Разработка процесса сушки каменного угля в аппарате с кипящим слоем
Специальные виды, типы сушек. Расчет основных параметров аппарата с кипящим слоем, оптимального диаметра воздуховодов и штуцера. Расчет вспомогательного оборудования: топка, циклон, мокрый скруббер, подбор дымососа. Пуск, эксплуатация сушильной установки.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 07.03.2012 |
| Размер файла | 2,5 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Вакуумные вальцовые сушилки работают по тому же принципу, что и описанные выше, атмосферные, но в них все рабочие части находятся внутри герметичного кожуха, соединенного с установкой для создания вакуума. В вальцовых сушилках возможна эффективная сушка в тонком слое (пленке) материалов, не выдерживающих длительного воздействия высоких температур, например красителей. Продолжительность сушки регулируется числом оборотов вальцов. Однако в сушилках без досушивателей часто не достигается требуемая низкая конечная влажность материала.
Рисунок 1.17 - Одновальцовая сушилка
В двухвальцовых сушилках напряжение поверхности вальцов по влаге колеблется (при сушке красителей) от 13 - 15 кг/(м3•ч) (атмосферные сушилки) до 20 - 30 кг/(м3•ч) (вакуумные сушилки). Величина напряжения по влаге зависит от свойств высушиваемого материала и может достигать приблизительно 70 кг/(м3•ч).
Процесс контактной сушки нельзя интенсифицировать при применении топочных газов вследствие низких коэффициентов теплоотдачи от газов к стенкам вальцов. Однако повышение температуры греющей поверхности (без чрезмерного утолщения стенок вальцов) возможно в случае использования для нагрева высокотемпературных теплоносителей, например дифенильной смеси. При низких температурах сушки для обогрева может быть применена горячая вода.
1.5 Специальные виды и типы сушек
К специальным видам сушки, как указывалось ранее относятся: радиационная, диэлектрическая и сублимационная. Соответственно этим видам различают терморадиационные, высокочастотные и сублимационные сушилки.
Терморадиационные сушилки. В этих сушилках необходимое для сушки тепло сообщается инфракрасными лучами. Таким способом к материалу можно подводить удельные потоки тепла (приходящиеся на 1 м2 его поверхности), в десятки раз превышающие соответствующие потоки при конвективной или контактной сушке. Поэтому при сушке инфракрасными лучами значительно увеличивается интенсивность испарения влаги из материала.
Однако при высушивании толстослойных материалов скорость сушки может определяться не скоростью подвода тепла, а скоростью внутренней диффузии влаги или требованиями, предъявляемыми к качеству высушиваемого материала (недопустимость короблення, нарушения структуры и т.п.). Кроме того, в начальный период радиационной сушки под действием высокого температурного градиента влага может перемещаться вглубь материала до тех пор, пока под действием большей, противоположно направленной движущей силы (за счет градиента влажности) не начнется испарение влаги из материала. В связи с этим терморадиационная сушка эффективна в основном для высушивания тонколистовых материалов или лакокрасочных покрытий.
Применяются терморадиационные сушилки с электрическим и газовым обогревом.
В качестве электрических излучателей используют зеркальные лампы или элементы сопротивления (панельные или трубчатые), а также керамические нагреватели - электрические спирали, запрессованные в керамической массе. Все эти нагреватели более сложны и инерционны, чем ламповые, но обеспечивают большую равномерность сушки.
Газовый обогрев обычно проще и экономичнее электрического. При газовом обогреве излучателями являются металлические или керамические плиты, которые нагреваются либо открытым пламенем, либо продуктами сгорания газов. По первой схеме обогрев излучающей панели 1 (рис. 1.18, а) открытым пламенем газовых горелок 2 производится со стороны, обращенной к материалу, который перемещается на транспортере 3. Больший к.п.д. и лучшие условия труда достигаются при применении второй схемы - с нагревом продуктами сгорания газов, движущимися внутри излучателя 1 (рис. 1.18, б). Газ и горячий воздух поступают в горелку 2. Продукты сгорания из камеры 6 направляются на обогрев излучающей поверхности. На пути они подсасывают в эжекторе 7 часть отработанных (рециркулирующих) газов для увеличения скорости потока теплоносителя и повышения коэффициента теплоотдачи от газов к поверхности излучения. Тепло отходящих газов используют для нагрева воздуха, поступающего в горелку 2, и в некоторых случаях - для предварительной подсушки материала.
Рисунок 1.18 - Терморадиационные сушилки с газовым обогревом: а - открытым пламенем; б - продуктами сгорания газов; 1 - излучающая панель; 2 - газовая горелка; 3 - транспортер, на котором находиться высушиваемый материал; 4 - выхлопная труба; 5 - вентилятор; 6 - камера сгорания; 7 - эжектор; 8 - воздухоподогреватель
Терморадиационные сушилки, компактны и эффективны (для сушки тонколистовых материалов), но отличаются относительно высоким расходом энергии: 1,5 - 2,5 квт•ч на 1 кг испаренной влаги, что ограничивает область их применения.
Высокочастотные (диэлектрические) сушилки. Для высушивания толстослойных материалов, когда необходимо регулировать температуру и влажность не только на поверхности, но и в глубине материала, в ряде случаев эффективно применение сушки в поле токов высокой частоты. Таким способом можно, в частности, сушить пластические массы и другие материалы, обладающие диэлектрическими свойствами.
