Комерциялық емес акционерлік қоғам

АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА және БАЙЛАНЫС УНИВЕРСИТЕТІ

Өнеркәсіптік жылуэнергетика кафедрасы

 

 

 

 

ИНЖЕНЕРЛІК ЭКОЛОГИЯ

5В071700 – Жылу энергетика мамандығы бойынша барлық оқу түрінің студенттері үшін зертханалық жұмыстарды орындауға арналған

әдістемелік нұсқаулар 

 

 

 

Алматы 2011

ҚҰРАСТЫРҒАНДАР: Султанбаева Б.М., Колдасова Г.А. Инженерлік экология. 5В071700 – Жылу энергетика мамандығы бойынша барлық оқу түрінің студенттері үшін зертханалық жұмыстарды орындауға арналған әдістемелік нұсқаулар. – Алматы: АЭжБУ, 2011. – 40 б.

 

Зертханалық жұмыстарды орындауға арналған әдеместілік нұсқаулар 5В071700 – Жылу энергетика мамандығының бакалаврлары үшін арналған және «Инженерлік экология» курсы бойынша профилді пәндер үшін білім беру стандартына сәйкес дайындалған.

Без. - 7, кесте - 14, әдеб. көрсеткіші - 12 атау.

 

Пікір беруші: Қ. И. Сәтбаев атындағы ҚазҰТУ, хим. ғыл. д-ры   Г.Д. Елигбаева

 

Коммерциялық емес акционерлік қоғамы «Алматы энергетика және байланыс университетінің» 2011 ж. жоспары бойынша басылады.

 

 

© КЕАҚ «Алматы энергетика және байланыс университеті», 2011 ж.

 

Кіріспе

Айналадағы ортаны қорғау және табиғи қорларды тиiмдi қолдану мәселелері қоғамның қазiргi даму кезеңiндегі көкейкесті мәселелерінің бiрі болып табылады.

Өнеркәсiп, көлiк және ауыл шаруашылығының барлық салаларының даму базасы болып табылатын энергетика, өндірістің масштабтары мен дамудың өте жоғарғы қарқынына ие. Жылу электр стансаларында пайдаланылатын органикалық отындар, жану өнімдерінің газ тәріздес және қатты компоненттер күйінде қоршаған ортаға түсетін, әуе және сулы ортаға қолайсыз әсерін тигізетін зиянды қоспалардан тұрады.

Осы жұмыста электр энергия мен жылу өндіру кезіндегі қоршаған табиғи ортаның сапасын жақсарту бойынша негізгі мәселелер түсіндірілген, атмосфераға шығарылатын газдар мен ағынды суларды тазалау әдістері сипатталған, қоршаған ортаны қорғау бойынша шараларды таңдау үшін есептеулер келтірілген.

Жеті зертханалық жұмыстар енгізілген әдістемелік нұсқау, екі несие көлемінде «Инженерлік экология» пәнін оқитын бакалаврларға арналған.

 

1 Зертханалық жұмыс. Бастапқы отынның компонентті құрамын анықтау

 

Жұмыстың мақсаты: ауалы ортаның газды құрамындағы ,  мөлшерін талдаудың химиялық әдістерімен танысу.

 

1.1 Жұмыстың мазмұны

 

1.1.1 Талдаудың электрохимиялық және хемилюминесцентті әдістерімен танысу.

1.1.2 Электрохимиялық анализаторды пайдалана отырып жұмыс аймағындағы және атмосферадағы  концентрациясын анықтау. Хемилюминесцентті газ анализаторын пайдалана отырып жұмыс аймағындағы және атмосферадағы  концентрациясын анықтау.

 

1.2 Теориялық кіріспе

 

Атмосфералық ауаның тазалығын басқару жүйесіндегі тиімді шараларды жүзеге асыру үшін атмосферада шоғырланған басты ластағыштардың концентрациясын өлшеу тәсілдеріне қойылатын талаптар келесі сипатта болуы тиіс:

- зиянды заттардың концентрациясын анықтау автоматты түрде, үздіксіз, тәулік бойы өндірілуі;

- фонды деңгейде зиянды заттардың концентрациясын анықтауды өлшеу құралдарының сезімталдық шегі қаматамасыз етуі;

- газ анализатор аралығы атмосфералық ауада шоғырланған газдар концентрациясының шектерін қорғап отыруы.

Газдың концентрациясын анықтайтын электрохимиялық әдіс көміртегі монооксиді  анализаторының жұмысына негіз болып табылады. Газдың датчигі ретінде, әрекет ету қағидасы белсенді газдардың (ZnO, SnO2, In2O3 сияқты және т.б.) қатысуымен кең аймақты жартылай өткізгіштер қатарындағы өткізгіштердің өзгеруіне негізделген электрохимиялық сенсор қызмет етеді. Өлшенетін газ,  электрохимиялық датчигі бар камераға шығындыны қозғаушының көмегі арқылы тасымалданады және датчиктің электродтарында газдың концентрациясына пропорционал потенциалдардың электрлік айырмасын тудырады. Потенциалдар айырымы жүктеме резисторы арқылы кернеу алынатын сосын күшейіп аналогты-сандық түрлендіргішке түсетін және сандық индикаторда көрсететін токтың ағымын тудырады (1.1 суретті қара).

 газ анализаторы газды компаратордан тұрады, оның негізі азот диоксидінінің концентрациясын анықтайтын хемилюминесценттік әдістің жұмысы болып табылады. Бұл әдістің мәні, датчикті азот диоксиді молекулаларының химиялық өзара әрекеттесуінің люминесценциямен жүруінде. Хемилюминесценция қарқындылығы талдалатын газды қоспадағы азот диоксидінің құрамына пропорционал.  

 

 

 

 

 

 

1 – датчик; 2 – кернеуді күшейткіш; 3 – аналогты-цифрлық түрлендіргіш;

4 – датчик.

 

1.1 сурет – Электрохимиялық анализатордың құрама-сұлбасы

 

Хемилюминесценция кезіндегі жарқырау реакция өнімдерінің қозған электронды, тербелмелі және айналмалы күйіндегі молекулаларынан туындайды. Хемилюминесценция қарқындылығы көптеген физикалық және химиялық факторларға тәуелді, сонын ішінде химиялық құрамы мен молекулалар құрылысына, люминесценцияланатын заттардың энергетикалық күйіне, қоспаларға, температураға, қысымға және т.б. Хемилюминесценция процесі екі кезеңде өтеді.

Қозу кезеңі – бұл химиялық реакцияда сәулелену кезеңі мүмкін күйіндегі энергияға бай бөлшектердің (реакция өнімі) түзілуі:

 

,                                            (1.1)

 

мұндағы  және – бастапқы реагенттер;

     – қозған өнім;

     – реакцияның басқа өнімдері.

Люминесценцияның екінші кезеңі – фотонның сәулеленуімен  қозған молекулалардың  қалыпты жағдайға өтуі:

 

.                                                 (1.2)

 

Аспаптың жұмысы «нольдік газбен», яғни NO2 газы болмайтын біріншілік өлшеу түрлендіргішіндегі (БӨТ) хемилюминесценттік датчиктің үрленуімен басталады. Ол үшін Ф4,1 арналған атмосфералық ауа  жұтқышы арқылы 8 электр клапанының «О» кірісіне келіп түседі (1.2 суретті қара). Үрлену режимінде 8 электр клапанының «О» кірісі «В» шығысымен жалғанған, ал «И1»-дегі «К» кірісі жабық. «В» шығысынан нольдік газ 10 тозаңға қарсы сүзгі арқылы 11 БӨТ-ке келіп түседі. 13 шығындыны қозғаушы аспап жұмысының барлық айналымдарында 12 ротаметр арқылы бақыланатын және 15 шығынды реттегіштің берілетін жылдамдығымен газдың айдалуын қамтамасыз етеді.

Калибрлеу үрленуден кейін іске асырылады. Атмосфералық ауа Ф4 жұтқыштан және 6 құрғатқыштан, газды ағынға  таралуы баратын мембраналы  сұйықтығымен толтырылған металдық ыдыстан тұратын 9  термостатикалық көзі арқылы айдалады. Одан кейін газ айдау тәртібіндегідей калибрленген белгі қалыптасатын БӨТ-ке келіп түседі.

Калибрлеу айналымынан кейін  өлшеу айналымы жүреді. Сынама 8 электр клапанының «И1» кірісіне келіп түседі. Осы тәртіп кезінде БӨТ-те  концентрациясына сәйкес келетін белгі қалыптасады. Әр өлшеудің соңында өлшенген концентрациялардың көрсеткіштері индикаторда көрсетіледі.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 – жұтқыш сүзгі, 2 –  жұтқышы, 3 – калибратор шығындысын қозғаушы, 4 – шығындыны тұрақтандырғыш, 5 – калибратор ротаметрі, 6 – құрғатқыш,

7 – араластырғыш, 8 – клапанды қосу, 9 – калибратор, 10 – тозаңға қарсы сүзгі, 11 – біріншілік өлшеу түрлендіргіші, 12 – аспаптың ротаметрі,

13 – аспап шығындысын қозғаушы, 14, 15 – шығындыны реттегіш.

 

1.2 сурет – Газ анализатордың пневматикалық сұлбасы

 

1.3 Тәжірибелік бөлім

 

Электрохимиялық анализатор ретінде талдалатын ауадағы көміртегі монооксидінің жаппай концентрациясын 0 – 100 мг/м3 дейінгі өлшеу аралығы бар МГЛ-19М газ анализаторы қолданылады.

Хемилюминесценттік анализатор ретінде концентрациясын 0 – 2000 мкг/м3 дейінгі өлшейтін аралығы бар азот диоксидінің Р-310-11 газ анализаторы қолданылады.

1.3.1 Аспаптарды пайдалану бойынша ережелерге сәйкес жұмысқа дайындау (техникалық сипаттамалар мен пайдалану бойынша ережелер зертханалық стендте жазылған).

1.3.2 Бір сағат аралығында жұмыс бөлмесіндегі ,  газды құрамының концентрациясының өлшемін жасау.

1.3.3 Оқытушының нұсқауы бойынша көшедегі  газды құрамының концентрациясының өлшемін жасау.

1.3.4 Бір сағат ішінде атмосфералық ауадағы  газды құрамының концентрациясының өлшемін жасау.

 

1.4 Есеп берудің мазмұны

 

Зертханалық жұмыстың есебіне мыналар кіруі керек:

1) 1.3.2, 1.3.3, 1.3.4 пунктері бойынша өлшеудің нәтижелері;

2) уақыттан көшеде өлшенген ,  концентрацияларының сызбалық тәуелділігі;

3) уақыттан жұмыс орнындағы  концентрациясының сызбалық тәуелділігі;

4) уақыттан атмосфералық ауадағы  концентрациясының сызбалық тәуелділігі;

5) талдауға алынатын газдар шығысы (л/мин) мен газ анализаторды өлшеу қателігін есептеу;

6) ШРК-мен атмосферада және жұмыстық аймақта ауаның газды күйін салыстыру арқылы талдау.

 

1.5 Бақылау сұрақтары

 

1.5.1 Атмосфераны ластағыштардың концентрациясын өлшеу тәсілдеріне қойылатын талаптарды атап шығыңыз.

1.5.2 Қай әдіс газды қоспадағы  көміртегі монооксидінің концентрациясын анықтауға негіз болып табылады және оның мағынасы неде?

1.5.3  көміртегі монооксидінің концентрациясын өлшеуді орындау тізбегін сипаттап беріңіз.

1.5.4  азот диоксидінің концентрациясын анықтайтын хемилюминесценттік әдістің мәні неде?

