Прогнозирование образования выбросов вредных веществ из литейных плавильных печей
Приведены результаты исследования образования выбросов загрязняющих веществ от литейных плавильных печей на базе промышленных данных. Определена зависимость между образованием выбросов вредных веществ и технологическими параметрами плавки, построены графики зависимости функции отклика от каждого из...
Saved in:
| Date: | 2014 |
|---|---|
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
2014
|
| Series: | Металл и литье Украины |
| Online Access: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/159732 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Прогнозирование образования выбросов вредных веществ из литейных плавильных печей / И.А. Шалевская, Ю.И. Гутько, Н.И. Тарасевич, О.О. Токарева // Металл и литье Украины. — 2014. — № 9. — С. 22-27. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-159732 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1597322019-10-13T01:26:06Z Прогнозирование образования выбросов вредных веществ из литейных плавильных печей Шалевская, И.А. Гутько, Ю.И. Тарасевич, Н.И. Токарева, О.О. Приведены результаты исследования образования выбросов загрязняющих веществ от литейных плавильных печей на базе промышленных данных. Определена зависимость между образованием выбросов вредных веществ и технологическими параметрами плавки, построены графики зависимости функции отклика от каждого из независимых параметров. Приведені результати дослідження утворення викидів забруднюючих речовин від ливарних плавильних печей на базі промислових даних. Визначено залежність між утворенням викидів шкідливих речовин та технологічними параметрами плавки, побудовано графіки залежності функцій відгуку від кожного з незалежних параметрів. There is shown the results of study of polluting air emission from casting melting furnaces on the base of industrial data. There is determined the dependence of polluting air emission on the technological parameters of melts, and dependence diagrams between response functions and each of independent parameters are built. 2014 Article Прогнозирование образования выбросов вредных веществ из литейных плавильных печей / И.А. Шалевская, Ю.И. Гутько, Н.И. Тарасевич, О.О. Токарева // Металл и литье Украины. — 2014. — № 9. — С. 22-27. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 2077-1304 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/159732 502.1(075.8): 621.74 ru Металл и литье Украины Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Приведены результаты исследования образования выбросов загрязняющих веществ от литейных плавильных печей на базе промышленных данных. Определена зависимость между образованием выбросов вредных веществ и технологическими параметрами плавки, построены графики зависимости функции отклика от каждого из независимых параметров. |
| format |
Article |
| author |
Шалевская, И.А. Гутько, Ю.И. Тарасевич, Н.И. Токарева, О.О. |
| spellingShingle |
Шалевская, И.А. Гутько, Ю.И. Тарасевич, Н.И. Токарева, О.О. Прогнозирование образования выбросов вредных веществ из литейных плавильных печей Металл и литье Украины |
| author_facet |
Шалевская, И.А. Гутько, Ю.И. Тарасевич, Н.И. Токарева, О.О. |
| author_sort |
Шалевская, И.А. |
| title |
Прогнозирование образования выбросов вредных веществ из литейных плавильных печей |
| title_short |
Прогнозирование образования выбросов вредных веществ из литейных плавильных печей |
| title_full |
Прогнозирование образования выбросов вредных веществ из литейных плавильных печей |
| title_fullStr |
Прогнозирование образования выбросов вредных веществ из литейных плавильных печей |
| title_full_unstemmed |
Прогнозирование образования выбросов вредных веществ из литейных плавильных печей |
| title_sort |
прогнозирование образования выбросов вредных веществ из литейных плавильных печей |
| publisher |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| publishDate |
2014 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/159732 |
| citation_txt |
Прогнозирование образования выбросов вредных веществ из литейных плавильных печей / И.А. Шалевская, Ю.И. Гутько, Н.И. Тарасевич, О.О. Токарева // Металл и литье Украины. — 2014. — № 9. — С. 22-27. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| series |
Металл и литье Украины |
| work_keys_str_mv |
AT šalevskaâia prognozirovanieobrazovaniâvybrosovvrednyhveŝestvizlitejnyhplavilʹnyhpečej AT gutʹkoûi prognozirovanieobrazovaniâvybrosovvrednyhveŝestvizlitejnyhplavilʹnyhpečej AT tarasevični prognozirovanieobrazovaniâvybrosovvrednyhveŝestvizlitejnyhplavilʹnyhpečej AT tokarevaoo prognozirovanieobrazovaniâvybrosovvrednyhveŝestvizlitejnyhplavilʹnyhpečej |
| first_indexed |
2025-07-14T12:19:47Z |
| last_indexed |
2025-07-14T12:19:47Z |
| _version_ |
1837624813413203968 |
| fulltext |
22 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 9 (256) ’2014
определения возможности математического модели-
рования процесса.