Высокочастотная сушилка (рис. 1.19) состоит из лампового высокочастотного генератора 1 и сушильной камеры 2. Переменный ток из сети поступает в выпрямитель 7, затем в генератор, где преобразуется в переменный ток высокой частоты. Этот ток подводится к пластинам конденсаторов 3 и 4, между которыми движется на ленте высушиваемый материал. Данная сушилка имеет две ленты 5 и 6, на которых последовательно высушивается материал. Под действием электрического поля высокой частоты ионы и электроны в материале (содержащего обычно некоторое количество электролита, например, раствора солей) меняют направление движения синхронно с изменением знака заряда пластин конденсатора; дипольные молекулы приобретают вращательное движение, а неполярные молекулы поляризуются за счет смещения их зарядов. Эти процессы, сопровождаемые трением, приводят к выделению тепла и нагреванию высушиваемого материала.
Рисунок 1.19 - Высокочастотная (диэлектрическая) сушилка: 1 - ламповый высокочастотный генератор; 2 - сушильная камера; 3,4 - пластины конденсаторов; 5,6 - бесконечные ленты, на которых находиться высушиваемый материал; 7 - выпрямитель
Изменяя напряженность электрического поля, можно регулировать величину температурного градиента между внутренними слоями материала и его поверхностью, т.е. регулировать скорость сушки, а также избирательно нагревать лишь одну из составных частей неоднородного материала.
В поле токов высокой частоты возможна быстрая (за счет усиленной термодиффузии влаги) и равномерная сушка толстослойных материалов. Однако сушка этим способом требует таких удельных расходов энергии, которые в несколько раз превышают соответствующие расходы при конвективной и контактной сушке (2,5 - 5 квт•ч на 1 кг испаренной влаги).
Кроме того, оборудование сушилок является более сложным и дорогим в эксплуатации. Поэтому применение высокочастотной сушки рентабельно только в определенных условиях (например, для сушки дорогостоящих диэлектрических материалов) и требует технико - экономического обоснования в каждом конкретном случае. Методика расчета сушки токами высокой частоты подробно рассмотрена в специальной литературе.
Сублимационные сушилки. Сушка материалов в замороженном состоянии, при которой находящаяся в них в виде льда влага переходит в пар, минуя жидкое состояние, называется сублимационной, или молекулярной. Сублимационная сушка проводится в глубоком вакууме (остаточное давление 1,0 - 0,1 мм рт.ст. или 133,3 - 13,3 н/м2) и соответственно - при низких температурах.
Принципиальная схема устройства сублимационной сушилки показана на рис. 1.20. В сушильной камере, называемой сублиматором, находятся пустотелые плиты 2, внутри которых циркулирует горячая вода. На плитах устанавливаются противни 3 с высушиваемым материалом, имеющие снизу небольшие бортики. Поэтому противни не соприкасаются поверхностью днища с плитами 2 и тепло от последних передается материалу, преимущественно радиацией. Паро - воздушная смесь из сублпматора 1 поступает в трубы конденсатора - вымораживателя 4, в межтрубном пространстве которого циркулирует хладоагент, например аммиак. Конденсатор включается в один циркуляционный контур с испарителем аммиачной холодильной установки и соединяется с вакуум - насосом, предназначенным для отсасывания неконденсирующихся газов и воздуха. В трубах конденсатора происходят конденсация и замораживание водяных паров. Для более удобного удаления льда обычно используют два конденсатора (на рис. 1.20 условно показан один), которые попеременно работают и размораживаются.
Рисунок 1.20 - Принципиальная схема сублимационной сушилки: 1 - сушильная камера (сублиматор); 2 - пустотелая плита; 3 - противень; 4 - конденсатор - вымораживатель
Процесс удаления влаги из материала протекает в три стадии: при снижении давления в сушильной камере происходит быстрое самозамораживание влаги и сублимация льда за счет тепла, отдаваемого самим материалом (при этом удаляется до 15 % всей влаги), удаление основной части влаги сублимацией, что соответствует периоду постоянной скорости сушки, и удаление остаточной влаги тепловой сушкой.
Механизм переноса влаги (в виде пара) от поверхности испарения при сублимационной, или молекулярной, сушке специфичен: он происходит путем эффузии, т.е. свободного движения молекул пара без взаимных столкновений их друг с другом.
Сушка проводится при осторожном и мягком обогреве замороженного материала водой, потому что количество передаваемого тепла не должно превышать его расхода на сублимацию льда без его плавления. Непосредственно на сушку сублимацией расходуется умеренное количество тепла низкого потенциала (при температуре 40 - 50 °С), но суммарный расход энергии и эксплуатационные расходы больше, чем при любом другом способе сушки, исключая сушку в поле токов высокой частоты.
Применение этого дорогостоящего способа сушки целесообразно лишь в тех случаях, когда к высушенному продукту предъявляются высокие требования в отношении сохранения его свойств при длительном хранении. В настоящее время путем сублимации сушат главным образом ценные продукты, не выдерживающие обычно тепловой сушки и требующие продолжительного сохранения их биологических свойств (пенициллин и некоторые другие медицинские препараты, плазма крови, высококачественные пищевые продукты).
2. Описание технологической схемы установки
Рисунок 2.1 ? Схема сушильной установки: 1 - воздуходувка; 2 - топка; 3 - загрузочное устройство; 4 - аппарат кипящего слоя; 5 - циклон; 6 - мокрый скруббер; 7 - дымосос; 8 - аппарат для охлаждения; 9 - выгрузочное устройство; 10 - решетка
Работа установки (рисунок 2.1) осуществляется следующим образом:
Топочные газы, полученные в топке 2 при сжигании природного газа, поступают в аппарат кипящего слоя 4, в который непрерывно из бункера по ленточному питателю подают исходный материал. С помощью загрузочного устройства 3 материал поступает в сушилку на решетку 10. Сухой продукт непрерывно, через шлюзовой питатель 9, выгружается из аппарата. Газы, отсасываемые дымососом 7, очищаются от пыли в циклонах 5 и направляются затем на санитарную очистку в скруббер 6, орошаемый водой.
