 |
Участок отлива слюдобумаги. 7 глава
|
|
|
|
Нормальная работа сушилок КС возможна только при определенной высоте кипящего слоя, с целью поддержания заданного значения этого параметра стабилизируется гидродинамическое сопротивление слоя, т. е. перепад давлений до и после решетки, воздействием на вариатор электродвигателя питателя сухого материала. Можно регулировать перепад давлений и изменением расхода сушильного агента, однако при этом температура в кипящем слое будет сильно колебаться.
Кроме этих регуляторов предусматриваются стандартные узлы регулирования разрежения, начальной температуры сушильного агента, его расхода, соотношения расходов топлива и первичного воздуха.
При сушке, выпаривании, обжиге и других процессах в качестве теплоносителя часто используют топочные газы, получаемые в толках и результате сжигания топлива. В зависимости от требований, предъявляемых к топочному газу, в промышленности используют топки разных конструкций. Наиболее простой является топка с инжекционными горелками, её схема приведена на рисунке 5.1(а). Расход топлива в этом случае изменяется в зависимости от температуры (или какого-либо другого параметра) того процесса, в котором используют полученные топочные газы. Соотношение расходов топлива и воздуха, подсасываемого из атмосферы, поддерживается постоянным за счет изменения инжекционной способности горелки при изменении расхода топлива. Температуру топочных газов сразу после топки регулируют изменением расхода вторичного воздуха.
При использовании горелок с принудительной подачей первичного воздуха (схема приведена на рисунке 5.1(б)) возникает необходимость в регуляторе соотношения топливо - первичный воздух.
|
|
|
В отдельных случаях разбавляющий воздух подается одновременно в охлаждающую рубашку топки и в смесительную камеру. Расход вторичного воздуха при такой технологии изменяется в зависимости от температуры во внутренней футеровке топки или температуры в топке вблизи футеровки, а расход третичного воздуха - от температуры после смесительной камеры.
В данном случае используем горелку с принудительной подачей первичного воздуха.
Рисунок 5.1. Схемы регулирования топок: а - с инжекторной горелкой; б - с принудительной подачей первичного воздуха; 1 - топка; 2 - смесительная камера; 3 - технологический аппарат (сушилка КС); 4 - инжекторная горелка
С учетом всего раньше сказанного на рисунке 5.2 приведена схема регулирования процесса в сушилках с кипящим слоем.
Рисунок 5.2. Схема регулирования процесса в сушилках с кипящим слоем: 1 - сушилка; 2 - кипящий слой; 3 - решетка; 4 - топка; 5 - промежуточный бункер; 6 - питатели; 7 - вариаторы; 8 - электродвигатели; 9 - циклон.
В установке по переработке отходов слюдопластовой бумаги предусмотрено помимо циклона использование рукавного фильтра. Рукавные фильтры устанавливают, как правило, для полной очистки газа от твердых веществ, являющихся ценным продуктом. Поэтому показателем эффективности процесса будем считать концентрацию твердого вещества в газе на выходе из фильтра, а целью управления - поддержание его на заданном (минимально возможном для данных условий) значении. В рукавные фильтры поступают возмущения по каналу сжатого воздуха, подаваемого в сопла для регенерации. Регулируют перепад давления ∆Р в камерах загрязненного и очищенного газа, который наиболее полно отражает ход процесса:
∆Р = ∆Рt + G∙µ∙W/(k∙ρ∙g),
где ∆Рt - перепад давления, обусловленный фильтрующей тканью и неудаленными частицами пыли;
G - масса пыли, осевшей ив единице площади фильтра за определенный промежуток времени;
|
|
|
µ - вязкость газ;
W - скорость газа;
k - проницаемость слоя пыли на ткани;
ρ - плотность пыли.
Из уравнения следует, что регулировать перепад ∆Р можно лишь изменением массы пыли G, так как остальные параметры обусловлены ходом предыдущего технологического процесса. Регулирование осуществляется следующим образом. При достижении максимального перепада позиционный регулятор выдает сигнал па электромагнитные клапаны, установленные на магистрали сжатого воздуха. Клапаны открываются, импульсы сжатого воздуха через сопла поступают в рукава и деформируют ткань, сбивая при этом пыль. Регенерации ткани происходит до достижения минимального перепада давления.
Качественная регенерация фильтрующей ткани рукавов будет осуществляться только при определенном значении давления сжатого воздуха, подаваемого на продувку. Для стабилизации этого давления устанавливают регулятор.
