению из работы агрегатов при возникновении непола­док в их работе;

- дает возможность сосредоточить управление несколькими автомати­зированными насосными станциями в одном пункте, что делает систему более гибкой и надежной;

- исключает участие персонала станции в технологических опера­циях, протекающих в антисанитар­ных условиях.

На насосных станциях автома­тизируются: пуск и остановка насос­ных агрегатов и вспомогательных насосных установок; контроль и под­держание заданных параметров (на­пример, уровня воды, подачи, напора и т. д.); прием импульсов параметров и передача сигналов в диспетчер­ский пункт. Для наблюдения за па­раметрами работы насосной станции служат различные датчики, которые преобразуют контролируемую вели­чину в электрический сигнал, посту­пающий в исполнительный механизм.

Датчиком называется элемент автоматического устройства, контро­лирующий колебания той или иной физической величины и преобразу­ющий эти колебания в изменения другой величины, удобной для пере­дачи на расстояние и воздействия на последующие элементы автомати­ческих устройств.

Реле называют устройства, ко­торые состоят из трех основных органов: воспринимающего, проме­жуточного и исполнительного. Вос­принимающий орган принимает управляющий импульс и преобразует его в физическую величину, воз­действующую на промежуточный ор­ган. Промежуточный орган, прини­мая сигнал, воздействует на ис­полнительный орган, который скач­кообразно изменяет выходной сиг­нал и передает его электрическим цепям управления.

В автоматизированных системах управления насосными агрегатами применяют следующие типы датчи­ков и реле:

- датчики уровня — для подачи им­пульсов на включение и остановку насосов при изменении уровня воды в баках и резервуарах;

- датчики, или электроконтактные манометры, — для управления цепя­ми автоматики при изменении дав­ления в трубопроводе;

- струйные реле — для управления цепями автоматики в зависимости от направления движения воды в контролируемом трубопроводе;

- реле времени — для отсчета вре­мени, необходимого для протекания определенных процессов при работе агрегатов;

- термические реле — для контроля за температурой подшипников и сальников, а в некоторых случаях за выдержкой времени;

- вакуум-реле — для поддержания определенного разрежения в насосе или во всасывающем трубопроводе;

- промежуточные реле — для пере­ключения отдельных цепей в уста­новленной последовательности;

- реле напряжения — для обеспе­чения работы агрегатов на опре­деленном напряжении;

- аварийные реле — для отключе­ния агрегатов при нарушении уста­новленного режима работы.

Электродный датчик уровня . Ос­новными элементами электродного датчика уровня являются блок сигнализации и электроды, устанавливаемые на высоте контро­лируемого уровня. При достижении уровнем воды того или иного электро­да вследствие электрической прово­димости воды замыкаются соответст­вующие цепи в электрической схеме сигнализации и управления насос­ными агрегатами.

Датчик давления. В качестве дат­чика давления используются элек­троконтактные манометры, для которых так же, как и для обыч­ных манометров, применяют трубча­тую пружину. Электроконтактные манометры имеют два подвижных контакта — левый, замыкающийся при давлении ниже величины, на которую он установлен, и правый, замыкающийся при давлении, пре­вышающем установленную для него величину. Кроме подвижных контак­тов манометр имеет один контакт, жестко укрепленный на стрелке. Контактная система и изоляция манометров позволяет включать их в цепи управления напряжением до 360 В переменного тока или 220 В постоянного тока.

Датчик контроля за заливкой насоса. При заполнении насоса водой мембрана датчика прогибает­ся, поднимает шток и замыкает контакты. После снижения давления мембрана возвращается в исходное положение пружиной.

Особенностями датчика мембран­ного типа являются их большая чувствительность и способность вы­держивать высокие давления.

Струйное реле . Принцип действия струйного реле основан на исполь­зовании кинетической энергии жид­кости. Движущаяся жидкость от­клоняет вращающийся на шарнире маятник, выполненный в виде тонкой пластинки, подвешенной к оси. Маятник поворачивается в направлении движения воды и включает контакты реле.

