Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Разработка способа озонирования сбросовых газов черной металлургии для снижения выбросов оксида углерода в атмосферу

Диссертация: Разработка способа озонирования сбросовых газов черной металлургии для снижения выбросов оксида углерода в атмосферу
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

В разработке предложений по озонированию сбросовых газов доменного производства по двум технологическим схемам: использование плоских озонаторов тлеющего разряда или ультрафиолетовых кварцевых ламп- -рекомендован расход озона для окисления оксидных веществ в сбросовых газах черной металлургии. Результаты внедрения: Озонирование газо-воздушных смесей технологически реализуемо и достигается за счет… Читать ещё >

Разработка способа озонирования сбросовых газов черной металлургии для снижения выбросов оксида углерода в атмосферу (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • Глава 1. АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ ПО
  • ЗАЩИТЕ АТМОСФЕРЫ В ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ
    • 1. 1. Общие сведения о влиянии черной металлургии на атмосферу
    • 1. 2. Экологическая опасность выбросов в атмосферу газообразных веществ
    • 1. 3. Мероприятия по защите воздушного бассейна на промышленных предприятиях
      • 1. 3. 1. Очистка газов от сернистых соединений
      • 1. 3. 2. Очистка газов от Ж) х и других соединений азота
      • 1. 3. 3. Способы извлечения и обезвреживания оксида углерода
    • 1. 4. Постановка задач научных исследований
  • ВЫВОДЫ по главе 1
  • Глава 2. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОЗОНА И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ОКИСЛЕНИЯ ГАЗООБРАЗНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ОЗОНОМ
    • 2. 1. Физико-химические свойства озона
    • 2. 2. Технологические предпосылки реализации озонирования отходящих газов в металлургии
  • ВЫВОДЫ по главе 2
  • Глава 3. ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ОЗОНИРОВАНИЯ ОКСИДА УГЛЕРОДА
    • 3. 1. Исследование основных физико-химических свойств
  • Воздуха
    • 3. 1. 1. Отбор проб воздуха
    • 3. 1. 2. Определение оксида углерода
    • 3. 1. 3. Определение оксида серы
    • 3. 1. 4. Определение оксидов азота
    • 3. 1. 5. Определение озона
    • 3. 2. Принципиальная схема лабораторной установки
    • 3. 3. Планирование экспериментальных исследований при изучении окислительной способности озона
    • 3. 3. 1. Лабораторные исследования совокупного влияния основных факторов на окисление оксида углерода по плану полного факторного эксперимента
    • 3. 4. Анализ результатов лабораторных исследований
    • 3. 4. 1. Анализ результатов исследований кинетики и динамики окисления оксида углерода озоном
    • 3. 4. 2. Анализ результатов экспериментальных исследований по плану полного факторного эксперимента
  • ВЫВОДЫ по главе 3
    • Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОЗОНИРОВАНИЯ ОКСИДА УГЛЕРОДА В ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ
    • 4. 1. Принципиальная схема проведения экспериментальных исследований
    • 4. 2. Анализ результатов экспериментальных исследований
    • 4. 2. Эколого-экономическая оценка способа озонирования сбросовых газов доменного производства черной металлургии
  • ВЫВОДЫ по главе 4

Актуальность работы:

Черная металлургия является одной из высокоразвитых отраслей тяжелой промышленности и является одним из серьезных источников загрязнения окружающей природной среды, причем, основная доля выбросов приходится на оксид углерода-68,1%, сернистый ангидрид-10,22% и оксиды азота-5,85%.

В металлургическом производстве внедрены специальные природоохранные системы, снижающие выбросы выше перечисленных оксидов, в основу которых положены явления адсорбции, абсорбции и катализа. Однако применение абсорбционных и адсорбционных методов требует значительного расхода жидких растворов солей, кислот и щелочей. Каталитические методы не нашли широкого применения вследствие высокой стоимости сорбентов и значительных объемов очищаемых газов.