1.5.5  азот диоксидінің концентрациясын анықтауға арналған аспаптың жұмысын сипаттап беріңіз.

1.5.6  көміртегі монооксидінің концентрациясын өлшеу үшін газ анализатордың қай түрі қолданылады? Оның өлшеу аралығы қандай?

1.5.7  азот диоксидінің концентрациясын өлшеу үшін газ анализатордың қай түрі қолданылады? Оның өлшеу аралығы қандай?

 

2 Зертханалық жұмыс. Органикалық отынды жағу кезінде түзілетін зиянды заттардың атмосфераға шығарындыларын есептеу

 

Жұмыстың мақсаты: ӨЖЭ кафедрасындағы компьютерлік «КОТEL» бағдарламасының «ТRASH» файлын пайдалану арқылы қаланың атмосферасына ластағыш заттардың шығарындыларын есептеу.

 

2.1 Жұмыстың мазмұны

 

2.1.1 Есептеуге арналған компьютерлік «КОТEL» бағдарламасында келтірілген бастапқы көрсеткіштермен танысу.

2.1.2 Жеке тапсырмаларға сәйкес  көміртегі монооксидінің,  күкіртті ангидридінің,  азот диоксидінің, ұшқыш күлдердің қатты бөлшектерінің атмосфераға шығарындыларынының есептеулерін орындау.

         

2.2 Теориялық кіріспе

 

Электр стансасының шарттарында ЖЭС-на жақын қоршаған ортаның күйі пайдаланылатын отынның түріне және оны жағудың ұйымдастырылуына, тозаң-газ ұстағыш қондырғыларының жұмысына, түтінді газдарды атмосфераға шығаруға арналған құрылғыларға, жабдықтарды пайдалануды және энергетикалық қондырғыларының жұмысын ұйымдастырудың басқада шарттарын ұйымдастыруға байланысты. Сондықтан жылу электр стансаларының мамандары ортаны қорғау бойынша шараларды қолданудың маңыздылығы туралы хабардар болып қана қоймай, жабдықтарды дұрыс таңдауға және оның сыртқы шығарындыларды минимумға дейін төмендетілуін көздеу арқылы тиімді пайдаланылуын қамтамасыз етуге, қоршаған ортаның күйін бақылап отыруға тиіс.

Отынның жану өнімдерінің экологиялық сипаттамалары ретінде массалық шығарындыларын жиі қолданады.

Массалық шығарынды  (г/с) – бұл уақыт бірлігінде (1 с ішінде) атмосфераға шығып бара жатқан газдармен шығарылатын зиянды заттардың мөлшері.

Нақты уақыт аралығында (ай, квартал, жыл) зиянды заттардың массалық шығарындысы жалпы шығарынды (мысалы, т/жыл) деп аталады.

 

2.2.1 Қатты бөлшектер.

Түтінді газдардағы қатты бөлшектер ошақтағы жанбай қалған отын (кокс) мен ұшқыш күлдердің жиынтығынан тұрады. Қатты бөлшектердің массалық шығарындылары  (г/с немесе т) мына теңдеу бойынша есептеледі:  

,                               (2.1)

мұнда – табиғи отынның шығындысы, г/с(т);

  – жұмыс массасына отынның күлділігі, %;

  – қазаннан газдардың әкететін күлінің үлесі (әкету кезіндегі отын күлінің үлесі, 2.1 кестесінде келтірілген көрсеткіштерге сәйкес қабылданады);

  – дүркін шығарындыларды ескергендегі күл ұстағыштарда ұсталатын қатты бөлшектердің үлесі;

  – отынның жануының механикалық кемдігінен жылу шығыны, % (қатты отындар үшін «Қазандық агрегаттарды жылулық есептеуінің» нормативті құжаттарына сәйкес қабылданады, мазутты қазандар үшін q4 = 0,02%);

  – отынның төменгі жану жылуы, МДж/кг;

 32,68 – көміртегінің жану жылуы, МДж/кг.

 

2.1 Кесте – әр түрлі ошақ құрылғыларына арналған  коэффициентінің мәндері

Ошақ құрылғыларының түрлері

 мәні

ҚШӘ ашық ошақтары

0,95

СШӘ ашық ошақтары

0,7 … 0,85

СШӘ жартылай ашық ошақтары

0,6 … 0,8

Екі камералы ошақтар

0,5 … 0,6

Алдыңғы тік ошағы бар ошақтар

0,2 … 0,4

Көлденең циклонды ошақтар  

0,1 … 0,15

Газды-мазутты ошақтар

1,0

 

2.2.2  көміртегінің монооксиді.

Ошақтағы және камерадағы жанудың жылулық және аэродинамикалық қолайсыз жағдайынан немесе ауаның жергілікті кемшіліктерінің салдарынан басым бөлігі көміртегі монооксидің  (угарный газ) құрайтын толық жанбаған өнімдер түзіледі. Бу және су қыздырғыш қазандарының жану өнімдеріндегі  мөлшері, әдетте жүздік пайыздың үлесінен (0,001 – 0,025) аспайды және жанудың химиялық кемдігінен қазанагрегатындағы жылу шығының сипаттайды.

Түтінді газдардағы  көміртегі монооксидінің концентрациясын есептеу жолымен анықтау мүмкін емес. Бұл  тотығуы мен түзілу процесінің режимдік шарттардың отынды жағу тәсіліне маңызды тәуелділігімен түсіндіріледі. Сондықтан  жалпы шығарындыларын есептеуді аспаптық өлшеудің көрсеткіштері бойынша орындау керек. Олай болса, көміртегі монооксидінің массалық шығарындысы  (г/с) мына формула бойынша табылады

,                                                  (2.2)

мұнда  – газ анализаторлардың көмегімен анықталған түтінді газдардағы  концентрациясы, (г/м3);

   – құрамындағы  анықталуы жүргізілген газ өту жолындағы  түтінді газдардың шығындысы, (м3/с).      

Біріншілік жуықтау ретінде көміртегінің монооксидінің массалық шығарындысы  (г/с) келесі өрнектелудің көмегімен бағаланады:

,                                           (2.3)

мұнда  – қазанның жұмысын пайдалану режимдеріндегі қатты, сұйық және газ тәрізді отынды жағу кезінде түзілетін көміртегі монооксидінің меншікті массалық шығысы, г/кг немесе кг/т (г/м3);

 B – қарастырылатын уақыт аралығындағы табиғи отынның шығындысы, кг/с (м3/с);

 q4  – отынның жануының механикалық кемдігінен жылу шығыны, %.

Өз кезегінде, көміртегі монооксидінің меншікті шығысы , г/кг немесе кг/т (г/м3 немесе кг/103·м3) былай анықталады

,                                                (2.4)

мұндағы q3 – отынның жануының химиялық кемдігінен жылу шығыны, %;

     R – отынның жануының химиялық кемдігінің салдарынан жану өнімдеріндегі  мөлшерімен келісілген жылу шығынының үлесін ескеретін коэффициент:

- қатты отындар үшін R = 1;

- газдар үшін R = 0,5;

- мазут үшін R = 0,65; 

     -   табиғи отынның төменгі жану жылуы, МДж/кг (МДж/м3).

Ауаның барынша азғантай шығындысымен (α=1,01…1,05) газды және мазутты жағу кезінде q3 = 0,15% қабылдау қажет; ал α > 1,05 кезінде q3 = 0 қабылдау қажет. Мазутты жағу кезінде q4 = 0,02% қабылдау ұсынылады.

 

2.2.3  күкірт оксидтері.

Күкіртті отындарды жағу кезінде, ондағы күкірт түгелдей дерлік  күкіртті ангидридке дейін тотығады:

.

Сосын  (1 – 5%) бөлігі, тікелей отынның жанған кезіндегі гомогенді реакцияға түсерде әрі қарай күкірт ангидридіне дейін тотығады:

.

Сонымен қатар, ,  болуы мүмкін катализаторлардың қатысуымен қыздыру бетінде  тотығуы гетерогенді реакцияның өту нәтижесінде:

.

Күкіртті отынды жағу кезінде пайда болған күкірт оксидінің суммалық мөлшері , күкірт диоксидің  қайта есептеуде анықтау қабылданған. Күкірт оксидтерінің массалық шығарындысын  (г/с) есептеу келесі баланстық стехиометриялық өрнектелу бойынша орындалады:

,                           (2.5)

мұнда  В – табиғи отынның шығындысы, кг/с;

   – жұмыс массасына отындағы күкірттің мөлшері, %;

   – қазанның газды қалдықтарындағы ұшқыш күлдермен араласқан күкірт оксидтерінің үлесі;

   күл ұстағышта ұсталатын күкірт оксидтерінің үлесі;

   түтінді газдардың күкірттен тазалау қондырғыларында ұсталатын күкірт оксидтерінің үлесі, мәндер қондырғының паспортты көрсеткіштері бойынша қабылданады;

  ,  – сәйкесінше, қазан мен күкірттен тазалау қондырғылары жұмысының ұзақтығы, сағ/жыл.                                                                                 

Құрғақ күл ұстағыштарда (электр сүзгіштерде, батареялы циклондарда) ұсталатын күкірт оксидтерінің үлесі , нольге тең деп қабылданады.

 

2.2.4 Азот оксидтері.

Органикалық отындарды жағу кезінде ауадағы және отындағы азот, реакцияланғыш күйге түседі, және ол оттегімен әрекеттесіп, оксидтер түзеді:

.

Зерттеу, түзілген  негізгі үлесі, сонын ішінде 95 – 100% аралығында   азоттың монооксиді болатынын көрсетті. Диоксид азота  азот диоксиді мен  азот гемиооксиді едәуір аз мөлшерде түзіледі:  - 4%,  -  жалпы шығарындысынан пайыздың жүздік үлесі.

Қатты, сұйық және газ тәрізді отындарды жағу кезіндегі қазанның түтінді газдарымен атмосфераға шығарындылары -не (г/с немесе т) есептелген  азот оксидінің суммалық жалпы шығарындысы мына қатынас бойынша есептеледі

,              (2.6)

мұнда  В – шартты отынның шығындысы, т/сағ (немесе т);

   – жағылатын отынның 1 т-на азот оксидінің меншікті шығысын сипаттайтын коэффициент, кг/т;

   – отынның жануының механикалық кемдігінен жылу шығыны, %;

   – отынның жағу сапасының азот оксидтерінің шығысына әсерін ескеретін коэффициент;

   – оттықтардың құрылмасын ескеретін коэффициент және ол тең:

- құйынды оттықтар үшін – 1,0;

- тура ағынды оттықтар үшін – 0,85;

   – қожшығару түрін ескеретін коэффициент және ол тең: 

- қатты қожшығару кезінде – 1,0;

- сұйық қожшығару кезінде – 0,85;

   – азот оксидінің ошаққа беру жағдайына байланысты шығуына айналмалы газдардың әрекет ету тиімділігін сипаттайтын коэффициент;

   – қазанның ауаның жалпы артық мөлшерін сақтау жағдайында негізгі оттықтардан тысқары ауаның бір бөлігін беру δа кезінде азот оксидінің (екі сатылы жағу кезінде) шығарындысының азайтылуын сипаттайтын коэффициент, 2.1 суреті бойынша анықталады;

   – түтінді газдарды кері қайтару дәрежесі;

   – азоттан тазалау қондырғысында ұсталатын азот оксидтерінің үлесі;

   – сәйкесінше азоттан тазалау қондырғысы мен қазан жұмысының ұзақтығы, сағ/жыл;

   – қайта есептеу коэффициенттері:

- жалпы шығарынды кезінде граммен секундына kп = 0,278;

- шығарындыларды есептеу кезінде тоннамен kп = 10-3.

