Проектирование системы автоматизированного управления технологическими процессами котельной "Заводская" в г. Покровск Республики Саха (Якутия)

Для целей сохранения электробезопасности во время работы с компьютерной техникой целесообразно осуществлять предупредительные мероприятия по электробезопасности. К ним надлежит причислить инструктаж, обучение, экзамен по технике безопасности, грамотная планировка места и режима труда, использование защитных средств, предупреждающих вывесок и сигнализации, подбор сотрудников с учетом профессиональных характеристик и т.д.

При функционировании электрооборудования в обязательном порядке нужно учитывать требования:

· допуск к работе на электроустановках в обязательном порядке должны иметь сотрудники, которые прошли инструктаж с обязательно сдали экзамен по технике безопасности, получившие III группу по ТБ, с возможностью использования в конкретных ситуациях и согласно типу работы средств индивидуальной защиты. Решение о допуске принимает сотрудник из управленческого персонала, на котором лежат полномочия и ответственность за электробезопасность в конкретном отделе, с квалификационной группой не ниже IV;

· в лабораториях (отделе) возможна установка электроприборов лишь в закрытом виде;

· обязательно ограждение токоведущих элементов электрооборудования. С целью предотвращения вероятности прикасаний голые и изолированные токоведущие элементы прикрываются постоянно или временно с помощью ограждений.

· при ремонте или монтаже электрооборудования в строгом порядке нужно пользоваться инструментами лишь с изолированными ручками;

· электрические провода в обязательном порядке должны устанавливаться лишь при соблюдении норм ПУЭ. При монтажных работах с проводами важно обратить отдельное внимание качеству и надежности соединений;

· важно осуществлять контролирование изоляции электропроводки не менее одного раза за полгода. Проверка изоляции должна включать замеры ее сопротивлений, они не должны быть больше нормативов;

· электрооборудование, перед вводом его в непосредственную эксплуатацию, в обязательном порядке необходимо подвергнуть приемо-сдаточным тестированиям, исследованиям и испытаниям. Решение о возможности использования в производстве делается после тщательного обследования и анализа итогов проверок. дается на основании рассмотрения результатов всех испытаний.

Пожаровзрывобезопасность

Действующим нормативным документом для котельных в сфере пожарной безопасности является ГОСТ 12.1.004. 91 «ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования». Рассматриваемая паровая котельная по пожарной безопасности относится к категории «Г», по огнестойкости строительных конструкций степень огнестойкости здания котельной ІІ, класса В - 1А.

Категория «Г» означает негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени, горючие газы и жидкости, которые сжигаются в качестве топлива. Класс В - 1А - зоны, расположенные в помещениях, в которых при нормальной эксплуатации взрывоопасные смеси горючих газов или паров легко воспламеняющихся жидкостей с воздухом не образуется, а образование таких смесей возможно только в результате аварий и неисправностей.

Источниками пожара могут быть утечка и скопление газа в котельной; неисправности электрооборудования, осветительных приборов; выход из строя приборов автоматики. При нарушении целостности газопроводов уходящих газов, или при разрушении обшивки и обмуровки котла, уходящие газы, имеющие высокую температуру, могут послужить причиной пожара.

Работе с газообразным топливом уделяется особое внимание, большая доля автоматики безопасности работает на контроль сжигания топлива. Контроль герметичности газопроводов, производится на всем протяжении технологического процесса, от подачи в котельную, до сжигания в топке котла. Над участками газопроводов, на которых установлены отсекающие клапана, комплексы учета расхода газа и регуляторы давления газа, установлены сигнализаторы загазованности помещения по метану, по сигналу которых, прекращается подача топлива, с одновременной звуковой и световой сигнализацией на шкафах управления. На уровне 1,8 м, в углах помещения котельной, установлены сигнализаторы загазованности по монооксиду углерода, также связанные с автоматикой защиты.

Также, в качестве защитного барьера установлена пожарная сигнализация Сигнал 20, с установленными тремя типами датчиков предупреждения о пожаре, построенных на различных принципах. Установлены сигнализаторы задымленности, тепловые датчики, реагирующие на высокую температуру воздуха в помещении и фотодатчики реагирующие на мерцание пламени открытого огня.

По сигналу с системы пожарной сигнализации также прекращается подача топлива, с одновременным звукосигнальным оповещением оперативного персонала. После выдачи сигналов о пожаре, если в течении двух минут, не будет квитирована, центральный контроллер, посредством GSM - модема отправит СМС-сообщение техническому руководству и пожарной охране.

Для немедленного оповещения персонала о пожарной опасности и принудительной отсечки топлива, по периметру помещения котельной, около всех входных и выходных дверей и проемов установлены ручные извещатели.

В качестве дополнительной защитной меры, на входе газопровода в котельную, установлен термозапорный клапан, перекрывающий подачу топлива, при нагреве более +70 0 С.

Для борьбы с пожаром котельная оборудована противопожарным инвентарем.

В состав этого инвентаря входят:

· пенные химические огнетушители, в количестве 12 ед.;

· порошковые огнетушители ,в количестве 12 ед.;

· гидранты, в количестве 4 ед.;

· ящики с песком - 2 ед.;

· щит с инструментом (лопаты, ведра, багор, топор) - 2 ед.

Весь инвентарь расположен в доступном месте у входных проемах в котельную.