Контролю и сигнализации подлежат следующие параметры: температура загрязненного газа (фильтровальная ткань рассчитана только на определенные температуры), давление сжатого воздуха, перепад давления. При критических значениях давления сжатого воздуха и перепада давления (превышение критического значения перепада приводит к разрыву ткани) срабатывает устройство защиты, отключающее рабочий фильтр и включающее резервный. Контролю подлежит расход газового потока. На рисунке 5.3 представлена типовая схема автоматизации процесса фильтрования газовых систем.
Рисунок 5.3. Схема автоматизации рукавного фильтра: 1 - корпус фильтра; 2 - рукава; 3 - сопла импульсной продувка; 4 – шнек
Высушенный материал перемещается к фасовочно-упаковочному аппарату при помощи ленточного транспортера. Показателем эффективности этого процесса является расход транспортируемого материала, а целью управления будем считать поддержание заданного значения расхода. В связи с тем, что все возмущения на входе в объект (изменение гранулометрического состава материала, его влажности и насыпной массы, проскальзывание ленты транспортера и т.д.) устранить невозможно, расход материала следует принять в качестве величины и регулировать его корректировкой работы дозировочных устройств. Контролю подлежит расход перемещаемого материала и количество потребляемой приводом электроэнергии. При резком возрастании тока электродвигателя транспортера, например в случае залипания ленты, должны сработать устройства сигнализации и защиты. Последние отключают электродвигатель. В связи с возможностью засорения отдельных участков транспортной системы посторонними включениями (комками, налипшим материалом) и опасности выхода из строя отдельных элементов транспортера контролируется и сигнализируется также наличие потока материала с помощью специального датчика. На рисунке 5.4 приведена типовая схема автоматизации процесса перемещения сыпучих материалов.
|
|
|
Рисунок 5.4. Типовая схема автоматизации процесса перемещения сыпучих материалов: бункер, 2 – дозатор; 3 – вариатор; 4- ленточный транспортер
В таблице 5.1 представлена спецификация на технические средства автоматизации. [20]
Таблица 5.1 Спецификация на технические средства автоматизации
| Обозн. | Наименование и техническая характеристика оборудования | Тип, марка оборудования | Завод-изготовитель | Ед-ца изм. | Кол. | ||
| Индикация, регистрация и регулирование температуры с помощью пневматического регулятора (TIRС, пневматика) | |||||||
| TE | Термоэлектрический термометр тип ТХА, гр. ХА, пределы измерения от –50 °С до 900 °С, материал корпуса Ст0Х20Н14С2 | ТХА-0515 | ОАО «АПЗ», Россия, г.Арзамас | шт. | 1 | ||
| TT (E/E) | Преобразователь термоЭДС в стандартный токовый сигнал 0…5 мА, гр. ХА | Ш-72 | АОЗТ «ТД» «Тизприбор», г. Москва | шт. | 1 | ||
| TT (E/P) | электропневмопреобразователь, входной сигнал 0…5 мА, выходной – стандартный пневматический 0,02…0,1 МПа | ЭПП-63 | АОЗТ «ТД» «Тизприбор», г. Москва | шт. | 1 | ||
| TIRK | пневматический вторичный прибор на 3 параметра со станцией управления | ПВ 10.1Э | ОАО «Челябинский завод Техприбор» | шт. | 1 | ||
| TC | Пневматический ПИ-регулятор | ПР 3.31 | АОЗТ «ТД» «Тизприбор», г. Москва | шт. | 1 | ||
| Индикация, регистрация и регулирование давления (PIRC, пневматика)
| |||||||
| РT | Пневматический первичный преобразователь давления, предел измерения 0… 1,6 МПа, выходной сигнал 0,02…0,1 МПа | МС-П-2 | ОАО «АПЗ», Россия, г.Арзамас | шт. | 1 | ||
| РIRK | пневматический вторичный прибор на 3 параметра со станцией управления | ПВ 10.1Э | ОАО «Техприбор», г.Рязань | шт. | 1 | ||
| РC | Пневматический ПИ-регулятор | ПР 3.31 | Концерн «Метран», г. Челябинск | шт. | 1 | ||
| Регулирующий клапан для неагрессивных сред, корпус из чугуна, предельная температура Т = 300 °С, давление Ру = 1,6 МПа, условный диаметр Dу = 100 мм, | 25нч32нж | АОЗТ «ТД» «Тизприбор», г. Москва | шт. | 1 | |||
| Индикация и регистрация давления (PIR, эл.) | |||||||
| РТ | Первичный преобразователь давления со стандартным токовым выходом 0…5 мА | МС-Э | Концерн «Метран», г. Челябинск | шт. | 1 | ||
| РIR | Миллиамперметр показывающий регистрирующий на 2 параметра | А-542 | ОАО «Челябинский завод Техприбор» | шт. | 1 | ||