 коэффициенті келесі эмпирикалық формула бойынша есептеледі:

- бу қазандары үшін өнімділігі 30…75 т/сағ:

,                                            (2.7)

мұнда  және  – сәйкесінше қазанның көрсетілген және нақты бу өнімділігі, т/сағ;

- су қыздырғыш қазандары үшін қуаты 125…210 ГДж/сағ (30…50 Гкал/сағ):

,                                            (2.8)

мұнда Qк және Qн – сәйкесінше қазанның көрсетілген және нақты жылу қуаты, ГДж/сағ.

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1 сурет – Негізгі оттықтардың беретін ауасынан басқа берілетін ауаның үлесіне тәуелді  коэффициентінің мәні (1 – мазут, 2 – көмір, 3 – газ.)

 

 коэффициентінің мәні қабылданады:

- қатты отындарды жағу кезінде:

 болғанда ;

 >  болғанда ,

мұнда  – ыстық массаға отындағы азоттың мөлшері, %;

- сұйық және газ тәрізді отындарды жағу кезінде:

 болғанда ;

 болғанда ;

 болғанда .

 

2.3 Тәжірибелік бөлім

 

Зиянды заттардың шығарындыларын анықтау дербес компьютерде орындалады. Бағдарлама, өнімділігі 30 т/сағ-н жоғары қазандардан және жылу электр стансаларының газ турбиндік қондырғыларынан түтінді газдармен бірге шығатын ластағыш заттардың (қатты бөлшектердің, күкірт, азот және көміртегі оксидтерінің) шығарындыларын есептеуді орындайды. Есептеудің алгоритмі «Кәсіпорынның шығарындыларының құрамындағы зиянды заттардың атмосфералық ауадағы концентрациясын есептеудің әдістемесі» ОНД-86 салынған математикалық аспабында және нормативті материалдарында негізделген.

2.3.1 Жеке тапсырмаға сәйкес (2.2 кестесіне қара) бастапқы көрсеткіштерді компьютерге енгізу.

2.3.2  Қазандық агрегатта (булы, су қыздырғыш, марка, қуат) отынды (қатты, сұйық, газ тәрізді) жағу кезіндегі Қазақстан қалаларының атмосферасына зиянды заттардың шығарындыларын есептеуді орындау.

 

2.4 Есеп берудің мазмұны

 

Зертханалық жұмыстың есебіне мыналар кіруі керек:

1) қаланың климатологиялық көрсеткіштері, қазандық агрегаттардың типтері, қазандық жылу сұлбасы, отын бойынша бастапқы көрсеткіштер;

2) ластағыш заттардың массалық және жылдық шығарындыларын есептеудің нәтижелері;

3) алынған нәтижелерді талдау, ластағыш заттардың шығарындыларын төмендету бойынша шаралардың ұсыныстары, оларды енгізу нәтижесін бағалау.

 

2.5 Бақылау сұрақтары

 

2.5.1 Массалық шығарынды, жалпы шығарынды деп нені айтады? Бұл мәндердің өлшем бірліктері қандай?

2.5.2 Түтінді газдардағы қатты бөлшектердің массалық шығарындысы қай формула бойынша есептеледі?

2.5.3 Отынның жану өніміндегі  көміртегі монооксидінің түзілу процесін сипаттап беріңіз.

2.5.4 Түтінді газдардағы  массалық шығарындысын есептеу формуласы қандай?

2.5.5 Түтінді газдардағы  күкіртті ангидридінің массалық шығарындысын анықтау үшін қандай есептеу жүргізіледі? 

2.5.6  азот диоксидінің массалық шығарындысын есептеуді қандай тізбек бойынша орындайды?


2.2 Кесте – Бастапқы көрсеткіштер, тапсырма нұсқасы

Тапсырма нұсқасының нөмірі

01

02

03

04

05

06

07

08

Қала

Алматы

Астана

Ақтөбе

Балқаш

Қарағанды

Қостанай

Семей

Орал

Қазандықтың жылу сұлбасы

су қыздырғыш қазандарымен

Қазандық агрегаттың типтері

бу және су қыздырғыш қазандарының камералы ошақтары

Отынның түрі

мазут

мазут

мазут

мазут

мазут

мазут

мазут

мазут

Отынның шығындысы, В, т/сағ

7,350

7,350

7,350

7,350

7,350

7,350

7,350

7,350

Отынның ылғалдылығы, W, %

3,000

3,000

3,000

3,000

3,000

3,000

3,000

3,000

Отынның күлділігі, Ар, %

0,050

0,050

0,050

0,050

0,050

0,050

0,050

0,050

S күкірттің мөлшері, %

0,300

0,300

0,300

0,300

0,300

0,300

0,300

0,300

С көміртегінің мөлшері, %

84,650

84,650

84,650

84,650

84,650

84,650

84,650

84,650

Н сутегінің мөлшері, %

11,700

11,700

11,700

11,700

11,700

11,700

11,700

11,700

азот + оттегінің мөлшері, %

0,300

0,300

0,300

0,300

0,300

0,300

0,300

0,300

Отынның жұмыстық массасының төменгі жану жылуы, , МДж/кг

40,300

40,300

40,300

40,300

40,300

40,300

40,300

40,300

Күл ұстағыштың ШРК-і, η, %

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

Подпись: 14Х коэффициенті

0,010

0,010

0,010

0,010

0,010

0,010

0,010

0,010

КСО, жану кезінде жылудың бірлігіне бөлінетін жылу мөлшері, кг/кДж

0,320

0,320

0,320

0,320

0,320

0,320

0,320

0,320

q4, жанудың кемдігінен жылу шығыны, %

0,020

0,019

0,018

0,017

0,016

0,020

0,019

0,018

Оттықтардың типтері

құйынды

тураағын.

құйынды

тураағын.

құйынды

тураағын.

құйынды

тураағын.

Ауаның артық мөлшерінің коэффициенті, α

1,250

1,240

1,230

1,220

1,210

1,200

1,190

1,180

Жану өнімдерінің айналу коэффициенті, r

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

Қазан-ң номин-ды жылуөнімділігі,Q, МВт

23,200

23,200

23,200

23,200

23,200

23,200

23,200

23,200

Қазанның нақты жылу өнімділігі, Qд, МВт

23,200

23,200

23,200

23,200

23,200

23,200

23,200

23,200

Түтін құбырларының саны

1,000

1,000

1,000

1,000

1,000

1,000

1,000

1,000

Құбырдан түтінді газдардың шығу шамамен алынған жылдамдығы, ω0, м/с

25,000

30,000

25,000

30,000

25,000

30,000

25,000

30,000

Жылына қазан-қ жұм-ң сағ-ң саны, сағ/жыл

8400,000

8400,000

8400,000

8400,000

8400,000

8400,000

8400,000

8400,000

Шығып жатқан газдар-ң температ-сы, tух,0С

155,000

155,000

155,000

155,000

155,000

155,000

155,000

155,000

Ең ыстық айлардың температурасы, 0С

23,30

20,20

22,30

24,20

20,30

20,20

22,20

22.60

2.2 Кесте соңы

Тапсырма нұсқасының нөмірі

09

10

11

12

13

14

15

16

Қала

Алматы

Астана

Ақтөбе

Балқаш

Қарағанды

Қостанай

Семей

Орал

Қазандықтың жылу сұлбасы

бу қазандарымен

Қазандық агрегаттың типтері

жылжымайтын торы бар және көмірді қолмен лақтыратын ошақтар

Отынның түрі

қатты қожшығару кезіндегі Екібастұз көмірі

Отынның шығындысы, В, т/сағ

10,500

10,500

10,500

10,500

10,500

10,500

10,500

10,500

Отынның ылғалдылығы, W, %

3,000

3,000

3,000

3,000

3,000

3,000

3,000

3,000

Отынның күлділігі, Ар, %

0,050

0,050

0,050

0,050

0,050

0,050

0,050

0,050

S күкірттің мөлшері, %

0,300

0,300

0,300

0,300

0,300

0,300

0,300

0,300

С көміртегінің мөлшері, %

84,650

84,650

84,650

84,650

84,650

84,650

84,650

84,650

Н сутегінің мөлшері, %

11,700

11,700

11,700

11,700

11,700

11,700

11,700

11,700

азот + оттегінің мөлшері, %

0,300

0,300

0,300

0,300

0,300

0,300

0,300

0,300

Отынның жұмыстық массасының төменгі жану жылуы, , МДж/кг

40,300

40,300

40,300

40,300

40,300

40,300

40,300

40,300

Күл ұстағыштың ШРК-і, η, %

0,000

0,001

0,002

0,003

0,004

0,005

0,006

0,007

Подпись: 15Х коэффициенті

0,0023

0,0023

0,0023

0,0023

0,0023

0,0023

0,0023

0,0023

КСО, жану кезінде жылудың бірлігіне бөлінетін жылу мөлшері, кг/кДж

1,900

1,900

1,900

1,900

1,900

1,900

1,900

1,900

q4, жанудың кемдігінен жылу шығыны, %

0,000

1,000

2,000

3,000

4,000

5,000

6,000

7,000

Оттықтардың типтері

құйынды

тураағын.

құйынды

тураағын.

құйынды

тураағын.

құйынды

тураағын.

Ауаның артық мөлшерінің коэффициенті, α

1,250

1,260

1,270

1,280

1,290

1,300

1,310

1,320

Жану өнімдерінің айналу коэффициенті, r

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

Қазан-ң номин-ды жылуөнімділігі,Q, МВт

50,000

50,000

50,000

50,000

50,000

50,000

50,000

50,000

Қазанның нақты жылу өнімділігі, Qд, МВт

50,000

50,000

50,000

50,000

50,000

50,000

50,000

50,000

Түтін құбырларының саны

1,000

1,000

1,000

1,000

1,000

1,000

1,000

1,000

Құбырдан түтінді газдардың шығу шамамен алынған жылдамдығы, ω0, м/с

25,00

30,000

25,000

30,000

25,000

30,000

25,000

30,000

Жылына қазан-қ жұм-ң сағ-ң саны, сағ/жыл

8400,000

8400,000

8400,000

8400,000

8400,000

8400,000

8400,000

8400,000

Шығып жатқан газдар-ң температ-сы, tух,0С

155,000

155,000

155,000

155,000

155,000

155,000

155,000

155,000

Ең ыстық айлардың температурасы, 0С

23,30

20,20

22,30

24,20

20,30

20,20

22,20

22.60

3 Зертханалық жұмыс. Зиянды заттардың шығарындыларының атмосферада таралуын есептеу және түтін құбырын таңдау

 

Жұмыстың мақсаты: ӨЖЭ кафедрасындағы «КОТEL» бағдарламасының «ТRASH» файлын пайдалану арқылы түтін құбырының минималды ұзындығы мен қала атмосферасына ластағыш заттардың шығарындыларының таралуын есептеу.

 

3.1 Жұмыстың мазмұны

 

3.1.1 Есептеу үшін «КОТEL» компьютерлік бағдарламасында келтірілген бастапқы көрсеткіштермен танысу.

3.1.2 Түтін құбырының минимальды ұзындығының есебін жасау, жеке тапсырмамен келісілген ластағыш заттардың таралу қисығын тұрғызу.

 

3.2 Теориялық кіріспе

 

Атмосфераға түсетін зиянды заттардың концентрациясы түтін құбырынан шығару кезіндегі шығарындылардың таралуының нәтижесінде төмендейді. Таралу процесіне келесі факторлар әсер етеді:

1) шығарынды көзінің геометриялық сипаттамасы (түтін құбыры ернеуінің ұзындығы мен диаметрі);

2) шығарылатын газауа қоспаларының құрамы (ондағы шығарынды көлемі, газдардың температурасы және зиянды заттардың концентрациясы);

3) шығарынды аймағындағы метереологиялық және географиялық жағдайы.