Пожарную безопасность целесообразно сделать более надежной с помощью эффективной пожарной защиты и мероприятиями по поддержанию пожарных профилактических процедур. Они состоят из совокупности процедур, используемых для значительного снижения вероятности возникновения пожарных происшествий либо снижения его печальных и нежелательных последствий. Рациональная пожарная защита - процедуры, направленные на оптимальное обеспечение плодотворной борьбу с возможными пожарными ситуациями или взрывоопасными происшествиями.

Нормативы пожаровзрыво-опасносности веществ и материалов определены согласно ГОСТ 12.1.044-89 (ИСО 4589-84).

Параметры взрывопожарной опасности котельной установки оформлены в таблице 4.12.

Таблица 4.12. Характеристика взрывопожарной опасности котельной установке

Наименование производственных зданий, помещений, наружных установок	Класс взрывоопасной зоны	Категория и группа взрывоопасных смесей	Группа производственных процессов	Категория взрывопожарной опасности
Котельная установка	В - 1а	2А Т3	2	Г

Практически все производственные помещения оснащены приточно-вытяжной и аварийной вентиляцией с целью уменьшения вероятности создания взрывоопасных смесей, а также сигнализаторами довзрывоопасных концентраций смесей, которые связаны с автоматическим запуском аварийной вентиляции. Монтажные, демонтажные, профилактические работы с электрическими проводами, электрическим оборудованием, смена электроламп в светильниках цехов необходимо осуществлять лишь при отключенном напряжении с обязательным наличием оформленного наряда-допуска. Непременно нужно развешивать на отключающие ключи, рубильники предупреждающие баннеры, таблички о том, что линия и участок отключены от тока и на них производятся ремонтные работы.

Профилактические процедуры уменьшения пожарной опасности:

Организационные - грамотное содержание помещений, выпуск документов и приказов для целей улучшения пожарной безопасности, противопожарный инструктаж сотрудников и др.

Технические - обязательное соблюдение всеми работниками противопожарных нормативов, правил, начиная начального этапа проектирования помещений, при наладке электропроводов и устройств, отопления, системы вентиляции и освещения.

Режимные - строгое запрещение курения помимо специальных оборудованных местах, осуществление пожароопасных работ в помещении и т.д.

Эксплуатационные: вовремя проводимые профилактические работы и обследования, ремонты оборудования.

Очень важно подготовить эвакуацию людей, если вдруг произойдет пожарное происшествие. Чтобы при возникновении опасности сотрудники мокли как можно быстрее выбраться из здания. Согласно нормативам СНиП 11-2-80 количество эвакуационных выходов из помещения не должно быть меньше 2. Оптимальные мероприятия предупреждения пожарных ситуаций:

· Ликвидация поступления воздуха к очагу пожара посредством твердых веществ (чаще всего используют песок, реже -покрывала и др);

· Обеспечение снижение температуры очага пожара, путем охлаждения с применением воды, но ее не всегда целесообразно использовать. По этой причине рекомендуется использовать углекислый газ, снижающий температуру аж до -78°C;

· Активное замедление быстроты химической реакции в очаге возгорания. Как правило, для этого хорошо использовать порошковые средства;

· Механическое нарушение пламени посредством использования мощного потока газа либо воды.

Оценка экологичности проекта

Под загрязнением экологии принято понимать любой искусственное или естественное влияние на химические, физические и биологические параметры окружающей среды, в частности земли, атмосферы и воды, в результате влияния коих происходит ухудшение показателей жизнедеятельности животных или растительных организмов сразу или же после некоторого времени. Постоянное повышение мощностей промышленных предприятий, как уже давно установленно, напрямую сопряжено с активным употреблением природного сырья, огромными растратами воды и повышением выбросов в атмосферу планеты загрязняющих смесей. По этой причине ни в коем случае не стоит преуменьшать значение последствий возрастающего влияния человека на природу и сопряженной с таким положением угрозы для нарушения экологического равновесия.

Выбросы вредных веществ в атмосферу

Список загрязняющих веществ, которые образуются в выбросах котельной и предельные разовые выбросы при работе котельной оформлены в таблице 4.13.

Таблица 4.13. Суммарные выбросы котельной

Наименование выброса	Код	Класс опасности	ПДК мг/м3	Максимально-разовый выброс [г/с] на 1 котел	Максимально-разовый выброс [г/с] на 2 котла
Диоксид азота	301	2	0,085	0,0168555	0,033711
Оксид азота	304	3	0,4	0,0027390	0,005478
Оксид углерода	337	4	5,0	0,0549065	0,109813
Бенз(а)пирен	703	1	1,0•10-6	1,67•10-8	3,34•10-8

Расчет выбросов оксидов азота при сжигании природного газа:

Расчетный расход топлива : 16,39 [л/с] = 0,01639 [м3/с];

Низшая теплота сгорания топлива (Qr): Qr = 33,5 [МДж/м3];

Удельный выброс оксидов азота при сжигании газа (Кno2, Кno2');

Фактическая тепловая мощность котла по введенному в топку теплу

(QT, QT'): [МВт],

[г/МДж];

Коэффициент, учитывающий температуру воздуха : температура горячего воздуха tгв = 30 [0С],

= 1+0,002•(tгв - 30) = 1;

