Анализ использования оборотных систем водопользования на железнодорожном транспорте

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. РАСЧЕТ ОБОРОТНОГО КОНТУРА ОХЛАЖДЕНИЯ КОМПРЕССОРНЫХ УСТАНОВОК

2. РАСЧЕТ ОБОРОТНОГО КОНТУРА ОБМЫВКИ ЩЕЛОЧНЫМ МОЮЩИМ РАСТВОРОМ ДЕТАЛЕЙ И УЗЛОВ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

3. РАСЧЕТ КОНТУРА ОБМЫВКИ ВАГОНОВ

ВЫВОДЫ

ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

1 Контур: W=42м; T; T

2 Контур:W=115

3 Контур:

N=104 шт;

ВВЕДЕНИЕ

Курсовой проект посвящен анализу использования оборотных систем водопользования на железнодорожном транспорте.

В зависимости от технологического назначения вода в системе оборотного водообеспечения может быть подвергнута различной обработке. Если вода является теплоносителем и в технологическом процессе происходит только ее нагревание, то перед последующим использованием ее охлаждают в пруду, брызгательном бассейне или градирне, где она охлаждается до 15-20C (в зависимости от климатических условий) и снова возвращается на производство для охлаждения оборудования.

Качество охлаждающей воды обычно жестко не нормируется , поскольку оно зависит от условия применения. Если вода выполняет роль транспортирующей или поглощающей среды различных примесей, то она перед подачей ее в оборотный цикл очищается на очистных сооружениях.

Иногда воду обрабатывают перед повторным использованием очисткой от загрязнения и охлаждением.

В системах очистного водообеспечения безвозвратные потери воды (испарение, унос ветром или разбрызгивании, образование осадков), компенсируется дополнительным, так называемым подпиточным количеством свежей воды из источника питьевой воды. Общее количество подпиточной воды не превышает 5-10% от циркулирующего в системе. Поскольку требования к воде в различных технологических процессах резко отличаются, то создаются технологические оборотные контуры воды(1,2 и более), каждый из которых объединяют в однородные технологические, близкие по характеру находящихся в воде загрязнений. Очистка оборотной воды производится на очистных участках контура.

Для ликвидации избытка контурной воды за счет конденсата греющего пара воду заливают из поверхностных источников, а загрязнения, отделенные в очистных сооружениях (всплывшие нефтепродукты и осадок), выводят своевременно из оборотного цикла. В процессе эксплуатации предусматривается периодическая или непрерывная продувка или подпитка контура для восполнения потерь воды.

При проектировании водооборотных систем водопользования предприятий. Должны соблюдаться следующие принципы:

- сточная вода после промежуточной очистки должна использоваться в том же технологическом процессе, где она возникла;

- качество очищенной воды не должно ухудшать параметры технологического процесса;

- качество очищенной воды должно обеспечивать создание бессточных систем, по возможности без дополнительного применения чистой водопроводной воды;

-качество воды в пределах установленного уровня должно обеспечиваться известными методами очистки воды применительно к каждому технологическому процессу.

При создании замкнутых систем водопользования ремонтного предприятия его оборудование разбивается на три группы:

- котлы паровые, энергетическое оборудование, гальванические ванны, где используется чистая водопроводная вода;

- стенды для испытания двигателей, термические ванны, градирни, где можно использовать воду со следами масла, органических и минеральных загрязнений (техническую воду);

- моечные ванны и установки, где можно использовать воду с допустимыми нормами загрязнений.

Каждая группа оборудования кольцуется и обеспечивается соответствующими водораспределительными и очистными устройствами.

Применение замкнутых систем водопользования на предприятиях позволяет сократить расход воды на производственные нужды в 7-10 раз, химических реактивов на приготовление растворов и электролитов в 1,5-2 раза; исключить залповые сбросы загрязненных сточных вод; обеспечить охрану водоемов; снизить загрузку городских очистных устройств.

1. РАСЧЕТ ОБОРОТНОГО КОНТУРА ОХЛАЖДЕНИЯ КОМПРЕССОРНЫХ УСТАНОВОК

компрессорная установка охлаждение железнодорожный

Схема оборотного использования охлаждающей воды в компрессорных установках состоит из водоохладителя с насосом охлажденной воды, падающего насоса и сливного бака. (рис. 1)

При работе компрессора нагретая вода из сливного бака насосом подается в водоохладитель, откуда после охлаждения другим насосом возвращается в компрессор. Сливной бак является расширительной емкостью для обеспечения нормальной работы системы. Насосы подбираются исходя из необходимой производительности и создания напора 25-30 мм вод. ст.