Наиболее дешевым способом снижения содержания оксида углерода в выбросах черной металлургии является его дожигание. Однако процесс дожигания оксида углерода наиболее эффективен при его концентрации 12 и более процентов. Одним из возможных способов нейтрализации оксида углерода (<12%) в сбросовых газах может служить озонирование этих газов. Опыт озонирования воды для нейтрализации многих вредных примесей подтверждает возможность использования озона для окисления остаточных оксидов черной металлургии. Однако данные исследования, в настоящее время, не вышли за рамки первоначальных научных проработок. Поэтому исследование возможности использования озона для нейтрализации вредных веществ в газовоздушных выбросах предприятий черной металлургии и разработка, на этой основе, технологических методов очистки является актуальной научной задачей.

Цель работы: разработка способа озонирования сбросовых газов черной металлургии для снижения выбросов вредных веществ (оксида углерода) в атмосферу с учетом обеспечения экологической безопасности.

Идея работы заключается в способности озона проявлять окислительные свойства по отношению к органическим и неорганическим веществам, находящимся в жидкой, газообразной и твердой фазах. Задачи исследования:

— выполнить анализ литературных источников по защите атмосферы в черной металлургии;

— рассмотреть методологические предпосылки окисления газообразных отходов черной металлургии озоном;

— провести лабораторные и экспериментальные исследования для определения эффективности снижения вредных веществ в газовоздушной смеси путем ее озонирования;

— выполнить эколого-экономическую оценку разрабатываемого способа. Научные положения, выносимые на защиту и их научная новизна:

1. Обеспечение устойчивой эффективности способа озонирования сбросовых газов черной металлургии возможно на основании трех форм окисляющего действия озона:

— окисление неорганических веществ с участием одного атома кислорода из молекулы озона;

— окисление углерод-водородных соединений с участием целой молекулы озона- -каталитическое действие кислорода, присутствующего в озонированном воздухе.

2. Выявлено совокупное влияние исходной концентрации оксида углерода (12%-22%), времени воздействия (1,5−5,5 мин), производительности озонатора (30−60 г/ч) и температуры газовоздушного потока (700−1000°С) на эффективность снижения оксида углерода в среднем на 74,45%.

3. Доказано, что температура сбросовых газов доменного производства (700−1000°С) не оказывает существенного влияния на эффективность процесса озонирования оксида углерода.

Достоверность результатов исследования:

Обусловлена комплексным анализом информационных данных, проведение лабораторных и полевых экспериментов с использованием апробированных методик и оценкой надежности результатов экспериментов по статистическим критериям с использованием математических методов планирования экспериментов. Научная ценность:

— разработано регрессионное уравнение, адекватно описывающее процесс окисления оксида углерода;

— установлены периоды инерционности окисления оксида углерода озоном в зависимости от его содержания (Т=6,48 с при 03=1,Змг/лТ=5,44 с при Оз=2,5 мг/л);

— получено уравнение описывающее процесс окисления оксида углерода озоном в зависимости от влажности среды, при этом установлено, что наибольший эффект достигается при влажности 50−70%;

— озонирование сбросовых газов металлургического производства проявляется не только по отношению к оксиду углерода, но и по отношению к оксиду азота и сернистому ангидриду с эффективностью 70,3- 55,5 и 71,4% соответственно. Практическое значение работы заключается :

— в разработке предложений по озонированию сбросовых газов доменного производства по двум технологическим схемам: использование плоских озонаторов тлеющего разряда или ультрафиолетовых кварцевых ламп- -рекомендован расход озона для окисления оксидных веществ в сбросовых газах черной металлургии. Результаты внедрения:

Рекомендуемые технологические предложения по озонированию сбросовых газов прошли успешную экспериментальную проверку на Мариупольском металлургическом комбинате им. Ильича. Апробация работы:

Основные положения диссертации доложены на XXXIV научной конференции РУДН в 1998 г. и научно-методических семинарах кафедры.

ВЫВОДЫ по главе 4.

Анализ результатов проведенных экспериментов показал, что при реализации предлагаемых способов озонирования отходящих газов достигается эффективность снижения концентрации оксида углерода: -при применении озонатора тлеющего разряда-70,3%- -при применении кварцевых ламп-64,4%.

В то же время наблюдается снижение концентрации оксида азота и сернистого ангидрида на 55,5% и 71,4% соответственно.