Наличие в схеме двух вентиляторов - нагнетательного и дымососа - позволяет обеспечить в верхней части сушилки давление, близкое к атмосферному давлению, что упрощает конструкцию загрузочных и разгрузочных устройств.
3. Расчет сушильной установки
3.1 Расчет основных параметров аппарата с кипящим слоем
1) Количество высушенного продукта:
G2 = G1• = 30000 • = 24489,8
где G1, G2 - расходы влажного и сухого материала; wн, wк - начальная и конечная влажности материала.
2) Количество влаги, удаляемое в сушилке:
W = G1 ? G2 = 30000 ? 24489,8 = 5510,2
3) Расход влажного материала на 1 кг испаренной влаги:
m = = = 5,4
4) Количество тепла, отданное в сушилке теплоносителем на 1 нм3 природного газа.
Принимаем 6% потери тепла топкой и сушилкой:
з = 0,94
Теплотворная способность природного газа:
Qрн = 34358
Тогда:
q = (Qрн + 2,214 • t2 ) • (1 ? ) • з = (34358 + 2,214 • 80) • (1 ? ) • 0,94 = 28467,6
где t1, t2 - начальная и конечная температуры топочных газов.
5) Расход тепла на испарение 1 кг влаги:
q' = (2480,5 + 2 • t2 ) + ( m + 1) • cм • и2 = (2480,5 + 2 • 80) + (5,4 + 1) • 1,05 • 80 = 3178,1
6) Количество влаги, испаряемое теплом 1 нм3 природного газа:
Wуд = = = 9,0
7) Расход топлива на сушку:
R = = = 615,0
8) Коэффициент избытка воздуха.
Принимаем потери воздуха в топке 3 %:
в = 0,97
Тогда:
б = ? 0,43 = ? 0,43 = 3,9
9) Часовой расход воздуха на горение и смешение с топочными газами (для подбора вентилятора): Vвозд = 9,4 • б • R = 9,4 • 3,9 • 615,0 = 22545,2
10) Объемный расход топочных газов.
При нормальных условиях:
V0 = (9,4 • б + 1) • R = (9,4 • 3,9 +1) • 615,0 = 23160,1
На входе в сушилку:
V1 = V0 • = 23160,1 • = 78281,1
На выходе из сушилки:
V2' = V0 • = 23160,1 • = 29876,5
Средняя плотность водяных паров:
св.п. = • = • = 0,58
Объем образующихся водяных паров при нормальных условиях:
Vп = = = 9500,3
Объём образующихся водяных паров на выходе из сушилки:
Vп ' = Vп • = Vп • = 12255,4
Расход отработанных газов:
V2 = Vп ' + V2' = 12255,4 + 29876,5 = 42131,9
12) Скорость газа.
Для полидисперсного материала при максимальном размере частиц 10 мм скорость газа в аппарате принимается на основе опытных данных:
щг = 3
Скорость газа в сепараторе для уноса частиц размером 0,1 мм рассчитывается по формуле Горшко, Розенбаума, Тодеса и пр. при порозности 1,0:
мг = 0,02 • 10?3 Па • с (при 120 °С)
сг = с0 • = 1,293 • = 1,0
нг = = = 2,2 • 10?5
Ar = • = • = 27,3
Re = = = 1,29
щун = = = 0,28
13) Диаметр решетки и сепаратора:
Dап = = ? 2,2 м
Dсеп = = ? 7,3 м
14) Высота.
Принимаем потери напора в сушилке:
?P = 500 мм вод. ст.
Высота кипящего слоя:
Hсл = = = 1,5 м
Высота сепаратора:
Hсеп = 4 • Hсл = 4 • 1,5 = 6,0 м
Общая высота аппарата:
Hап = Hсл + Hсеп = 1,5 + 6,0 = 7,5 м
Размеры днища аппарата принимаются конструктивно.
В подрешетном пространстве против выхода газов из топки установлена отражательная стенка из шамотного кирпича, создающая более благоприятные условия для распределения и растекания газового потока в подрешетном объеме.
15) Толщина стенки аппарата.
д = = = 10,4 мм
[у] = 130 МПа (нержавеющая сталь)
= 0,9. где Pp - давление испытания; - коэффициент сварного шва.
Примем толщину: д = 12 мм
3.2 Расчет оптимального диаметра воздуховодов и штуцера
Внутренний диаметр воздуховода круглого сечения рассчитывают по формуле:
d = = = 0,86 м
Выбираем воздуховод d = 850 мм, сталь углеродистая.
По принятому диаметру труб выбираем приварной фланцевый штуцер внутренним диаметром 850 мм, крепящийся через поронитовую прокладку к корпусу сушилки болтовым соединением.
Рисунок 3.1 - Основные размеры штуцера: dT - внешний диаметр; ST - толщина стенки; HT - высота щтуцера
3.3 Выбор конструкционного материала сушилки
Таблица 3.1 - Конструкционный материал сушилки
|
Марка металла |
Условия применения |
Виды испытаний материала основного слоя |
Примерное назначение |
||
|
Tст, °С |
Ру, , не более |
||||
|
Сталь Х18Н12ТС |
От ? 20 до +1100 |
4 |
На растяжение, холодный загиб и ударную вязкость. |
Обечайки, днища, патрубки и другие детали химической аппаратуры, предназначенной для работы при высоких температурах. |
3.4 Расчет вспомогательного оборудования
3.4.1 Топка
Сушильный агент с необходимой для данного процесса сушки температурой получают в смесительной камере, которая снабжена предохранительным клапаном на случай хлопков или взрывов в топочной камере.
