Проект реконструкції СТ-1 АЕК 'Київенерго'

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТОРГОВЕЛЬНО-ЕКОНОМІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ДИПЛОМНИЙ ПРОЕКТ

На тему: Проект реконструкції СТ-1 АЕК «Київенерго

КИЇВ 2008

ЗМІСТ

Вступ

. Характеристика об’єкту реконструкції

.1 Загальні відомості про підприємство

.2 Характеристика теплових мереж і кадровий склад підприємства

.3 Фізико-географічні та кліматичні особливості району і майданчика розміщення підприємства

.4 Характеристика продукції і технологія виробництва

. Проект об’єкту реконструкції з екологічної точки зору

.1 Вплив підприємства на водне середовище

.2 Вплив підприємства на ґрунти

.3 Вплив підприємства на повітряне середовище

.4 Енергозбереження

.5 Утворення відходів

. Розробка та обґрунтування вдосконалення технологічної схеми та устаткування установки водопідготовки

.1 Аналіз технологій підготовки води для теплових мереж

.1.1 Вимоги до якості підготовленої води

.1.2 Методи підготовки води для теплових мереж

.2 Обґрунтування необхідності вдосконалення технологічної схеми установки водопідготовки для СТ-141

.3 Розробка та обґрунтування технологічної схеми хімводоочистки на СТ-143

.3.1 Технічні параметри установки водопідготовки

.3.2 Вимоги по кількості і складу стічних вод ВПУ

.3.3 Технологічна схема установки підготовки води

. Переобладнання установки підготовки води

.1 Характеристика процесів очистки води на розробленій установці

.1.1 Фільтрація

.1.2 Декарбонізація

.1.3 Дегазатор

.1.4 Пом’якшення

.2 Характеристика обладнання для установки підготовки води для СТ-160

.2.1 Будова катіонітового фільтру

.2.2 Сольові ями

.2.3 Насосне устаткування водопідготовчої установки складів реагентів, установки нейтралізації вод промивки

.2.4 ВПУ мережі теплопостачання

.2.5 Зберігання хімічних реагентів

. Оцінка економічної ефективності від впровадження проекту реконструкції

.1 Капітальні витрати

.2 Експлуатаційні витрати

.3 Визначення економічного ефекту природоохоронних заходів на стадії досліджень та розробок реконструкції ВПУ для СТ-175

. Охорона праці

.1 Загальні питання охорони праці і навколишнього середовища

.2 Виробнича санітарія

.3 Пожежна безпека

.4 Техніка безпеки

.5 Спецодяг і засоби індивідуального захисту

.6 Перша допомога і вимоги безпеки в аварійних ситуаціях

Висновки

Список використаних джерел

ВСТУП

теплова мережа проект реконструкція

В даний час для забезпечення споживачів широко застосовуються системи централізованого теплопостачання, які підрозділяються на:

·   тепломережі з відкритим водорозбором (відкрита тепломережа);

·        закриті тепломережі з проміжними теплообмінниками, розташованими в абонентських районах.

Останніми роками також набувають поширення і децентралізованих, індивідуальних систем опалювання і гарячого водопостачання.

Вимоги до якості води в мережі і підживлення встановлюються залежно від типу тепломережі. Для тепломережі з відкритим водорозбором оброблена вода повинна відповідати вимогам для води господарсько-питного призначення, якість якої регламентується СанПіН 2.1.4.1074-01 «Питна вода. Гігієнічні вимоги до якості води централізованих систем питного водопостачання. Контроль якості» (а раніше і ГОСТ 2874-82 «Вода питна»).

Для водопостачання котельних використовуються в більшості випадків природні води, як поверхневі, так і підземні. Всі води містять різноманітні домішки, що потрапляють у воду в процесі її природного круговороту в природі; крім того, можливо забруднення вододжерел побутовими і промисловими стоками.

У зв'язку з цим існують дві проблеми - відкладення на трубах (накип) і корозія.

Первинний накип виникає в результаті зменшення розчинності з'єднань кальцію, магнію, заліза, кремнію із зростанням температури води. Найвища температура води - на внутрішній поверхні, тому тут, на стінці, і утворюється твердий шар відкладень. На внутрішній поверхні відкладається також і вторинний накип - тверді частинки, що утворилися в об'ємі води і «прикипіли» до стінки. Теплопровідність накипу набагато (у 20 і більше разів) менше теплопровідності металу. Через це із зростанням товщини відкладень накипу неминуче зростає температура металу стінки. При цьому метал втрачає міцність, утворюються тріщини, свищі і т.д. Крім того, підвищення температури стінки веде до погіршення теплопередачі і зниження ККД котла. Орієнтовно вважають, що кожен міліметр накипу викликає втрату 1% ККД казана. Звичайно накип не утворюється в системах, де застосовується демінералізована вода.

Розчинений кисень викликає точкову корозію компонентів котла, утворюючи дрібні кратери на поверхні металу. Деякі з цих кратерів продовжують збільшуватися до виникнення свищів і виходу котла з ладу. З підвищенням температури води розчинність кисню зменшується і збільшується його агресивність.