В то же время были изучены производственные
условия образования выбросов загрязняющих ве-
ществ, ознакомление с качественным и количествен-
ным составом выбросов, санитарно-гигиеническими
и другими характеристиками, существующими на
производстве.
Результатами проведенной работы стали анализ
полученных данных, построение регрессионных мо-
делей и проверка их адекватности.
Изучалось влияние технологических параметров
процесса плавки чугуна на количество выбросов
вредных веществ [2].
Было проведено 16 экспериментов, при этом не-
зависимых параметров было 6, функций отклика – 4
(таблица) [3, 4].
Поскольку количество экспериментов недостаточ-
но для получения моделей вида «полный квадрат»
(линейные члены, квадраты и взаимодействия фак-
торов), были получены модели, включающие только
линейные члены и квадраты.
П
роблема загрязнения атмосферы промышлен-
ными выбросами является глобальной. При
этом литейное производство, к сожалению,
остается среди лидеров по объему выбросов
загрязняющих веществ в атмосферу. В литейных
цехах около 40-50 % газообразных и пылевых от-
ходов приходится на долю плавильных агрегатов.
Величина выбросов пыли в атмосферу колеблется
от 0,3-0,4 кг/т выплавляемого металла в индукци-
онных печах до 10-18 кг/т при плавке в вагранке
закрытого типа с горячим дутьем [1]. Состав пы-
ли при плавке чугуна в вагранках включает крем-
незем, оксиды железа, глинозем и углерод, а при
плавке в электропечах – в основном оксиды желе-
за и кремния. Кроме пыли при плавке металла вы-
деляется большое количество газов, в основном
это оксиды углерода (CO), оксиды азота (NO) и
сернистый газ.
В связи с актуальностью вопроса в работе было
проведено исследование образования выбросов за-
грязняющих веществ из плавильных печей с целью
УДК 502.1(075.8): 621.74
И. А. Шалевская, Ю. И. Гутько, Н. И. Тарасевич*, О. О. Токарева*
Восточноукраинский национальный университет им. Владимира Даля, Северодонецк
*Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев
Прогнозирование образования выбросов вредных веществ
из литейных плавильных печей
Приведены результаты исследования образования выбросов загрязняющих веществ от литейных плавильных
печей на базе промышленных данных. Определена зависимость между образованием выбросов вредных
веществ и технологическими параметрами плавки, построены графики зависимости функции отклика от каждого
из независимых параметров.
Ключевые слова: выбросы вредных веществ, литейные плавильные печи, регрессионные модели,
экология, литье
Результаты замеров выбросов
Номер
плавки
Изучаемые факторы Контролируемые показатели, кг/т
С Si S P Mn Q*
SiO2 NO2 SO2 СО% кг
1 3,4 2,0 0,024 0,080 0,55 2500 65,74 9,25 15,26 206,5
2 3,6 2,06 0,024 0,082 0,62 2650 78,43 10,23 11,34 210,4
3 3,6 2,28 0,025 0,079 0,58 2520 69,71 9,16 10,58 207,2
4 3,45 2,04 0,023 0,080 0,6 2680 75,25 10,2 10,25 209,4
5 3,6 2,08 0,024 0,080 0,62 2780 81,64 10,22 14,53 214,5
6 3,62 2,05 0,024 0,080 0,59 2550 66,94 9,97 13,75 204,6
7 3,6 2,06 0,022 0,080 0,6 2700 80,51 9,68 14,72 210,6
8 3,58 2, 2 0,024 0,080 0,62 2740 82,52 9,95 10,58 213,6
9 3,58 2,09 0,024 0,080 0,65 2800 92,43 10,12 13,72 225,7
10 3,5 2,04 0,024 0,080 0,55 2700 76,69 9,48 12,57 211,8
11 3,52 2,20 0,024 0,080 0,62 2650 72,75 9,25 12,84 209,3
12 3,6 2,12 0,024 0,080 0,64 2550 70,26 10,06 12,48 205,9
13 3,62 2,18 0,024 0,080 0,61 2600 74,83 9,23 10,23 215,2
14 3,64 2,16 0,023 0,080 0,54 2580 69,64 8,25 12,28 207,0
15 3,6 2, 1 0,024 0,080 0,62 2760 84,74 9,78 10,27 214,4
16 3,65 2,14 0,025 0,080 0,65 2850 88,32 10,25 11,16 226,0
* Q – объем плавки
23МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 9 (256) ’2014
Для наглядной демонстрации влияния отдельных
факторов в многофакторных моделях были построены
графики зависимости функций отклика от каждого из не-
зависимых параметров в пределах их области опреде-
ления. Остальные параметры при этом фиксировались
в некоторых заранее заданных значениях (минималь-
ном, максимальном или среднем), а также в пределах
области определения.