Число горелок для сжигания топлива, как правило, одна, максимум две. Розжиг топки при сжигании газа производится электрическим или газовым запальником. В случае мазута требуется предварительный прогрев топочного пространства дровами. Для визуального наблюдения за процессом горения и топочным пространством установлена гляделка.
Топка выносная круглого сечения с огнеупорной футеровкой в один кирпич. Между топкой и наружным кожухом оставлен зазор в 40 мм, образующий каналы, по которым движется вторичный воздух. Благодаря такому устройству снижаются потери тепла и увеличивается срок службы огнеупорной футеровки.
Для удобства проведения монтажных и обмуровочных работ и для температурного расширения, топка выполняется откатной. Температура в топочном пространстве поддерживается на уровне 1200 - 1300 °С путём подачи на горение соответствующего избытка воздуха.
Тепловая нагрузка топки:
Q = = = 7771,6 кВт
Объем топочной камеры:
Vт = = = 6,7 м3
где qт - тепловое напряжение топки, .
Принимаем топку L = 5 м, тогда диаметр топки:
Dт = = ? 1,3 м
Сопротивление топки:
?P = 200 мм вод. ст.
3.4.2 Циклон
Первой ступенью очистки отработавших газов является циклон. Циклон предназначен для интенсивного и эффективного осаждения твердых частиц под действием центробежной силы.
Производительность циклона по газу:
V = V2 = = 11,7
Выбираем батарейный циклон из элементов ЦН - 15у с числом элементов циклона:
n = 10
Принимаем условную скорость газа в цилиндрической части циклона:
щц = 3,5
Диаметр элемента:
D = = ? 0,7 м
Плотность воздуха:
сс = с0 • = 1,293 • = 1,0
Гидравлическое сопротивление циклона:
?Pц = = = 1041,25 Па
Группа из десяти циклонов ЦН - 15у с выходом воздуха через улитку:
о = 112 ДРц = 2200 = 220 мм вод. ст.
3.4.3 Мокрый скруббер
Скорость газа в сечении аппарата рекомендовано принимать в пределах 0,6 - 1,2 . Примем:
щ = l,2
Диаметр аппарата:
D = = = 3,52 м
Примем:
D = 3,6 м
Тогда истинная скорость:
щ = = = 1,15
Плотность воздуха (при 20 °С):
св = 1,2
Массовый расход воздуха:
G = V2 • св = • 1,2 = 14,0
Расход воды на орошение. Принимаем коэффициент орошения:
B = = 1,2
Тогда расход воды:
L = G • B = 14,0 • 1,2 = 16,8
Высота аппарата:
Н = 3 • D = 3 • 3,6 = 10,8 м
Для подбора форсунок размер капель рекомендуется принимать в пределах:
dK = 500 ? 1000 мкм
Потери напора:
ДРс = 250 Па ? 25 мм вод. ст.
3.4.4 Подбор дымососа
Дымососы являются непременным элементом газовоздушных трактов энергетических объектов, использующих органическое топливо - тепловых электрических станций. Технические характеристики дымососов в значительной степени определяют энерго- и материалосберегающие показатели, а также показатели эксплуатационной надежности комплектуемых машинами объектов.
Дымососы ДН - 12,5; ДН - 11,2; ДН - 10 и ДН - 9 предназначены для отвода дымовых газов. Допускается применение дымососов в технологических установках. Температура окружающего воздуха не должна быть ниже ? 30 °С и выше + 40 °С. Максимально допустимая температура перемещаемых дымовых газов на входе в дымососы не должна превышать 200 °С.
Основными узлами дымососов являются рабочее колесо, улитка, всасывающая воронка, осевой направляющий аппарат и постамент. Рабочие колеса дымососов состоят из крыльчатки и ступицы. Крыльчатка представляет собой сварную конструкцию, состоящую из 16 листовых загнутых назад лопаток, расположенных между основным и коническим покрывающими дисками. Лопатки и покрывающий диск - штампованные.
Дымососы выполняются без автономной ходовой части с непосредственной посадкой рабочего колеса на вал электродвигателя - привода. С целью предотвращения перегрева подшипников электродвигателей, расположенных со стороны рабочих колес (передних подшипников), посадочные поверхности ступиц рабочих колес выполняются со шлицевыми пазами.
Улитки дымососов сварные из листовой стали. Для создания необходимой жесткости торцевые стенки улиток усиливаются оребрением из полос. Выем ротора дымососов (электродвигатель - привод с насаженным рабочим колесом) осуществляется через отверстие в торцевой стенке улиток, расположенной между рабочим колесом и электродвигателем.
Производительность по газу:
Vд = 1,2 • V2 = 1,2 • 42131,9 = 50558,28
Гидравлическое сопротивление дымососа:
ДРд = 1,3 • ( ДРц + ДРс ) = 1,3 • (220 + 25) = 318 мм вод. ст.
где ДРц - гидравлическое сопротивление циклона; ДРс - гидравлическое сопротивление скруббера.
По величине и принимаем дымосос по каталогу.
Для подбора дымососа примем производительность 50,5 и гидравлическое сопротивление 320 мм вод. ст.
Тогда выбираем дымосос ДН - 15,5 при частоте вращения 970 мин?1.