Таралуды есептеу жер бетінен 2,0 м ұзындықта атмосфераның жерге жақын қабаты үшін ОНД-86 нормасына сәйкес жасалады.

Атмосфераға өнеркәсіптік кәсіпорындардың ластағыш заттарының шекті мүмкін шығарындысы ГОСТ 17.2.3.02-78 бойынша белгіленеді.

Нормативті әдістің негізі, жерге жақын концентрацияның максимальды мәні  болып табылады. Максимальды жерге жақын концентрация, қолайсыз жағдайдағы дөңгелек ернеулі шығарынды көзінен кейбір қашықтықта айқындалады.

Мысалы, ыстық нақты көздер үшін ():

,                                                (3.1)

мұнда - құбырдың ұзындығы, м;

 - атмосфераға шығарылатын заттардың шығындысы (шығарынды қуаты), ;

  - шығарылатын газдар мен атмосфералық ауаның температураларының айырымы;

  - құбырдың кесілмесінде шығарылатын (түтінді) газдардың толық көлемі, ;

  - атмосфераның таралатын құрамын ескеретін коэффициент.

Қолайсыз метереологиялық жағдайларға сәйкес атмосфералық ауадағы зиянды заттардың концентрациясы максималды болатын А коэффициентінің мәні:

1) солтүстік ендігі 40° оңтүстігіне қарай Орта Азияның, Бурят АССР аудандары мен Читин облыстары үшін – 250;

2) ТМД-ң Еуропалық жерлері үшін, солтүстік ендігі 50° оңтүстігіне қарай Ресей аудандары үшін, Молдавия, Кавказ, Волганың төменгі қалған аудандары үшін, ТМД-ң Азиялық жерлері үшін, Қазақстан, Қиыр Шығыс және Сібір мен Орта Азияның қалған жерлері үшін – 200;

3) Украина мен жоғарыда аталған аудандардың аймағына кіретіндерден басқа солтүстік ендігі 50° пен 52° аралығында орналасқан Орал мен ТМД-ң Еуропалық жерлері үшін – 180;

4) солтүстік ендігі 52° солтүстігіне қарай Орал мен ТМД-ң Еуропалық жерлері үшін, сонымен қатар Украина үшін (Украинада орналасқан солтүстік ендігі 50° пен 52° аймағындағы ұзындығы 200 м кем емес көздері үшін – 180, ал солтүстік ендігі 50° оңтүстігіне қарай – 200) – 160;

5) Мәскеу, Тула, Рязань, Владимир, Калуга, Ивановск облыстары үшін – 140.

 – жер бедерінің әсерін ескеретін өлшемсіз коэффициент, тегіс немесе азғантай ойлы-қырлы жерлер үшін .

 - атмосфералық ауадағы зиянды заттардың төмен түсу жылдамдығын ескеретін өлшемсіз коэффициент:

-   майдашашырайтын аэрозольдер мен газ тәрізді зиянды заттар үшін  (шаң-тозаң, күлдер т.с.с., төмен түсу жылдамдығы іс жүзінде нөлге тең);

-  шығарындыларды тазалаудың орташа пайдалану коэффициенті 90% кем емес кезіндегі майдашашырайтын аэрозольдер үшін ;

- 75-тен 90% дейін тазалау дәрежесі кезінде ;

- тазалау жоқ кезінде .

m, n – төменде берілген анықтаудың коэффициенттері.

Шығарынды температурасының ауа температурасынан () аз айырмашылығы бар көздер үшін мына теңдеу қолданылады:

.                                                 (3.2)

Ыстық көздер үшін, жерге жақын концентрация  максималды мәнге дейін жеткен кездегі  шығарынды көзінен нүктеге дейінгі ара қашықтық  мына формула бойынша анықталады:

.                                                 (3.3)

Максималды концентрацияның  берілген мәніне сәйкес келетін ыстық шығарындылардың қуаты () мына формула бойынша анықталады:                                                   

.                                               (3.4)

 немесе  кезінде суық шығарындылардың қуаты мына өрнектен табылады:

.                                                 (3.5)

Атмосфераға шығарындылардың белгіленуі атмосфераға зиянды заттардың ШРШ бекіту жолымен іске асады. Сонымен бірге, жинақтау эффектісі мен фондық концентрациялар  міндетті түрде ескеріледі.

Қыздырылған шығарындылар үшін

,                                      (3.7)

суық шығарындылар үшін

.                                       (3.8)        

Түтін құбырының таңдалуы - түтінді газдардағы зиянды заттардың таралуы, олардың концентрациясы жерге жақын қабатта шекті рұқсат етілетін концентрациядан (ШРК) аспауы тиіс.

Түтін құбырлары стандартталған. Құбырдың биіктігі: 120, 150, 180, 240, 270, 300, 330, 360, 390, 400, 450м қатарынан 30 м биіктік бойынша қадаммен таңдалады. Құбыр ернеуінің диаметрі, м: 6,0; 7,2; 8,4; 9,6; 10,8; 12,0; 13,8.

Түтін құбырының биіктігінің мәні  мына формула бойынша есептеледі:

,                                       (3.9)

мұнда  – басқа көздерден құрылған атмосфераның ластануын сипаттайтын зиянды заттардың фондық концентрациясы.    

Құбыр ернеуінің диаметрі  мына формула бойынша анықталады:

,                                                (3.10)

мұнда  – түтін құбырының биіктігіне байланысты анықталатын түтінді газдардың құбырдан шығу жылдамдығы, м/с (шамамен беріледі).

Құбырдың биіктігі, м: 120, 150, 180, 240, 330 – 420.

Газдардың жылдамдығы, м/с: 15 – 25, 25 – 30, 25 – 35, 30 – 40, 35 - 45.

Шамамен қабылданған құбыр биіктігі бойынша құбырдан түтінді газдардың шығу жағдайын ескеретін m және n өлшемсіз коэффициенттері анықталады. m және n коэффициенттерінің мәні  параметрлеріне байланысты есептеледі:

 ,                                               (3.12)

 

.                                             (3.13)

m мәні мына формула бойынша анықталады:

<  болғанда, ,                                    (3.14)

≥  болғанда, .                                                   (3.15)

n коэффициенті анықталады:

 > 2 болғанда          ,                                                (3.16)

0,5 ≤ < 2 болғанда           ,            (3.17)

< 0,5 болғанда          .                                         (3.18)

 кезіндегі  мәніне сәйкес көздің биіктігі  мына формула бойынша анықталады                                             

.                                              (3.19)

Егер түтін құбырының биіктігі дұрыс есептелсе, онда  шығарындының массасы бойынша сол зиянды заттардың анықталған ШРК-н төмен болуы тиіс.

 

3.3 Тәжірибелік бөлім

 

Түтін құбырының минималды биіктігін анықтау бойынша есептеуді жүргізу, сондай-ақ ауданның әртүрлі нүктесіндегі зиянды заттардың таралуының концентрациясы бір типті есептеудің үлкен санын талап етеді. Сондықтан мұндай есептеулерді компьютердің көмегімен орындаған орынды.

Бағдарламаның алгоритмінің негізіне «Кәсіпорын шығарындыларындағы зиянды заттардың атмосфералық ауадағы концентрациясын есептеу әдістемесі» ОНД – 86 келтірілген, қолмен есептеу әдістемесі енгізілген. Өйткені, зиянды заттардың максималды жерге жақын концентрациясының шамасы см түтін құбырының биіктігінен қиын түзу емес функция болғандықтан, онда түтін құбырын табу мен биіктігі Н, және концентрация кеңістігі үшін сандық әдістер қолданылады. Қолданушының нәтижелерді өзіне ыңғайлы кесте, сызба түрінде алуына мүмкіндік береді.   

3.3.1 Жеке тапсырмаға сәйкес бастапқы мәліметтерді компьютерге енгізу (алдыңғы зертханалық жұмыстың 2.2 – кестесіне қара).

3.3.2 Желдің қауіпті жылдамдығы кезінде зиянды заттардың максимальды жерге жақын концентрациясын есептеуді орындау, зиянды заттардың максималды концентрациясы жететін шығарынды көздерінен арақашықтықты  анықтау.

3.3.3 Түтін құбырының минималды биіктігін есептеуді орындау.

3.3.4  Есептеудің нәтижелері бойынша зиянды заттардың таралу қисығын тұрғызу. Графикалық тәуелділік  есеп берудің ішінде келесі түрде болуы керек:

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.1 сурет – Ластағыш көзінің арақашықтығынан  зиянды заттардың концентрациясының  тәуелділігі

 

3.4 Есеп берудің мазмұны

 

Есеп беру мыналардан тұруы тиіс:

1)  коэффициенттерді анықтаушы есептеулер;

2) түтін құбырының минималды биіктігін, зиянды заттардың максималды жерге жақын концентрацияларын есептеу нәтижелері;

3) түтін құбырынан әртүрлі арақашықтықтағы шығарынды факелінің осьтері бойынша атмосферадағы зиянды заттардың концентрациясын есептеу;

4) ластағыш заттардың таралу қисықтары;

5) алынған нәтижелерді талдау, ластағыш заттардың шығарындысын төмендету бойынша шаралар ұсыну, оларды енгізу нәтижелерінің бағасы.

 

3.5 Бақылау сұрақтары

 

3.5.1 Максималды жерге жақын концентрацияға анықтама беріңіз.

3.5.2 Максималды жерге жақын концентрацияны есептеу формуласын келтіріңіз. Есептеу формуласына кіретін өлшемдерді сипаттаңыз.

3.5.3 Температурасы ауа температурасынан азғантай айырмашылығы бар шығарындылардың максимальды жерге жақын концентрациясын қай формула бойынша анықтайды?

3.5.4 Ыстық көздер үшін, шығарындылар көзінен максималды жерге жақын концентрацияның жететін нүктесіне дейінгі арақашықтықты қай формула бойынша есептейді?

3.5.5 Түтін құбырының қызметі неде? Түтін құбырының биіктігінің өлшемін есептеу формуласы қандай?

3.5.6 Түтін құбыры ернеуінің диаметрінің есептік формуласы қандай?

3.5.7 m және n коэффициенттерінің өлшемін қандай формула бойынша анықтайды?

4 Зертханалық жұмыс. Фотоколориметриялық әдіспен ағынды сулардың компонентті құрамын анықтау

 

Жұмыстың мақсаты: сулы ерітіндідегі  иондарының құрамын анықтауды мысалға алып, ағынды сулардың сапасын талдаудың фотоколориметриялық әдісін үйрену.

 

4.1  Жұмыстың мазмұны

 

4.1.1 Фотоколориметриялық талдаудың қағидаларымен танысу.

4.1.2 темірдің  иондарының концентрациясынан оптикалық тығыздықтың тәуелділігін зерттеу.

4.1.3 Бақыланатын ерітіндідегі темірдің  иондарының концентрациясын анықтау.

 

4.2 Теориялық кіріспе

 

Сулы ортаны талдаудың фотоколориметриялық әдісі оптикалық әдіске жатады, оның негізі оптикалық талдалатын ортаның қасиеті немесе ол арқылы өтетін электромагниттік сәулеленудің қасиеті талдалатын сынамадағы анықталатын компоненттің мөлшеріне тәуелділігі болып табылады.

Талдалатын ортаның оптикалық қасиетіне: бояуының күшеюін, түсін, жарықты жұтуын, жарықтың шашырап таралуын, жарық сәулесінің сынуын, жарықтың әсерінен заттың жарқырауын жатқызады.