На каждом графике приведены три кривые (min,
middle, max), для которых значения фиксированных
параметров минимальные, средние и максимальные
соответственно. Значения серы и фосфора иногда
для большей наглядности брались 0,024 и 0,080 со-
ответственно (эти значения имеют большинство то-
чек массива, других значений очень мало, поэтому
описания для этих значений наиболее достоверны).
Зависимость выбросов SiO2 от содержания углеродаРис. 1.
S
iO
2
SiO2 = 13661,0 – 6883,73 · C – 19,9192 · Si +
+ 90973,7 · S – 81138,9 · P + 0,740571 · Q +
+ 952,624 · C2 – 1853140,0 · S2 +
+ 491311,0 · P2 + 29,1594 · Mn2 –
– 0,000120754 · Q2
R2 = 99,5977
NO2 = (- 5071,4) + 3086,43 · C + 154,946 · Si –
– 1550,04 · S + 7,03491 · Mn – 0,45843 · Q –
– 427,386 · C2 – 36,7815 · Si2 + 0,0000845438 · Q2
R2 = 68,5521
Зависимость от фосфора квадратичная, мини-
мум в районе 0,083 (рис. 4).
Зависимость от марганца квадратичная, в обла-
сти определения монотонное возрастание (рис. 5).
Зависимость от объема плавки квадратичная, мо-
нотонное увеличение (рис. 6).
Далее зависимость других видов выбросов показа-
на в виде математических моделей и описаний к ним.
При исследовании зависимости количества вы-
бросов пыли с содержанием SiO2 от содержания хи-
мических элементов в сплаве и объема плавки было
выявлено следующее: модель дает хорошее опи-
сание, коэффициент корреляции близок к единице,
графики хорошо ложатся на область значений. За-
висимость от углерода квадратичная, виден минимум
значений SiO2 при значении близком к 3,62 (рис. 1).
Зависимость от кремния линейная (монотонное
убывание) (рис. 2).
Зависимость от серы квадратичная, максимум в
районе 0,0245 (рис. 3).
Модель дает неплохое описание, хотя коэффици-
ент корреляции и не очень высокий.
Зависимость от углерода квадратичная, макси-
мум значений функций отклика при значении, близ-
ком к 3,60.
Зависимость от кремния квадратичная, максимум
в районе 2,15.
Зависимость от серы линейная, монотонно умень-
шается.
Зависимость от марганца линейная, монотонно
увеличивается.
Зависимость от объема плавки квадратичная, ми-
нимум в районе 2725.
SO2 = (- 19547,7) + 11791,6 · C + + 842,173 · Si –
– 214423,0 · S + 33,1728 · Mn – 1632,65 · C2 –
– 197,257 · Si2 + 4387140 · S2
R2 = 74,0515
Модель не очень хорошая, коэффициент корре-
ляции ниже 0,75.
Зависимость от углерода квадратичная, видно мак-
симум значений функций отклика при значении близ-
ком к 3,61.
24 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 9 (256) ’2014
Зависимость выбросов SiO2 от содержания серыРис. 3.
Зависимость выбросов SiO2 от содержания кремнияРис. 2.
S
iO
2
S
iO
2
25МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 9 (256) ’2014
Зависимость выбросов SiO2 от содержания фосфораРис. 4.
Зависимость выбросов SiO2 от содержания марганцаРис. 5.
S
iO
2
S
iO
2
26 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 9 (256) ’2014
Зависимость выбросов SiO2 от объема плавкиРис. 6.
CO = 19551,7 – 323,099 · C – 3345,29 · Si –
– 695254,0 · P + 10,1948 · Q + 774,095 · Si2 +
+ 4219890 · P2 + 193,952 · Mn2 – 0,00185573 · Q2
R2 = 64,8641
S
iO
2
Q
Зависимость от кремния квадратичная, максимум
в районе 2,15.