Основные технические характеристики дымососа ДН - 15,5 (ТУ 108.1360-85):
Частота вращения 970 (лев/прав); Производительность 66,5 ;
Давление 402 мм вод. ст.; Потребляемая мощность 120 кВт; Номинальная частота вращения 970 мин?1.
3.4.5 Подбор вентилятора
Производительности по воздуху:
V = 1,3 •Vвозд = 1,3 • 22545,2 = 29308,76
Гидравлическое сопротивление:
Рв = (ДРап + ДРт) = 200 + 500 = 700 мм вод. ст.
По каталогу выбираем вентилятор радиальный центробежный ВД - 13,5. Необходимое количество вентиляторов: 3.
Основные технические характеристики вентилятора ВД - 13,5:
Производительность 40 ; Давление 200 - 300 мм вод. ст.; Диаметр 1350 мм.
3.4.6 Решетка
Площадь живого сечения решетки принимаем 6 %. Площадь всей решетки или площадь сечения аппарата:
S = = = 3,8 м2
Площадь живого сечения 0,27 м. Отверстия примем диаметром 5 мм.
Решетка выполняется из 8 секторов жароупорной стали, скрепленных в центре соединительной тарелкой.
Крепление решетки осуществляется следующим образом. По периферии аппарата приварено кольцо со специальным пазом для асбестового шнура, на которое укладывается решетка таким образом, чтобы между ней и стенкой аппарата оставался зазор для температурного расширения. Зазор заполняется асбестовой прокладкой. Сверху решетку прижимают уголками с болтовым или клиновым креплением. Съем и установку решетки производят через боковой вертикальный люк. Количество решеток: 1. Материал: Х18Н9Т. Толщина: 30 мм.
От прогиба и разрушения газораспределительную решетку предохраняют две опорные балки круглого сечения.
4. Мероприятия по технике безопасности
4.1 Характеристика применяемых веществ
Метан
Метан - (СН4) - бесцветный газ с температурой кипения ? 161,6 єС. Главная составная часть природного горючего и рудничного газов, содержится в газах нефтепереработки, образуется при газификации твердых топлив. Применяется для получения ацетилена, синильной кислоты, хлороформа, технического углерода и других веществ, а так же как топливо. Предел взрываемости 8 - 15 %.
Каменный уголь
Каменный уголь - твёрдое горючее полезное ископаемое растительного происхождения; разновидность углей ископаемых с более высоким содержанием углерода и большей плотностью, чем у бурого угля. Представляет собой плотную породу чёрного, иногда серо - чёрного цвета с блестящей, полуматовой или матовой поверхностью. Содержит: 75 - 97 % и более углерода; 1,5 - 5,7 % водорода, 1,5 - 15 % кислорода; 0,5 - 4 % серы; до 1,5 % азота; 45 - 2 % летучих веществ; количество влаги колеблется от 4 до 14 %; золы - обычно от 2 - 4 % до 45 %. Высшая теплота сгорания, рассчитанная на влажную беззольную массу каменного угля, не менее 23,8 МДж/кг (5700 ккал/кг).
Каменный уголь образуются из продуктов разложения органических остатков высших растений, претерпевших изменения (метаморфизм) в условиях давления окружающих пород земной коры и сравнительно высокой температуры. С возрастанием степени метаморфизма в горючей массе каменный уголь последовательно увеличивается содержание углерода и одновременно уменьшается количество кислорода, водорода, летучих веществ; изменяются также теплота сгорания, способность спекаться и др. свойства. На изменении этих качеств, определяемых по результатам термического разложения угля (выход летучих веществ, характеристика нелетучего остатка), строится, принятая в СССР, промышленная классификация по маркам: длиннопламенные (Д), газовые (Г), газовые жирные (ГЖ), жирные (Ж), коксовые жирные (КЖ), коксовые (К), отощенные спекающиеся (ОС), тощие (Т), слабоспекающиеся (СС), полуантрациты (ПА) и антрациты (А). Для коксования используются в основном каменный уголь марок Г, Ж, К и ОС, частично Д и Т.
По размеру получаемых при добыче кусков каменный уголь классифицируется на: плитный (П) - более 100 мм, крупный (К) - 50 - 100 мм, орех (О) - 26 - 50 мм, мелкий (М) - 13 - 25 мм, семечко (С) - 6 -13 мм, штыб (Ш) - менее 6 мм, рядовой (Р) - не ограниченный размерами. Принадлежность к марке и крупность кусков каменного угля обозначаются буквенными сочетаниями - ДК и пр.
Существует международная классификация каменного угля, основанная на содержании летучих веществ, спекаемости, коксуемости и отображающая технологических свойства углей.
Глубина залегания углей различна ? от выхода на поверхность до 2000 - 2500 м и глубже. При современном уровне горной техники добыча каменного угля может производиться открытым способом до глубины 350 м. Наибольшие запасы каменного угля в России находятся в Тунгусском бассейне. Самыми крупными разрабатываемыми бассейнами каменного угля являются Донецкий, Кузнецкий, Печорский, Карагандинский; в США - Аппалачский и Пенсильванский, в Польше - Верхнесилезский и его продолжение в Чехословакии - Остравско - Карвинский, в Германии - Рурский, в Китае - Большой Хуанхэбасс, в Великобритании - Южно - Уэльсский, во Франции - Валансьеннский и в Бельгии - Брабантский. Применение каменного угля многообразно. Он используется как бытовое, энергетическое топливо, сырьё для металлургической и химической промышленности, а также для извлечения из него редких и рассеянных элементов.
