Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Технологические характеристики

озонатор технологический конструкционный ремонт

Модуль озонатора предназначен для работы в системах очистки воды и воздуха посредством выработки озона.

Модуль озонатора активизирует кислород воздуха с преобразованием его в атомарный кислород и озон, являющихся сильнейшими окислителями.

Напряжение питания 220+10% В

Частота 501% Гц

Число фаз 1

Рабочее напряжение на электродах 10000 В

Производительность по воздуху 3200 л/мин

Пропускная способность по воздуху 10, л/мин

Общая производительность по озону 4800 мг/мин

Производительность по озону 14-16 мг/мин

Максимальна мощность 4,8 кВт

Габариты

Диаметр 110 мм

Длина 1000-1500 мм

Масса (без блока питания) 5 кг

Масса блока питания, 13 кг

Габариты блока питания 290х170х160 мм

Площадь фильтрующего элемента 197,2 мм

сопротивление прохода воздуха 0,1 ат

время регенерации фильтрующего материала 800 часов

замена фильтрующего материала 3000 часов

общее сопротивление движению воздуха окислителя 0,3 ат

МОЗ предназначен для работы в следующих условиях:

· Температура от 2С до 40С.

· Влажность до 85% при температуре 20С.

· Питание изделия осуществляется от сети переменного тока частотой 501,25 Гц и напряжением 22010 В.

· Минимальная производительность МОЗ по озону 12 мг/л.

· Количество проходящего воздуха через МОЗ 10 - 15 л/мин

2. Обоснование конструкции и описание

Модуль озонатора (МОЗ) (Рис. 2.1) содержит корпус, выполненный из диэлектрика (труба ПВХ), в котором закреплены 4 модуля окисления и двух насадок: выходной конус и фильтр.

Окислительный модуль состоит из:

· труба нержавеющая - 1 шт.

· втулка крепления керамической трубки, выполненная из фторопласта с отверстиями для подачи воздуха - 1 шт.

· втулка фторопластовая крепления нихромовой нити с отверстиями для выхода озона - 1 шт.

· трубка керамическая - 1 шт.

· втулка фторопластовая натяжителя нити - 1 шт.

· керамическая трубка - 1 шт.

· нить нихромовая - 1 шт.

· устройство натяжения нити - 1 шт.

· направляющая окислительного модуля - 2 шт.



Модуль озонатора

3. Характеристика конструкционных особенностей

Нихромовая нить выполняет роль коронирующего электрода, а нержавеющая труба - осадительного электрода, которые скреплены между собой изолирующими фторопластовыми втулками.

Окислительные модули вставляются в корпус по направляющим и заливаются гудроном.

Коронирующие электроды присоединены высоковольтным кабелем к отрицательному полюсу источника питания, а осадительные электроды высоковольтным кабелем к положительному полюсу.

МОЗ состоит из цилиндрического корпуса, четырех коронирующих электродов, которые крепятся к корпусу с помощью фиксаторов и одного осадительного электрода. Торцы корпуса окислителя закрываются фильтрующим материалом PEGAS-AGRO плотностью 30 г./.

При подаче высокого напряжения 10000В на коронирующие электроды между ними и осадительным электродом происходит коронный разряд, способствующий расщеплению молекул кислорода воздуха с образованием активного атомарного кислорода, который в результате синтеза образует озон .

Электропитание блока озонирования воздуха МОЗ осуществляется с распределительного щита питания (ЩР-МОЗ). Структурная схема электропитания распределительного щита питания (ЩР-МОЗ). В щите установлен автомат защиты QF1 (25А), четыре автомата защиты QF2 - QF5 (25А) - для подачи питающего напряжения на щиты управления МОЗ (ЩУ-МОЗ). Сигнальная лампа HL1 - на дверце щита (ЩР-МОЗ) - сигнализирует «напряжение на щит подано», лампа HL2 - «питание на выходные автоматы подано, пускатель КМ1 - включен». Сигнальные лампы HL3 - HL6 - сигнализируют о подаче напряжения на соответствующий ЩУ-МОЗ.

Работа блока озонирования воздуха имеет два режима - «ручной» и «автоматический». Переключение осуществляется тумблером SA1 на

ЩР-МОЗ должен находиться в положении «АВТ», все автоматы в положении

«ВКЛ». При срабатывании дистанционного включателя (ДВ) срабатывает пускатель КМ1, напряжение поступает на выходные автоматы, включаются щиты управления ЩУ-МОЗ, загораются соответствующие сигнальные лампы. На ЩУ-МОЗ тумблер SA1 должен находиться в положении «работа». При поступлении питающего напряжения 220В загорается сигнальная лампа HL1 «сеть». Сигнальная лампа HL2 - «высокое напряжение» загорается при срабатывании пускателя КМ1 и исправной работе повышающего трансформатора. На ЩУ-МОЗ имеются сигнальные лампы HL3 - HL43 индицирующие о работе модулей МОЗ, установленных в камере газоочистки.

В ЩУ-МЛЗ установлен блок автоматического отключения МОЗ (ЗУ) - при замыкании коронирующего и осадительного электродов перегорает плавкий предохранитель, входящий в состав ЗУ, пружина осуществляет отвод высоковольтных контактов на большое расстояние, сигнальная лампа на ЩУ-УОВ, соответствующая этому блоку гаснет.

Рабочее напряжение на электродах модуля озонирования составляет 10000В, поэтому в щитах ЩУ-МОЗ предусмотрена блокировка высокого напряжения. При открывании дверей щита срабатывают блокировочные тумблера SQ1-SQ4. В результате этого на пускатель KM1 не подается напряжение 220В, идущее на повышающий трансформатор, установленный в нижней части щита. Сигнальная лампа HL1 - «напряжение 220В на щит подано» - горит, сигнальная HL2 - «высокое напряжение» - не горит.