В качестве водоохладителя испарительного типа используются различные типы теплообменников, выбор которых определяется климатическими и производственными условиями.

К ним относятся брызгательные бассейны или малогабаритные градирни ( открытые или вентиляционные ).

1. Определение потери воды от капельного уноса:

У = W К/ 100

где W- объем охлаждаемой воды, м/ сут;

К- коэффициент капельного уноса водоохладителя;

У = 42 0,19/ 100 = 0,07 м/сут

2. Определение потери воды от испарения:

U = WК( t- t) / 100

где W- объем охлаждаемой воды, м/сут;

К- коэффициент водоохладителя;

t - максимальная температура воды на выходе из компрессора, С

t - максимальная температура воды на входе в компрессор, С

U = 420,2( 47-24) / 100 = 1,93 м/ сут;

3. Определение количества осадка, образующегося в баках контура, г/м

Р = W ( C- C) / 1000,

где С - концентрация взвеси в циркулирующей воде контура;

С - предельно допустимая концентрация взвешенных веществ в

охлажденной воде, С = 30 г/ м

- доля взвеси в осадке;

1000 - коэффициент перевода в килограммы.

Р = 42 (47 - 30) / 0,41000 г / м

4. Определение количества воды, теряемой с осадком, кг/сут,

ОС = pК

где k - расчетная доля в осадке.

ОС = 1,78 0,6 = 1,06 кг/сут

5. Определение количества маслонефтепродуктов, всплывших в баках

контура, кг/сут.

P= W ( C- C) /

где С - концентрация маслонефтепродуктов в охлажденной воде контура;

C - предельно допустимая концентрация маслонефтепродуктов в

охлажденной воде, С

- расчетная доля нефтепродуктов во всплывшем слое.

Р= 42 (34-20) / 0,51000 = 1,17 кг/сут

6. Определение количества воды, теряемой с маслонефтепродуктами, кг/сут.

НП = pК,

Где К - доля воды, теряемая с маслонефтепродуктами.

НП = 1,170,5 = 0,58 кг/сут

7. Определение солесодержания в оборотном контуре. Солесодержание в контуре определяется на основе водно-солевого баланса.

При этом С определяется при П = 0, Q = 0 и трех значениях солесодержания в добавочной воде соответственно С = 300, 500 и 1000 мг/л.

(У+ОС+НП+П) С= (И+У+ОС+НП+П) С+Q,

Где У- потери воды от капельного уноса, м/сут;

ОС- потери воды с удаленным осадком,

НП- потери воды с выделенными нефтепродуктами,

И- потери воды от испарения,

С- солесодержание в добавочной воде, С = 1000г/ м

Q- количество поступивших в воду контура солей, г/сут.

Солесодержание воды в контуре не должно превышать 2000 мг/л. Если расчетное количество С по заданию не превышает 2000мг/л, то продувка не нужна. Если С> 2000мг/л, то рассчитывается объем продувки из водно-солевого баланса, при Q=0.

(У+ОС+НП+П)(И+У+ОС+НП+П)+Q

Объем подпитки определяется по формуле:

Q= И+У+ОС+НП

Затем рассчитывается процент подпитки и продувки в общем объеме контура.

(0,07+1,06+0,58+0) С = (1,93+0,07+1,06+0,58) 300

С = 638 мг/л

1,71С = (1,93+0,07+1,06+0,58) 500

С = 1064 мг/л

1,71С = (1.93+0,07=1.06+0,58) 1000

С = 2128 мг/л

С> 2128

Объем продувки находим из водно-солевого баланса при Q= 0

(У+ОС+НП+П) 2000 = (И+У+ОС+НП+П) С+Q

3420+2000П = 3640 +1000П

1000П = 220

П = 0,22

П = 0,22 м

100% = 100% =0,52%

Объем подпитки:

Q= И+У-ОС+НП

Q= 3,64

Процент подпитки и продувки в общем объеме контура:

100% = 100% = 8,6%

Рис. 1. Схема оборотного использования воды охлаждения компрессоров:

А - подпитка;

Q - циркулируемый объем;

Е - испарение;

- капельный унос;

- слив с целью уменьшения концентрации солей;

I- теплая вода;

II - холодная вода;

- темп выхода из градирни;

- на входе в градирню.

