2020-05-21
222
1. Составьте алгоритм работы тепловых процессов
Технологические процессы, скорость протекания которых определяется скоростью подвода или отвода тепла, называются тепловыми процессами, а аппаратура, предназначенная для проведения этих процессов, называется тепловой, или теплоисполъзующей, аппаратурой. К тепловым процессам относятся:
Нагревание — повышение температуры перерабатываемых материалов путем подвода к ним тепла.
Охлаждение — понижение температуры перерабатываемых материалов путем отвода от них тепла.
Конденсация — сжижение паров какого-либо вещества путем отвода от них тепла.
Испарение — перевод в парообразное состояние какой-либо жидкости путем подвода к ней тепла.
Частным случаем испарения является весьма широко распространенный в химической технике процесс выпаривания — концентрирования при кипении растворов твердых нелетучих веществ путем удаления жидкого летучего растворителя в виде паров.
В тепловых процессах взаимодействуют не менее чем две среды с различными температурами, при этом тепло передается самопроизвольно (без затраты работы) только от среды с большей температурой к среде с меньшей температурой.
Среда с более высокой температурой, отдающая при теплообмене тепло, называется теплоносителем, среда с более низкой температурой, воспринимающая при теплообмене тепло, называется холодильным агентом (хладоагентом).
Основной характеристикой любого теплового процесса является количество передаваемого в процессе тепла; от этой величины зависят размеры тепловой аппаратуры. Основным размером теплового аппарата является теплопередающая поверхность, или поверхность теплообмена.
Часто в процессе теплообмена нагреваемые или охлаждаемые материалы изменяют агрегатное состояние: испаряются, конденсируются, плавятся или кристаллизуются.
2.Объясните какие задачи решаются при управлении риском
Управление риском решает две основные задачи:
Анализ величины экологического риска и принятие решений, направленных на ее снижение до пределов, соответствующих приемлемому уровню риска;
Анализ цены экологического риска и реализация методов ее снижения.
Алгоритм стратегии управления риском основан на логических операциях выбора направления действий в зависимости от выполнения критериев приемлемости величины и цены экологического риска.
1.Если оценка величины экологического риска показывает, что он мал по сравнению с пренебрежимо малым уровнем риска, то экологический риск принимается пренебрежимо малым и дальнейшие шаги не обязательны.
2. Если риск оказывается в диапазоне между пренебрежимо малым и предельно допустимым, то на основе оценки риска проводится расчет цены экологического риска. Если она удовлетворяет заданным требованиям, то дальнейшие мероприятия не планируются.
Если цена экологического риска превышает приемлемый уровень, то необходимо реализовать мероприятия, направленные на снижение риска и предотвращение ущерба. Если реализация планируемых мероприятий приведет к снижению цены экологического риска до приемлемого уровня, то задача по управлению риском решена.
3. Если экологический риск в результате оценки превысил предельно допустимый уровень, то необходимо: а)оценить мероприятия по повышению технической безопасности техногенного объекта, направленные на снижение вероятности реализации неблагоприятных эффектов (основное направление); б)оценить эффект от повышения защищенности объектов окружающей среды (дополнительное направление). В случае достижения приемлемого уровня экологического риска в зависимости от его величины реализуется либо первый либо второй вариант.
3.Приведите протокол расчёта класса опасности отхода – осадок очистки сточных вод хлебокомбината. Перечень веществ, составляющих отход (далее — компонентов отхода) и их количественное содержание установлены по составу исходного сырья и технологическим процессам его переработки (или по результатам количественного химического анализа в аккредитованной лаборатории), прилагаемых к настоящему протоколу.
| N | Название компонента | Ci [мг/кг] | Wi [мг/кг] | Ki |
| 1 | Поверхностно-активные вещества: алкилсульфаты (техн. прод.) | 456.000 | 215.44300 | 2.11657 |
| 2 | Свинец и его неорганические соединения (Pb2+) (в пересчете на свинец) | 141.000 | 116.59100 | 1.20936 |
| 3 | Сульфаты (по SO4) | 59.000 | 4641.58900 | 0.01271 |
| 4 | Фосфаты (Р) | 25.000 | 1000.00000 | 0.02500 |
| 5 | Хлориды (по Cl) | 658.000 | 4641.58900 | 0.14176 |
Расчёт класса опасности отхода.
