147925 (Применение замкнутых систем водопользования на промывочно-пропарочных станциях сети железных дорог)

Курсовой проект

"Ресурсосберегающие технологии"

Исходные данные

Контур охлаждения компрессоров

Основные параметры контура охлаждения компрессора
Подача охлаждаемой воды, м3/сут	62
Тmax 0C на выходе из компрессора	47
Тmax 0C на входе в компрессор	26
Коэффициент капельного уноса	0,19
Концентрация циркулирующей воды, г/м3 взвеси	44
Для взвеси в осадке	0,5
Концентрация масла нефтепродукта в охлаждающей воде, г/м3	38
Доля нефтепродукта во всплывшем слое	0,4
Коэффициент водоохладителя	0,13

Оборотный контур щелочного моющего раствора

Основные параметры оборотного контура
Производительность насоса, м3/ч	3,2
Время работы насоса, ч	4,5
Концентрация взвеси, г/м3	127
Доля твёрдой фазы в осадке	0,4
Доля нефтепродуктов в смеси	0,6
Содержание водяных паров, г/м3	85
Время работы вентилятора, ч	4,5
Производительность вентилятора, м3/ч	720
Коэффициент потери от уноса и разбрызгивания, %	0,4
Концентрация нефтепродуктов, г/м3	105

Оборотный контур обмывки мотор-вагонных секций (вагонов)

Параметры оборотного контура
Количество обмываемых вагонов в сутки, N, шт.	127
Объём воды в системе контура, W, м3	88
Концентрация взвеси в отработанной воде, С2, г/м3	330
Концентрация нефтепродуктов в отработанной воде, С4, г/м3	91
Начальная температура, t1, 0C	85
Конечная температура, t2, 0C	52
Доля твёрдых веществ фазы в осадке, α	0,4
Доля нефтепродуктов в отводимой смеси, β	0,8
Доля непрореагированного ТМС, α1	0,5
Расход ТМС, V2, л/вагон	4,6
Концентрация ТМС, С6, г/л	43
Коэффициент возврата ТМС, К3	0,5
Доля твёрдой фазы в осадке в сборном баке моющего раствора, α2	0,5
Доля всплывших нефтепродуктов в собранном моющем растворе, γ	0,37
Концентрация взвешенных веществ в собранном моющем растворе, С7, г/м3	113
Концентрация нефтепродуктов в собранном моющем растворе, С8, г/м3	116

Введение

Внедрение технологических систем оборотного водопользования на предприятиях железнодорожного транспорта является основным направлением как при решении вопросов рационального использования водных ресурсов, так и защиты окружающей среды и водоёмов от загрязнения.

Всероссийским институтом железнодорожного транспорта разработаны требования к качеству оборотной воды с учётом особенностей технологических процессов транспортных предприятий:

– сточная вода после промежуточной очистки может быть использована в том же технологическом процессе;

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

– 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, за исключением пополнения естественной убыли и периодической смены воды в системе.

В целом применение замкнутых систем водопользования на промывочно-пропарочных станциях сети железных дорог позволяет экономить 2 млн. м³ воды в год. Стоимость обработки цистерн по замкнутой технологии по сравнению со стоимостью сброса воды на очистные сооружения нефтеперерабатывающего завода снижается до 25%, а по сравнению со стоимостью сброса в открытые водоёмы при учёте предотвращённого ущерба – на 30% и более. На шпалопропиточном заводе внедрение бессточной системы водопользования обеспечивает экономию воды около 50 тыс. м³/год, а внедрение аналогичной системы при обмывке пассажирских вагонов – до 100 тыс. м³/год на один пункт.

2. Расчёт оборотного контура охлаждения компрессорных установок

Схема оборотного использования охлаждающей воды в компрессорных установках включает водоохладитель с насосом охлаждённой воды, подающий насос и сливной бак (рис. 1).

При работе компрессора нагретая вода из сливного бака насосом подаётся в водоохладитель, откуда после охлаждения другим насосом возвращается в компрессор. Сливной бак является расширительной ёмкостью 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. Охладители брызгательный бассейн или малогабаритные градирни (открытые или вентиляционные).