Количество окисляемых веществ при этом на 1000 т выбрасываемых веществ достигает:

— по оксиду углерода — 297 т/год;

— по оксиду азота — 445т/год;

— по сернистому ангидриду-286т/год.

По показателю эколого-экономической эффективности способ озонирования газо-воздушной смеси сбросовых газов черной металлургии может составлять 64,3%, что в натуральных показателях финансовой стоимости в пользу предприятия может достигать 82 990 руб./т. на 1000 т. выбрасываемых вредных веществ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В работе решена актуальная научная задача, посвященная разработке способа озонирования сбросовых газов Черной металлургии для снижения выбросов оксида углерода в атмосферу и получены следующие выводы:

1. Черная металлургия оказывает значительное влияние на окружающую природную среду по показателям выброса оксида углерода (68,1%), сернистого ангидрида (10,22%) и оксида азота (5,85%).

2. Снижение оксидных компонентов достигается в основном путем применения адсорбционных и абсорбционных методов и катализа, но при этом требуются значительные экономические затраты.

3. Озонирование газо-воздушных смесей технологически реализуемо и достигается за счет трех форм окисляющего действия озона: окисление неорганических веществ с участием одного атома кислорода из молекулы озонаучастием целой молекулы озона и каталитическим действием кислорода, присутствующего в озонированном воздухе.

4. Получено регрессионное уравнение адекватно описывающее процесс окисления оксида углерода озоном от совокупного влияния исходной концентрации СО (12−22%), времени воздействия (1,5−5,5 мин), производительности озона (30−60 г/час) и температуры газо-воздушного потока (700−1000 С).

5. Установлены периоды запаздывания окисления оксида углерода озоном в зависимости от его содержания.

6. При озонировании сбросовых газов наблюдается снижение оксида углерода на 70,3%, оксида азота на 55,5% и сернистого ангидрида-71,4%.

7. Установлен расход озона для окисления оксидных веществ в сбросовых газах черной металлургии.