4.2 Средства индивидуальной защиты
При наличии в воздухе рабочей зоны вредных веществ в количестве, превышающем предельно допустимую концентрацию, необходимо пользоваться индивидуальными средствами защиты органов дыхания, которые подразделяются на два основных класса: фильтрующие и изолирующие.
Источниками выделения химических веществ в процессе сушки могут являться негерметичное оборудование, недостаточно механизированные (автоматизированные) операции загрузки сырья и выгрузки готовой продукции, ремонтные работы. Химические вещества могут поступать в производственные помещения и через приточные вентиляционные системы в тех случаях, когда атмосферный воздух загрязнен химическими продуктами, являющимися выбросами производства.
Непосредственными источниками выделения химических веществ при плохом хранении могут стать подготовительные операции: размол и просеивание материалов, транспортирование сырья. Газы, находящиеся под давлением, могут проникать через неплотности в сушилке и вспомогательном оборудовании. В основных химических процессах газы и жидкости в окружающую среду проникают из реакторов и электролизеров (люки, сальники, смотровые окна, фланцевые соединения). В процессе сушки химические вещества выделяются в результате недостаточной герметизации оборудования, преимущественно при операциях загрузки и выгрузки материалов.
Заключительные операции в процессе сушке (расфасовка, транспортировка) также могут сопровождаться загрязнением воздушной среды химическими продуктами, в особенности при загрузке и разгрузке емкостей и тары.
При выборе защитного прибора, наиболее пригодного для конкретных условий, необходимо обязательно учитывать характер загрязнения воздушной среды.
Требования по защите персонала
Твердые реактивы, способные раздражать кожу или слизистые оболочки, следует расфасовывать в специальных вентилируемых помещениях или - при условии теплой, сухой, безветренной погоды - на открытом воздухе. Работать следует в резиновых перчатках, защитных очках или маске. Волосы должны быть убраны под берет или косынку, манжеты и ворот халата - плотно прилегать к телу. При расфасовке пылящих или выделяющих едкие пары веществ необходимо надевать респиратор или противогаз. Нельзя заменять респираторы марлевыми повязками - они недостаточно эффективны. После расфасовки пылящих веществ необходимо принять душ, а спецодежду отдать в стирку.
Фильтрующие средства защиты
К фильтрующим средствам защиты относятся промышленные фильтрующие противогазы, фильтрующие респираторы и фильтрующие самоспасатели. В фильтрующих средствах защиты наружный воздух очищается от содержащихся в нем вредных веществ и затем поступает к органам дыхания; выдыхаемый воздух удаляется наружу.
Фильтрующие средства защиты получили широкое распространение в химической промышленности как наиболее доступные, простые и надежные в эксплуатации, не связывающие рабочего с определенным местом действия, но область применения их ограничена. Фильтрующими средствами защиты нельзя пользоваться при неизвестном составе загрязняющих атмосферу веществ.
Средства защиты кожных покровов
Для защиты кожных покровов от вредных факторов производственной среды, а также механических повреждений используют спецодежду, спецобувь, защитные рукавицы и перчатки. К специальным средствам защиты кожи относятся защитные пасты, мази и кремы.
Средства защиты глаз
Для защиты глаз применяют защитные очки, щитки, маски. Защитные очки выпускаются в соответствии с требованиями ГОСТ двух основных видов: 030 - очки защитные открытые, 033 - очки защитные закрытые.
Средства защиты от шума
Борьба с аэродинамическим шумом, возникающим при работе вентиляционных установок, кондиционеров, компрессоров, при сушке и других технологических операциях требует значительно больших усилий и часто является недостаточной. Основное снижение шума чаще всего достигается звукоизоляцией источника или применением глушителей - активных или реактивных. Для защиты от шума и вибрации большое применение находят звуко - и вибропоглощающие материалы: волокнисто - пористые - войлок, вата, акустическая штукатурка, ультратонкое стеклянное и базальтовое волокно, а также мембранные поглотители. Средства личной защиты от шума выпускаются трех основных видов: антифоны, противошумные наушники и встроенные в другие средства индивидуальной защиты противошумные устройства.
Защита от повреждений головы
Для защиты от повреждений головы применяют различного рода каски: текстолитовые, полиэтиленовые, винипластовые и стеклопластиковые каски.
4.3 Пуск и эксплуатация сушильной установки
Порядок эксплуатации сушильной установки
1. Сушильная установка перед пуском должна быть осмотрена, проверена исправность и готовность к работе всех связанных с ней аппаратов и трубопроводов, исправность контрольно - измерительных приборов, регуляторов температуры и давления в топке.
2. Пуск сушильной установки должен производиться строго в установленной последовательности, которая должна быть указана в технологической инструкции предприятия.
3. При работе сушильной установки необходимо непрерывно контролировать параметры процесса и исправность аппаратуры.
4. Для предотвращения взрывов необходимо тщательно контролировать входные параметры природного газа и топочных газов.
5. Во избежание неисправностей необходимо брать пробу сырья, поступающего на сушку, для контроля количества находящихся в нем примесей и влаги. Предельно допустимое количество коррелирующих примесей в сырье должно быть указано в инструкции.
6. Герметичность основного аппарата и связанного с ним вспомогательного оборудования необходимо проверять, контролируя расход газов и количество кислорода. При падении давления ниже предельно допустимого необходимо принять меры к остановке процесса.
7. Следует систематически проверять исправность предохранительного клапана и исключать появление жидкости, которая может быть выброшена вместе с парами и газами через предохранительный клапан наружу.
8. Необходимо следить за тем, чтобы поврежденные участки барабана и его опор своевременно исправлялись. Теплоизоляция должна быть чистой и исправной.
