Диссертация (1095047), страница 22
Текст из файла (страница 22)
В результате уровеньжидкости опустился ниже уровня датчиков, что было отображено на интерфейсе ферраторасоответсвующими аварийными сообщениями (рисунок 3.15) и всплывающими окнами«Действия при аварии». Далее краны были закрыты.Рисунок 3.15 – Отображение ошибки минимального уровня жидкости в камерах ферратора.102Ближе к концу работы ферратора в проточном режиме уровень щелочи впромежуточном баке стал опускаться ниже датчика минимального уровня жидкости в этомбаке.
Интерфейс ферратора отобразил соответствующую ошибку (рисунок 3.16).Рисунок 3.16 – Отображение ошибки минимального уровняжидкости в промежуточном баке с щелочью.Искусственное создание других аварийных ситуаций не представлялось возможнымввиду работы КЭА на территории действующих очистных сооружений и риске остановаважного технологического процесса.Разработанныепринципыуправлениякомплекснымэлектролизнымагрегатомодновременной выработки анолита для обеззараживания воды и феррата для обработки стоков,обеспечивают:- повышение безопасности обеззараживания воды анолитом (хлором) и стоков ферратомв результате автоматизации технологического процесса получения реагентов мембраннымэлектролизом с их использованием непосредственно на месте производства;- повышение энергоэффективности технологического процесса и снижения стоимостиобеззараживания воды и стоков за счет применения адаптивной системы автоматизированногоуправления КЭА.Разработанные алгоритм и САУ КЭА предназначены для управления технологическимпроцессом(ТП)вавтоматизированномрежимесминимальнымвмешательствомобслуживающего персонала.
САУ осуществляет интерактивное управление ТП в ручном и103автоматическом режимах, контролирует рабочие параметры процесса и датчики в помещениидля своевременного обнаружения неисправностей, сохраняет и предоставляет архивные данныеТП.САУ КЭА построена на базе модульного контроллера автоматизации, включающегоотдельные модули «National Instruments» (США) (ферратор) и Siemens (хлораторы).
Такоерешение предусматривает возможность раздельной эксплуатации модулей КЭА.В соответствии с предложенной концепцией, при раздельном функционированиимодулей производства феррата и анолита в пространстве и во времени, хлораторы, работающиена водоканале, производят хлор для обеззараживания питьевой воды и в качестве побочногопродукта электролиза – щелочь с концентрацией около 20%.
Ферраторы, использующиепроизведенную хлораторами щелочь, могут устанавливаться на очистных сооружениях впромышленности для очистки токсичных стоков, на полигонах токсичных отходов, наочистных сооружениях для доочистки сточных вод хозбытового назначения, для очисткиприродных и ливневых вод.3.4 Описание конструкции промышленного КЭАВ состав КЭА входят модули для получения анолита – хлораторы (основной ирезервный), модуль для получения феррата – ферратор и САУ КЭА, состоящая из контроллерови панелей управления хлораторами и ферратором для их раздельного управления и датчиковконтроля технологического процесса. Такое построение системы управления предполагаетвозможность раздельной эксплуатации во времени и в пространстве хлорных и ферратныхмодулей (например, хлораторы для обеззараживания воды, ферратор для обеззараживаниясточных вод на произведенной хлораторами щелочи).
Внешний вид КЭА приведена на рисунке2.17.На схеме представлены два хлоратора – на первичном и вторичном хлорировании.Резервный хлоратор для обеспечения бесперебойного обеззараживания воды на водоканале насхеме не показан. Наличие резервного хлоратора обеспечивает возможность проведения ихпланового обслуживания, а при возникновении внештатной ситуации и необходимости ремонта– быстрого переключения на резервный хлоратор. Каждый хлоратор имеет свою системуциркуляции электролита, систему подачи рабочих растворов из баков и источник питания,которые обеспечивают автономность работы каждого из хлораторов.1043.4.1 Состав хлоратора и параметры технологического процессаполучения анолитаХлораторы вырабатывают анолит на месте применения методом мембранногоэлектролиза солевого насыщенного раствора NaCl в воде под действием постоянного тока.Исходными материалами для производства анолита являются вода и хлорид натрия.
Для приготовления исходного солевого раствора используется вода питьевая водопроводная (ГОСТ Р51232-98 и СанПиН 2.1.4.559-96) и соль пищевая марки «Экстра» по ГОСТ 13830-84. Вкатодную камеру хлоратора подается очищенная от примесей и умягченная вода. В аноднуюкамеру подается насыщенный солевой раствор с концентрацией до 300–330 г/л с температуройне менее 5°С.Хлораторы в составе КЭА состоят из блока электродных элементов, опорнойконструкции и системы циркуляции электролита (рисунок 3.17, а).Блок электродных элементов хлоратора состоит из двух монополяров (анод и катод),разделенных ионообменной сульфокатионитной мембраной (рисунок 3.17, б).