Сулы ортаны талдаудың фотоколориметриялық әдісі, жарықтың жұтылуының су арқылы өтуі бойынша тәуелділігіне негізделген. Сонымен, жарықтану ағынының әлсіреуі, жарық энергиясының заттың ішкі энергиясына өтуінің нәтижесінде болады. Жарықтың жұтылуы оның ұзындығынан функция болып табылады, және осы тәуелділік ортаның жұту спектрін анықтайды.

Жұтудың жалпы заңдары монохроматикалық жарық үшін қарапайым түрге ие. Судың жұқа қабаты  толқын ұзындығы осы қабаттың  қалындығына пропорционал жарықтың паралельді шоғынан оған кіретін энергияның бір бөлігін жұтады:

,                                                     (4.1)

мұнда  – жарық ағынының күшеюі;

  – оның жарықтың жұтылу нәтижесінде азаюы;

  – заттың химиялық табиғатына тәуелді коэффициент:  – фотоколориметриялық әдістерде қолданылатын шегінде оның өзгеруі кезіндегі жарық ағынының күшеюіне тәуелді емес;

 С – ластағыштың концентрациясы.

(4.1) интегралдау  қалдығымен ортаның қабаты арқылы өтетін жарық ағынының күшеюін береді:

,                                                    (4.2)

мұнда  – ортаға кіретін жарық ағынының күшеюі.

(4.2) экспоненциальды заңға сәйкес, жарық ағынының азаюы, монохроматикалық жарықты жұту үшін қатал әділдік. Монохроматикалық емес жарық үшін бұл тәуелділіктер белгілі бір жақындаудың анықталған үлесімен әділ. (4.2) заңын мына түрде жазуға болады:

.                                               (4.3)

Бұл заңды тәжірибе жүзінде П. Бугер (1729) ашқан, теория жүзінде И. Г. Ламберт (1760) шығарған және ерітінділер үшін А. Бер (1852) зерттеген.  шамасын оптикалық тығыздық (немесе жұту) деп атайды.

Жарық ағынын өткізу шамасын  тәжірибе жүзінде анықтайды. (4.3) теңдеуінен ластауыш заттардың концентрациясын анықтауға арналған өрнегін табамыз:

.                                                     (4.4)

(4.4) өрнегі ластағыш С концентрациясын анықтау үшін қолданылады, себебі оның оң жағында белігілі және өлшенген шамалары бар.

Жарықтың сәулелену толқынының ұзындығына байланысты ерітіндінің оптикалық тығыздығын өлшеу спектрофотометрде жүргізіледі. Фотометриялық әдістер стандартты және зерттеуші ерітінділермен жарықтың жұтылуын салыстыруға негізделген.

Оптикалық анализаторлар – сәулеленуді толқынның белгілі бір ұзындығымен пайдаланатын монохроматикалық және сәулеленудің толқын ұзындығы кең спектрлі монохроматикалық емес болып бөлінеді.

Оптикалық анализатор келесі негізгі бұрыштардан тұрады: сәулелендіргіш, талдалатын сұйықтығы бар кювет және қабылдағыш (4.1 суретті қара).

 

 

 

 

 

 

 

 

4.1 сурет – Өткізудің коэффициентін өлшеу қағидасы

 

Талдалатын ерітіндімен жарықтың жұтылу дәрежесі спектрофотометрдің және фотоколориметрдің көмегімен өлшенеді. Алдын ала боялған стандартты және зерттеуші ерітінділердің оптикалық тығыздығын әрқашан еріткішке (нөлдік ерітінді) қатынасы бойынша анықтайды. Көп жағдайда салыстыру ерітіндісі ретінде дистилденген суды пайдаланады.

Өлшеудің фотоколориметриялық тәсілі, фотоэлементтердің көмегімен біріншілік жарық ағынының күшеюінің әлсіреу дәрежесі бойынша ерітіндінің концентрациясын анықтаумен аяқталады. Фотоколориметрлер оптикалық тығыздықтың бірлігінде градуирленген шкалалардан тұрады. Талдау кезінде, кейбір стандартты ерітінділердің оптикалық тығыздығын өлшеу негізінде тұрғызатын «Оптикалық тығыздық – концентрация» сызбасын пайдаланады.

 

4.3 Тәжірибелік бөлім

 

4.3.1 Фотоэлектроколориметр ретінде КФК-2МП аспабын қолданады. Пайдалану бойынша ережеге сәйкес аспапты жұмысқа дайындау.

4.3.2 Ерітінділерді дайындау.

Зерттелетін ерітіндінің аликвотты бөлігін көлемі 100 мл-лік өлшеуіш колбасына құйып, оған 50 мл-ге дейін дистилденген су қосып араластырыңыз. 2 минуттан соң 15 мл концентрациясы 200 г/л сульфосалицилді қышқылының ерітіндісін қосыңыз, содан кейін тұрақты сары түске дейін аммиак ерітіндісімен (1:1 араластырылған) нейтралдаңыз және артық мөлшерде 3 – 4 мл аммиак ерітіндісін қосыңыз. Колбадағы алынған ерітіндіні дистилденген сумен сызыққа дейін жеткізіп, тығынмен жауып содан соң оны жақсылап араластырыңыз.

Ерітіндінің оптикалық тығыздығын фотоэлектроколориметрде (күлгін сүзгі, толқын ұзындығы λ = 400 нм) қалындығы 1 – 2 см кюветте өлшеңіз. Салыстыру үшін «бос тәжірибенің» ерітіндісін пайдаланыңыз. Зерттелетін ерітіндідегі (ІІІ) темірдің мөлшерін Х осіне экстраполяциялау жолымен градуирленген сызба бойынша анықтаңыз.

4.3.3  Градуирленген сызбаны тұрғызу.

Өлшеуіш колбаларға сәйкесінше 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5 мл Fe (III) құйыңыз, содан соң жоғарыда келтірілген әдістемеге сәйкес келетін реагенттерді қосыңыз. Ерітінділердің оптикалық тығыздығын өлшегеннен кейін, «ерітіндінің оптикалық тығыздығы – Fe (III) концентрациясы» координаттарында «бос тәжірибеге» сәйкес градуирленген сызбасын тұрғызыңыз.

4.3.4 Бақылау үлгісі үшін судағы темірдің (ІІІ) иондарының концентрациясын өлшеуді орындау.

 

4.4 Есеп берудің мазмұны

 

Есеп беру мыналардан тұруы тиіс:

1) Кесте және сызба түрінде келтірілген градуирленген тәуелділікті анықтау кезіндегі өлшеу нәтижелері; ерітіндінің оптикалық қасиетіне зат концентрациясының әсерін талқылау.

2) Талдалатын ерітіндідегі темірдің (ІІІ) иондарының мөлшерін өлшеу нәтижесі.

3) () ШРК-мен талдалатын ағынды судағы темірдің (ІІІ) иондарын салыстыру сараптамасы, қорытынды.

 

4.5 Бақылау сұрақтары

 

4.5.1 Сулы орталарды талдаудың фотоколориметриялық әдістерінің мағынасы неде?

4.5.2 Бугер-Ламберт-Бер заңдары қандай тәуелділікті өрнектейді?

4.5.3 Оптикалық анализатордың қызметі неде? Оның жұмысының қағидасы неге негізделген?

4.5.4 Фотоэлектроколориметрде ағынды суды талдаудың жүру тізбегін келтіріңіз.

 

5 Зертханалық жұмыс. Циклондарды есептеу

 

Жұмыстың мақсаты: газ тазалау аппараттарын (циклондарды) есептеуді мен таңдауды меңгеру.

 

5.1 Жұмыстың мазмұны

 

5.1.1 Шаңнан айығатын және тамшы ұстағыш құрылғылардың жұмысының қағидаларымен, құрылғы бойынша, газ тазалау аппараттарын есептеу бойынша теориялық материалдармен танысу.

5.1.2 Циклонды есептеуді орындау.

5.1.3 Алынған нәтижелерді талдау.

 

5.2 Теориялық кіріспе

 

Газ тазалау құрылғылары жұмысының тиімділігі, үлкен дәрежеде түтінді газдардан күлұстағышқа түсетін және ұсталатын күлдің физика-химиялық қасиетіне байланысты. Күлдің негізгі сипаттамалары – тығыздық, дисперсті құрам, электрлік кедергі (электр сүзгіштер үшін), жабысқақтық болып табылады.    

Күл ұстау аппараттарын 4 топқа бөлуге болады: 

- Құрғақ екпінді – өлшенген бөлшектер ауырлық күштің, екпінділіктің немесе ортадан тепкіш күштің (Ц - циклондар,батареялы циклондар, ТАБЦ - тура ағынды батареялы циклондар) әрекетінен бөлінетін механикалық құрылғылар.

- Ылғал күлұстағыштар, өлшенген бөлшектер газдан жуу жолы арқылы немесе оларды сумен суландырудан, не сулы қабыршақта бөлшектерді ұстау жолы арқылы бөлінеді. Бұл топқа ОС - ортадан тепкіш скрубберлер (сулы күлұстағыштар) және ЫШ-ылғал шыбықты күлұстағыштар, Вентура құбырлы күлұстағыштар жатады.

- Қиыстырылған күлұстағыштар, тазалаудың әртүрлі тәсілдері қолданылады (мысалы, БЦ-ПГД).

- Электр сүзгіштер, күлдің өлшенген бөлшектері газдан электрлік күштің әрекетінен бөлінеді. Бұл – ДВП - тік қатпарлы электр сүзгіштер және көлденең ДГП, ДГПН, ПГЗ, ПГДС, УГ.

Екпінді (механикалық) күлұстағыштар ретінде көбінесе ағынның айналатын қозғалысы кезінде ортадан тепкіш күштің арқасында тұндыру болатын циклондар қолданылады. Қазіргі кезде циклондар бу өнімділігі 500 т/сағ дейін қазандарда орнатылады.

Ортадан тепкіш әсер ірі бөлшектерде қаттырақ білінеді, сондықтан циклондар ірі және ауыр шаңдардан шығарындыны дөрекі механикалық тазалау үшін арналған.

Ұстау дәрежесін жоғарлату үшін батареямен (батареялы циклондар) бірлескен кішірек диаметрлі (0,23 – 0,5м) циклондар қолданады. Батареялы циклондардың ұстау дәрежесі гидравликалық кедергі 500-700 Па кезінде 82-90% деңгейде болады.

Батареялы циклонның күл ұстау параметрі мына формула бойынша есептеледі:

,                                                (5.1)

мұнда и – циклонның толық көлденең қимасына жатқызылған газдардың жылдамдығы, м/с;

  – циклон типін ескеретін коэффициент.

Осы өрнектен, циклон радиусының кішіреюімен және газдардың жылдамдығының өсуімен ұстау дәрежесі жоғарылайды.

 

1 – сыртқы цилиндр, 2 – құбырша,

3 – ішкі цилиндр, 4 – корпус, 5 – бункер.

 

5.1 сурет – Циклон

 

Циклонды есептеу үшін келесі бастапқы мәліметтер болуы керек:

- тазаланатын газдың көлемі , м3/с;

- жұмыс жағдайындағы газдың тығыздығы  р, кг/м3;

- жұмыс температурасы кезіндегі газдың тұтқырлығы , Па·с;

- шаңның дисперсті құрамы, ;

- шаңның кіру концентрациясы Скір, г/м3;

- тазалаудың тиісті тиімділігі .

Циклондардың ішкі типтік диаметрінің D, мм келесі қатары қабылданған: 150; 200; 300; 400; 450; 500; 600; 700; 800; 900; 1000; 1200; 1400; 1600; 1800; 2000; 2400; 3000.