9. При обнаружении утечек газа в сушильной установке, необходимо немедленно остановить работу установки для предотвращения возможного воспламенения или образования смесей взрывоопасных концентраций.
10. При возникновении аварии или пожара следует оперативно произвести остановку процесса сушки и предпринять все меры по их устранению.
11. В цехах необходимо проверять наличие первичных средств пожаротушения и исправность имеющихся стационарных или полустационарных систем пожаротушения.
Сушильные установки больших размеров должны быть обеспечены стационарными системами водяного или воздушно - пенного охлаждения и тушения, состояние и наличие которых следует систематически проверять.
Порядок пуска сушильной установки
Пуск установки производят в следующей последовательности: включают дымосос, разжигают топку, пускают головной вентилятор, загружают подушку из сухой соли и после нагревания ее выше 100°С начинают загрузку влажного материала и одновременно выгрузку из аппарата сухого.
При остановке вначале прекращают подачу газа и влажного материала, перекрывают подачу воздуха в камеру горения, некоторое время продувают слой, температура которого при прекращении подачи влажного материала обычно повышается, останавливают головной вентилятор и затем дымосос.
Регулирование процесса происходит путем стабилизации температуры и высоты слоя. Стабилизацию температуры слоя осуществляют соответственным изменением количества подаваемой соли. Для грубой регулировки процесса служит шибер на буферном бункере.
Средства контроля и дистанционного управления смонтированы на панелях в помещении операторной.
Для устранения прорыва газов у стенок между решеткой и корпусом аппарата необходимо самым тщательным образом произвести укладку и уплотнение отдельных элементов решетки.
По периферии аппарата на огнеупорную футеровку укладывается металлическое опорное кольцо, которое приваривается к корпусу аппарата. На это кольцо на асбестовой прокладке укладываются элементы решетки. Между решеткой и корпусом аппарата оставляется зазор для температурного расширения заполняемый шнуровым асбестом. Поверх уложенной решетки по периферии накладывается металлический пояс, прижимающий решетку к опорному кольцу при помощи клиньев или болтов.
Сушка концентратов в кипящем слое требует равномерного распределения по поверхности слоя влажного материала, так как при точечной загрузке нарушается гидродинамика процесса. Воздух, нагретый в опорных балках под газораспределительной решеткой, подается под забрасыватель через щелевидные отверстия и используется для улучшения распределения загружаемого материала по поверхности слоя.
Наличие в схеме двух вентиляторов - нагнетательного и дымососа - позволяет обеспечить в верхней части сушилки давление, близкое к атмосферному давлению, что упрощает конструкцию загрузочных и разгрузочных устройств.
Во время работы запрещается
_ курить
_ принимать пищу
_ отвлекаться
_ покидать рабочее место.
_ не соблюдать все имеющиеся правила эксплуатации установки и техники безопасности
Возможные аварийные ситуации
В процессе работы установки под влиянием множества факторов могут происходить различные аварийные ситуации:
_ разрыв прокладок;
_ выход из строя вспомогательного оборудования;
_ выход из строя предохранительных клапанов;
_ прекращение подачи природного и топочных газов;
_ прекращение подачи электроэнергии;
_ прекращение подачи воды;
В результате всех вышеперечисленных аварийных ситуаций необходимо сразу же произвести остановку установки, сообщить о случившемся начальству и продумать все возможные пути решения возникшей проблемы.
4.4 Первая помощь пострадавшим
Перед тем как перейти к оказанию первой помощи, необходимо устранить причины, вызвавшие тяжелые состояния пострадавшего (при отравлении газом или вредной смесью - вывести пострадавшего из загазованной зоны; при поражении электрическим током - освободить от соприкосновения с токоведущей частью и тому подобное).
При потере сознания
При потере сознания необходимо пострадавшему обеспечить приток свежего воздуха, устранить в одежде все, что может стеснять или затруднять свободное дыхания, обрызгать лицо холодной водой, дать понюхать нашатырного спирта. При отсутствии дыхания немедленно приступить к проведению искусственного дыхания.
При отравлении
Если рабочий, находящийся в помещении почувствовал общую слабость, головокружения, необходимо вывести его из загазованной зоны на свежий воздух.
При ожогах
При термических ожогах первой степени обожженное место необходимо обильно промыть струей чистой и холодной воды, после чего наложить сухую стерильную повязку. При средних и тяжелых ожогах на место ожога необходимо наложить стерильную повязку и направить в здравпункт. Запрещается накладывать на обожженное место повязки с какими - либо мазями, жирами, маслами и тому подобным, чем - либо присыпать обожженное поверхность, прокалывать образовавшие пузыри, так как это увеличивает опасность инфекции.
При поражении электрическим током
При поражении электрическим током, если человек остается в соприкосновении с токоведущими частями, необходимо немедленно освободить его от действия тока: выключить рубильник, выдернуть предохранительную пробку или перерубить токопроводящий провод изолированным инструментом.
Если нет возможности быстро отключить электрический ток, оказывающий помощь должен изолировать свои руки резиновыми перчатками, сухой тряпкой и отделить пострадавшего от тока. При этом нужно действовать, по возможности, одной рукой.
После освобождении пострадавшего от действия электрического тока следует немедленно приступить к оказанию первой помощи.
При кровотечениях
Чтобы остановить кровотечение, необходимо: поднять раненую конечность вверх; кровоточащую рану закрыть перевязочным материалом из индивидуального пакета, сложенным в комочек и придавить сверху, не касаясь пальцами самой раны; в таком положении, не отпуская пальцы, держать в течение 4 - 5 минут. Если кровотечение остановится, не снимая наложенного материала, поверх него наложить еще одну подушечку из другого пакета и забинтовать раненое место.