Под воздействием разряда, за счет неравномерности электрического поля, происходит расщепление химически пассивного молекулярного кислорода (О) с образованием атомарного кислорода (О), который, взаимодействуя с молекулярным кислородом, образует озон (О).

Таким образом, в МОЗ пассивный молекулярный кислород воздуха преобразуется в сильнейшие окислители - озон и атомарный кислород.

Озон - является сильнейшим окислителем, что обусловлено низкой энергией отрыва атома от молекулы озона - сродство озона к электрону определено величиной в 2 эВ, и уступает лишь фтору. Озон реагирует с различными веществами по трем типам реакций:

1. 2О= 3О - озон разлагается с увеличением объема и образованием кислорода, который вступает в химические реакции.

2. О=О+О* - без увеличения объема, с образованием молекулы кислорода и кислородного радикала - являющегося очень активным и сильным окислителем и инициатором химических реакций деструкций молекул.

3. О=3О* - с уменьшением объема и образованием трех кислородных радикалов, в этом случае происходит присоединение озона к окисляющему веществу.

Озон окисляет практически все химические неорганические соединения и металлы от низших степеней окисления к высшим, органические соединения от токсичных до менее или нетоксичных. Продукты окисления как правило представляют мало или нерастворимые соединения, что облегчает процесс утилизации их в виде шлама.

4. Особенности монтажа и испытаний

Установить МОЗ таким образом, чтобы исключить соприкосновение корпуса с токоведущими проводами сети и металлическими изделиями.

Установку МОЗ производить в вертикальном положении

Высоковольтный трансформатор должен быть установлен таким образом, чтобы при эксплуатации и регулировке исключить прикосновение человека к высоковольтным токоведущим частям МОЗ.

Корпус высоковольтного трансформатора должен быть заземлен, а сам трансформатор должен находиться от МОЗ на расстоянии не менее 500 мм.

Подключение МОЗ производить строго по электрической принципиальной схеме.

Обеспечить, чтобы высоковольтные провода не касались других проводов и металлических изделий.

Подготовка к работе и порядок включения:

· проверить заземление щитов;

· проверить целостность предохранителей;

· закрыть дверцы щитов;

· закрыть входную дверь в камеру;

· на распределительном щите ЩР-МОЗ автомат QF1 поставить в положение «включено», загорится HL1 - «сеть»;

· автоматы защиты QF2-QF5 перевести в положение «включено»;

· при подаче питания на КМ1 загорится HL2 - питание на выходные автоматы подано пускатель КМ1 - включен;

Ручной режим работы:

· На ЩА-СГО тумблер SA9 поставить в положение «ручное управление»

· На ЩР-УОВ тумблер SA1 перевести в положение «ручное управление»

· Кнопкой «ПУСК» кнопочного поста на лицевой панели ЩР-УОВ подать питание на КМ1 и выходные автоматы загорится HL2;

· На щитах управления ЩУ-МОЗ тумблера SA1 перевести в положение «работа», при поступлении питания с ЩР-МОЗ загорится HL1 «сеть».

Автоматический режим работы:

· На ЩА-СГО тумблер SA9 поставить в положение «автоматическое управление»;

· На ЩР-МОЗ тумблер SA1 перевести в положение «автоматическое управление» при поступлении управляющего сигнала с ЩА-СГО поступит питание на КМ1 и выходные автоматы - загорится HL2.

· На щитах управления Щу-МОЗ тумблер SA1 перевести в положение «работа», при поступлении питания с ЩР-МОЗ загорится HL1 «сеть».

5. Техническое обслуживание и ремонт

Первичность технического обслуживания определяется из опыта промышленной эксплуатации, но не реже двух раз в год.

При техническом обслуживании (ТО) производится осмотр и чистка окислительных модулей чистой ветошью, смоченной спиртовым раствором.

Перед ТО необходимо убедиться в том, что напряжение с блока питания МОЗ снято, а на щите управления вывешена табличка «Не включать, работают люди!».

К проведению ТО МОЗ допускается электротехнический персонал с группой допуска не ниже IV, изучивший инструкцию по эксплуатации.

Периодичность ТО МОЗ должна состоять не реже одного раза в квартал.

ТО состоит из следующих операций:

· эксплуатационный осмотр;

· чистка окислителей - для ее проведения необходимо заземлить высоковольтную обмотку трансформатора, снять крышки из фильтрующего материала, открутить винты, распаять контакты и вынуть все окислительные модули, затем очистить электроды и изоляторы от грязевых отложений растворителем 9 уайт-спирит), протереть насухо ветошью;

· собрать окислительный модуль в обратном порядке.

· регенерация фильтрующего материала, которая проводится путем промывки материала в мыльной теплой (40-45С) воде;

· После обратной сборки всех окислителей проверяется сопротивление заземления.

Возможные неисправности и методы их устранения

Наименование неисправности, внешнее проявление и признаки	Вероятная причина	Способ устранения неисправности
1. При включении срабатывает система защиты.	1. разрушен опорно - проходной изолятор.	1. Заменить изолятор.
2. Непрерывное громкое потрескивание внутри окислителя. Электрический пробой.	1. Изменилось межэлектродное расстояние; Ослаблены винты крепления изоляторов. 2. Деформация (перекос) электродов 3. Обрыв пилообразных элементов, образование острых выступов. 4. Налипание Пыли и сажи на электроды	1. подтянуть винты крепления. 2. Заменить искривленные электроды. 3. Заменить электроды. 4. Очистить электроды аэрозолем ВД-40.
3. На ЩУ-МОЗ не горит индикатор.	1. Вышла из строя индикаторная лампочка. 2. Ослабло натяжение рычага микровыключателя. 3. Вышел из строя микровыключатель. 4. перегорел предохранитель диодного моста.	1. Проверить, заменить. 2. Проверить, заменить кольцо натяжения. 3. Заменить. 4. Заменить предохранитель и диодный мост.
4. Перегорел предохранитель ЗУ.	1. Короткое замыкание коронирующего электрода и осадительных электродов.	1. Очистить электроды.