| Индикация, регистрация, регулирование и сигнализация давления (PIRCA, пневматика). | |||||||
| РT | Пневматический первичный преобразователь давления, предел измерения 0… 1,6 МПа, выходной сигнал 0,02…0,1 МПа | МС-П-2 | Концерн «Метран», г. Челябинск | шт. | 1 | ||
| РIRK | пневматический вторичный прибор на 3 параметра со станцией управления | ПВ 10.1Э | ОАО «Техприбор», г.Рязань | шт. | 1 | ||
| РC | Пневматический ПИ-регулятор | ПР 3.31 | Концерн «Метран», г. Челябинск | шт. | 1 | ||
| Регулирующий клапан для неагрессивных сред, корпус из чугуна, предельная температура Т = 300 °С, давление Ру = 1,6 МПа, условный диаметр Dу = 100 мм, | 25нч32нж | ОАО «Техприбор», г.Рязань | шт. | 1 | |||
| РА | Электроконтактный манометр с сигнальной лампой | ЭКМ-1 | Концерн «Метран», г. Челябинск | шт. | 1 | ||
| Лампа сигнальная | Л-1 | шт. | 1 | ||||
| Контроль и сигнализация температуры (TIRA) | |||||||
| TE | Преобразователь термоэлектрический хромель-копелевый. HCX-XK(L). Диапазон измерения -40…600°С. Монтажная длина 400 мм. | ТХК-0192 | ОАО «Челябинский завод Техприбор» | шт. | 1 | ||
| TIRA | Прибор аналоговый, регистрирующий с дисковой диаграммой и устройством сигнализации. Шкала 0-300 °С. | ДИСК-250 | ОАО «Челябинский завод Техприбор» | шт. | 1 | ||
| Контроль расхода сырья (FIR) | |||||||
| FE | Диафрагма камерная Dy=150 мм, Py=4 МПа, Dраст=82,60 мм. | ДСК-4-150 | ОАО «Техприбор», г.Рязань | шт. | 1 | ||
| FT | Преобразователь измерительный разности давлений, предельный номинальный перепад давления 40 КПа, выходной сигнал 0,02…0,1 МПа. | ДПП-2-11 | ОАО «Техприбор», г.Рязань | шт. | 1 | ||
| FIR | Прибор контроля пневматический регистрирующий. Шкала 0-100% неравномерная | ПКР.1 | ОАО «Саранский приборостроительный завод» | шт. | 1 | ||
|
|
|
БЕЗОПАСНОСТЬ ОБЪЕКТОВ
Производство молотый слюды флогопит из отходов является сопутствующим при производстве слюдопластовой бумаги. Разрабатываемая установка располагается в том же цеху что и основное производство. Поэтому в рабочем помещении уже обеспечены необходимые метеорологические параметры воздуха, организованы соответствующие системы вентиляции и отопления. Безопасность труда обеспечивается правильно организованным естественным и искусственным освещением. Предусмотрены санитарно-бытовые помещения и устройства.
Барабанная мельница мокрого помола, центрифуга, насосы, вентиляторы, газоочистное, пылеулавливающее оборудование, а также транспортные средства относятся к универсальному оборудованию общего назначения или заводскому. Оно применяется без каких-либо изменений в различных химических производствах. Универсальное оборудование эксплуатируется в соответствии с технической документацией завода-изготовителя и паспортом промышленной безопасности объекта.
В настоящей работе был спроектирован колонный аппарат - сушилка кипящего слоя. Сушилки с кипящим слоем являются одним из прогрессивных типов аппаратов для сушки. Процесс в кипящем слое позволяет значительно увеличить поверхность контакта между частицами материала и сушильным агентом, интенсифицировать испарение влаги из материала и сократить продолжительность сушки. Сушилка кипящего слоя является наиболее опасным аппаратом установки для переработки отходов. Поэтому она выбрана в качестве основного объекта анализа с точки зрения безопасности.
6.1 Производственная безопасность
На этапе проектирования были приняты некоторые решения для обеспечения безопасности дальнейшей эксплуатации сушильной установки. В том числе:
1. Произведен расчет тепловой изоляции (пункт 4.1.7), обеспечивающий соблюдение требуемых теплозащитных характеристик. В качестве материала изоляции выбран совелит - наиболее распространенный асбесто-магнезиальный материал (85% магнезии + 15% асбеста). Толщина его слоя для снижения температуры корпуса сушилки с 300 °С до 50 °С составляет 60 мм. Паропровод, сушильные тракты и циклон, который находится в месте прохода обслуживающего персонала, также имеют тепловую изоляцию;
2. Среда внутри сушильного аппарата имеет повышенную температуру, сушилка снабжена необходимым числом штуцеров и фланцевых соединений. Во избежание прорыва горячего газа необходимо обеспечение герметичности. В пункте 4.1.4.3 произведена проверка условий прочности и герметичности соединения конической части корпуса с крышкой аппарата.