Код отхода: 9500000000000
Название отхода: осадок очистки сточных вод хлебокомбината
| N | Название компонента | Ci [мг/кг] | Wi [мг/кг] | Ki |
| 1 | Поверхностно-активные вещества: алкилсульфаты (техн. прод.) | 456.000 | 215.44300 | 2.11657 |
| 2 | Свинец и его неорганические соединения (Pb2+) (в пересчете на свинец) | 141.000 | 116.59100 | 1.20936 |
| 3 | Сульфаты (по SO4) | 59.000 | 4641.58900 | 0.01271 |
| 4 | Фосфаты (Р) | 25.000 | 1000.00000 | 0.02500 |
| 5 | Хлориды (по Cl) | 658.000 | 4641.58900 | 0.14176 |
| ИТОГО: | 1339 | 3,5 |
Состав отхода определен полностью.
Примечание:
1. Ci - концентрация i-го компонента в отходе.
2. Wi - коэффициент степени опасности i-го компонента опасного отхода для ОПС.
3. Ki = Ci/Wi - показатель степени опасности i-го компонента опасного отхода для ОПС.
Ki = 3,5
Класс опасности отхода: 5
1 Поверхностно-активные вещества: алкилсульфаты (техн. прод.) (W = 215.44300).
Уровни экологической опасности для различных природных сред:
1. LD50 [мг/кг]: 151-5000 (3 балла) ([7])
2. Показатель информационного обеспечения: 1 балл
Относительный параметр опасности компонента для ОПС (X).
X = (Сумма баллов)/2 = 2.000
Lg(W) = Z = 2.333 , где Z=4*X/3-1/3=2.333
Коэффициент степени опасности для окружающей природной среды (W).
W = 10**Lg(W) = 215.443
2. Свинец и его неорганические соединения (Pb2+) (в пересчете на свинец) (W = 116.59100).
Уровни экологической опасности для различных природных сред:
1. ПДКп (ОДК) [мг/кг]: 10.1-100 (3 балла) ([5])
2. ПДКр.х. (ОБУВ) [мг/л]: 0.011-0.1 (3 балла) ([2])
3. ПДКс.с. (ПДКм.р., ОБУВ) [мг/м3]: <0.01 (1 балл) ([10])
4. Класс опасности в атмосферном воздухе: 1 (1 балл) ([10])
5. Показатель информационного обеспечения: 1 балл
Относительный параметр опасности компонента для ОПС (X).
X = (Сумма баллов)/5 = 1.800
Lg(W) = Z = 2.067 , где Z=4*X/3-1/3=2.067
Коэффициент степени опасности для окружающей природной среды (W).
W = 10**Lg(W) = 116.591
3. Сульфаты (по SO4) (W = 4641.58900).
Уровни экологической опасности для различных природных сред:
1. ПДКв (ОДУ, ОБУВ) [мг/л]: >1 (4 балла) ([3])
2. Класс опасности в воде хозяйственно-питьевого использования: 4 (4 балла) ([3])
3. Показатель информационного обеспечения: 1 балл
Относительный параметр опасности компонента для ОПС (X).
X = (Сумма баллов)/3 = 3.000
Lg(W) = Z = 3.667 , где Z=4*X/3-1/3=3.667
Коэффициент степени опасности для окружающей природной среды (W).
W = 10**Lg(W) = 4641.589
4. Фосфаты (Р) (W = 1000.00000).