6. Расчет озонирующей установки

Основные расчетные данные. Расчетный расход озонируемой воды Q_cyт=48500 м³/сутки, или Q_чac=2020 м³/ч.

Дозы озона: максимальная q_оз^макс=5 г/м³ и средняя годовая q_оз^ср=2,6 г/м³.

Максимальный расчетный расход озона

(1);

=кг/сутки, или 10,1 кг/ч.

Продолжительность контакта воды с озоном t=6 мин.

Компоновка и расчет блока озонаторов. Принят озонатор трубчатой конструкции производительностью G_оз=5500 г./ч.

Для того чтобы выработать озон в количестве 10,1 кг/ч, озонирующая установка должна быть оборудована 10100/5500=2 рабочими озонаторами. Кроме того, необходим один резервный озонатор такой же производительности (5,5 кг/ч).

Активная мощность разряда озонатора U является функцией напряжения и частоты тока и может быть определена по формуле проф. Ю.В. Филиппова

Вт, (2);

где u_р - напряжение в разрядном промежутке в В;

- круговая частота тока в Гц;

C_э и C_п-электрическая емкость соответственно электродов и разрядного промежутка в Ф;

u_a - рабочее напряжение, подводимое к озонатору, в В.

Для определенного озонатора при установленных рабочих условиях величины C_э, C_п и u_р имеют постоянные значения независимо от напряжения или частоты тока. Поэтому расход электроэнергии пропорционален частоте тока со и максимальному напряжению тока u_а.

Напряжение тока в озонаторе принимается по опытным данным.

Производительность озонатора увеличивается с повышением частоты тока со, но вместе с тем возрастает расход электроэнергии трансформатором и преобразователем частоты.

Значения C_э и C_п определяются по обычным формулам для расчета емкости плоского конденсатора; их величины весьма невелики и выражаются в микрофарадах.

Для данных условий принимаем: u_а=20000 В; =50Гц; C_э=26,1 мкФ и C_п=0,4 мкФ.

Величина потенциала разряда через разрядный промежуток составляет 2000 В на каждый его линейный миллиметр. Так как в озонаторе принятого трубчатого типа ширина разрядного промежутка составляет 2,5 мм, то потенциал разряда будет

u_р=2,5•2000=5000 В.

Тогда активная мощность разряда озонатора по формуле (2.2);

Вт или 62 кВт

Следует различать активную мощность озонатора U в кВт и вольтамперную мощность U_а, выраженную в кВа. Отношение U/U_a= называется емкостным коэффициентом мощности.

При значении _e=0,52 мощность трансформатора будет

U_a=U/_e (3)

U_a=62/0,52=120 кВа.

Основной деталью рассматриваемого озонатора являются стеклянные диэлектрические трубки, заплавленные с одного конца и имеющие на внутренней поверхности графитовые покрытия. В стальные трубки внутренним диаметром d₁=92 мм вставлены стеклянные трубки наружным диаметром d₂=87 мм. Концентрический зазор между трубками шириной 2,5 мм служит разрядным промежутком.

Площадь поперечного сечения кольцевого разрядного промежутка

(4)

f=

Скорость прохода сухого воздуха через кольцевой разрядный промежуток в целях наибольшей экономии расхода электроэнергии рекомендуется в пределах _в=0,15 - 0,2 м/сек.

Тогда расход сухого воздуха через одну трубку озонатора

(5)

м³/ч.

Поскольку заданная производительность одного озонатора G_oз=5,5 кг/ч, то при коэффициенте весовой концентрации озона К_оз=20 г./м³ количество сухого воздуха, необходимого для электросинтеза, составляет

(6)

 м³/ч

Следовательно, количество стеклянных диэлектрических трубок в одном озонаторе должно быть

п_тр=Q_в/q_в (7)

п_тр =275/0,5=550 шт.

Стеклянные трубки длиной по 1,6 м размещены концентрично в 275 стальных трубках, проходящих через весь цилиндрический корпус озонатора с обоих его концов. Тогда длина корпуса озонатора будет l=3,6 м.

Производительность каждой трубки по озону

(8)

q=5500/550=10 г./ч

Энергетический выход озона

(9)

кг/кВт*ч

Суммарная площадь поперечных сечений 275 трубок d₁ =0,092 м составляет f_тр=275•0,785•0,092²=1,83 м².

Площадь поперечного сечения цилиндрического корпуса озонатора должна быть больше на 35%, т.е.

F_к=l, 35f_тр (10)

F_к =l, 35•1,83=2,47м².

Отсюда внутренний диаметр корпуса озонатора будет

(11)

м

Необходимо иметь в виду, что 85-90% электроэнергии, потребляемой для производства озона, затрачивается на тепловыделение. В связи с этим надо обеспечить охлаждение электродов озонатора. Расход воды для охлаждения составляет 35 л/ч на одну трубку или суммарно

Q_охл=550•35=19250 л/ч, или 5,35 л/сек.

Средняя скорость движения охлаждающей воды составит

(12)

м/ч, или 8,3 мм/сек

Температура охлаждающей воды t=10 С.