3. Сушилка кипящего слоя является аппаратом колонного типа, у которого высота в несколько раз больше диаметра, поэтому он должен быть надежно закреплен во время эксплуатации. В пункте 4.1.6 был произведен расчет массы аппарата и принято решение о креплении его при помощи опорных лап подвесных аппаратов к сварной конструкции, которая в свою очередь крепится к полу при помощи фундаментных болтов.
4. Для снижения количества выбросов в атмосферу и запыленности рабочего помещения сушилка снабжена необходимыми газоочистными аппаратами - циклоном и рукавным фильтром;
5. Во избежание образования пробки и прорыва горячих газов сушильные тракты не имеют участков, мешков и тупиков, где может отлагаться пыль. Угол наклона газоходов к горизонту должен составлять не менее 45°. Скорость теплоносителя на входе в сушилку больше 20 м/с, поэтому принято решение о применении горизонтального газохода;
6. Так как сушильная установка является вновь проектируемым аппаратом, вместимость бункера сырой слюды должна быть не менее часовой производительности сушилки, поэтому бункер спроектирован из расчета на 185 кг материала, подлежащего сушке;
7. Питатель для загрузки влажной слюды имеет устройство для плавного регулирования его производительности, чтобы избежать чрезмерной или недостаточной подачи материала в сушилку, что может привести к спеканию слюды и аварийной ситуации;
8. Температура газов перед дымососом не должна превышать 120 °С, данное условие обеспечивается необходим объемом подсасываемого воздуха;
9. В период пуска и остановки сушилки должен дистанционно подаваться защитный пар над и под газораспределительной решеткой, для чего над решеткой предусмотрен дополнительный штуцер.
Правила безопасности при эксплуатации сушилки с кипящим слоем включают в себя следующие требования:
1. Работники, обслуживающие газовую сушильную установку, должны следить за:
· исправностью механизмов, оборудования и предохранительных клапанов;
· давлением пара в подводящем трубопроводе;
· герметизацией всех трактов сушилки, не допуская увеличения присосов воздуха выше нормированной величины;
· устанавливать строгий контроль за местами возможных отложений частиц слюды;
2. Запрещаются пуск и работа сушильной установки при:
· отсутствии или неисправности КИП, сигнализации и блокировок;
· неисправности оборудования, укрытий и систем промышленной вентиляции;
· отсутствии защитного пара или инертного газа;
· наличии очага горения в сушильном тракте;
· забивке отводов и неисправности предохранительных клапанов;
· забивке отверстий газораспределительной решетки;
· повышении температуры газов перед дымососом более предела;
· достижении нижней величины температуры газов на входе в сушилку;
3. Перед пуском сушильной установки обслуживающий персонал обязан проверить наличие и исправность:
· КИП, сигнализации;
· устройств подачи защитного пара (инертного газа) в сушильный тракт;
· оборудования предохранительных клапанов;
· ограждений и защитных устройств.
· температуру в контролируемых точках сушильного тракта;
На основании настоящих требований составляется рабочая инструкция по безопасной эксплуатации сушильной установки, которая проходит экспертизу промышленной безопасности в специализированных организациях и утверждается техническим руководителем. По результатам режимных испытаний инструкция корректируется, и в соответствии с этим срок ее действия продлевается на два года.
6.2 Экологическая безопасность
В сушильной установке с кипящим слоем подогрев сушильного агента осуществляется за счет сжигания газообразного топлива с высоким избытком воздуха в топке. При этом требуемая температура сушильного агента обеспечивается за счет дополнительного смешения продуктов сгорания и воздуха перед сушильной камерой. В качестве топлива используется природный газ.
Продукты горения природного газа отрицательно влияют на экологию.
Источники диоксида углерода могут быть с достаточной уверенностью выражены количественно. Одним из наиболее значительных источников роста концентрации СО2 в атмосфере является сгорание ископаемого топлива. Природный газ производит меньше СО2 на единицу энергии, чем другие виды ископаемых топлив. Поэтому подогрев сушильного агента производится за счет сгорания именно газа, а не, к примеру, мазута.