При сильном кровотечении, если оно не останавливается тугой повязкой, применить сдавливание кровеносных сосудов, питающих раненую область, для этого необходимо: наложить жгут, а при его отсутствие - закрутку из подходящего материала. Жгут накладывается выше места кровотечения, ближе к ране, на одежду или мягкую подкладку из бинта, что бы ни прищемить кожу. Под жгут закладывается записка с указанием даты и времени его наложения, ФИО положившего жгут. Во избежание омертвления конечности жгут необходимо накладывать не более чем на 30 минут.
В случае кровотечения из артерии головы или когда нет возможности сделать жгут, нужно прижать артерию выше места повреждения кости и немедленно транспортировать раненного в здравпункт.
Заключение
В работе выполнен расчет установки непрерывного действия для сушки каменного угля производительностью 30 т/ч. Разработана схема сушильной установки.
По результатам расчета расход топлива на сушку составляет 615 нм3/ч, а общий расход воздуха - 22545,2 нм3/ч. Нагнетание воздуха в топку осуществляют три вентилятора ВД - 13,5. Для получения сушильного агента применятся топка длиной 5 м и диаметром 1,3 м. Аппарат кипящего слоя имеет следующие технические характеристики: диаметр аппарата - 2,2 м, общая высота аппарата - 7,5 м, диаметр сепаратора - 7,3 м, высота сепаратора - 6 м, толщина стенки аппарата - 12 мм. Корпус аппарата выполнен из стали марки Х18Н12ТС. Отвод отработанных газов из аппарата производится дымососом ДН - 15,5. Очистку отработанного газа осуществляет группа из десяти циклонов ЦН - 15у. Доочистка отработанного газа реализуется мокрым скруббером высотой 10,8 м и диаметром 3,6 м с расходом воды 16,8 кг/с.
Библиографический список
1. Дытнерский Ю.И., Коган С.З., Ковалев Ю.Н. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию. М.: Химия 1991. 494 с.
2. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов. Л.: Химия, 1976. 552 с.
3. Сушильные аппараты и установки. Каталог ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ. Изд. 3 - е. М., 1975. 64 с.
4. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1973. 754 с.
5. Лыков М.В. Сушка в химической промышленности. М.: Химия, 1970. 429 с.
6. Справочные данные к курсовому проектированию / Метод. указания / Сост.: В.С. Сальников. - Ярославль: Изд - во ЯГТУ, 2006 - 51 с.
7. Б.А. Блюменкранц и др. под ред. И.Г. Староверова: Монтаж вентиляционных систем // ЯГТУ, 2006 - 51 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Сущность процесса сушки. Расчет сушильной установки. Аппаратное обеспечение процесса сушки. Технологические основы регулирования сушилок с кипящим слоем. Определение момента окончания сушки по разности температур. Автоматизация сушильных установок.
дипломная работа [2,7 M], добавлен 25.01.2011Применение аппаратов с кипящим слоем. Материальный, тепловой, гидродинамический, гидравлический и конструктивный расчеты сушилки с псевдоожиженным слоем. Подбор вспомогательного оборудования: калорифера, циклона, вентилятора, питателя, разгрузителя.
курсовая работа [769,9 K], добавлен 07.08.2017Конструкция и принцип действия сушильного аппарата. Расчет барабанной сушилки. Выбор параметров агента на входе в сушилку. Определение параметров сушильного агента на выходе из сушилки. Подбор калорифера, циклона и вентилятора. Внутренний тепловой баланс.
курсовая работа [3,7 M], добавлен 02.10.2012Обзор патентов и технической литературы. Обоснование и выбор технологической схемы производства, контроля и автоматизации. Разработка конструкции сушилки с "кипящем" слоем для сушки хлорида калия. Технологический расчет аппарата, прочностные расчеты.
презентация [763,5 K], добавлен 15.05.2015Расчет установки для сушки известняка. Обоснование целесообразности выбора конструкции аппарата с учетом современного уровня развития технологии, экономической эффективности и качества продукции. Выбор технологической схемы, параметров процесса.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 20.05.2015Технологический проект сушильной установки аммофоса для зимних и летних условий: параметры топочных и отработанных газов, расход сушильного агента. Производственный расчет вспомогательного оборудования: вытяжного циклона, вентилятора и рукавного фильтра.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 02.04.2011Назначение, классификация и конструкция сушилок, обоснование выбора метода и тепловой расчет процесса сушки. Определение параметров воздуха в сушильной камере. Расчет и выбор основного и вспомогательного оборудования, калориферной установки, вентилятора.
курсовая работа [755,4 K], добавлен 05.07.2010Материальный, тепловой, гидродинамический баланс сушильной установки. Подбор газораспределительного устройства и фланцев. Расчет калорифера, загрузочно-выгрузочных устройств, системы пылеочистки, диаметров штуцеров для входа и выхода газа, опор аппарата.
курсовая работа [240,8 K], добавлен 05.03.2014Принципиальная технологическая схема сушильной установки. Построение рабочей линии процесса сушки. Расчет газовой горелки, бункера-питателя, ленточного и винтового транспортера, шлюзового дозатора, вентилятора дымососа. Расчет тепловой изоляции установки.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 13.01.2015Общие способы интенсификации процесса абсорбции. Физическая сущность процесса. Технологический расчет абсорбера. Типы и основные размеры корпусов емкостных аппаратов. Механический расчет аппарата на прочность. Выбор и расчет вспомогательного оборудования.
курсовая работа [599,4 K], добавлен 10.04.2014