8. Эколого-экономическая оценка способа озонирования газо-воздушной смеси сбросовых газов на 1000 т выбрасываемых веществ может достигать 82 990 руб. по показателю предотвращенного ущерба.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Горная энциклопедия./ т.1−5.- М.: Советская энциклопедия, 1989,-266 с.
  2. Государственный доклад «О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации». Госкомитет РФ по ООС., 1993−1999.
  3. Экология на промышленном предприятии. Реферативный обзор.: Днепропетровск. УНИИЭИМеталлургии., 1998.
  4. О.В. Развитие черной металлургии и охрана окружающей среды.// Известия вузов. Черная металлургия.-1991.
  5. Г. Ф., Губонина З. И. Охрана окружающей среды в черной металлургии.-М.: Металлургия.1988−120с.
  6. А.Н. Современный доменный процесс.-М:Металлургия, 1980−304с.
  7. С.М., Филипьев О. В. Пылегазовые выбросы предприятий черной металлургии.-М. :Металлургия, 1979.-192с.
  8. Г. А., Вилисов Г. В. Безопасность труда в доменном производстве.-М.:Металлургия, 1988.-191с.
  9. И.Е., Троицкая Т. М. Защита воздушного бассейна от загрязнения вредными веществами химических предприятий.- М.: Химия, 1979−344с.
  10. Л. Кислотный дождь.-М.: Стройиздат.1990−80с.
  11. Химия окружающей среды./ под ред.Дж.Бокриса М.:Химия 1982−672с.
  12. В.А., Рак Л.Д. Признаки ослабления деревьев ели под влиянием атмосферного загрязнения.//Лесоведение, 1985. NI. С.37−43
  13. В.Г. Влияние дыма и газа, выбрасываемых промышленными предприятиями на сезонное развитие деревьев и кустарников.// Ботанич.журнал.1957 т.42, № 1 с.92−95
  14. Правила безопасности в промышленности. М.: Недра. 1986
  15. Предельно допустимые концентрации атмосферных загрязнений./ Под ред. Рязанова В.А.-М.:Медгиз, 1961,304 с.
  16. Производственная санитария. Справочное пособие/ Под ред. Злобинского Б.М.-: Металлургия, 1969, 688с.
  17. М.Е. Современные проблемы атмосферного диффузии и загрязнения атмосферы.- Л.: Гидрометеоиздат. 1978, 448с.
  18. В.Н. Защита атмосферы в металлургии. М.: Металлургия, 1984, 216 с.
  19. А.И., Филиппов В. И., Филипьев О. В. Очистка технологических газов в черной металлургии. М.: Металлургия, 1982.- 277с.
  20. С.Б. Пылеулавливание и очистка газов. М.: Металлургия. 1977,328с.
  21. А.И. Биотехнология -М.: Знание, 1996,108с.
  22. Утилизация вторичных материальных ресурсов в металлургии. Уч. пособие /Черепанов К.А., Черныш Г. И., Дикельт В. М., Сухарев Ю. И. М.: Металлургия, 1994, 224с.
  23. В.Н. К вопросу использования фильтров из пеноячеистых металлов для защиты промышленности от пыли./ Вестник РУДН. М.: РУДН, 1996, -119с.
  24. В.Ф., Кожинов И. В. Озонирование воды. -М.:Стройиздат. 1973,160с.
  25. Физические величины: Справочник. / Под ред. Григорьева И. С., Метлихова Е.З.-М.: Энергоиздат. 1991−1232с.
  26. H.H. О некоторых проблемах химической кинетики и реакционной способности -М.: Изд. АНССР, 1955−108с.
  27. L’ozonation des eaux de consommation «Tzailigaz». Paris, 1966
  28. Ф. Биохимическая технология и микробиологический синтез. -М.: Медицина, 1969−369с.
  29. Cook, Spadienger, Kiffer, Klumpp. «Industrial. Engineering chemistry.», 48,1956.
  30. Единые правила безопасности при взрывных работах.-М.: Недра. 1976, 405с.
  31. В.Ф. Установка для озонирования воды.-М.: Стройиздат, 1968, -118с.
  32. Comebla С. Le traitement des eaux par lozone.-«Extract du mensuel du centre Belge d’etude et de documentation les eaux», 287, Oct, 1967.
  33. Дж. Физика: Пер. с англ.-М.: Мир, 1981-ЗЗбс.
  34. .М., Детлаф A.A. Справочник по физике.-М.:Наука, 1965,-848с.
  35. Нелинейная корреляция и регрессия (Методика и применение для решение производственных задач) Воловельская С. Н., Жилин А. И., Кулиш С. А., Сивый В. Б., «Техшка», 1971, стр.216
  36. Pindtorf, Schmidt, 17.08.53 Патент 88 901 ФРГ.
  37. Н.П. Озонирование воды как средство для устранения недостатков ее фильтрования при городских водопроводах.-М., 1902
  38. Л.А., Шевченко М. А. Озонирование возы для хозяйственно-питьевых целей./ Водоснабжение и санитарная техника, № 3, 1960,-с.4−16.
  39. А.Е. «Water and Water Engineering», Jan., 1954, p. 9−19.
  40. И.О. Озонирование сточных вод коксохимических заводов-эффективный метод обеззараживания./ Докл. На 1 Всесоюзн. Межвуз. конф. по озону.-М.: Изд. МГУ, 1960, -16с.