Зависимость от серы квадратичная, минимум в
районе 0,0245, там же выход за пределы области
значений.
Зависимость от марганца линейная, монотонное
увеличение.
Модель дает неплохое описание, хотя коэффици-
ент корреляции не очень высок.
Зависимость от углерода линейная, монотонное
уменьшение.
Зависимость от кремния квадратичная, минимум
в районе 2,17.
Зависимость от фосфора квадратичная, минимум
в районе 0,0825.
Зависимость от марганца линейная, монотонное
увеличение.
Модель дает неплохое описание, хотя коэффици-
ент корреляции не очень высок.
Зависимость от углерода линейная, монотонное
уменьшение.
Зависимость от кремния квадратичная, минимум
в районе 2,17.
Зависимость от фосфора квадратичная, минимум
в районе 0,0825.
Зависимость от марганца линейная, монотонное
увеличение.
Зависимость от объема плавки квадратичная,
максимум в районе 2750.
В результате проведения научных исследований
установлено следующее: определена зависимость
между образованием выбросов вредных веществ
из плавильных печей и технологическими параме-
трами плавки; при содержании в сплаве углерода в
пределах 3,60-3,62 % увеличивается количество вы-
бросов окислов азота и серы, при этом количество
выбросов пыли и окислов углерода незначительно
уменьшается; содержание фосфора и серы в спла-
ве незначительно влияют на количество выбросов
в связи с малым интервалом варьирования; во всех
моделях прослеживается увеличение количества
выбросов при увеличении содержания марганца;
для минимизации количества выбросов содержание
кремния должно приближаться к верхнему уровню,
то есть 2,18-2,20 %, марганца – к нижнему 0,50-0,55 %,
содержание углерода 3,4-3,5 %, объем плавки в
трехтонной печи должен составлять 2500-2650 кг;
разработана математическая модель образования
выбросов; построены графики зависимости функций
отклика от каждого из независимых параметров.
Построенные регрессионные модели, связы-
вающие количество выбросов вредных веществ в
атмосферу из плавильных литейных печей с пара-
метрами процесса плавки, можно применять для
расчета вентиляции, реконструкции производства и
расчета и согласования предельно допустимых по-
казателей выбросов [5].
27МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 9 (256) ’2014
Приведені результати дослідження утворення викидів забруднюючих речовин від ливарних плавильних печей
на базі промислових даних. Визначено залежність між утворенням викидів шкідливих речовин та технологічними
параметрами плавки, побудовано графіки залежності функцій відгуку від кожного з незалежних параметрів.
Шалевська І. А., Гутько Ю. І. , Тарасевич М. І., Токарєва О. О.
Прогнозування утворення викидів шкідливих речовин від ливарних
плавильних печей
Анотація
Ключові слова
викиди шкідливих речовин, ливарні плавильні печі, регресионні моделі, екологія, лиття
Shalevska I. A., Gut’ko Yu. I., Tarasevich N. I., Tokareva O. O.
Forecast of polluting air emission from casing melting furnacesSummary
There is shown the results of study of polluting air emission from casting melting furnaces on the base of industrial data. There
is determined the dependence of polluting air emission on the technological parameters of melts, and dependence diagrams
between response functions and each of independent parameters are built.
polluting air emission, casting melting furnaces, regression models, environment protection,
castingKeywords
Поступила 10.09.14
1. Ващенко К. И., Шумихин В. С. Плавка и внепечная обработка чугуна для отливок. Уч. пособие. – К. : Вища школа,
1992. – С. 220-221.
2. Шалевская И. А., Гутько Ю. И. Расчет выбросов загрязняющих веществ в литейном производстве // Металл и литье
Украины. – 2011. – № 5. – С. 22-24.
3. Черный А. А. Математическое моделирование в литейном производстве: Уч. пособие – Пенза: Пенз.гос.ун-т,
2006. – 215 с.
4. Технические и экономические основы литейного производства. Под ред. В. М. Шестопала. М., «Машиностроение»,
1974. – С. 48-64.
5. Шалевская И. А. Математическое моделирование образования выбросов вредных веществ от литейных плавильных
печей / Материалы II международной научно-практической конференции-выставки «Литейное производство: техноло-
гии, материалы, оборудование, экономика и экология»: Тез. докл. – Киев, 2012. – С. 308-309.
ЛИТЕРАТУРА
|