Реле времени . Для обеспечения выдержки времени между отдельны­ми операциями при автоматическом управлении служат реле времени. Для получения значительных вы­держек времени (от нескольких се­кунд до нескольких минут) приме­няют термические реле времени (термогруппы). Реле состоит из двух неподвижных контактных пружин и двух биметаллических пластинок, на одной из которых намотана на­гревательная обмотка. Биметалли­ческие пластинки состоят из двух частей, выполненных из различных металлов с разным коэффициентом расширения. Обе части пластинки наложены одна на другую и плотно соединены. От тока, проходящего через обмотку, пластинка нагрева­ется и, изгибаясь, замыкает или размыкает контакты в цепи управ­ления. Подобные реле, но несколько измененной конструкции применяют в качестве реле тепловой защиты.

Электромагнитные реле. Наибо­лее широко используются в схемах автоматизированного управления ра­ботой насосных агрегатов и в систе­мах телемеханики электромагнитные реле. По своему устройству и прин­ципу действия электромагнитные ре­ле очень похожи на маг­нитный пускатель, только значитель­но меньше его по размерам и рас­считаны на более слабый ток.

На небольшом стальном стержне круглого сечения (сердечнике) наде­та катушка с обмоткой из медного изолированного провода. От тока, проходящего через обмотку катушки, сердечник намагничивается и при­тягивает якорь, укрепленный на кор­пусе реле и поворачивающийся на ребре. Притягиваясь к сердечнику, якорь поднимает и замыкает электри­ческие контакты, вклепанные в элас­тичные (контактные) металлические пластинки, которые соединены с внешней (исполнительной) электри­ческой цепью. Если ток из обмотки реле выключить, сердечник размагнитится, якорь под действием пружи­нящих контактных пластинок возвра­тится в исходное положение, и кон­такты разомкнутся.

Электромагнитное реле срабаты­вает от сравнительно слабого тока, но включает электрические цепи, по которым проходит ток значитель­но большей силы. Таким образом, реле выполняет роль усилителя, яв­ляясь промежуточным звеном между цепью слабого тока и исполнитель­ной (высшей) цепью значительно большей мощности.

Системы автома­тического управления насосными агрегатами должны обеспечить вы­полнение всех режимных параметров работы агрегатов на заданную систему водоснабжения и водоотведения при заданной последовательнос­ти включения насосов.

Основными процессами, которые выполняются на насосных станциях приборами автоматики, являются:

· прием и передача управляющего импульса на пуск и остановку насосных агрегатов;

· выдержка времени как перед пус­ком после получения командного импульса, так и между отдельными процессами;

· включение одного или нескольких насосных агрегатов в установленной последовательности;

· создание и поддержание необ­ходимого вакуума во всасывающем трубопроводе и корпусе насоса перед его пуском;

· открывание и закрывание зад­вижек на трубопроводах в задан­ные моменты при пуске и остановке агрегата;

· контроль за установленным режи­мом работы при пуске, работе и оста­новке;

· отключение насоса при наруше­нии установленного режима и вклю­чение резервного агрегата;

· передача параметра режима ра­боты насоса на диспетчерский пункт;

· защита агрегата от электричес­ких, тепловых и механических пов­реждений;

Схема станций автоматического управления обеспечивает:

- местное, автоматическое и теле­механическое управление насосным агрегатом;

- контроль за работой насоса с помощью контактного манометра или струйного реле;

- блокировку, предотвращающую пуск электродвигателя при отсут­ствии воды в бачке для смачивания подшипников насоса АТН перед его пуском; для этого устанавливают сигнализатор наличия воды 1СВ (для насосов других типов вместо сигна­лизатора устанавливают перемыч­ку);

- отключение электродвигателя при нарушении нормального режима ра­боты насосного агрегата, при затоп­лении водой павильона насосной станции или при перегреве подшип­ников;

- сигнализацию при аварийной ос­тановке насосного агрегата и откры-

вании дверей павильона насосной станции.

6.2. Контроль и измерения на градирнях

Управление вентиляторами градирен автоматизируется в зависимости от температуры охлажденной воды. В градирнях секционного типа регулированеи охлаждения достигается автоматическим отключением и включением вентиляторов отдельных секций. При этом схема автоматизации предусматривает включение и включение вентиляторов в определенной последовательности с целью равномерного их износа. Температуры поступающей и отходящей воды измеряются термометром сопротивления ТСМ в коллекторе с КСМ.

Расход воды на градирне определяют с помощью измерительных диафрагм на подающих трубопроводах типа ДМ со вторичным прибором КСД.