2. РАСЧЕТ ОБОРОТНОГО КОНТУРА ОБМЫВКИ ЩЕЛОЧНЫМ МОЮЩИМ РАСТВОРОМ ДЕТАЛЕЙ И УЗЛОВ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Для очистки от загрязнителей деталей и узлов подвижного состава перед ремонтом (букс, колесных пар, рессор, тележек, тормозных тяг) используют струйные моечные машины. В зависимости от поступающих загрязнений вода находится в обороте от 1 до 2 месяцев. Струйная моечная машина представляет собой закрытую камеру с наконечниками, которую называют соплом, куда поступают промывочные детали.

Моечный раствор готовят на водопроводной воде путем добавления до 50 г/л щелочного реагента (едкого натрия или кальцинированной соды) и 2-3 г/л жидкого стекла для эмульгирования смываемых нефтепродуктов.

При истощении моющего средства его корректируют добавлением щелочи. Моющий раствор из бака, располагающегося под камерой, подается насосом к соплам с напором 30-40 мм водяного столба, а отработанный раствор стекает обратно в бак. После этого происходит домывание объекта (детали) путем ополаскивания чистой водой.

В процессе работы машины образуется слой всплывших нефтепродуктов и образуется осадок, при этом обычно осадок забивает всасывающий патрубок насоса и сопловую систему, а находившиеся нефтепродукты замасливают промываемую поверхность, что приводит к ухудшению качества мойки деталей. Для предотвращения этого машину останавливают на чистку, а моющий раствор очищают.

Отработанные щелочные моющие растворы представляют собой эмульсии разной окраски от желто-белого до темно-коричневого цвета.

Общая щелочность раствора после промывки роликовых подшипников и букс составляет 10-100 мг-экв/л, а после обмывки колесных пар колеблется от 300-2500 мг-экв/л.

Нефтепродукты в воде находятся в виде кусков плавающей смазки, после подшипников и букс; в виде масел после обмывки тележек, колесных пар и цистерн.

Присутствие щелочи приводит к образованию коллоидного раствора и повышенному пенообразованию. Взвешенные вещества состоят из песка, глины, продуктов коррозии и износа промываемых деталей. Концентрация их составляет от 200-3000 мг/л.

Основным способом очистки отработанных растворов является отстаивание, причем за 3-5 минут отстаивания удаляется 60% взвешенных веществ.

Наиболее перспективным оборудованием по отстаиванию является реактор-отстойник, в котором для ускорения отведения взвешенных веществ и нефтепродуктов по оси аппарата размещено приспособление в виде последовательно расположенных воронок. Реактор-отстойник устанавливают после песколовки. Содержание взвешенных веществ на выходе при очистке воды после мойки вагонов составляет 75 мг/л, а производительность оборудования 5-10 м/час.

Для более глубокой очистки от нефтепродуктов и взвешенных веществ используют флотаторы. Максимальная концентрация нефтепродуктов на флотаторе не должна превышать 50 мг/л, после флотации содержание нефтепродуктов уменьшается в 8-10 раз.

Для более глубокой от нефтепродуктов используют фильтры с зернистой загрузкой.

1.Определение количества образующего осадка, кг/сут

Р=,

где W - производительность моющего насоса, м/ч

Т - продолжительность работы моющего насоса, час/сут

С - концентрация взвешенных веществ поступающего в моющий раствор, г/м

- доля твердой фазы в осадке,

1 - доля воды в осадке,

Р = = 171,12 кг/сут

2. Определение объема воды, теряемой с осадком, м/сут

ОС = Р (1-)

ОС = 171,12( 1- 0,5) = 85,56 м/сут

3. Определение количества смываемых нефтепродуктов, поступающих в моечный раствор, кг/сут.

Р = ,

где С - концентрация нефтепродуктов поступающих в моечный раствор, г/м

- доля нефтепродуктов в смываемой смеси,

1- - доля воды в смываемой смеси,

Р = = 136,62 кг/сут

4. Определение объема воды в смываемом нефтепродукте, м/сут

НП = Р( 1 - )

НП = 136,62 ( 1 - 0,5 ) = 68,31 м/сут

5. Определение объема воды от испарения при вентиляционном отсосе паров из моечной машины.

И = ,

Где С - содержание водяных паров в вентиляционном отсосе, г/м

Т - продолжительность работы вентилятора, ч/сут

W - производительность вентилятора, м /ч

И = = 2,88 м/сут

6. Определение объема потерь воды от уноса моющего раствора.