Циклондардың бункерлері, диаметрлері цилиндрлік циклондар үшін 1,5 және конустық циклондар үшін 1,2 цилиндрлік пішінді болады. Бункердің цилиндрлік бөлігінің биіктігі 0,8 құрайды.

Циклондарды есептеуді тізбектік жуықтау әдісімен орындайды.

 

5.3 Тәжірибелік бөлім

 

5.3.1 Циклонды есептеу әдістемесі

1) Циклон типіне байланысты газ қозғалысының тиімді  жылдамдығын  анықтайды (5.1 кестені қара).

 

5.1 Кесте – Циклон типіне байланысты газ қозғалысының тиімді жылдамдығы

Тип циклона

ЦН-24

ЦН-15

ЦН-11

СДК-ЦН-33

СК-ЦН-34

СК-ЦН-34м

, м/с

4,5

3,5

3,5

2,0

1,7

2,0

 

2) Циклонның диаметрін есептеу:

 .                                                 (5.2)

Алынған мәнді ең жақын типтік жуық мәнге дейін айналдыру керек. Егер  мәні максимальды типтік мәннен асатын болса, онда екі немесе паралельді орнатылған циклондарды қолдану қажет.

3) Циклондағы ағынның нақты жылдамдығын есептеу:

,                                                  (5.3)

мұнда N – циклондар саны.

 мәні  мәнінен 15%-н артық аспауы керек.

4) Гидравликалық кедергінің коэффициентін есептеу:

,                                                  (5.4)

мұнда ,  – циклон типіне және ,  тәуелді түзетілген коэффициенттер (5.2 және 5.3 – кестелерді қара);

    – D = 500 мм кезіндегі гидравликалық кедергінің коэффициенті (5.4 кестені қара).

5) Гидравликалық кедергінің мәнін есептеу:

.                                       (5.5)

5.2 Кесте – Циклон типі мен  әр түрлі мәндеріндегі  мәні

Циклон типі

150

200

300

450

> 500

ЦН-11

0,94

0,95

0,96

0,99

1,0

ЦН-15, ЦН-24

0,85

0,9

0,93

1,0

1,0

СДК-ЦН-33, СК-ЦН-34 и 34м

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

 

5.3 Кесте – Циклон типі мен  әр түрлі мәндеріндегі  мәні

Циклон

типі

0

10

20

40

80

120

150

ЦН-11

1

0,96

0,94

0,92

0,90

0,87

-

ЦН-15

1

0,93

0,92

0,91

0,90

0,87

0,86

ЦН-24

1

0,95

0,93

0,92

0,90

0,87

0,87

СДК-ЦН-33

1

0,81

0,785

0,78

0,77

0,76

0,745

СК-ЦН-34

1

0,98

0,947

0,93

0,915

0,91

0,90

СК-ЦН-34м

1

0,99

0,97

0,95

-

-

-

 

5.4 Кесте – Циклондар типтеріне байланысты  мәні

Циклон типі

Газ шығару

Циклон типі

Газ шығару

атмосфераға

 су желісіне

атмосфераға

 су желісіне

ЦН-11

245

250

СДК-ЦН-33

520

600

ЦН-15

155

163

СК-ЦН-34

1050

1150

ЦН-24

75

80

СК-ЦН-34м

-

2000

 

6) Тазалаудың тиімділігін есептеу:

,                                               (5.6)

мұнда  – х параметрінің кестелік функциясы (5.5, 5.6 – кестелерді қара).

.                                               (5.7)

 

5.5 Кесте – Циклон типіне байланысты  мәні

Циклон типі

ЦН-24

ЦН-15

ЦН-11

СДК-ЦН-33

СК-ЦН-34

СК-ЦН-34м

8,5

4,5

3,65

2,31

1,95

1,3

 

 мәні мына формула бойынша есептеледі:

,                                       (5.8)

мұнда  – бөлшектің тығыздығы;

  – ортаның тұтқырлығы;

  – ағынның жылдамдығы;

 = 600 мм;

 = 1930 кг/м3;

 = 22,2·106 Па·с;

 = 3,5 м/с;

 «Т» индексі параметрдің типтік мәнін білдіреді.

 

5.6 Кесте – х параметріне байланысты  мәні

х

-2,7

-2,0

-1,6

-1,4

-1,2

-1,0

-0,8

-0,6

-0,2

0,004

0,023

0,055

0,081

0,115

0,159

0,212

0,274

0,421

х

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,2

1,6

1,8

2,7

0,5

0,579

0,655

0,726

0,788

0,885

0,964

0,964

0,997

 

7) циклонды таңдауды жүзеге асыру. Егер есептелген  қажеттісінен төмен болса, онда R гидравликалық кедергісі үлкен басқа циклон таңдау керек. Мына формуланы пайдалануға болады:

,                                            (5.9)

мұнда 1 және 2 индекстері екі әр түрлі циклонға сәйкес келеді.

8) Таңдалынған циклонның D диаметріне сәйкес циклонның құрылмалық өлшемін (5.7 кестені қара) есептеу:

,                                                   (5.10)

         

5.7 Кесте – k пропорционалдық коэффициенттің мәні

Параметр

Циклон типі

ЦН-11

ЦН-15

ЦН-24

СДК- ЦН-33

СК- ЦН-34

СК- ЦН-34м

Газ шығару құб-ң диаметрі d

0,59

0,334

0,34

0,22

Шаң шығару саңылауының диаметрі d1

0,3 - 0,4

0,334

0,23

0,18

Алд-ғы құбырша-ң диаметрі b

0,2

0,264

0,214

0,18

Алд-ғы құбырша-ң ұзындығы l

0,6

Алд-ғы құбырша-ң биіктігі а

0,48

0,66

1,11

0,535

0,515

0,4

Газ шығару құбырының биіктігі (ВТ) hқ

1,56

1,74

2,11

0,535

0,515

0,4

Сырт. бөліктің биіктігі (ВТ) hс

0,3

0,3

0,4

0,2 - 0,3

Цилиндрлік бөлік-ң биіктігі Нц

2,06

2,06

2,11

0,535

0,515

0,4

Конустың биіктігі Нфл

2,0

2,0

1,75

3,0

2,11

2,6

Жалғауыш қондырғының биіктігі  hфл

0,1

Циклонның жалпы биіктігі Н

4,38

4,56

4,26

3,835

2,925

3,3

мұнда х – циклон параметрлері (диаметрі, ені, биіктігі);

 k – пропорционалдық коэффициент (5.7 – кестені қара).

Ұлушаның радиусы:

,                                           (5.11)

мұнда b – алдыңғы құбыршаның ені;

φ = 135° = 2,35 рад.

          5.3.2 Жеке тапсырмаға сәйкес бастапқы мәліметтерді компьютерге енгізу (5.8 кестені қара).

          5.3.3 Циклонды есептеуді Excel редакторының көмегімен орындау (файл «Циклонды есептеу, exl.»).

 

5.8 Кесте – Циклонды есептеу үшін бастапқы көрсеткіштер

Нұс.

№

Циклон типі

Q, м3/с

Скір, г/м3

ρг, кг/м3

ρб, кг/м3

μ·106, Па·с

η

1

ЦН-11

12

40

1,34

1930

22,2

0,95

2

ЦН-11

15

120

1,35

2230

22,1

0,65

3

ЦН-15

17

80

1,36

1650

22,0

0,75

4

ЦН-15

20

10

1,37

1700

21,9

0,95

5

ЦН-24

25

20

1,38

1750

21,8

0,90

6

ЦН-24

30

40

1,39

1900

21,7

0,85

7

СДК-ЦН-33

8

150

1,33

2130

21,6

0,65

8

СК-ЦН-34

5

80

1,32

2050

21,5

0,75

9

СК-ЦН-34м

1

40

1,31

2100

21,4

0,75

10

ЦН-11

10

80

1,24

1900

21,2

0,90

11

ЦН-11

14

80

1,25

2130

21,1

0,75

12

ЦН-15

16

40

1,26

1750

21,0

0,85

 

5.4 Есеп берудің мазмұны

 

Есеп беру мыналардан тұруы тиіс:

1) Газ тазалау құрылғысын таңдау мен жіктеу бойынша қысқаша теориялық материалдар.

2) Жеке тапсырмаға сәйкес циклонның параметрлерін тізбекті есептеу нәтижелері.

3) Есептеу нәтижесі бойынша қорытынды.

 

5.5 Бақылау сұрақтары

 

5.5.1 Газ тазалау құрылғысының жіктелуін көрсетіңіз.

5.5.2 Батареялы циклонның әрекеті қандай қағидаға негізделген?

5.5.3 Батареялы циклонның күлұстағыш параметрлері қай формула бойынша есептеледі?

5.5.4 Батареялы циклонның күлұстағыш параметрлері қандай шамаларға тәуелді болады?

5.5.5 Циклонды есептеуді орындау тізбегін келтіріңіз.

6 Зертханалық жұмыс. Адсорберді есептеу

 

Жұмыстың мақсаты: ластанудан ағынды суларды тазалау бойынша адсорбциялық құрылғыны есептеуді меңгеру.

 

6.1 Жұмыстың мазмұны

 

6.1.1 Су тазалау аппараттарын есептеу бойынша, ағынды сулардың жіктелуі бойынша теориялық материалдармен танысу.

6.1.2 Адсорберді есептеуді орындау.

6.1.3 Алынған нәтижелерді талдау.

 

6.2 Теориялық кіріспе

 

Қазіргі кезде көкейкесті сұрақ, өнеркәсіптік кәсіпорындар мен жылу электр стансаларының ағынды суларын тазалау, өйткені олар республиканың суаттарын негізгі ластағыштардың бірі болып табылады.

Кез келген өнеркәсіптік кәсіпорындардың (соның ішінде және ЖЭС) көзқарасы бойынша ағынды су, технологиялық процестердегі пайдаланылған және оның сапасы осы процестердегі талаптарға сәйкес келмейтін су болуы мүмкін. Одан бөлінетін зиянды қоспалармен мұндай су тазартылуы және кәсіпорындарда (мүмкін басқа технологиялық процестерде) қолданылуы немесе суаттарға тасталуы тиіс.

Жылулық электр стансалары келесі ағынды сулардың түрлерінің көздері болып табылады:

- негізінен суаттардың жылулық ластануын тудыратын салқындатқыш су;

- конденсат тазалаудың және су дайындау қондырғыларының ағынды сулары;

- мұнай өнімдерімен ластанған сулар;

- мазутта жұмыс істейтін шыңдық су қыздыратын қазандар мен бу генераторының сыртқы бетін жуған су;

- жылукүштік жабдық пен оны сақтаудың химиялық тазалауынан кейін өнделген ерітінділер;

- қатты отында жұмыс істейтін ЖЭС-ғы сукүлшығару жүйесінің сулары;

- үй-жай-тұрмыстық және шаруашылық құйылыстары;

- отын беру жолының орнын гидравликалық тазалаудан кейінгі сулар;

- ЖЭС аймақтарынан жаңбыр (құйылатын) сулары.

Суаттарға ағынды сулардың бірінші алты түрін тастаған кезде, ең едәуір зиян жасалады.

Әдетте ағынды суларды тазалау әдістері механикалық (физикалық), физика-химиялық және биохимиялық болып бөлінеді.

Адсорбцияны ағынды суларды ерітілген органикалық заттардан терең тазалау үшін қолданады. Адсорбент ретінде көбінесе белсенді көмірлерді, синтетикалық сорбенттерді (силикагельдерді, алюмогельдерді) және кейбір өндірістің қалдықтарын (күлдерін, қождарын, үгінділерін және т.б.) пайдаланады. Ағынды суларды адсорбциялық тазалау процесін, адсорбентті сумен қарқынды араластыру немесе оны адсорберлерде – арнайы аппараттарда адсорбент қабаты арқылы сүзу кезінде жүргізеді. Көмірден адсорбирленген заттарды тым ыстық су буымен (200-300°С), немесе қыздырылған инертті газбен (120-140°С) шығарып алады. Десорбциядан кейін булар шықтанады, содан соң заттарды конденсаттан шығарып алады.