Уровни экологической опасности для различных природных сред:
1. ПДКр.х. (ОБУВ) [мг/л]: >0.1 (4 балла) ([2])
2. Показатель информационного обеспечения: 1 балл
Относительный параметр опасности компонента для ОПС (X).
X = (Сумма баллов)/2 = 2.500
Lg(W) = Z = 3.000 , где Z=4*X/3-1/3=3.000
Коэффициент степени опасности для окружающей природной среды (W).
W = 10**Lg(W) = 1000.000
5. Хлориды (по Cl) (W = 4641.58900).
Уровни экологической опасности для различных природных сред:
1. ПДКв (ОДУ, ОБУВ) [мг/л]: >1 (4 балла) ([3])
2. Класс опасности в воде хозяйственно-питьевого использования: 4 (4 балла) ([3])
3. Показатель информационного обеспечения: 1 балл
Относительный параметр опасности компонента для ОПС (X).
X = (Сумма баллов)/3 = 3.000
Lg(W) = Z = 3.667 , где Z=4*X/3-1/3=3.667
Коэффициент степени опасности для окружающей природной среды (W).
W = 10**Lg(W) = 4641.589
4.Охарактеризуйте компоновки по строительным признакам
Компоновки делятся на:
1) развитые по горизонтали;
2) развитые по вертикали;
3) смешанные;
4) разобщенные.
Рассмотрим различия компоновок по строительным признакам. Компоновка идеально развита по горизонтали, если опорные устройства всех элементов газоочистки располагаются на отметке, принятой на данной промплощадке за нулевую, либо если их превышение над нулевой отметкой (как и заглубление ниже нуля) является минимальным па условиям их нормального функционирования, равно как и функционирования всей промплощадки. Горизонтально развитые компоновки применяются обычно при наличии достаточных свободных площадей. Из всех видов компоновок они наиболее дешевы, поскольку не требуют возведения тяжелых несущих конструкций и применения сложной подъемной техники. Вертикально развитая компоновка характеризуется относительно малым пятном застройки в плане и значительной высотой.
При строительстве газоочистительного сооружения используются мощные подъемные механизмы. Тяжелые аппараты, рассчитанные на аварийное заполнение пылью или жидкостью, располагаются на высоких постаментах («этажерках») либо на высоко расположенных перекрытиях производственных зданий. В обоих случаях применяются усиленные строительные конструкции.
Рисунок 1- Вариант смешанной (по строительным признакам) компоновки: 1- рукавный фильтр 2- колосниковый холодильник; 3- вращающаяся печь обжига цемента; 4- циклонные теплообменники; 5- декарбовизатор; 6- скруббер-кондиционер; 7- ТДМ; 8- сырьевая мельница; 9- электрофильтр-сепаратор; 10 - ТДМ; 11 -дымовая труба
Примером смешанной компоновки служит газоочистка вращающейся цементообжигательной печи с циклонными теплообменниками (рис. 1). Основная часть всего сооружения имеет развитие по горизонтали, а в зоне циклонных теплообменников - по вертикали. Разобщенной называется компоновка, характеризующаяся тем, что разные узлы (ступени) одного газоочистительного сооружения размещены на разных площадках, иногда значительно удаленных друг от друга и связанных длинными коммуникациями. Такие компоновки чаще всего встречаются на старых, плотно застроенных предприятиях.
5. Охарактеризовать сущность и принцип работы пенного аппарата
Если через слой воды, поступающей на дырчатую или щелевую решетку, будет проходить газ в направлении снизу вверх со скоростью, большей, чем скорость свободного всплывания пузырьков при барботаже, из слоя воды будет образовываться пена, состоящая из пузырьков газа и капелек воды. В такой пене газ интенсивно перемешивается с капельками жидкости. При этом охлаждение газа, очистка его от пыли и капельных примесей, а также поглощение газообразных компонентов происходят более эффективно, чем в барботажных аппаратах. Аппараты с таким принципом действия называют пенными.