Рис. 1. Схема оборотного использования воды охлаждения компрессоров:

1 – компрессор (струйный); 2 – сливной бак для расширения нагретой воды; 3 – подающий насос; 4 – место установки теплообменника (можно установить для вторичного использования тепла, тогда вода после него должна иметь более низкую температуру, чем t₂, следовательно, уменьшается время охлаждения и величина испарения воды в водоохладителе); 5 – водоохладитель (брызгательный бассейн, тогда величина капельного уноса велика или миниградирня); 6 – насос; 7 – сливной бак (введение подпиточного объема воды); W – объем циркулирующей охлаждающей воды; Р – слив с целью уменьшения концентрации солей; И – объем испаряемой воды в водоохладителе; У – капельный унос; t₁ – температура воды на входе в компрессор; t₂ – температура воды на выходе из компрессора; а – подача газа (воздуха) в компрессор; в-выход сжатого газа (воздуха) из компрессора; с – подача холодной воды в теплообменник; д – выход нагретой воды из теплообменника; е – подпитка.

1. Определение потери воды от капельного уноса.

,

где W – объём охлаждаемой воды, м³/сут.;

К₁ – коэффициент капельного уноса водоохладителя.

1. Определение потери воды от испарения.

,

где W – объём охлаждаемой воды, м³/ сут;

К₂ – коэффициент водоохладителя;

t₂ – максимальная температура воды на выходе из компрессора, ^оС;

t₁ – максимальная температура воды на входе в компрессор, ^оС.

1. Определение количества осадка, образующегося в баках контура, кг/сут.

,

где C₁ – концентрация взвеси в циркулирующей воде контура, г/м³;

C₀₁ – предельно допустимая концентрация взвешенных веществ в охлаждённой воде, C₀₁ = 30г/м³;

α – доля взвеси в осадке;

1000 – коэффициент перевода в кг.

1. Определение количества, воды теряемое с осадком, кг/сут.

ОС = Р₁·К₃,

где k₃ – расчётная доля воды в осадке, К₃ = 1 – α.

1. Определение количества маслонефтепродуктов, всплывших в баках контура, кг/сут.

,

где С₂ – концентрация маслонефтепродуктов в охлаждённой воде контура, г/м³;

C₀₂ – предельно допустимая концентрация маслонефтепродуктов в охлаждённой воде, С₀₂ = 20г/м³;

β – расчётная доля нефтепродуктов во всплывшем слое.

1. Определение количества воды, теряемое с маслонефтепродуктами, кг/сут.

НП = Р₂·К_4,

где К₄ – доля воды, теряемая с маслонефтепродуктами, К₄ = 1 – β.

1. Определение солесодержания в оборотном контуре.

Солесодержание в контуре (С_х) определяется на основе водно-солевой баланса.

При этом С_х определяется с учётом добавления питьевой воды с концентрацией солей С_доб, которая может изменяться от 300 до 1000 мг/л, при продувке П = 0 и Q_доп = 0. При этом производится расчёт при трёх значениях с солесодержанием в добавочной воде равном соответственно 300, 500 и 1000 мг/л.

(У+ОС+НП+П)·Сх=(И+У+ОС+НП+П) · C_доб + Q_доп (1)

где У – потери воды от капельного уноса, м³/ сут;

ОС – потери воды с удалённым осадком, м³/ сут;

НП – потери воды с выделенными нефтепродуктами, м³/ сут;

И – потери воды от испарения, м³/ сут;

C_доб – солесодержание в добавочной воде, г/м³, максимальная С_доб=1000 г./м³,

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

С_доб.=300г/м³

С_доб=500 г./м³

С_доб.=1000 г./м³

1. Определение объема продувки в контуре.

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

(У+ОС+НП+П) ∙ 2000=(И+У+ОС+НП+П) ∙ C_доб+Q_доп

Так как расчётное количество С_х не превышает 2000 г./м³, то продувка не нужна.

1. Определение объёма подпитки по формуле:

Q_подп = И+У+ОС+НП (2)

Q_подп = 1,6926+0,1178+0,868+1,684=4,3524 4,4 м³/cут

Затем рассчитывается процент подпитки и продувки в общем объеме контура.

62 = 100%;

4,4 = х%;

х = 7,9%

Общее количество подпиточной воды не должно превышать 5%. Необходимо вычислить, что оказывает большее влияние.

2. Расчёт оборотного контура обмывки щёлочным моющим раствором деталей и узлов подвижного состава