Для электросинтеза озона нужно подавать 275 м³/ч сухого воздуха на один озонатор принятой производительности. Кроме того, надо учесть расход воздуха на регенерацию адсорберов, составляющий 360 м³/ч для серийно выпускаемой установки АГ-50.

Общий расход охлаждаемого воздуха

V_о.в=2•275+360=910 м³/ч, или 15,2 м³/мин.

Для подачи воздуха принимаем водокольцевые воздуходувки ВК-12 производительностью 10 м³/мин. Тогда необходимо установить

15,2/10=1,52 т.е. 2 рабочие воздуходувки и одну резервную с электродвигателями А-82-6 мощностью 40 кВт каждая.

На всасывающем трубопроводе каждой воздуходувки устанавливают висциновый фильтр производительностью до 50 м³/мин, что удовлетворяет расчетным условиям.

Первая ступень осушки воздуха осуществляется при помощи фреонового холодильного агрегата. Атмосферный воздух охлаждается с 26 до 6°С вследствие испарения фреона-12 (при температуре -15°С).

Количество холода, необходимого для охлаждения воздуха,

(13)

где V_о.в-количество охлаждаемого воздуха в м³/ч;

c - теплоемкость воды, равная 0,241 ккал/кг•град;

t - перепад температуры, принимаемый обычно 20°;

- вес 1 м³ воздуха, равный 1,293 кг.

Следовательно, в данном случае

Q_о.в = 910•1,293•0,241 (26-6)=5670 ккал/ч.

Объем воздуха V в общем виде вычисляют по формуле

(14)

Тогда при рабочих параметрах воздуха, поступающего в теплообменник с t₁=26°С и P_раб=2 ат и выходящего из него с t₂=6°C и P_раб=2 ат, по формуле (4.14):

м³/ч

м³/ч

Количество влаги в воздухе q в общем виде определяют по формуле

q=aV, (15)

где а - влагосодержание в воздухе при данной температуре

При t₁=26°С величина а₁=0,02686 кг/м³, а при t₂=6°С а₂=0,007474 кг/м³. Тогда

q₁=0,02686•514,8=13,8 кг/ч;

q₂=0,007474•480,2=3,6 кг/ч.

Количество влаги, выделяющейся в аппарате холодильной установки,

q_ап=q₁-q₂ (16)

q_ап =13,8-3,6=10,2 кг/ч.

Количество холода, необходимого для охлаждения паров влаги в аппарате, считая от средней температуры

t_ср=(26+6)/2=16°С до конечной i₂=6°С, составит

q_о.вл=10,2•1 (16-6)=102 кКал/ч.

Количество холода для конденсации влаги, задержанной в холодильнике:

q_конд=q_апL_к (17)

q_конд =10,2•595=6069 ккал/ч (где L_к=595 ккал/ч - теплота конденсации водяных паров).

Общее количество холода для всех операций с учетом 15% на потери:

Q_хол=1,15 (Q_о.в+q_о.вл+q_кон)

Q_хол =1,15 (5670+102+6069)=13620 Ккал/ч.

Принимаем к установке фреоновые холодильные агрегаты марки АК-ФВ-30/15 холодопроизводительностыо 7000 кКал/ч (при температуре испарения фреона - 15°С) при мощности электродвигателя 4,5 кВт и n=480 об/мин.

Количество таких агрегатов должно быть

n=13620/7000=2 шт.

Принимаем два рабочих и один резервный агрегат той же марки.

Вторая ступень осушки воздуха - адсорбирующая установка.

После охлаждения и осушки во фреоновом холодильнике воздух поступает на окончательную досушку в адсорберы автоматического действия марки АГ-50.

Количество осушаемого воздуха для двух рабочих озонаторов составляет Q_о.в=2•275=550 м³/ч.

Продолжительность рабочего цикла адсорбции принимаем 10 ч.

Вес адсорбента р_ад при равной высоте двух слоев загрузки - алюмогелем и силикагелем - должен быть:

(18)

где k - коэффициент для учета материала загрузки адсорбера;

q₃ - количество влаги на выходе из адсорбера, при t₃= -50°С равное 0,05г/м³

s - влагопоглощаемость адсорбента в% к его весу.

Тогда вес алюмогеля р_ал и силикагеля p_сил будет: кг

кг

Суммарный вес загрузки составит p_ад=420+301=721 кг. При указанном выше насыпном весе адсорбера и при высоте каждого слоя h=400 мм в одну башню АГ-50 можно загрузить: алюмогеля (нижний слой)

кг

силикагеля (верхний слой)

кг

Суммарная загрузка башни

p_б=267+188=455 кг.

Следовательно, для досушки воздуха нужно иметь установок АГ-50 в количестве

n=p_ад/p_б (19)

n =721/455=2 шт. (две рабочих и одну резервную).

Расчет контактной камеры для смешения озоно-воздушной смеси с водой. Необходимая площадь поперечного сечения контактной камеры в плане

(20)

где Q_чac - расход озонируемой воды в м³/ч;

Т - продолжительность контакта озона с водой;

принимается в пределах 5-10 мин;

п - количество контактных камер;

Н - глубина слоя воды в контактной камере в м;

принимается обычно 4,5-5 м.

При Q_чac=2020 м³/ч, T=0,1 ч, n=2 и H=5 м

м²

Для равномерного распыления озонированного воздуха у дна контактной камеры размещают перфорированные трубы (рис. 4.1).

Принимаем керамические пористые трубы.