  41. Геохимия природных и технологических ландшафтов. М.: Высшая школа, 1988−340с.
  42. М.Е. Современные проблемы атмосферной диффузии и загрязнения атмосферы. Л.:Гидрометеоиздат, 1975−488с.
  43. Руководство к практическим занятиям по методам санитарно-гигиенических исследований/Под.ред. Подуловой Л. Г. -М.:Медицина, 1990,-304с.
  44. Руководство по контролю загрязнения атмосферы. -Л.: Гидрометеоиздат, 1979,-497с.
  45. Физико-химические методы исследований.-М.: Химия, 1986,-180с.
  46. К.Хартман и др. Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов -М.: Мир, 1977−552с.
  47. В.В., Чернова H.A. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов. -М.: Наука, 1966,-340с.
  48. В.Г. и др. Планирование промышленных экспериментов.-М.:Металлургия, 1978-lllc.
  49. О.Н., Лебедев В. В. Обработка результатов наблюдений.-М.: Наука, 1979−108C.
  50. Налимов В. В. Теория эксперимента, — М.:Наука, 1971,-108с.
  51. Методические рекомендации по заполнению и ведению экологического паспорта/ ГОСТ 17.00.04−90.М.: Стандарт, 1990
  52. О неотложных мерах экологического оздоровления страны./ СМ от 14.02.90 г. № 189
  53. К. и др. /Воз.-Женева.: Дворец наций, 1962,-468с.
  54. В.И. Охрана окружающей среды в доменном производстве: Конспект лекций.-Днепропетровск: Пороги, 1996.-86с.
  55. В.А. Предельно допустимые концентрации атмосферных загрязнений.-М.:Медгиз, 1952, с.9−25.
  56. Указания по расчету рассеивания в атмосфере вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий СН 369−74-М.: Стройиздат, 1975, 41 с.
  57. К.А. Предельно допустимые концентрации атмосферных загрязнений,-М.:Медгиз, 1961, вып.5, с.118−125.
  58. И.Я. Защита воздушного бассейна при сжигании топлива.-Л.:Недра, 1977,-294с.
  59. Руководящие указания по расчету выбросов твердых частиц и оксидов серы, углерода, азота с дымовыми газами котлоагрегатов.-М.: Союзтехэнерго, 1979,-108с.
  60. В.Ф. и др. Сборник научных трудов ВНИПИчерметэнергоочистки,-М.: Металлургия, 1972, вып. 15, с.51−56,
  61. Д.Н. и др. Санитарная охрана воздуха и водоемов от выбросов и отходов промышленных предприятий черной металлургии.-М.:Медицина, 1968,-239с.
  62. И.С., Степаненко A.A., Бродин В. И. и др. Защита окружающей среды от выбросов предприятий черной металлургии.-М.:Металлургия, 1981,-108с.
  63. С.Б. Пылеулавливание и очистка газов в металлургии.-М.:Металлургия, 1982,-278с.
  64. С.А. и др. Прикладная биохимия и микробиология./1982, 18, N1,-248с.
  65. Биотехнология металлов / ЮНЕП.-М.: Международный проект ГК HT, 1989,-374с.
  66. Е.С. Применение озона для очистки воды./ Жилищно-коммунальное хозяйство. 1960, № 6.
  67. Ariette Vasssy. Atmosphere ozone. New -York, 1965.
  68. Berder K. Vom Vasser. XXVB, 1958.
  69. З.Г., Росси Б. Д. Справочник по промышленным взрывчатым веществам и средствам взрывания.-М.:Недра, 1974,-108с.
  70. JI.C. Математическое программирование и его применение в экономических расчетах.-М.: Экономика, 1968.-200с.
  71. В.Н. Методы планирования и управления природными ресурсами. /Тезисы докл. -Махачкала.: АН СССР, 1982, т.1, с.129−132.
  72. Т.П., Губарь М. А. Озон как средство обеззараживания воды от бактериальных спор./сб.докл. на 1 Всесоюзной конференции по озону.-М.: Изд. МГУ, 1960,-108с.
  73. Д.П., Меламед Ф. А. О возможности использования озона для очистки сточных вод коксохимических заводов./ Доклад на 1 Всесоюзной межвузовской конференции по озону. -М.: Изд. МГУ, 1960,-108с.
  74. В.З. Введение в факторное планирование экспериментов.-М.:Наука, 1976, -224с.
  75. Окислы азота в продуктах сгорания топлива: сб.научн.тр.-Киев: Наукдумка.1981−204с.
  76. Метрологическое обеспечение технологических процессов черной металлургии (метрология и информатика). Серов Ю. В.: Справочное изд. в 2-х книгах Кн.1-М.: Металлургия, 1993−272 с.
  77. Метрологическое обеспечение технологических процессов черной металлургии (метрология и информатика). Серов Ю. В.: Справочник в 2-х книгах Кн.1-М.: Металлургия, 1993−352 с.
  78. B.C., Юсфин Ю. С. Ресурсо-экологические проблемы XXI века и металлургия.-М.: Высш.шк., 1998−447с.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!