Коэффициент, учитывающий влияние избытка воздуха на образование оксидов азота : котел работает в соответствии с режимной картой, поэтому =1;

Коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции дымовых газов через горелки на образование оксидов азота : степень рециркуляции дымовых газов r = 0 [%],

= 0,16•(r•0,5) = 0;

Коэффициент, учитывающий ступенчатый ввод воздуха в топочную камеру : доля воздуха, подаваемая в промежуточную факельную зону [%],

=0,022•=0;

Выброс оксидов азота (Mnox, Mnox', Mno, Mno', Mno2, Mno2'): kп = 1 (для максимально-разового):

Mnox'=Bp'•Qr•Kno2'•••• (1 - )*(1 -)•kп,

Mnox' =0,01639•33,5•0,03837•1•1•1• (1-0) • (1-0) = 0,0210694 [г/с],

Mno' = 0,13• Mnox' = 0,002739 [г/с],

Mno2' = 0,8• Mnox' = 0,0168555 [г/с].

Для целей уменьшения выбросов в атмосферу осуществляют разнообразные процедуры, к примеру, такие:

· Создание современных технологий функционирования устройств;

· Использование беспродувочных технологий;

· Обеспечение герметичного состояния запорной арматуры;

· Неукоснительное соблюдение технологической дисциплины.

Загрязнение водной среды

В перечень главных источников загрязнения поверхностных и подземных вод входят такие:

· загрязненные или мало очищенные производственные и бытовые канализационные воды;

· исходящие с ливневок сточные воды. В них максимально распространенными и вредными элементами признаны взвешенные смеси, продукты нефтепераработки, примеси металлов, азот- и фосфорсодержащие составы;

· неочищенные дренажные воды;

· фильтрационные протекания опасных примесей из емкостей, баков, трубопроводов и иных устройств;

· осадки, которые попадают на поверхность объектов водной среды и в своем составе имеющие пыль и загрязняющие примеси от выбросов промышленных производств.

Сточные и канализационные воды от помещения котельной выливаются производственно-бытовую канализацию с дальнейшим очищением их на имеющихся в помещении очистных устройствах и сооружениях. Стоки производственных вод подлежат полноценному химическому очищению на устройстве химического очищения канализационных вод.

Строго недопустимо сливание в канализацию опасных смесей в концентрации и объеме, которые больше установленных норм санитарии. Для работ по сливанию опасных примесей в обязательном порядке должны иметься соответствующие емкости и создан инструктаж по снижению их вредного воздействия и уничтожения. Контроль за использованием очистных устройств в обязательном порядке должен в соответствии с нормативами, а также должны обязательно осуществляться процедуры по созданию их постоянной работы с оптимальным уровнем очищения канализационных стоков. Сложноочищаемые стоки следует сливать в поглощающие специальные скважины, разработанные в рамках проектирования либо подвергнуть сжиганию на устройствах термической обработки промышленных сточных вод.

В открытые водоемы и на поверхность земли газовой промышленностью высвобождается примерно половина всего объема сточных и канализационных вод, примерно 7% закачивается в подземные горизонты. В накопители, пруды - испарители и на поля фильтрации сливается примерно 30% сточных вод, остальной объем сливается в иные водохозяйственные системы.

Основными факторами, влияющими на процессы самоочищения водоемов, являются: температура воды, минералогический состав примесей, концентрация кислорода, водородный показатель рН воды, концентрация вредных примесей. Наличие последних в водоемах ведет к снижению качества воды, затрудняет ее очистку и иногда делает ее непригодной для дальнейшего использования.

Особо важное влияние на процессы самоочищения оказывает кислородный режим водоема. Расход кислорода на минерализацию органических веществ (при участии бактерий) принято выражать величиной биохимической потребности кислорода (БХПК). При избыточном сбросе органических загрязнений в водоем наблюдается дефицит содержания кислорода в водоеме, в результате чего происходит загнивание органических примесей и, как следствие, ухудшение качества воды.

Водные объекты подразделяются на государственные водоемы питьевого, культурно-бытового назначения и водоемы, предназначенные для рыбоводства. В зависимости от этого устанавливаются нормы сброса сточных вод в водоемы. Допустимый сброс сточных вод определяется соотношением

?ni=1ci„P„D„Ki?1?i=1nciПДКi?1

где ci - концентрация i -го компонента в водоеме;

ПДКi -- его предельно допустимая концентрация в водоеме;

n -- количество загрязняющих компонентов в стоках.

При сбросе сточных вод котельных предельно допустимыми концентрациями (ПДК) вредного вещества в водоеме называются его концентрации, которые при ежедневном воздействии в течение длительного времени на организм человека не вызывают каких-либо патологических изменений и заболеваний, а также не нарушают биологического оптимума в водоеме.

В настоящее время определены ПДК далеко не всех вредных веществ, сбрасываемых в водоемы, что объясняется длительностью и большими трудностями в их определении. Трудность определения ПДК связана с тем, что кроме санитарного ее величина имеет и большое экономическое значение, так как неоправданное занижение ПДК может привести к большим затратам на очистку воды.

Сброс в водоемы новых веществ, ПДК которых не определена, запрещен. В табл. 4.14 приведены значения ПДК в водоемах.