Каркасом служит труба из нержавеющей стали (наружный диаметр 57 мм) с отверстиями диаметром 4-6 мм (рис. 4.2). На нее надевается фильтросная труба - керамический блок длиной l=500 мм, внутренним диаметром 64 мм и наружным 92 мм. Активная поверхность блока, т.е. площадь всех пор размером по 100 мк на керамической трубе, занимает 25% внутренней поверхности трубы, тогда

(21)

м²

При вводе озона в контакт с водой способом барботажа количество подаваемого воздуха не находится в жесткой зависимости от количества обрабатываемой воды. Это позволяет регулировать подачу воздуха. Производительность воздуходувок обычно подбирают так, чтобы, включая в действие одну, две или три воздуходувки, можно было изменять отношение объема газовой смеси к объему обрабатываемой воды.

Величины этого отношения а обычно принимают равными 0,27; 0,5 или 1. В данном случае

а=Q_о.в/Q_чac (22)

а=550/2020=0,27

Тогда количество озонированного воздуха, подаваемого по распределительным трубам, составит

q_оз.в=2020•0,27=550 м³/ч, или 9,17 м³/мин, или 0,158 м/сек.



Размещение перфорированных труб у дна контактной камеры

1 - коллекторы; 2 - перфорированные трубы

Площадь поперечного сечения магистральной (каркасной) распределительной трубы внутренним диаметром d=49 мм равна: f_тp=0,00188 м²=18,8 см².

Принимаем в каждой контактной (камере по четыре магистральных распределительных трубы, уложенных на взаимных расстояниях (между осями) по 0,9 м. Каждая труба состоит из восьми керамических блоков. При таком размещении труб принимаем размеры контактной камеры в плане 3,7X5,4 м.

Детали фильтросных труб

1 - каркас-труба из нержавеющей стали; 2 - отверстия d =4 - 6 мм; 3 - фильтросная труба (керамический блок); 4 - прижимное устройство; 5 - приварной фланец; 6 - прокладки; 7 - резьба

Расход озонированного воздуха, приходящегося на живое сечение каждой из четырех труб в двух камерах, будет

(23)

а скорость движения воздуха в трубопроводе равна

=q_тp/f_тр (24)

=0,02/0,00188=10,7 м/сек

(рекомендуемая скорость 10-15 м/сек).

Суммарная активная площадь пор всех керамических труб, уложенных в одной камере,

f_п=mf_п (25)

f_п =4•8•0,0251=0,8 м² (где 4 - количество магистралей; 8 - количество керамических труб).

Расход озонированного воздуха, поступающего в воду через пористую поверхность всех труб одной камеры:

(26)

Общее давление, которое должно быть на входе в распределительную систему озоно-воздушной смеси, определяется по формуле Ю.Б. Багоцкого

м.вод. ст. (27)

где H_гидр - гидростатическое давление в м вод. ст. (равное высоте слоя воды в камере);

_в-плотность воздуха

(28)

K=S*S_o/A - конструктивное отношение (рекомендуется принимать равным примерно 0,5);

_o - площадь одного отверстия на каркасной трубе в м²;

S - площадь сечения распределительной каркасной грубы в м²;

А - коэффициент, зависящий от условного диаметра пор на керамической трубе d=100 мк и равный условного диаметра пор на керамической трубе d=100 мк и равный

(29)

0,3 - избыточное давление.

В данном примере при диаметре одного отверстия 0,005 м S_o=0,0000196 м², при 50 отверстиях на 1 пог. м; S_o=0,00096 м², а f_тр=0,00188 м². Следовательно, K=0,00096/0,00188=0,52.

Таким образом

м.вод. ст

7. Обоснование и выбор конструкционных материалов и средств защиты от коррозии

1. Характеристика условий эксплуатации

МОЗ работает в атмосфере повышенной влажности.

Технологической средой для оборудования газоочистки является вода, которая содержит:

Наименование компонентов	Концентрация, мг/л
Железо общее	0,5 - 1
Медь	0,013
Натрий и калий	5,0 - 6,0
Аммоний	5,7 - 7,0
Кальций	36,4
Магний	5,8
Алюминий	0,01 - 0,04
Нитраты	2,3
Нитриты	0,07
Хлориды	8,5 - 10
Сульфаты	29,5
Бикарбонаты	70

Промышленная атмосфера может содержать коррозионно-активные компоненты, которые способствуют усилению коррозионных процессов на металлоконструкциях.

МОЗ предназначен для работы в следующих условиях:

· Температура от 2С до 40С.

· Влажность до 85% при температуре 20С.

· Питание изделия осуществляется от сети переменного тока частотой 501,25 Гц и напряжением 22010 В.

· Минимальная производительность МОЗ по озону 12 мг/л.

· Количество проходящего воздуха через МОЗ 10 - 15 л/мин

2. Характеристика возможных коррозионных процессов аппарата:

Атмосферная коррозия.

Промышленная атмосфера может содержать коррозионно-активные компоненты, которые способствуют усилению коррозионных процессов на металлоконструкциях.

МОЗ в процессе эксплуатации подвергается атмосферной коррозии за счёт беспрепятственного контакта с атмосферным воздухом.

Атмосферную коррозию по степени увлажненности поверхности принято разделять на сухую, влажную и мокрую.

Мокрая атмосферная коррозия протекает при относительной влажности воздуха около 100%, когда на поверхности влага собирается в виде хорошо видных капель, либо при прямом воздействии на конструкцию дождя, тумана. Мокрая атмосферная коррозия также наблюдается на конструкциях, которые обливаются водой либо полностью погружаются. При мокрой коррозии пленка влаги в толщину составляет более 1 мм.