Егер адсорбирленген заттардың құндылығы болмаған жағдайда адсорбентті химиялық реагенттермен (оларды күшті тотықтырғыштармен тазалап, мысалы, хлормен, озонмен) немесе оны ауасыз ортада 700-800°С дейін қыздырумен деструктивті қалпына келтіруді жүргізеді.

Ағынды сулар әртүрлі өндірістердің көп жерлерінде түзіледі. Гальваникалық қаптау жүргізілген жерлерінде қышқылдармен, ауыр металдармен және олардың тұздарымен және басқада заттармен, сонын ішінде цианидтермен ластанған ағынды су түзіледі. Тастар алдында ағынды суды тазалау керек. Ағынды суға озонды беру кезінде цианид-иондары тотығады:

CN- + O3 = CNO- + O2.

Ағынды суда цианид-иондарының тотығу жағдайында цианит-иондары CNO- пайда болады. 30%-дай цианит-иондары мына сұлба бойынша тотығады:

2CNО- + 6O = 2NСO3 + O2.

Қалған цианит-иондар NH3 түзілуімен және  дейін тотығуымен ағынды суда гидролизденеді. Адсорберге озондыауа қоспасын беру және оны біркелкі тарату үшін түбі тұйықталған патрон түрінде (сыртқы диаметрі – 50 мм, ішкі диаметрі – 30 мм, кеуектің орташа өлшемі – 0,1 мм) шамотты-силикатты кеуекті элементтерді пайдаланады.

Адсорберді есептеу үшін келесі бастапқы мәліметтер қажет: ағынды судың шығыны, ағынды суды ластағыштың концентрациясы.

 

6.3 Тәжірибелік бөлім

 

6.3.1 Адсорберді есептеудің әдістемесі

1) Адсорбердің көлемін анықтау V, м3:

,                                                    (6.1)

мұнда Q – ағынды судың шығыны, м3/сағ;  

  τ – тазалау айналымының уақыты (толтыру, зиянсыз ету, босату);

  k – қор коэффициенті (1,15 – 1,2);

  у – адсорберді толтыру коэффициенті (0,6 – 0,8);

  n – адсорберлердің саны (әдетте 2).

Адсорбердің нақты көлемін Vк, аппараттар мен ыдыстардың көрсетілген ішкі көлемдерінің қатары (есептеуге жақын мән) бойынша таңдайды (6.1 кестені қара).

2) Адсорбердің биіктігін анықтау Н, м:

,                                                   (6.2)

мұнда D – адсорбердің диаметрі, құрылмалық пікірден таңдалады (биіктіктің диаметрге қатынасы х =H/D = 1,2 – 1,5; D = (4V/ x·π)1/3).

 

6.1 Кесте – Аппараттар мен ыдыстардың көрсетілген ішкі көлемдерінің қатары Vк, м3

0,010

0,100

0,32

1,00

3,2

10

32

100

320

0,016

0,125

0,40

1,25

4,0

-

40

125

400

0,025

0,160

0,50

1,60

5,0

16

53

160

500

0,040

0,200

0,63

2,00

6,3

20

63

200

-

0,063

0,250

0,80

2,50

8,0

25

80

500

-

 

3) Тотығуға қажет озон шығының анықтау QО, кг/с:

,                                                   (6.3)

мұнда Q – ағынды судың шығыны, м3/с; СО – адсорбердегі озонның қажетті концентрациясы, кг/м3:

,                                            (6.4)

мұнда MO және MCN – озон мен цианидтің молекулалық массасы; ΔCCN – ағынды және тазартылған судағы цианидтердің айырымы. Әдетте:

.                                             (6.5)

4) Желдетілетін элементтер санын анықтау:

,                                                   (6.6)

мұнда QOB – озондыауа қоспасының максимальды шығыны, м3/с:

,                                            (6.7)

мұнда t – жылуалмастырғыштың шығу жолындағы ауаның температурасы;

 Ра – адсорберге кіру жолындағы қысым;

 t0, P0 – қалыпты жағдайда: t0 = 0°; P0 = 0,1 МПа;

 Qэ – желдетілетін элемент арқылы ауаның рұқсат етілетін шығыны, м3/с:

,                                                (6.8)

мұнда K – элементтің ауа өткізгіштік коэффициенті, м3/м3;

 ΔР – элементтегі қысым құламасы, МПа;

 h – элементтің қалындығы, м;

  f – бір элементтің сүзілу ауданы, м2.

5) Тазалаудың тиімділігін анықтау:

.                                              (6.9)

6.3.2 Жеке тапсырмаға сәйкес бастапқы мәліметтерді компьютерге енгізу (6.2 кестені қара).

6.2 Кесте – Адсорберді есептеу үшін бастапқы мәліметтер

нұсқа №

Q, м3/сағ

СCN, кг/м

k

τ, сағ

n

Ра, МПа

Qэ, м3/с

1, 10

6

0,02

1,15

0,60

1

0,15

0,0020

2, 11

8

0,03

1,16

0,65

1

0,16

0,0025

3, 12

10

0,04

1,17

0,70

2

0,17

0,0030

4, 13

12

0,05

1,18

0,75

2

0,18

0,0035

5, 14

14

0,06

1,19

0,80

2

0,19

0,0040

6, 15

16

0,07

1,20

0,85

2

0,18

0,0045

7, 16

18

0,08

1,15

0,90

2

0,17

0,0050

8, 17

20

0,09

1,16

0,95

2

0,16

0,0055

9, 19

22

0,01

0,17

1,00

2

0,15

0,0020

 

6.3.3 Есептеуді Excel редакторының көмегімен орындау (файл «Адсорберді есептеу, exl.»).

 

6.4 Есеп берудің мазмұны

 

Есеп беру мыналардан тұруы тиіс:

1) Ағынды сулардың жіктелуі және оны тазалау әдісі бойынша қысқаша теориялық материал.

2) Жеке тапсырмаға сәйкес адсорбердің параметрлерін тізбекті есептеу нәтижелері.

3) Есептеу нәтижелері бойынша қорытынды.

 

6.5 Бақылау сұрақтары

 

6.5.1 Жылулық электр стансаларының ағынды суларының жіктелуін келтіріңіз.

6.5.2 Адсорбердің әрекеті қандай қағидаға негізделген?

6.5.3 Адсорбердің биіктігі қай формула бойынша есептеледі?

6.5.4 Адсорберді тазалау дәрежесін қалай есептейді?

6.5.5 Адсорбердің параметрлерін есептеуді орындау тізбегін келтіріңіз.

 

7 Зертханалық жұмыс. Сукүлшығару жүйесінің ағынды суларын тазалау

 

Жұмыстың мақсаты: сукүлшығару жүйесінің ағынды суларын зиянсыз ету әдістерін үйрену.

 

7.1  Жұмыстың мазмұны

 

7.1.1 Сукүлшығару жүйесінің ағынды суларын тазалау бойынша теориялық материалдармен танысу.

7.1.2 Радиалды тұндырғышты есептеуді орындау.

7.1.3 Алынған нәтижелерді талдау.

 

7.2 Теориялық кіріспе

 

Күл төгіндісінің ағынды сулары, күл төгінділерінде, ЖЭС СКШ жүйесінің айналмалы сумен қамтамасыз етуінде оны қолдануға мүмкіндік беретін күйге дейін мөлдірлену үшін, СКШ жүйесінен мүмкін шығынды толықтыруға қажетті және жеткілікті су көлемі болуы тиіс тұндыру тоғандарын құрады.

Су тұндырғыштары одан өлшенген заттардың, немесе ластану элементтерімен бірге алюминий немесе темір гидроксидінің үлпектері – тазаланған сорбенттің негізгі массасының бөлінуі үшін арналған.

Сукүлшығарудың ағынды суларын тазалау үшін, айналмалы сумен қамтамасыз ету жүйесінде суды мөлдірлетуге арналған радиалды тұндырғышты қолдануға болады. Қиын тұнатын заттардың ағынды суларда жоғары мөлшері болған кезде үлпек түзудің ішене камералы гидроциклон типті радиалды тұндырғыштары қолданылуы мүмкін (7.1 суретін қара).

Үлпек түзу камералары судан шығарылатын қоспалармен алюминий немесе темір гидроксидтерінің тез тұнатын, ірі, берік үлпектерінің түзілуіне себепші болатын физика-химиялық процесінің өтуі үшін арналған. Мұндай тұндырғыш су таратқыш құрылғыларымен және жонғыш механизммен жабдықталған.

Су таратқыш құрылғы тұндырғыштың орталық бөлігіне ағынды судың біркелкі берілуін және өзінің бүкіл ағыны бойынша оның радиалды таралуын қамтамасыз етеді. Сонымен, ағынның тиімді тынышталуы рұқсат етіледі, мөлдірлену процесін жақсартатын иірімдік аймақтын саны азаяды. Сырттағы науамен мөлдірленген судың жинағы өлшенген заттардың тұндырғыштан шығарылуын азайтады.

Жонғыш механизм өзінің орталық жетекті фермасы барын көрсетеді. Жетектің ортада орналасуы ферманың қозғалысы кезінде жоғарғы қабатта су ағынының бұралуын болдырмайтын ферманы су астында орнатуға мүмкіндік береді және сонымен бірге мөлдірленудің гидравликалық жағдайын жақсартады. Жұмыстың сенімділігін жоғарлататын және ферманың тоқтатылуы мен қозғалысының тиімді тәртібін орнатуға көмектесетін тұнбаның көп жиналуынан немесе ауыр тұнбадан біркелкі емес асыра жүктемеден жонғыш механизмде туындайтын ферманың автоматты көтерілуі қарастырылған.

Жонғыш механизмнің техникалық сипаттамасы:

1) Ферманы көтерудің биіктігі, мм                                –  150.

2) Электр қозғалтқыштың қуаты, кВт                           –  1,5.

3) Ферманы көтерудің гидромуфтасының қуаты, кВт  –  1,5.

4) Жалпы масса, кг                                                         –  12100.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 – үлпек түзу камерасы; 2 – тұндыру аймағы; 3 – ағынды судың берілуі;

4 – мөлдірленген суды әкету: 5 – су жинау жүйесі; 6 – жонғыш ферма;

7 – таратқыш құрылғы; 8 – тұнбаны әкету; 9 – май жинау құрылғысы;

10 – майды әкету.

 

7.1 сурет - Үлпек түзудің ішене камералы гидроциклон типті радиалды тұндырғышы

 

Мөлдірленген ағынды суды бұрып жіберу үшін радиалды ұстатқышпен өзара байланысқан екі концентриялық науа қарастырылған. Бұл суағарға жүктемені азайтуға және солай жұмыстың ең қолайлы жағдайын жасауға мүмкіндік береді. Жинағыш науаның суағарлық жиектері тісті пішінді болып келеді. Тұндырғышта тұнбаны түсіру үшін лайлы жонғыштар қарастырылған. Тұнба тұндыру аймағының ортасында сақиналы лайлы науаға жиналады. Науаға мұндай орналасу тұнба жолының ұзындығын қысқартады, оның ауысуына энергия шығының азайтады, тұнбаны лайлауға аз мүмкіндік береді. Тұндырғыш түбінің сақиналы науаға қарай 0,02 енісі бар. Лай шұнқырлардан тұнба насоспен құбырлар арқылы шығарылады.