Для сточных вод величины ПДК не нормируются, так что необходимая степень их очистки определяется только по состоянию водоема после сброса в него сточных вод. При этом содержание вредных веществ должно соответствовать санитарным нормам в водоемах для питьевого и культурно-бытового водопользования в створе, расположенном на 1 км выше ближайшего по течению пункта водопользования, а на непроточных водоемах -- на расстоянии 1 км по обе стороны от пункта водопользования.

Для рыбохозяйственных водоемов санитарные нормы относятся к участкам в створе или ниже спуска сточных вод с учетом возможной степени их смешения от места спуска до границы рыбохозяйственного участка водоема.

Таблица 4.14. Предельно допустимые концентрации вредных веществ в водоемах, мг/кг

Вещество	Для водоемов санитарно-бытового водопользования	Для рыбохозяйственных водоемов
По общесанитарному лимитирующему показателю вредности
Аммиак (по азоту)	2,0	0,05
Хлор активный	--	--
Цинк	1	--
Соли серной кислоты	500	--
Нефть высокосернистая	0,1	--
Нефть и нефтепродукты в растворенном и эмульгированном состоянии	0,5	0,05
Фенолы	0,001	0,001

При сбросе воды в черте любого населенного пункта требования, предъявляемые к составу и свойствам воды водоема, должны относиться к самим сточным водам.

При сбросе сточных вод должно быть установлено предельное количество сбрасываемых примесей (предельно допустимый выброс -- ПДВ) в единицу времени, которое определяется условиями сброса, характером примесей, их количеством, режимом сброса, дебитом водоема и другими конкретными особенностями водоема и сброса. Предельно допустимые выбросы должны быть рассчитаны для конкретных условий и во многом определяют требуемую степень очистки сточных вод.

Большое значение имеет способ сброса сточных вод. При рассредоточенных сбросах сточных вод интенсивность их смешения минимальна. Наилучшие результаты дает сброс сточных вод в глубинные слои водоема через перфорированные трубы.

Сточные воды промышленных предприятий подразделяются на сильно загрязненные, которые требуют сильного разбавления при сбросе в водоем, чтобы не превысить ПДК; слабозагрязненные; условно чистые воды, которые практически не загрязняются в технологических процессах (например, вода, используемая для охлаждения оборудования); кубовые остатки и маточные растворы, являющиеся исключительно концентрированными стоками, не подлежащими очистке и направляемыми на уничтожение или утилизацию, или захораниваются на специальных полигонах; бытовые и фекальные стоки, которые направляются непосредственно на биохимическую очистку.

Котельные являются источниками следующих загрязнений: сточных вод водоподготовительных установок; сточных вод, загрязненных нефтепродуктами; сточных вод, образующихся после смыва поверхностей нагрева котлов, работающих на мазуте; сточных вод после химической очистки и расконсервации оборудования; сточных вод систем гидрозолоудаления; коммунально-бытовых вод.

В промышленно-отопительных котельных чаще применяется такой метод водоподготовки, как Na-катионирование. Сточные воды водоподготовительных установок (ВПУ) условно подразделяются на солесодержащие и пресные. Первые составляют 3,5 %, вторые -- 7 % общего количества обработанной воды. Пресные воды образуются при промывании осветлителей и осветлительных фильтров. Эти воды являются высокощелочными (рН = 11,5). Вследствие этого сброс их у поверхности водоемов не допускается, поскольку в водоемах рН = 6,5 - 8,5, а содержание взвешенных веществ не должно превышать 0,75 мг/кг воды.

Схема очистки пресных сточных вод ВПУ проста. Стоки направляются в шламонакопители, в которых происходит их отстаивание. Рекомендуется иметь два таких резервуара. В одном из них происходит отстаивание, другой при этом заполняется стоками. Вместимость каждого из них должна обеспечивать отстаивание стоков в течение не менее 1 - 2 часов. После отстаивания вода равномерно подается в осветлитель. Шлам, накопившийся в отстойниках, содержит 92 - 95 % карбонатов кальция, влажность шлама после шламонакопителя составляет 97 - 98 %. С помощью шламовых насосов он подается на фильтр-прессы, в которых его влажность снижается до 46 - 60 %. После фильтр-прессов он не является вредным и может складироваться под открытым небом и использоваться для приготовления известкового молока. Вода после фильтр-прессов подается в осветлителели. Таким образом, сточные воды осветлителей и осветлительных фильтров могут быть полностью утилизированы в водоподготовительных установках.

Солесодержащие сточные воды образуются в основном при регенерации Na-катионитных фильтров хлористым натрием. Они содержат 0,5 - 2 % хлористого кальция, магния и натрия. Солесодержащие стоки образуются также при продувке котлов. Сброс этих стоков у поверхности водоемов не допускается.

Наиболее эффективным способом обезвреживания сточных вод Na-катионитных фильтров является умягчение стоков известковым молоком с выпадением в осадок гидрата окислов магния и последующего их выпаривания в трубчатых выпарных аппаратах или в аппаратах мгновенного испарения, далее - в роторных выпарных аппаратах и обезвоживания в центрифугах. В результате такой обработки образуются товарные продукты: кристаллический хлористый натрий, возвращаемый в водоподготовительную установку; жидкий 40%-й раствор хлористого кальция (потребитель - холодильная промышленность) и гидрат окиси магния, который может быть использован при производстве строительных материалов.