3. Общая характеристика конструктивного и материального оформления:

Надежность эксплуатации оборудования тесно связана с применением новых конструкционных материалов и более современных способов защиты от коррозии. При этом очень важно, чтобы материаловедческое и противокоррозионное обеспечение надежности агрегата решалось с учетом рациональности использования и экономии материалов. Поэтому для корпуса аппарата (модуль озонатора), разрабатываемого в данном проекте, используется поливинилхлорид (ПВХ) - один из самых дешевых строительных материалов.

ПВХ не растворим в воде, устойчив к действию кислот, щелочей, спиртов, минеральных масел. Главные качества ПВХ в строительстве: износоустойчивость, механическая прочность, жесткость, небольшая масса, устойчивость к коррозии, химическому, погодному и температурному воздействию. [3]

4. Конструкционные материалы и защита от коррозии:

Для защиты от коррозии системы озоновоздушной активации газа (УОВ) мы применили метод ингибирования коррозии с помощью ЛИК (летучих ингибиторов коррозии) материалов, т.к. он основан на свойстве некоторых веществ, добавленных в малых количествах в коррозионную среду, способных тормозить или полностью подавлять коррозионные процессы.

Если на металле имеется пленка влаги, то ЛИК растворяется в ней с образованием отрицательно и положительно заряженных ионов, которые в

свою очередь блокируют соотвественно анодные и катодные участки поверхности металла, образуя на них плотные мономолекулярные слои, препятствуя тем самым ходу коррозионных реакций.

Для защиты от коррозии МОЗ применены распыляемые препараты, образующие на изделии тонкую защитную пленку (не более 1-2 мкм), не влияющую на электрические и магнитные свойства изделий. Обладают противокоррозионным и очистительным действием. Не растворяют пластиков, резины и полимерных покрытий. Они защищают от коррозии большинство конструкционных металлов и сплавов. Очищают поверхность аппаратов от легких масляных и других загрязнений. Обладают водоотталкивающими свойствами и проникающей способностью, что идеально подходит для использования с целью защиты МОЗ от коррозии.

8. Безопасность жизнедеятельности

1. Пожаро - и взрывоопасные cвойства используемых веществ:

Оценка помещений и зданий по пожаро- и взрывоопасности осуществляется в соответствии с нормами по пожарной безопасности НПБ 105-03 [5] с учётом пожаровзрывоопасных свойств и количеств находящихся в них веществ и материалов, а также с учётом особенностей технологического процесса размещенных в них производств.

Реакция превращения озона в кислород является экзотермической, чем объясняется взрывчатость озона. Однако никакого взрыва не происходит, если концентрация озона в озоно-воздушной смеси не превышает 10% по весу. Практически приходится иметь дело с весьма низкими концентрациями - от 0,85 до 1,7% по весу. Такие смеси абсолютно безопасны даже при давлении в несколько атмосфер и при любых воздействиях (т.е. нагревании, ударе и др.).

Озон является отравляющим веществом раздражающего действия. Свойственный ему острый запах является лучшим индикатором его присутствия. Для безопасности обслуживающего персонала содержание озона в помещении должно быть не более 0,0001 мг/л. При концентрации озона в воздухе 0,001 мг/л может быть допущено только кратковременное пребывание человека в помещении. Доза озона 0,018 мг/л вызывает удушье.

Для своевременного извещения о начавшемся возгорании помещения, в котором расположены аппараты, оборудовано пожарными извещателями, реагирующими на дым и на повышение температуры. На территории предприятия имеется нормативный набор первичных средств пожаротушения зданий и наружных устройств установок (пожарные рукава и краны, песок, асбестовое полотно, и др.)

Согласно ГОСТ 12.1.004-91 «CCБТ. Пожарная безопасность. Общие требования» [2] для газового пожаротушения имеются ручные углекислотные огнетушители типа ОУ-5 в количестве трех штук. Данный огнетушитель предназначен для электрических установок и используется когда нежелательно применение воды и песка.

2. Вредные свойства перерабатываемых веществ:

В воздухе содержатся частицы пыли и сажи. Пыль, как и другие виды аэрозолей, усиливает рассеяние и поглощение света атмосферой, влияет на ее тепловой режим.

Источниками выбросов сажи в атмосферу являются дизели. Сажа образуется при работе двигателей внутреннего сгорания (дизелях), выбрасывается вместе с продуктами горения в атмосферу в виде вредных дымов.

Сажевые частицы не взаимодействуют с кислородом воздуха, поэтому удаляются только за счет коагуляции и осаждения, которые идут достаточно медленно. Поэтому при работе, нужно соблюдать меры предосторожности и индивидуальные средства защиты:

- спецодежда;

- специальная обувь;

- использование респираторов

3. Выбор электрооборудования:

По опасности поражения электрическим током помещения подразделяются на 3 категории:

- помещения без повышенной опасности;

- помещения с повышенной опасностью;

- особо опасные помещения.

Помещение, в котором находится МОЗ относится к помещениям с повышенной опасностью, так как МОЗ работают в условиях повышенной влажности 85%. Температура воздуха от 2⁰С до 40⁰С Воздух помещения может содержать газы и пары, уменьшающие сопротивление изоляции, то есть в помещении присутствуют условия, создающие повышенную опасность.

Рабочее напряжение на электродах модуля озонирования составляет 10000В, поэтому в щитах ЩУ-МОЗ предусмотрена блокировка высокого напряжения. При открывании дверей щита срабатывают блокировочные

тумблера SQ1-SQ4. В результате этого на пускатель КМ1 не подается напряжение 220В, идущее на повышающий трансформатор, установленный в нижней части щита. Сигнальная лампа HL1 - «НАПРЯЖЕНИЕ 220В НА ЩИТ ПОДАНО» - горит, сигнальная лампа HL2 - «ВЫСОКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ» - не горит.