У = ,

Где К - коэффициент потери раствора от уноса и разбрызгивания равен 0,04

У = = 0,27 м/сут

7. Определение солесодержания в оборотном контуре. Солесодержание в контуре С определяется из уравнения (1). Значение С определяется при П=0 и Q = 30000 г/м и для С = 300, 500, 1000 г/м

(У+ОС+НП+П) С = (И+У+ОС+НП+П) С+Q

(0,27+85.56+68,31+0) С = (2,88+0,27+85,56+68,31+0) 300+30000

154,14С = 30047,106

С = 194,93 мг/л

154,14С = 108510

С = 703,97 мг/л

154,14С = 187020

С = 1213,31 мг/л

8. Объем продувки контура определяется из расчета что допустимое солесодержание моющего щелочного раствора используемого в обороте соответствует 7000 г/м, а Q - расчетное подкрепление раствора щелочью 30000 г/м.

Продувка не нужна, т.к. С<7000 г/м

9. Объем подпитки контура определяется по формуле:

Q = И+У+ОС+НП

Q = 2,88+0.27+85,56+68,31

Q = 157,02

100% = 100% = 22,7%

3. РАСЧЕТ КОНТУРА ОБМЫВКИ ВАГОНОВ

При наружной обмывке пассажирских вагонов, вагонов электро - и дизель-поездов, а также кузовов локомотивов образуется сточная вода, загрязненная минеральной взвесью, эмульгированным маслом и моющими средствами, в состав которых входят поверхностно-активные вещества и кислоты. В сточной воде содержится до 300 мг/л нефтепродуктов, большое количество минеральной и органической взвеси и до 250 мг/л.

На железных дорогах наружную обмывку подвижного состава осуществляют с помощью специальной моечной машины, включающей систему труб с насадками для моечного раствора и обмывочной водой, а также систему вращающихся щеток, количество которых доходит до 8 пар. Машина находится на открытой площадке или в закрытом ангаре. По мере продвижения подвижного состава со скоростью 0,4-0,5 км/ч с него смывают грубые загрязнения, наносят моющий раствор, растирают его по поверхности и обмывают подогретой водой с помощью щеток. Подогрев обмывочной (оборотной) воды проводят в котельной. Заключительной операцией является обмывка свежей водой. Обмывочная вода стекает подвижного состава в межрельсовый лоток, проходит очистку и используется повторно.

1. Определение количества образующего осадка, кг/сут

Р = ,

Где Q - расход воды на обмывку одного вагона, 1,5 м/вагон

N - количество обмываемых вагонов в сутки, штук

С - концентрация взвешенных веществ в отработанной воде

С - допустимая концентрация взвешенных веществ в оборотной воде, С = 75г/м

- доля твердой фазы в осадке

1- доля воды

1000 - коэффициент перевода в килограммы

Р = 89,31 кг/сут

2. Определение объема воды, теряемой с осадком,

ОС = Р

ОС = 89,31 (1-0,4) = 53,58 м/сут

3. Определение количества уловленных нефтепродуктов, кг/сут

Р

Где С - концентрация нефтепродуктов в отработанной воде, г/м

С - допустимая концентрация нефтепродуктов в отработанной воде равная 20 г/м

- доля нефтепродукта в отводимой смеси

Р = 12,74 кг/сут

4. Определение объема воды, теряемой с удаляемыми нефтепродуктами, м/сут

НП = Р

НП = 12,74(1-0,6) = 5,09 м/сут

5. Определение объема воды, теряемой на унос и разбрызгивание при машинной обмывке подвижного состава

У =

Где К - коэффициент потерь воды на унос и разбрызгивание, 2%

У = = 0,31 м/сут

6. Определение объема потери воды от испарения из моечной машины струйного типа, м/сут

И =

Где К - коэффициент на испарение воды, зависящий от времени года (0,2% для лета)

t - начальная температура обмывочной воды, С

t - конечная температура обмывочной воды, С

И = = 9,67 м/сут

7. Количество солей, поступающее в оборотную воду без применения моющих растворов (смытых с вагонов), г/сут рассчитывается по формуле:

m = Cq

где С - увеличение солесодержания оборотной воды г/м в сутки, которое равно 10 г/м в сутки

q - объем воды, находящийся в контуре обмывки.

m = 1059 = 590 г/сут

8. Определение массы солей, поступающую в оборотную воду при использовании моющих средств (для смачивания вагонов).

Избыток моющего раствора стекает в количестве Ѕ от наносимого количества его на вагон (расход моющего средства составляет 5 литров на вагон).

m = Ѕ С

где С - концентрация моющего раствора, кг/м

- доля не прореагировавшего моющего раствора

m - масса солей, смытых с вагона, кг/сут

m = 1/2 = 605 г/сут

9. Определение солесодержания в оборотном контуре. Солесодержание оборотной воды С определяется без применения моющего раствора из уравнения (1). Солесодержание в контуре С определяется при П = 0, Q и для С.