Заслуживает внимания выпаривание солесодержащих стоков в аппаратах с погружными горелками и в барботажных выпарных аппаратах. В последних могут быть использованы высокотемпературные уходящие газы. В таких аппаратах выпаривание стоков может осуществляться до превращения их в сухой остаток с содержанием солей 800 - 1000 кг/м3.

Сооружение выпарных установок в котельных с котлами низкого давления экономически не оправдано. В таком случае оправдывают себя методы и схемы водоподготовки, позволяющие снизить содержание вредных примесей в стоках.

Для очистки сточных вод от нефтепродуктов применяются методы отстаивания, флотации и фильтрации. В основе метода отстаивания лежит принцип выделения нефтепродуктов под действием разности плотностей частиц нефтепродуктов и воды. Отстаивание нефтепродуктов осуществляется в специальных нефтеловушках. Сточная вода, поступающая в приемную камеру, проходит затем под заглубленной перегородкой, попадает в отстойную камеру, в которой происходит разделение нефтепродуктов и воды. Очищенная вода проходит под следующей заглубленной перегородкой и отводится из нефтеловушки по трубопроводу. Частички нефтепродуктов всплывают вверх, образуя пленку, и выводятся из нефтеловушки с помощью скребков по нефтезаборным трубам. Всплывание нефтепродуктов происходит при температуре воды около 40оС, а при 30оС нефтепродукты оседают в нефтеловушке. Плотность высоковязких крекинг-остатков превышает плотность воды при любой температуре, и поэтому они не могут всплывать на поверхность воды. При отстаивании капли нефтепродуктов всплывают с малой скоростью.

Интенсификация процесса разделения воды и нефтепродуктов достигается при флотации сточных вод, сопровождающейся удалением из воды частичек нефтепродуктов с пузырьками воздуха, всплывающими в воде и к поверхности которых частички нефтепродуктов прилипают под действием сил поверхностного натяжения. Скорость всплывания пузырьков воздуха в воде превышает скорость всплывания частичек нефтепродуктов в 102- 103 раз. Различают напорную и безнапорную флотацию.

При напорной флотации сточные воды поступают в камеру, из которой насосом подаются в специальную напорную емкость по трубопроводу насосом. В трубопровод, до насоса, закачивается воздух под избыточным давлением 0,5 МПа. Водо-воздушная смесь из емкости поступает во флотационную камеру, в которой происходит сброс давления, в результате чего из воды выделяются пузырьки воздуха и всплывают вверх, образуя пену на поверхности воды с повышенным содержанием нефтепродуктов. Пена собирается в пеносборнике, а очищенная вода отводится из флотационной камеры.

При безнапорной флотации пузырьки воздуха образуются в процессе барботажа. Воздух подается в воду через перфорированную трубу, расположенную у дна флотационной камеры.

Фильтрация сточных вод осуществляется на заключительной стадии их очистки. Процесс основан на эффекте прилипания эмульгированных частичек нефтепродуктов к поверхности зерен фильтрующего материала. В качестве последнего используется кварцевый песок, антрацит или сульфоуголь, отработанный в Na-катонитовых фильтрах. Регенерацию насыпных фильтров рекомендуется проводить перегретым паром. В результате происходит разогрев нефтепродуктов, и они удаляются под давлением из засыпки. Затраты пара на регенерацию в пересчете на конденсат не больше двух объемов фильтрующего слоя. Конденсат, загрязненный нефтепродуктами, подается в нефтеловушки или флотаторы.

Каждый из методов очистки сточных вод от нефтепродуктов наиболее эффективен в определенном диапазоне дисперсного состава нефтепродуктов. Нефтеловушки эффективно улавливают частицы большого размера, флотаторы - более мелкие частицы. Самые мелкие частицы удаляются из сточных вод фильтрованием. Степень очистки воды по такой схеме выше 95 % и слабо зависит от начальной концентрации нефтепродуктов в сточной воде. Очищенная вода чаще всего подмешивается к свежей воде, направляемой на химводоочистку.

Воды после обмывки наружных поверхностей теплообмена котлов, работающих на мазуте, являются кислыми (рН = 1 - 3) и содержат грубодисперсные твердые вещества (окислы железа, кремниевую кислоту, нерастворившиеся частицы золы), которые легко удаляются при отстаивании, а также примеси в виде слабых растворов (разбавленную серную кислоту, сульфат железа, соединения ванадия, никеля, меди и др.). Для этих вод целесообразно наряду с очисткой обеспечить выделение таких ценных продуктов, как ванадий и никель.

Одним из способов очистки сточных вод после обмывки оборудования является их нейтрализация в баках-нейтрализаторах щелочными растворами (например, гидроксидом натрия) до состояния выпадения вредных примесей в осадок и последующего его извлечения из воды. Осветленная вода используется повторно на обмывку поверхностей нагрева котлов, а шлам подается на обезвоживание в пресс-фильтрах.