4. Обеспечение безопасности при эксплуатации

Следить за исправностью и надежностью заземляющих устройств (в ходе эксплуатации не реже одного раза в месяц следует проверять заземление корпуса высоковольтного трансформатора блока питания, сопротивление заземления не должно превышать - 4 Ом.)

Следить за исправностью концевых выключателей, установленных на дверцах щитов.

Осмотр, обслуживание и ремонт МОЗ допускается осуществлять при следующих условиях:

· при неработающей системе газоочистки и после полного снятия напряжения на щите управления;

· после дополнительного заземления электродов каждого модуля, путем соединения металлической рамы модуля с контуром заземления.

Обслуживающий МОЗ персонал должен иметь квалификационную группу по электробезопасности не ниже IV.

5. Экологическая безопасность:

а). Оценка шумового и вибрационного воздействия:

При работе МОЗ не возникают шумы и вибрации, превышающие в регламентном режиме работы допустимых по нормам значений. Создание специальных шумо- и вибропоглащающих заграждений не требуется.

б). Тепловое загрязнение:

МОЗ работает при температуре от минус 20С до 40С и под атмосферным давлением, поэтому тепловые потери в окружающую среду отсутствуют.

в). Воздействие на воздух:

В процессе МОЗ в воздушную среду вредных химических выбросов не происходит. Озон, вырабатываемый в устройствах окисления воздуха, полностью расходуется на процессы деструкции вредных примесей выхлопов от автотрансопорта и его концентрация контролируется озонометром - «Бриз 201»

г). Воздействие отходов на состояние окружающей среды:

При эксплуатации системы газоочистки не используются химические реагенты и выделения вредных веществ в окружающую среду не происходит, что контролируется постоянно газоаналитическими приборами.

9. Технико-экономическое обоснование

1. Расчет капитальных и текущих затрат по проекту

Для повышения степени очистки газовых выбросов автомобильного транспорта в Гагаринском туннеле в данном дипломном проекте ведется разработка системы очистки.

1). Строительный объем бетона для системы

- строительная площадь, занимаемая системой - 640 м

- строительный объем - 3825 мі

Всего: 3825 мі.

Общий объем бетона затраченного на установку с учетом ~3% на потери составляет: 3939,75 мі.

Используем бетон класса В-15 марки М - 200.

Стоимость 1 мі бетона -3 040 руб.

Затраты на бетон:

Цб = 3939,75 Ч 3040= 1 339 515 руб.

2). Общее количество арматуры, затрачиваемой на аппарат - 40 т.

Стоимость 1т арматуры 21 900 руб.

Стоимость арматуры затраченной на аппарат:

Цар = 21 900 Ч 40 = 876 000 руб.

Затраты на прочие нужды:

* разработка сухого грунта

* разработка мокрого грунта и доброго грунта вручную

* изготовление железобетонного корпуса на месте

* оплата работы

Составит 18 200 417,93 руб.

Металлоконструкции из стали В Ст3пс6, Ст3пс3, ВСт3 пс2 - конструкции лестниц, площадок, труб и т.д.

Общее количество стали, затрачиваемое на аппарат - 50 т.

Стоимость 1т стали - 30 000 руб.

Стоимость стали затраченной на аппарат:

Цст = 30 000 Ч 50 = 1 500 000 руб.

Принимаем коэффициент запаса на неучтенные металлоконструкции 20%, что составляет 300 000 руб.

Стоимость монтажа составляет 40% от стоимости металлоконструкций.

Стоимость металлоконструкций с учетом монтажа:

Цм =(1 500 000 +300 000) Ч 1,4 = 2 520 000 руб.

стоимость входных фильтров: 800 000 руб.

стоимость облучателей ультрафиолетовых: 8850*45=398 250 руб.

стоимость устройств окисления воздуха: 11400*960= 10 944 000 руб.

стоимость модуль озонаторов: 1500*320=480 000 руб.

стоимость солевых баков: 6872 руб.

стоимость диализаторов: 3200*10=32 000 руб.

стоимость вакуум-насосов: 3700*85=314 500 руб.

стоимость подающих насосов: 3500*3=10 500 руб.

стоимость инерционно-сорбционных ловушек: 710 000 руб.

стоимость инерционно-жалюзийных ловушек: 680 000 руб.

стоимость остального неучтенного оборудования 2 500 000 руб.

Общая стоимость установки:

Цо=16 876 522 руб.

Цф = Цб + Цар + 18 200 417,93 + Цм +Цо

Цф = 1 339 515+ 876 000+ 18 200 417,93 + 2 520 000 +16 876 522= 41 312 454,93 руб.

2. Расчет текущих затрат, возникающих в процессе эксплуатации

разрабатываемого блока.

Расчет энергозатрат.

ЭЗ = N*1* Тэф руб.,

где N - мощность, N = 2,3 кВт;

2,08 руб. - цена 1 кВт электроэнергии;

Тэф - эффективный фонд времени работы установки.

Тэф = Ткал. - Трем.год

Ткал.= 365*24 = 8760 часов.

Трем.год.= 21Ч24 =504 часов (принимается на основании нормативно-рабочей до-кументации).

Тэф = 8760 - 504 = 8256 часов = 344 дня.

ЭЗ = 2,08Ч2,3Ч8256 = 0,0395 млн. руб.

Расчет эффективного фонда времени одного рабочего.