Катод выполнениз перфорированной углеродистой стали и приварен к токоведущим ребрам катодной камеры.Анод выполнен из перфорированного листа титана, покрытого оксидами рутения, и приварен ктоковедущим ребрам анодной камеры. Габаритные размеры анода и катода, используемые вхлораторе, составляют 0,6*1,14 м (площадь 0,6 м2), плотность тока на электродах не превышает1600 А/м2. Перфорация электродов обеспечивает циркуляцию электролита и снижениегазонаполнения в межэлектродном пространстве.Катодная и анодная камеры представляют собой прямоугольные емкости, образованныесваренными в углах стальными профильными трубами, к днищу которых со стороны камерыприварены токоведущие ребра с вырезами для циркуляции электролита.
К ним привареныэлектродные пластины в виде перфорированного листа: стального для катода и титанового спокрытием оксидами рутения для анода.Между электродными элементами установлена катионообменная сульфокатионитнаямембранаFlemion811илиNafeon-424.Камерыэлектролизерасоединяютсячерезуплотнительную резиновую прокладку (рисунок 3.17, б). Анодная и катодная камеры снабженыштуцерами для подсоединения циркуляционных трубок.
Ввод растворов осуществляют черезнижние штуцеры, а вывод продуктов электролиза – через верхние.Опорная конструкция служит для установки и сжатия блока электродных элементов,системы циркуляции анолита и католита и сепараторов. В состав опорной конструкции входят:105рама опорная, рама прижимная, стяжные шпильки, опорные кронштейны, изоляторы (рисунок3.17, а, б).абвгРисунок 3.17 – Конструктивные модули хлоратораНа опорной конструкции, кроме блока электродных элементов, закрепляютсясепараторы и системы циркуляции анолита и католита.
На опорной конструкции крепитсяподставка насосов типа ВТ-МF 30-4 230V (с обратной стороны), осуществляющих подачурастворов NaCl и NaOH в камеры хлоратора, сепараторы и вакуумпрерыватель, связанныетрубопроводами с хлоратором (рисунок 3.17, в).Система циркуляции анолита и католита в хлораторе аналогичны по конструкции ислужат для подачи и распределения по ячейкам исходных растворов и вывода продуктов106электролиза. Каждая из циркуляционных систем состоит из насоса мембранного типа,обеспечивающегоподачуэлектролитавсоответствующуюкамеру,сепаратораирециркуляционного контура, выполненного из Х-ПВХ. На циркуляционных трубках имеютсявентили из Х-ПВХ для прекращения циркуляции анолита и католита в случае необходимости.Сепараторы выполнены из оргстекла и имеют прозрачные корпуса, что обеспечиваетвозможность визуального контроля за уровнем электролита в хлораторе.
Сепараторыфиксируются на кронштейнах, привинченных к опорной конструкции хлоратора.Неразборные участки системы циркуляции анолита и католита, соединяющие емкости срабочими растворами со входом насосов, контуры для отведения водорода за пределы здания ихлора в эжектор и далее в трубопровод подачи воды выполнены из арматуры Х-ПВХ, стойкой кхлору и щелочи. Разборные участки подводящей и отводящей арматуры от камер хлоратора длябыстрого демонтажа мембраны в хлораторе, требующего раздвинуть анодную и катоднуюкамеры вдоль опорной конструкции, выполняются быстросъемными фторопластовымитрубопроводами, которые фиксируются хомутами к нижним штуцерам на камерах хлораторовдля ввода рабочих растворов, и к верхним для вывода продуктов электролиза.По отводящему трубопроводу из фторопласта газообразный хлор с анолитом выводитсяиз анодной камеры хлоратора Э1 и поднимается в сепаратор анолита С1.1 (рисунок 3.17, а).Вывод в крышке сепаратора трубопроводом из Х-ПВХ связан с эжектором ЭЖ, засасывающимхлор из сепаратора в воду, идущую на хлорирование.
Также к крышке сепаратора присоединенввод трубопровода для подсоса атмосферного воздуха, вывод которого подключается квакуумпрерывателю ВП. На этом трубопроводе устанавливается датчик Д1.2 пониженногодавления в анодном сепараторе. На трубопроводе, идущем от хлоратора к сепаратору С1.1,также устанавливается датчик температуры Д1.3 электролита. Для обеспечения повышенногодавления в анодной камере со стороны анолита, анолитный сепаратор С1.1 устанавливался наопорной конструкции выше католитного.
Другой вывод С1.1 подключался к трубопроводу изХ-ПВХ, соединяющему вывод Н1.1 и Э1 для обеспечения рециркуляции анолита из сепаратораобратно в анодную камеру.Аналогично по отводящему трубопроводу из фторопласта из катодной камеры хлоратораводород с католитом поднимается в сепаратор С1.2 (рисунок 3.17, а). Вывод в днищесепаратора С1.2 трубопроводом из Х-ПВХ подключен к баку Б2 для слива щелочи. Другойвывод С1.2 подключался к трубопроводу из Х-ПВХ, соединяющему вывод Н1.2 и Э1 дляобеспечения рециркуляции католита из сепаратора обратно в катодную камеру.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