(У+ОС+НП+П) С= (И+У+ОС+НП+П) С

(0,31+53,58+5,09) С = (9,67+0,31+53,58+5,09)300+30000

С

С

С

10. Определение солесодержания в оборотном контуре. Солесодержания оборотной воды С с применением 3% моющего раствора. Солесодержание воды в контуре определяют также, как и в уравнении (1) при Си Q.

Поскольку заключительной стадией является домывка вагонов питьевой водой с температурой 60-80,то в этом случае солесодержание в оборотном контуре допускается до концентрации 3000-4000 г/м. Поэтому объем продувки рассчитывается, если С> или =3000 г/м

Q

(У+ОС+НП+П) С

58,98С

С

С

С

11. Определение объема подпитки контура проводится по уравнению (2).

Общие потери воды в контуре рассчитываются как 6 % от суточной подачи воды. Она оценивает необходимое количество воды для обмывки (ополаскивание) вагона питьевой водой. При большем расходе воды в системе, т.е. вызовет неоправданный сброс в канализацию.

Q

Q

Q

12. Определение суточного расхода моющего средства, кг/сут

V=

Где С - концентрация моющего раствора, г/л, С = 30 г/л,

Q - расход моющего средства, л/вагон (15).

К - коэффициент возврата ТМС.

V= кг/сут

13. Определение суточного расхода моющего раствора, м/сут

V,

Где Р - суточный расход моющего раствора, кг/сут

N - количество обмываемых вагонов в сутки,

С - концентрация моющего раствора.

V

14. Определение количества осадка в сборном баке моющего раствора, кг/сут

Р,

Где V - суточный расход моющего раствора, м/сут,

С - концентрация взвешенных веществ в собранном растворе, образовавшемся после очистки, г/м

С - норма содержания взвешенных веществ в оборотной воде,

- доля твердой фазы в осадке

1000 - коэффициент перевода в кг.

Р кг/сут.

15. Определение количества всплывающих нефтепродуктов в сборном баке, после мойки, кг/сут

Р

Где W - суточный расход моющего раствора, м/сут,

С - концентрация нефтепродуктов в собранном растворе, г/м

С - норма содержания нефтепродуктов в оборотной воде (в растворе), г/м

- доля нефтепродукта во всплывшем слое, (1- - доля воды)

Р кг/сут

16. Определение количества воды, теряемой с удаляемым из бака осадком

V

V=ОС=0,02 (1-0,4) = 0,012

17. Определение количества воды теряемой с нефтепродуктами

V

V

18. Определение объема разбрызгивания моющего раствора при нанесении его с помощью сопел моечной машины

V

Где Q - расход моющего раствора, м/сут

J - потери моющего раствора при разбрызгивании, %. (J=3%).

V

19. Определение объема потерь раствора от испарения при машинной обмывке вагонов

V

Где J - потери моющего раствора при разбрызгивании, %. (J=3%).

V

20. Определение общих потерь моющего раствора, П

П = V

П = 0,04+0,005+0,00045 = 0,045.

ВЫВОДЫ

I. По результатам проведения расчета оборотного контура охлаждения компрессорных установок видно, что объем поступления подпитки, составляет 8,6 % при норме 5 %, рекомендуется произвести замену оборотного контура охлаждения компрессорных установок.

II. При расчете оборотного контура обмывки щелочным моющим раствором деталей и узлов подвижного состава получено поступление большого количества взвеси в оборотный контур, что возможно из-за нарушения оборотного контура обмывки.

III. По полученным данным из расчета контура обмывки вагонов видно что потери моющего раствора минимальны. Объем подпитки контура обмывки превышает 100% ,что приводит к переливу воды в системе и вызывает неоправданный сброс в канализацию.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Зубрев Н.И., Байгулова Т.М., Зубрева Н.П. «Теория и практика защиты окружающей среды». - М,:Желдориздат, 2004.

2. Медведев В.Т. «Инженерная экология».- М.: Гардарики, 2002.

3. Передельский Л.В., Приходченко О.Е. «Строительная экология». Ростов на Дону: Феникс, 2003.

4. Бобович Б.Б. «Переработка промышленных отходов». Учебник для вузов.- М: СП Интермет Инжиниринг, 1999.

5. Инженерная экология и экологический менеджмент. Учебник М.В.Буторина и др.- Логос, 2003.

Размещено на Allbest.ru