Фэф = (Фкал. - Фвых - Фпр - Фбол. - Фотп.)Ч8

Где Фкал. - календарный фонд времени (Фкал.=365);

Фвых - выходных дней (Фвых=104);

Фпр. - праздничных дней (Фпр.=12);

Фбол. - больничных дней (Фбол.=6);

Фотп - отпускных дней (Фотп.=24)

hсм - продолжительность смены, hсм=8 час

Фэф = (365 - 6 - 24 -12 -104)Ч8 = 1752 часов.

Расчет производительности.

М = Тэф. Ч 781,25 м³/ч = 8256 Ч 781,25 = 6 450 000 м³/год

Фонд заработной платы аппаратчиков, обслуживающих данный блок.

ГФЗПосн.=n* Фэф *m + премия

где m - тарифная ставка аппаратчиков (m= 60 руб./час);

Фэф - эффективный фонд времени

n - численность рабочих, обслуживающих данные установки:

оператор по обслуживанию резервуаров - 16 чел.

Режим работы предприятия непрерывный (круглосуточный), без остановок на выходные и праздничные дни.

ТФЗПосн.=n*Тэф*m =16*1752*60=1 681 920 руб.

Фонд заработной платы вспомогательных рабочих:

К вспомогательным рабочим относятся слесари-ремонтники и электромонтеры.

m - тарифная ставка вспомогательных рабочих (m= 50 руб./час)

n - численность рабочих (n=5 чел.)

ТФЗПвспом. = m*Тэф*n =50*1752*5=438 000 руб.

Доплаты за вечерние часы 20% от ТФЗП:

Для аппаратчиков: 0,2*1 681 920 = 336 384 руб.

Для вспомогательных: 0,2*438 000 = 87 600 руб.

Доплаты за ночные часы 40% от ТФЗП:

Для аппаратчиков: 0,4*1 681 920 = 672 768 руб.

Для вспомогательных: 0,4*438 000 = 175 200 руб.

Премии 45% от ТФЗП:

Для аппаратчиков: 0,45*1 681 920 = 756 864 руб.

Для вспомогательных: 0,45*438 000 = 197 100 руб.

Часовой фонд заработной платы

ЧФЗПап.= 1 681 920 +336 384 +672 768 +756 864 = 3 447 936 руб.

ЧФЗПвсп.= 438 000 +87 600 +175 200 +197 100 = 897 900 руб.

Дополнительная зарплата за отпуск: ТФЗП*Кпер

Кпер =Дотп*hсм / Тэф= 24*8/1752= 0,11

Дотп= 24 дня - продолжительность очередного отпуска.

Для аппаратчиков: 0,11*3 447 936 =379 272,96 руб.

Для вспомогательных: 0,11*897 900 = 98 769 руб.

Дополнительная зарплата за больничный лист: ЧФЗП*Кгос.об.

Кгос.об.= Дгос.об.*hсм / Фэф= 6*8/1752 = 0,027

Для аппаратчиков: 0,027*3 447 936 = 93 094,27 руб.

Для вспомогательных: 0,027*897 900 = 24 243,3 руб.

Расчет годового фонда заработной платы

ГФЗП= ЧФЗП + дополнительная зарплата

ГФЗПап= 3 447 936 +379 272,96 +93 094,27 = 3 920 303,23 руб.

ГФЗПвсп= 897 900 +98 769 +24 243,3 = 1 020 912,3 руб.

2.6 Фонд заработной платы управленческого персонала

ГФЗПуп. = n уп*Зпуп*12= 40 000*12*1= 480 000 руб.

ГФЗПуп. = 480 000+(0,45*480 000)= 696 000 руб.

Годовой фонд заработной платы

ГФЗП = ГФЗПосн. + ГФЗПвспом. + ГФЗПупр.

ГФЗП =3 920 303,23 +1 020 912,3 +696 000= 5 637 215,53 руб.

Страховые взносы

34% от ГФЗП

СВ= 0,34Ч5 637 215,53 = 1 916 653,3 руб./год,

где 0,34 - единая ставка налога

Амортизационные отчисления.

АО = Суст Ч(На/100) руб.,

где Суст. - стоимость установки.

На = 11% - норма амортизационных отчислений;

- АО с проектируемой установки

АО =2 707 523,86 Ч 0,11 = 297 827,63 руб.

- АО с базовой установки

АО =6 145 315,2 Ч 0,11 = 675 984,67 руб.

Список используемой литературы

1. Аксенов И.Я. Аксенов В.И. Транспорт и охрана окружающей среды. - М.: Транспорт, 1986. - 30,176 с.

2. Белевицкий А.М. Проектирование газоочистительных сооружений. - Л.: Химия, 1990.

3. Белов С.В., Ильницкая А.В Безопасность жизнедеятельности. стер. - М.: Высшая школа, 2007. - 616 с.

4. Гребенок В.Д. Электродиализ. Киев: Техника, 1976. - 136 с.

5. Гирусов Э.В. Экология и экономика природопользования: учебник Юнити-Дана 2012 г. 607 с.

6. Гузеев В.В. Структура и свойства наполненного поливинилхлорида (ПВХ). - М. Научные основы и технологии, 2012, с. 284.

7. Лаптев И.Д. Экологические проблемы. М.: Мысль, 1982. - 112 с

8. Котляр И.Б. Энциклопедия полимеров, т. 1, M., 1972, с. 439-54, 464-66;

9. Розенфельд И.Л. Ингибиторы Коррозии, М., «Химия», 1977 г.

10. Розумовский С.Д., Зайков Г.З. Озон и его реакции с органическими соединениями. - М.: Наука, 1974.

11. Сухотин А.М., Зотиков В.С. «Химическое сопротивление материалов: Справочник», - Л.: Химия, 1975. - 408 с

Размещено на Allbest.ru

...