Тұндырғыштың тиімді жұмысы және өлшенген заттардың шығарылуын болдырмау үшін жеткізуші каналдарға тиісті қақпалардың автоматты реттелу жағдайымен жететін құрылысқа ағынды сулардың ортақ айнымалы құйылуы тұндырғыштар арасында біркелкі таралудың үлкен мәні бар.

Тұнбаларды айдайтын насостардың жұмысы тұндырғыштың жұмыс тәртібіне және АСУ көмегімен тұнбаның түзілу деңгейіне сәйкес келеді.

Сонымен, тұндырғыштың басқару орнына ақпаратты беретін механикалық жабдықтарының жұмысын автоматты бақылау қарастырылады.

Тұндырғыштың типі мен құрылмасын таңдау тазалауға түсетін өндірістік ағынды сулардың құрамы мен мөлшеріне, түзілген тұнбаның қасиетіне (нығыздық, тасығыштық) және тазаланған құрылыстың құрылыс аудандарының жергілікті жағдайына байланысты. Әр бір нақты жағдайда тұндырғыштың типін таңдау бірнеше нұсқаларды техника-экономикалық салыстыру нәтижесінде анықталуы керек.

Тұндырғышты есептеу үшін келесі мәліметтер қажет:

1) Максимальды құйылу бойынша ағынды судың мөлшері .

2) Ауыр және жеңіл механикалық қоспалардың (май және мұнай өнімдері) өлшенген заттарының концентрациясы .

3) санитарлық нормаға сәйкес қолданылатын немесе технологиялық талаптармен мерзімделген тазалаудың қажетті дәрежесі , немесе мөлдірленген судағы өлшенген бөлшектердің рұқсат етілетін мөлшері.

4) 50 – 98% аралығында  тазалаудың қажетті тиімділігімен (эффективность)  қамтамасыз ету үшін бөлуге қажет бөлшектердің гидравликалық ірілігі.

5)  немесе  тұну қабатының биіктігі бойынша статикалық жағдайда зертханадан алынған тұну кинетикасының қисығы  бойынша анықталатын гидравликалық ірілігі. Алынған мәндерді тұндырғыштағы судың ағынының қабатының биіктігіне тең қабатқа келтіру үшін мына формула бойынша қайта есептеу жүргізіледі:

,                                                  (7.1)

мұнда  - тұндырғыштағы ағын бөліктің тереңдігі, м;

  - құрылмамен тандалған тұндырғыштың көлемін пайдалану коэффициентіне бірінші жақындауына тең тұндырғыштағы көлемін пайдалану коэффициенті;

  - мөлдірленудің қажетті әсерінің ағымында жететін қабаттың биіктігі  бойынша зертханалық цилиндрде тұндыру ұзақтығы продолжительность;

  - > кезінде мына формула бойынша анықталатын тұну процесінде өлшенген заттардың агломерленуіне тәуелді пропорционалдық коэффициент:

,                                                  (7.2)

мұнда ,  - зертханалық жағдайындағы тұндыру қабаттарының биіктігі, мм;

  ,  - тұндырудың қажетті әсеріне жететін сәйкес қабатында тұндыру ұзақтығы, с.

Өндірістік жағдайда ағынды судың температурасы тұну кинетикасы анықталған кездегі ағынды судың температурасынан ерекшеленген кезде түзетуді ендіру керек:

,                                                     (7.3)

мұнда  және  – зертханалық және өндірістік шарттарға сәйкес температуралар кезіндегі судың тұтқырлығы.

 

 

7.3 Тәжірибелік бөлім

 

7.3.1 Радиалды тұндырғышты есептеудің әдістемесі

Радиалды тұндырғышты есептеудің жүргізу тізбегі кесте түрінде жасалған (7.1 кестені қара).

Радиалды тұндырғыштардың ауданы , лайлылығы жоғары суды тұндырудың бірінші сатысы үшін оларды қолдану кезінде мына формула бойынша анықталады:

,                                             (7.4)

мұнда  - бір тұндырғыштың есептеу шығындысы, ;

  - 0,5 – 0,6 қабылданған қалқыманың түсу жылдамдығы, ;

  - радиалды тұндырғыштың құйынды аймағының ауданы, .

 

7.1 Кесте – Радиалды тұндырғышты есептеу

№ п/п

Есептелетін параметрлер

Есептеу формуласы

1

Радиалды тұндырғыштың ауданы,

2

Құйынды аймақтың ауданы,

3

Тұндырғыштың ішкі радиусы,

4

Тұндырғыштың ішкі диаметрі,

5

Суды бөлгіш цилиндрдің бүйір беті,

6

Саңылау ауданы,

7

Саңылаудың суммалық ауданы,

8

Қажетті саңылаулар саны, дана

9

Су басылған саңылаулардың ауданы,

10

Қажетті су басылған саңылаулар саны, шт

11

Сақиналы науаның ұзындығы,

12

Саңылау қадамы,

 

Құйынды аймақтың радиусын, судың құйын тәрізді қозғалысының нәтижесінде қалқыманың тұнуы дерлік болмайтын су бөлгіш құрылғының радиусынан 1 м артық қабылдайды.

Бөлгіш цилиндрдің радиуысын 1,5 – 2,5 м аралығында қабылдау керек, оның түбі перифериялық қабырғадағы су қабатының биіктігіне тең тереңде орналасады және саңылау болып орындалады.

 есептелген мәні бойынша тұндырғыштың шамалас диаметрін D, м мына формула бойынша табады:

.                                                    (7.5)

Есептелген диаметрді жақын мәнге дейін жуықтап алу керек.

Радиалды тұндырғышқа арналған жонғыштары бар айналатын ферма, айналу жиілігі реттелетін, жетекті электр қозғалтқыш қуаты 1,1 – 1,5 кВт периферикалық жетекпен қарастырылады.

Суды бөліш құрылғының бүйір қабырғасындағы саңылаудың ауданы олар арқылы өтетін су қозғалысы жылдамдығының  есебінен анықталады.

7.3.2 Жеке тапсырмаға сәйкес (7.2 кестені қара) бастапқы көрсеткіштерді компьютерге енгізу.

7.3.3 Радиалды тұндырғышты есептеуді Excel редакторының көмегімен орындау (файл «Радиалды тұндырғышты есептеу, exl.»).

 

7.4 Есеп берудің мазмұны

 

Есеп берудің ішіне мыналар кіреді:

1) сукүлшығару жүйесінің ағынды суларын тазалау бойынша қысқаша теориялық материалдар.

2) Кесте түрінде жасалған радиалды тұндырғышты есептеу нәтижелері.

3) Есептеу нәтижелері бойынша қорытынды.

 

7.5 Бақылау сұрақтары

 

7.5.1 Сукүлшығару жүйесіндегі ағынды суларға сипаттама беріңіз.     

7.5.2 Үлпек түзудің ішене камералы гидроциклон типті радиалды тұндырғыштың қызметі қандай?  

7.5.3 Жонғыш механизм не үшін қолданылады және оның техникалық сипаттамасы қандай?

7.5.4 Радиалды тұндырғыштың құрылмасы мен типі қандай параметрлермен анықталады?

7.5.5 Радиалды тұндырғышты есептеу кезінде қандай мәндер ескеріледі? 

7.5.6 Радиалды тұндырғышты есептеу тізбегі қалай жүреді?

 

 7.2 Кесте – Радиалды тұндырғышты есептеуге арналған бастапқы көрсеткіштер

Нұсқа №

параметрлер

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Тұндырғыш типі

Ц-5

Ц-6

Ц-7,5

Ц-9

Ц-12

Ц-15

П-15

П-18

П-24

П-30

Диаметр,

5

6

7,5

9

12

15

15

18

24

30

Ортадағы тереңдік,

2,5

2,5

3

3

3

3

3

3,6

3,6

3,6

Өнімділігі,

500

800

1000

1200

1500

1800

2000

2300

2500

3000

Бөлшектердің гидравликалық ірілігі,

1,5

1,8

2,0

2,3

2,8

3,2

3,6

4,1

4,7

5,0

Подпись: 39Бөлгіш цилиндрдің радиусы,

2,0

2,2

2,5

2,8

3,0

3,2

3,4

3,6

3,8

4,0

Саңылаулардағы судың қозғал-ысының есептік жылдамдығы,

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

Саңылаудың диаметрі,

0,04

0,05

0,06

0,07

0,08

0,1

0,12

0,14

0,16

0,18

Саңылаулардағы судың қозғал-ысының нақты жылдамдығы,

0,6

0,8

0,9

1,1

1,3

1,6

1,9

2,3

2,5

2,8

Перифериядағы тұндырғыштың тереңдігі,  жұмыс істейтін-нің жартысы ретінде қабыл-ды

1,25

1,25

1,5

1,5

1,5

1,5

1,5

1,8

1,8

1,8

 

 

Әдебиеттер тізімі

1. Горелик Д.О., Конопелько Л.А. Мониторинг загрязнения атмосферы и источников выбросов.- М.: Изд-во стандартов, 1992.

2. Покровский В.Н., Аракчеев Е.П. Очистка сточных вод тепловых электростанций. – М.: Энергия, 1980.-256 с.

3. Рихтер Л.А. Охрана водного и воздушного бассейна от выбросов ТЭС.- М.: Энергоатомиздат, 1981.- 253 с.

4. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника: Справочник / Под общ. ред. А.В.Клименко и В.М.Зорина.- М.: Издательство МЭИ, 2004.- 632 с.

5. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. ОНД-86.- Л.: Гидрометеоиздат, 1987.-93 с.

6. Росляков П.В., Егорова Л.Е., Ионкин И.Л. Расчет вредных выбросов ТЭС в атмосферу. Учебное пособие.- М.: Издательство МЭИ, 2002.- 84 с.

7. Еремкин А.И., Квашнин И.М., Юнкеров Ю.И. Нормирование выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Учебное пособие.- М.: АСВ, 2000.- 176 с.

8. Кульский Л.А., Булава М.Н., Гороновский И.Т., Смирнов П.И. Проектирование и расчет очистных сооружений водопроводов. - Киев:
Буддвельник, 1972.- 424 с.

9. Алтунин В.С., Белавцева Т.М. Контроль качества воды. Справочник. М.: Изд-во «Колос», 1993.

10. Копылов А.С., Лавыгин В.М., Очков В.Ф. Водоподготовка в энергетике.- М.: Издательский дом МЭИ, 2006.- 309 с.

11. Фрог Б.Н., Левченко А.П. Водоподготовка.- М.: АСВ, 2006.-656 с.

12. Сомов М.А., Квитка Л.А. Водоснабжение.- М.: Инфра-М, 2008.- 287с.

 

Мазмұны

Кіріспе                                                                                                                        3

1 Зертханалық жұмыс. Бастапқы отынның компонентті құрамын анықтау       4

2 Зертханалық жұмыс. Органикалық отынды жағу кезінде түзілетін зиянды  заттардың атмосфераға шығарындыларын есептеу                                            7

3 Зертханалық жұмыс. Зиянды заттардың шығарындыларының атмосферада таралуын есептеу және түтін құбырын таңдау                                                  16

4 Зертханалық жұмыс. Ағынды сулардың компонентті құрамын фотоколориметриялық әдіспен анықтау                                                            21

5 Зертханалық жұмыс. Циклондарды есептеу                                                     24

6 Зертханалық жұмыс. Адсорберді есептеу                                                         30

7 Зертханалық жұмыс. Сукүлшығару жүйесіндегі ағынды суларды тазалау   33

Әдебиеттер тізімі                                                                                                    40

  

2011 ж. негізгі жоспар, реті     15    .