Кроме того использование природного газа вместо других видов ископаемых топлив является экономически привлекательным и может внести важный вклад в выполнение обязательств, принятых отдельными странами в соответствии с РКИК. Это топливо, которое оказывает минимальное воздействие на окружающую среду по сравнению с другими видами ископаемых топлив. Переход с ископаемых углей на природный газ при сохранении того же соотношения эффективности преобразования энергии топлива в электроэнергию сократил бы выбросы на 40%. Природный газ генерирует меньше СО2 при том же количестве вырабатываемой энергии, чем уголь или нефть, поскольку он содержит больше водорода по отношению к углероду, чем другие виды топлива.
Выбросы в атмосферу при сжигании ископаемого топлива зависят не только от вида топлива, но от того, насколько эффективно оно используется. Газообразное топливо обычно сжигается легче и эффективнее, чем уголь или нефть. Утилизация сбросной теплоты от отходящих газов в случае природного газа осуществляется также проще, так как топочный газ не загрязнен твердыми частицами или агрессивными соединениями серы. Благодаря химическому составу, простоте и эффективности использования природный газ может внести существенный вклад в снижение выбросов диоксида углерода путем замены им ископаемых видов топлив.
В целом установка для переработки отходов производства слюдопластовой бумаги положительно влияет на состояние экологии. Отходам слюды присвоен 4 класс опасности, степень вредного воздействия на окружающую природную среду - низкая. Критерием отнесения к данному классу является нарушение экологической системы с периодом самовосстановления не менее 3-х лет. Слюда флогопит мелкодисперсная имеет 3 класс опасности, для которого период восстановления - не менее 10 лет после снижения вредного воздействия от существующего источника. Существующие сейчас на «Слюдяной фабрике» способы утилизации отходов слюдяного производства имеют огромное количество недостатков. Для складирования требуются все большие и большие территории, отходы проникают в почву, нарушая обменные процессы в природной среде. Дальнейшее захоронение отходов опять же требует новых территорий. Подземные свалки не заметны на первый взгляд, но на поверхности земли над ними почва отравлена и разрыхлена, она не пригодна, ни для строительства, ни для земледелия, ни для выпаса скота. Таким образом, единственным, относительно экологически чистым, способом борьбы с промышленными отходами, на сегодняшний день, является переработка отходов. Вовлечение отходов в переработку позволяет решить проблему их утилизации и снизить себестоимость основной продукции - слюдопластовой бумаги.
6.3 Возможные неполадки и аварийные ситуации, способы их устранения
Как уже говорилось раньше, спроектированная установка находится в одном цеху с установкой для производства слюдопластовой бумаги. Технологические процессы осуществляются в соответствии с режимными картами и рабочими инструкциями по безопасной эксплуатации, разработанными на основании требований по безопасной эксплуатации. Режимные карты и рабочие инструкции утверждены техническим руководителем организации, прошли экспертизу промышленной
безопасности в специализированных организациях. Поэтому уже определены и утверждены определенные меры безопасности в случае аварийных ситуаций.
В случае аварийной ситуации на этапе сушки предусмотрена автоматическая остановка работы сушильной установки. Вынужденная (автоматическая) остановка должна производиться в случаях:
· остановки механизмов топочного устройства;
· нарушения параметров топочного режима - обрыва факела, снижения давления топлива и воздуха перед горелкой (форсункой);
· остановки механизмов дымососа, загрузочного устройства сушилки, циклона, рукавного фильтра, конвейера для высушенной слюды;
· забивки циклона, рукавного фильтра;
· прорыва наружу сушильного агента и резкое падение температуры внутри аппарата.
Вынужденная остановка с участием оператора должна производиться в случае неисправности предохранительных клапанов.
При аварийных ситуациях срабатывают блокировки на автоматическую остановку, после чего одновременно открывается клапан растопочной трубы, закрывается направляющий аппарат дымососа с последующим отключением электродвигателя дымососа, подается защитный пар под и над газораспределительной решеткой, останавливается узел загрузки.
Оператор должен уменьшить теплопроизводительность топки посредством ограничений подачи первичного, вторичного воздуха и топлива и наблюдать за выходом слюды из сушилки, циклона, аппарата сухого пылеулавливания, затем остановить разгрузочные устройства, конвейер высушенной слюды, пылеулавливающую систему.
В зависимости от продолжительности остановки необходимо перевести топку в горячий резерв (ограниченная теплопроизводительность топки) или в холодный резерв, при котором отключаются вентиляторы и прекращается подача топлива, на подшипники дымососов и охлаждающие панели топки прекращается подача воды.
После чего обязательно проведение мероприятий по осмотру сушильного тракта, устранению причин, которые привели к вынужденной остановке, восстановлению диафрагм предохранительных клапанов.
|
|
|