Для очистки котлов от накипи и отложений проводится химическая промывка. Содержание примесей в сточных водах после химической промывки зависит от технологической схемы промывки и типа котла. 70 - 90 % загрязнений составляют реагенты, используемые при промывке. Для приема этих стоков предназначены бассейны-отстойники, рассчитанные на весь объем воды, сбрасываемой в бассейны после трехкратного ее разбавления. В бассейнах происходит частичная нейтрализация кислых и щелочных стоков. Затем вода подается в баки-нейтрализаторы, в которых происходит выделение вредных примесей после обработки стоков известью или другими реагентами. Осевший шлам направляется в шламоотвалы, а осветленная вода после подкисления до рН = 7,5 - 8,5 поступает на биохимическую очистку.

Сточные воды после гидравлического золошлакоудаления из котельных, работающих на твердом топливе, образуются при транспортировании золы и шлака технической водой на золошлакоотвалы. При прямоточной системе золошлакоудаления в водоемы сбрасываются все примеси в растворенном состоянии и в грубодисперсной форме, которые не успели осесть в золошлакоотвалах. При оборотной схеме гидравлического золошлакоудаления часть вредных примесей может быть задержана в результате фильтрации через золошлакоотвалы.

К наиболее важным показателям качества осветленной воды являются щелочность, содержание сульфатов, а также концентрация вредных примесей. Первые два показателя показывают возможность появления отложений в оборотной системе золошлакоудаления, что свидетельствует о возможности ухудшения состояния водоема.

Значение водородного показателя рН для водоемов после сброса в них сточных вод после гидрозолошлакоудаления не должно превышать 6,5 - 8,5, а концентрация вредных веществ не должна быть выше предельно допустимых концентраций, что достигается соответствующим подбором соотношения расходов воды и золы, а также поддержанием необходимого значения рН.

Заключение

В данной выпускной квалификационной работе показана автоматизированная система управления котельной комплексного сборного пункта с котлоагрегатами ДЕ-6,5/14-ГМ на основе программируемого логического контроллера серии SLC-500 на базе процессора SLC-5/04 фирмы "Allen-Bradley".

Использование этой модели контроллера дает возможность производить такие операции: сборку и анализ аналоговых показателей; собирание и исследование цифровых сигналов аварийных ситуаций, предупредительного сигнализирования и параметров технологических устройств; формирование управляющих операций на разные механизмы; автоматизированую регулировку; взаимообмен данными с вершим звеном управления.

Были применены инновационные преобразователи и датчики нижнего уровня российских производителей, которые соответствуют нормам автоматизирования, приведена модель их соединения с контроллером.

Осуществлен подбор и пояснение технических устройств автоматизирования. Важнейшим параметром при подборе инновационного принята его интеллектуальность, иными словами, не простой факт присутствия в датчике микропроцессора, а именно удобная и программируемая многозадачность, модульность его устройства, оснащение его интерфейсами к стандартным цифровым полевым сетям.

Проведено исследование и анализ российских и иностранных устройств контроллеров. Выбор пал на программируемый интеллектуальный контроллер SLC-500. Подобранна необходимая структура и параметры, осуществлен расчет энергопотребления контроллера. Разработана структура АСУ ТП.

Работы по программированию и налаживание программ изготовителя осуществляется посредством персонального компьютера на языке лестничной логики Ladder Logic с специализированного применением программного обеспечения RSLogix 500.

Осуществлена разработка высшей ступени управления - рабочее место диспетчера-оператора. Оно оснащено персональным компьютером с использованием программного пакета продукта RSView 32. Главным параметром принятия такого решения стал анализ рынка программного обеспечения. Высшая ступень системы управления реализует осуществление следующих задач: визуализацию и регистрирование; управление и регулировку показателей технологических процедур; анализ и хранение данных; аварийное сигнализирование; создание и вывод изображений на экран с актуальными параметрами, в виде мнемосхем, трендов, таблиц.

Осуществлены вычисление и анализироване системы автоматической регулировки параметров уровня воды в барабане котлоагрегата при ступенчатом изменении положения регулирующего органа, выяснены оптимальные показания ПИ-регулятора: Кр = 0,99, Ти = 14с. Характеристики качества процедуры регулировки регулирования: перерегулирование 18%, время регулирования 27,5с - удовлетворяют производственным нормам.

Исследованы проблемы безопасности и экологичности проекта. Произведены вычисления выбросов оксидов азота при сжигании природного газа. Предложенная модель дает возможность организовать более надежное и качественное управление технологическим процессом котельной, выполнять функции по автоматизации и оптимизации процедур технологического режима, улучшить экологическую безопасность и защиту труда с помощью мониторинга технологического процесса и, как причина, более раннего предотвращения и локализации вероятных аварий.

Произведены вычисления экономической эффективности проекта, рассчитана рентабельность капитальных инвестиций - 201%. С помощью построенных графиков вычислена внутренняя норма доходности - 45% и срок окупаемости системы - 2,2 года. Полученные выводы позволяют подтвердить экономическую эффективности внедрения проекта.

Список использованной литературы

1. Смирнова, М.В. Теплоснабжение [Текст]: Учебное пособие для средних специальных учебных заведений / М.В. Смирнова - М.: Издательский дом «ИН - ФОЛИО», 2009. - 320с.

2. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети [Текст] / Е.Я. Соколов - М.: Издательство МЭИ, 2001. - 472с.

3. Теплотехника [Текст]: / Под ред. В.Н. Луканина. - М.: Высшая школа., 2005. - 671с.

4. Хижняков С.В. Промышленные расчёты тепловой изоляции промышленного оборудования и трубопроводов [Текст] / С.В. Хижняков - М.: Издательство «Энергия», 1994 - 144с.