Пенный режим может быть достигнут при оптимальном количестве отверстий в решетке и скорости газа в сечении аппарата в пределах 5— 12 м/с. Пенный аппарат (рис.1) представляет собой корпус 1 круглой или прямоугольной формы, выполненный из нержавеющей или углеродистой стали в зависимости от свойств газа и жидкости. Внутри корпуса в горизонтальной плоскости установлена решетка 3, которую называют также тарелкой. На эту peшетку через приемную коробку 2 или сверху с помощью оросителя подают воду. В горизонтальном направлении по решетке движется вода со скоростью до 1 м/с. Запыленный газ вводится в аппарат под решетку через входной патрубок 4, снабженный диффузором для уменьшения скорости газа на входе в аппарат и его равномерного распределения по сечению корпуса.
При прохождении газа через отверстия решетки из жидкости, которая находится на решетке, образуется слой пены. При высоте слоя воды 20— 50 мм образуется слой пены высотой 100—200 мм. При этом на решетке возникают три слоя: сплошной слой жидкости непосредственно на решетке, через который газ проходит в виде пузырьков (барботирует); за ним слой пены и еще выше слой брызг. В основном очистка и охлаждение газа происходят в слое пены. При высоте слоя пены 100 мм обеспечивается максимальная степень улавливания пыли в пенном аппарате и его охлаждение до температуры жидкости. При большей толщине слоя пены улучшения улавливания пыли не наблюдают. Оптимальная скорость газа в свободном сечении аппарата (до и после решетки) составляет 2-2,5 м/с этой же скоростью газ движется через слой пены. При более высоких скоростях наблюдают брызгоунос. При скорости газа в отверстии решетки меньше 5—6 м/с значительная часть жидкости проваливается через решетку в бункер 5 аппарата, а при скорости больше 12 м/с жидкость не попадает в бункер вообще, что может привести к засорению отверстий решетки пылью.
|
|
Для нормальной работы пенного аппарата необходимо, чтобы через отверстия решетки протекало 50 % жидкости, подаваемой на решетку.
Рис. 1 - Принципиальная схема пенного аппаратам конструкция решеток: а — щелевая; б — дырчатая
Остальное ее количество будет удаляться из аппарата через сливную коробку 7 и патрубок 8. Протекание жидкости через решетку в бункер в количестве более 50 % нежелательно, так как при этом может нарушиться равномерность слоя пены по всей площади решетки. Уловленную пыль удаляют из аппарата в канализацию в виде шлама через патрубки 6 и 8, снабженные гидрозатворами. Жидкость подают на решетку и удаляют в виде шлама в сливную коробку через порог 9. Высота порога и скорость подачи жидкости определяют высоту слоя воды на решетке и, следовательно, высоту слоя пены. Равномерный слой пены на решетке может быть достигнут при площади решетки не более 8 м2. Так как при большом количестве газа площадь решетки может получиться больше указанной величины, в одном аппарате очищают не свыше 50 тыс. м3/ч газа. В случае необходимости очистки большого количества газа устанавливают два и более аппарата. Дня того чтобы слой пены не нарушался, не допускают колебания количества газа5 поступающего на очистку. После очистки от взвешенных веществ газ проходит через сепаратор 10, в котором освобождается от капелек уносимой им жидкости, и выводится из аппарата через патрубок П.
При очистке газа с большой запыленностью (>5— 20 г/м3) или использовании пенного аппарата в качестве теплообменника в аппаратах устанавливают две и более полок. При очистке газа с меньшей запыленностью обычно достаточно устанавливать в пенном аппарате одну полку. Число необходимых полок определяют расчетом по уравнению тепло- и массопередачи Полки устанавливают с интервалом 400—600 мм.