Давление воды, подаваемой на градирню, измеряют с помощью ЭКМ.

Для определения уровня воды в водосборном бассейне используют уровнемер РП-1065.

6.3.Контроль и измерения на радиальных отстойниках

На очистных сооружениях систем водоснабжения автоматизируются процессы подготовки растворов реагентов, дозирование коагулянтов, извести, известкового молока, хлорирование воды, работа фильтров, удаление осадка и шлама и др.

Расход воды, поступающей на отстойник, определяется при помощи измерительных диафрагм; датчиком служит прибор ДМ, вторичным – КСД.

Уровень воды в отстойнике измеряется электрическим уровнемером ЭРСУ-2.

Контроль взвешенных веществ на выходе воды с радиального отстойника осуществляется турбигиметром ТВ-205.

6.4.Энергоснабжение, автоматизация и КИП насосной станции «грязного» оборотного цикла

Автоматическое управление насосными агрегатами и затворами осуществляется в функции поддержания заданного давления в напорном коллекторе и поддержания заданного уровня в приемном резервуаре.

1) Регулирование давления.

При автоматическом регулировании давления воды в группе газоочистки используется датчик давления 4МП, установленный на измерительном коллекторе , который соединен импульсными линиями с напорными подающими трубопроводами. Регулирующим органом является электронный регулятор РП-IV, который вырабатывает командный сигнал в зависимости от изменения давления и скорости его изменения. Исполнительным органом являются четыре поворотно-дисковых затвора, установленных в напорных частях каждого насоса.

2) Регулирование уровня.

Регулятором уровня служит электронный регулятор типа РП-IV, установленный в приемной камере группы газоочистки. Первичным датчиком служит прибор РП-1065-1. исполнительным органом является поворотный дисковый затвор системы подпитки промышленной водой. При снижении уровня воды ниже допустимого выдается соответствующий сигнал на электронный регулятор, который в зависимости от перепада и скорости изменения уровня выработает команду необходимой длительности, и поворотный затвор откроется на величину, нужную для восстановления уровня. Схемой также предусмотрена световая и звуковая сигнализация минимального и максимального уровней.

3)Схема автоматического резервирования.

Резервирование состоит из схемы включения первого резерва и схемы включения второго резерва.

I резерв включается в случае отключения любого работающего двигателя от электрических или технологических защит (электрические защиты – защиты от короткого замыкания, падения напряжения; технологические защиты – от перегрева подшипников, вибрации, потерь давления). В этом случае ключом избирателя резерва вкючается агрегат, поставленный на I резерв. I резерв включается также в случае полного открытия затвора и последующей команды регулятора «больше».

II резерв включается через 20 с после падения давления ниже предельного значения. Датчиком предельного давления является электроконтактный манометр, установленный на измерительном коллекторе совместно с датчиком давления регулятора.

Технологический контроль предусматривает:

1)контроль давления на насосах;

2)контроль давления на напорных коллекторах в насосной станции;

3)контроль уровня воды в приемных камерах с выдачей показаний на щиты КИП, установленные на насосной станции и на центральном диспетчерском пункте цеха.

Схема управления автоматизированным насосным агрегатом строиться таким образом, чтобы при нормальной остановке агрегата она приводилась в состояние готовности к следующему пуску, а при аварийном отключении насоса исключает возможность автоматического его включения до полного устранения причин аварии. Такие системы позволяют эксплуатировать объект без постоянного дежурного персонала, одновременно повышая надежность водоснабжения и оперативность управления системой, сокращая капитальные затрат и эксплуатационные расходы.

Заключение

На основании технологического процесса кислородно-конвнертерного цеха выявлены источники водопотребления и загрязнения оборотной воды.

Вода после использования в технологическом процессе получает примеси в виде масла и взвешенных веществ, а также нагревается.

На основании выявленных проблем было предложено выполнить реконструкцию существующей технологической схемы «грязного» оборотного цикла МНЛЗ и предложена установка новой вентиляторной градирни.

Выполнено технико-экономическое обоснование варианта предложенной схемы реконструкции «грязного» оборотного цикла МНЛЗ, рассчитаны капитальные затраты на строительство градирни, сумма составила 55 263,17 тыс. руб.