5. Ривкин, С.Л. Термодинамические свойства воды и водяного пара [Текст] / С.Л. Ривкин, А.А. Александров. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 80с.

6. СНиП 41-03-2003 Тепловая изоляция оборудования и теплопроводов [Текст] / 2003 - 64с.

7. Грибов, В.П. Экономика организации (предприятия) [Текст]: учебное пособие / В.Д. Грибов. В.П. Грузинов. В.А. Кузьменко.- 6-е изд., стер.- М.: КНОРУС. 2012.- 416с.

8. Ящура, А.И. Система технического обслуживания и ремонта энергетического оборудования: Справочник. [Текст] / А. И. Ящура. - М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2006. - 506 с., ил. ISBN 5-931

9. Технологический регламент котельного агрегата ДЕ-6,5/14-ГМ.

10. Приборы и средства автоматизации: [Текст]: Каталог. Т.1. Приборы для измерения температуры. - М.: ООО Издательство "Научтехлитиздат", 2004. - 276 с.

11. Приборы и средства автоматизации. [Текст]: Каталог. Т.2. Приборы для измерения давления, перепада давления и разряжения. - М.: ООО Издательство "Научтехлитиздат", 2004. - 168с.

12. Приборы и средства автоматизации. [Текст]: Каталог. Т.3. Приборы для измерения расхода и количества жидкости, газа, пара и учета тепловой энергии. - М.: ООО Издательство "Научтехлитиздат", 2004. - 238с.

13. Приборы и средства автоматизации. [Текст]: Каталог. Т.4. Приборы для измерения и регулирования уровня жидкости и сыпучих материалов. - М.: ООО Издательство "Научтехлитиздат", 2004. - 176с.

14. Приборы и средства автоматизации. [Текст]: Каталог. Т.5. Приборы для определения состава и свойств газа, жидкости, твердых и сыпучих веществ. - М.: ООО Издательство "Научтехлитиздат", 2005. - 368с.

15. Приборы и средства автоматизации. [Текст]: Каталог. Т.7. Приборы регулирующие. Сигнализаторы температуры, давления, уровня. Датчики реле. Исполнительные механизмы отечественного и зарубежного производства. М.: ООО Издательство "Научтехлитиздат", 2005. - 488с.

16. Ротач В. Я. Теория автоматического управления: [Текст]: Учебник для вузов. - М.: Издательство МЭИ, 2004. - 400с.

17. Онищенко Н. П. Эксплуатация котельных установок. [Текст]: - М.: "Агропромиздат", 1987. - 352с.

18. Плещев В.В. Выбор средств разработки программного обеспечения АСУ [Текст]: // Промышленные контроллеры, 2003.-.№8.- с.32-34.

19. Бессонов А.А., Мороз А.В. Надежность системы автоматического регулирования. [Текст]: - Л: "Энергоатом", 1984. - 216 с.

20. Соколов, Е.Я. Теплофикация и тепловые сети: учебник для вузов / Е.Я. Соколов. - М.: МЭИ, 2009. - 472 с.

21. Тепловой расчет котельных агрегатов. Нормативный метод / Коллектив авторов; под ред. Н.В. Кузнецова и др. - 2-е изд., перераб. / (РЕПРИНТ) - М.: ЭКОЛИТ, 2011. - 296 с.

22. Шумилин, Е. В. Расчет тепловых схем и подбор основного оборудования котельных: учебное пособие / Е. В. Шумилин. - Хабаровск: Изд-во ТОГУ, 2013. - 39 с.

23. Шумилин, Е.В. Тепловой расчет котла: практикум / Е.В. Шумилин, С.А. Псаров. - Хабаровск: Изд-во ТОГУ, 2013. - 77 с.

24. Энергосбережение при производстве и распределении тепловой энергии: учебное пособие / А.Б. Гаряев, И.В. Яковлев, Г.П. Шаповалова, В.С. Агабабов - М.: МЭИ, 2012. - 64 с.

25. Правила технической эксплуатации тепловых энергоустановок. - http://www.ecomgaz.ru/doc/PTE_TE.pdf

26. Сайт Министерства природных ресурсов и экологии - Госпрограмма Российской Федерации "Охрана окружающей среды" на 2012 - 2020 годы". - http://www.mnr.gov.ru/upload/iblock/34e/Gosprogramma_OOS.pdf

27. Кудинов, А. А. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях: учебное пособие / А. А. Кудинов, С. К. Зиганшина. - М.: Машиностроение, 2011. 374 с.

28. Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей: Cправочник. Изд. 4 / В.И. Манюк, Я.И. Каплинский, Э.Б. Хиж и др. - М.: Изд-во Либроком, 2009. - 432 с.

29. Ненишев, А.С. Расчет тепловой схемы и отдельных элементов производственной котельной: учебное пособие / А.С. Ненишев, В.В. Максимов. - Омск: СибАДИ, 2010. - 100 с.

30. Основы современной энергетики. Том 2. Современная электроэнергетика/ Ю.К. Розанов, В.А. Старшинов, С.В. Серебрянников и др. - М.: МЭИ, 2010. - 632 с.

31. Палей, Е.Л. Проектирование котельных: справ.-практ. пособие / Е.Л. Палей. - СПб.: Изд-во Петерб. ун-та, 2015. - 216 с.