Основная часть уловленной пыли (60—80 %) содержится в жидкости, которая проваливается через решетку в бункер. Концентрация пыли в шламе обычно составляет 50—100 г/л. При большей концентрации пыли возникают затруднения при транспортировке шлама по канализационным трубопроводам.
Прямоугольное сечение аппарата обеспечивает более равномерное распределение жидкости на решетке. Круглая форма аппарата дает возможность газу более равномерно распределяться по сечению аппарата. В аппаратах применяют два вида решеток: дырчатые и щелевые (см. рис. 1). Решетки выполняют из стали толщиной 4—6 мм и с диаметром 2—8 мм; при щелевой конструкция ширина щели составляет 4—5 мм. Дырчатые решетки обычно выполняют с квадратной (ромбической) разбивкой. Для улавливания хорошо растворимой пыли или тумана диаметр отверстий принимают равным 3—4 мм, для мелкодисперсной пыли 5-6 мм. Решетку, как и корпус аппарата, делают из углеродистой или нержавеющей стали в зависимости от свойств сточной жидкости.
По конструктивным особенностям и режиму работы пенные аппараты подразделяют на две группы: с провальной решеткой, через которую жидкость полностью проваливается в бункер (рис. 2, б), и с переливным устройством (рис. 2, д). Преимуществом пенного аппарата с провальной решеткой является меньшая забиваемость отверстий решетки пылью вследствие лучшего промывания ее жидкостью. Но такая конструкция по сравнению с аппаратами с переливным устройством требует в несколько раз большего расхода воды для создания слоя пены. Диаметр пенного аппарата с провальной решеткой не должен превышать 2,5 м.
Пенные аппараты эффективно работают по очистке технологических и вентиляционных газов при температуре до 100°С и запыленности не выше 300 г/м3.
6. Рассчитать установку напорного флотатора. При расчете напорного флотатора необходимы следующие исходные данные: Тип флотатора-УПФ.Р-10, расход сточных вод (Qф =10 м3/ч), время пребывания во флотаторе (t0=15мин), высота флотатора (H0=2м), время рабочего состояния флотатора (tp=8 ч/сут).
В соответствии с вариантом (таблица 1) рассчитать параметры напорного флотатора:
1. Диаметр флотационной камеры Dk, м:
,
где Qф – расход сточных вод, поступающих на флотатор, м3/ч;
v – скорость восходящего потока, равная 6 мм/с.
2. Диаметр всего флотатора Dф, м:
,
где t0 – время пребывания во флотаторе, мин; H0 – высота флотатора, м.
3. Расход сточных вод Q, поступающих на очистку, м3/сут:
,
где tр – время рабочего состояния одного флотатора, ч/сут; tр равно продолжительности смены рабочего, равная 8 часам.
Q=10*8=80 м3/сут:
4. Объем флотокамеры W, м3:
,
W=80*15=1200 м3
5. Площадь поперечного сечения флотокамеры F2, м2:
,
F2=80/6=13,3 м2
где v – скорость восходящего потока, равная 6 мм/с.
6. Рабочая глубина жидкости h2, м:
,
h2=1200/13,3=90,2 м
7. Зная площадь поперечного сечения аппарата, из пункта 5 найдем длину и высоту аппарата. Отношение ширины флотокамеры к длине, принимается равным 0,5.
8. По заданному графику определить эффект задержания взвешанных веществ Wо.с. (т/сут) с интервалом времени через каждые 5 минут и построить гистограмму, показывающую зависимость между Wо.с. (кг/сут) и временем. Сделать выводы по каждому интервалу времени. Определить в каком интервале процесс очистки сточных вод идет наиболее интенсивно.
Эффект задержания взвешенных веществ Wо.с., т/ сут.
Wo.c. = Q(C – C1),
Wо.с.=80*(300-180)=9600 т/ сут.
где С, С1 – начальное и конечное содержание взвешенных веществ в сточной воде, мг/л;
Q – расход сточных вод поступающих на очистку (из задания 1), м
