Разработчики ЮУрГУ запатентовали уникальное пневматическое запорное устройство для предотвращения выхлопа агрессивных газов на металлургических предприятиях. Оно сделает производственный процесс для промышленного персонала и экологии более безопасным.
При химическом и таких видах металлургического производства, как доменное, сталеплавильное и ферросплавное, одной из основных операций является загрузка сыпучих материалов (шихты) в печь. Побочно эта операция является источником загрязнения атмосферы и водоемов. На долю предприятий черной металлургии приходится до 50 % общих загрязнений атмосферы (более 10,3 млн тонн вредных веществ в год). Пыле- и газовыделения печи обусловлены тем, что при загрузке шихты запорное механическое устройство открыто, а химические реакции протекают под давлением выше атмосферного, что приводит к выхлопу агрессивных газов через само загрузочное устройство наружу.
Ученые Южно-Уральского государственного университета для решения экологической проблемы разработали пневматическое запорное устройство вихревого типа, которое предотвратит выхлоп агрессивных газов противотоком газа под давлением, равным или превышающим давление в реакторе.
«Мы убрали из конструкции промышленной печи механический затвор и разместили вокруг канала загрузки сыпучих материалов направляющий аппарат, который содержит неподвижные лопасти, расположенные под углом, – рассказывает доцент кафедры «Гидравлика и гидропневмосистемы» ЮУрГУ Дарья Хабарова. – К этому направляющему аппарату компрессор направляет поток воздуха под давлением, в результате возникает вихревое течение поступающего воздуха. Образовавшийся воздушный вихрь запирает собой канал загрузки, откуда в обратном направлении обычно происходит выброс агрессивных газов. То есть сыпучий материал силами работника все так же поступает в полость реактора, но при этом зона канала загрузки по всей своей площади заперта вихрем, из-за чего предотвращается выброс вредоносного газа в рабочее пространство человека».
Исследователи подсчитали, что при засыпании шихты в печь из механического затвора происходит выхлоп всего объема (100 %) агрессивных газов наружу. Применение пневматического запорного устройства вихревого типа позволит полностью исключить выбросы пыли и агрессивных газов в цех, а количество общих выхлопов в атмосферу уменьшить в 50 раз (незначительная часть газов – 2 % – неминуемо утекает через зазоры из механизма в процессе работы печи). Кроме того, отпадает необходимость в автономной системе газоочистки, увеличивается срок службы засыпного аппарата. Новое устройство позволяет облегчить и ускорить процесс загрузки сыпучего материала в печь, поскольку компонент скорости поступающего в реактор воздуха/газа увлекает шихту за собой.
Оборудование имеет простую конструкцию и выполняется из жаростойкой керамики без подвижных элементов, что делает его безопасным, долговечным и способным к безостановочной работе. Такое пневматическое устройство для запирания реактора печи уже используется на Череповецком металлургическом комбинате. Абсолютная уникальность разработки в том, что мировой металлургии до сих пор не были известны запорные устройства, основанные на пневматическом принципе.
Постановление Правительства Челябинской области утверждает Госпрограмму Челябинской области на 2021–2025 годы «Охрана окружающей среды Челябинской области». Проект разработан учеными вуза в соответствии с подпрограммой «Охрана атмосферного воздуха на территории Челябинской области», основной целью которой является создание условий для внедрения на промышленных предприятиях Челябинской области Наилучших доступных технологий (НДТ) по снижению выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух.
#МолодыеУченые