32. Плетнев, Г.П. Автоматизация технологических процессов и производств в теплоэнергетике: учебник для вузов / Г.П. Плетнев. - М.: МЭИ, 2009. - 352 с.

33. Расчет тепловой схемы и отдельных элементов производственной котельной: учебное пособие - Омск: СибАДИ, 2010. - 100 с.

34. Ривкин, А.С. Тепловой расчет котлоагрегата: учеб. пособие / А.С. Ривкин. - Иваново: ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», 2011. - 144 с.

35. Родионов, В. Г. Энергетика: проблемы настоящего и возможности будущего / В. Г. Родионов. - М.: ЭНАС, 2010. - 352 с.

36. Руководство по монтажу, пуску и эксплуатации горелочного устройства R520 Cib Unigas. http://www.cibitalunigas.ru

37. Сазанов, Б.В. Промышленные теплоэнергетические установки и системы: учебное пособие / Б.В. Сазанов, В.И. Ситас. - М.: МЭИ, 2014. - 275 с.

38. Сидельковский, Л.Н. Котельные установки промышленных предприятий: учебник для вузов / Л.Н. Сидельковский, В.Н. Юренев - М.: Изд-во Бастет, 2009. - 528 с.

39. Федеральный закон РФ от 23 ноября 2009 года № 261-ФЗ. Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации. - «Российская газета» N 226 от 27 ноября 2009.

40. Федеральный закон от 27 июля 2010 г. № 190-ФЗ «О теплоснабжении». - «Российская газета» N 168 от 30 июля 2010.

41. ГОСТ 12.1.007-76 «ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности». - М.: Стандартинформ, 2007. - 7 с.

42. ГОСТ 12.1.005-88 «ССБТ. Санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны». - М.: Стандартинформ, 2008. - 50 с.

43. ГОСТ 31607-2012 «Энергосбережение. Нормативно-методическое обеспечение. Основные положения». - М.: Стандартинформ, 2014. - 11 с.

44. Приказ №551н от 17 августа 2015 года, Министерства труда и социальной защиты РФ Об утверждении Правил по охране труда при эксплуатации тепловых энергоустановок. http:// www.pravo.gov.ru/

45. Приказ № 328н от 24 июля 2013 года, Минтруда России Об утверждении правил по охране труда при эксплуатации электроустановок. http://www.garant.ru/

46. СП 131.13330.2012 Строительная климатология. Актуализированная версия. СНиП 23-01-99. - М.: Минрегион России, 2012. - 109 с.

47. СанНиП 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений». М.: Минздрав России, 2001. - 20 с.

48. СП 124.13330.2012 Тепловые сети. Актуализированная редакция СНиП 41-02-2003. - М.: Минрегион России, 2012. - 73 с.

49. СТО ЮУрГУ 04-2008 Стандарт организации. Курсовое и дипломное проектирование. Общие требования к содержанию и оформлению / сост.: Т.И. Парубочая, Н.В. Сырейщикова, В.И. Гузеев, Л.В. Винокурова. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2008. - 55 с.

50. Александров, А.А Теплофизические свойства рабочих веществ теплоэнергетики / А.А. Александров, В.Ф. Очков, К.А. Орлов. - М.: МЭИ, 2009. - 224 с.

51. Аэродинамический расчет газовоздушного тракта котла: методические указания / сост. А.Н. Хуторной, С.В. Хон. - Томск: Изд. ТГАСУ, 2010. - 40 с.

52. Булкин, А.Е. Автоматическое регулирование энергоустановок: учебное пособие для вузов / А.Е. Булкин. - М.: Изд-во МЭИ, 2009. - 512 с.

53. Быстрицкий, Г.Ф. Основы энергетики: учебное пособие / Г.Ф. Быстрицкий. - М.: КноРус, 2011. - 352 с.

54. Виленский, Т.В. Компоновка и тепловой расчет парового котла: учебное пособие для вузов / Т.В. Виленский, Ю.М. Липов, Ю.Ф. Самойлов. - М.: Альянс, 2012. - 208 с.

55. Газовые топлива и их компоненты. Свойства, получение, применение, экология / В.Н. Бакулин, Е.М. Брещенко, Н.Ф. Дубовкин, О.Н. Фаворский. - М.: МЭИ, 2009. - 614 с.

56. Данилов, О.Л. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях: учебник / О.Л. Данилов - М.: МЭИ, 2010. - 424 с.

57. Дюкова, И.Н. Топливо. Тепловой баланс котельного агрегата: учебное пособие / И.Н. Дюкова, А.И. Куликов, А.Ф. Смоляков и др. - СПб: СПбГЛТУ, 2012. - 64 с.

58. Копылов, А.С. Процессы и аппараты передовых технологий водоподготовки и их программированные расчеты: учебное пособие / А. С. Копылов, В. Ф. Очков, Ю. В. Чудова. - М.: МЭИ, 2009. - 222 с.

59. Котельные установки и парогенераторы: учебник для студентов вузов / В.М. Лебедев, А.С. Заворин, С.В. Приходько, В.В. Овсянников. -М.: Учеб.-метод. центр по образованию на ж.д. тр-те, 2013. - 376 с.

Размещено на Allbest.ru