Основними завданнями водопідготовки і раціональної організації відносно хімічного режиму котлів, парогенераторів, тракту живильної води і теплових мереж є:

·        запобігання утворенню на поверхнях нагріву котлів, теплообмінників і ін. частин систем, теплофікацій відкладень накипу, оксидів заліза і т.п.;

·        захист від корозії конструкційних металів основного і допоміжного устаткування систем, теплофікацій, в умовах їх контакту з водою і парою, а також при знаходженні в резерві, тривалому простої або на консервації.

Всі перелічені вище заходи бажано проводити при мінімальних капітальних витратах і з мінімальними експлуатаційними витратами.

При виборі системи очищення води необхідно враховувати декілька основних моментів:

·        призначення об'єкту водоспоживання - скрізь пред'являтимуться свої вимоги;

·        призначення води, що готується, на об'єкті; для кожного споживача вимоги до чистоти води істотно відрізняються;

·        початкова якість води.

В даний час існує цілий ряд пристроїв, що дозволяють вирішувати практично будь-які проблеми з водою. З деякою часткою умовності їх можна назвати фільтрами. Фільтри, у свою чергу, можна класифікувати по властивостях і цілях застосування - залежно від тих конкретних проблем, для усунення яких вони призначені. При цьому фільтри одного класу можуть відрізнятися один від одного як за принципом дії, так і по конструктивному виконанню. Найбільш поширені механічні, хімічні, адсорбційні і мембранні фільтри (методи очищення).

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБ’ЄКТУ РЕКОНСТРУКЦІЇ

1.1 Загальні відомості про підприємство

Теплові мережі Київенерго (ТМК) є структурним підрозділом (філіалом) акціонерної енергозабезпечуючої компанії «Київенерго». Окрім ТМК до складу АК «Київенерго» входять такі виробничі філіали: київські ТЕЦ-5 (два блоки потужністю 130 МВт і два по 300 МВт), ТЕЦ-6 (два блоки по 300 МВт), що виробляють електричну енергію і теплову на потреби опалювання і гарячого водопостачання м. Києва, і київський сміттєспалюючий завод.

До складу ТМК входять 11 опалювальних водогрійних теплоджерел, на яких виробляється теплова енергія для потреб теплопостачання м. Києва. Це станція теплопостачання № 1 (СТ-1), питомою потужністю 500 МВт

Київенерго - унікальний енергокомплекс, що забезпечує повний цикл енергопостачання міста Києва, з єдиним процесом виробництва, транспортування і збуту теплової та електричної енергії.

Основним завданням персоналу Теплових мереж Київенерго є надійне, безперебійне забезпечення споживачів тепла гарячою водою або парою встановлених параметрів.

Для цього Теплові мережі «Київенерго» виконують такі функції:

. Вироблення теплової енергії у вигляді гарячої води на власних теплоджерелах.

. Транспортування теплової енергії через теплові мережі до місцевих систем споживачів.

. Поточна експлуатація трубопроводів та обладнання теплових мереж.

. Будівництво нових теплоджерел та теплових мереж.

. Реконструкція існуючих теплоджерел та теплових мереж.

. Видавання технічних умов на приєднання систем споживачів.

Теплоджерела: СТ-№1, СТ-№2, РК «Відрадний», РК «Нівки», РК «Молодь», РК «Виноградар», РК «Воськресенка», РК «М. Борщаговка», СТ «Біличі», РК «Веркон».

Теплопостачання споживачів здійснюється за температурним графіком 150 - 70 С°. У системі централізованого теплопостачання м. Києва прийнято централізоване регулювання графіка шляхом зміни температури в подавальній магістралі на джерелі теплопостачання в залежності від температури зовнішнього повітря.

Споживачі тепла ТМ отримують теплову енергію від теплоджерел ТМ, ТЕЦ - 5, ТЕЦ - 6.

Встановлена електрична потужність електростанцій:

ТЕЦ-5 Київенерго - 700 МВт;

ТЕЦ-6 Київенерго - 500 МВт.

Загальна довжина кабельних ліній електропередавання 0,4-110 кВ 9,6 тис. км, повітряних ліній - 1,6 тис. км.

Трансформація та керування енергоподаванням здійснюється на 60 підстанціях 35-110 кВ сумарною потужністю 3634,4 МВА та на 3141 трансформаторній підстанції 6-10/0,4 кВ сумарною потужністю 2195,9 МВА.

Встановлена теплофікаційна потужність ТЕЦ-5 1874 Гкал/год, ТЕЦ-6 - 1740 Гкал/год, Теплових мереж - 3106 Гкал/год, Житлотеплоенерго - 1757 Гкал/год, заводу «Енергія» - 104 Гкал/год.

Розподіл та транспортування тепла до споживачів здійснюється мережею теплопроводів, загальна довжина яких становить 4,4 тис. км.

Необхідний гідравлічний режим роботи забезпечують 19 підкачувальних насосних станцій. На балансі та обслуговуванні Компанії перебувають понад 2 тис. теплопунктів.

1.2 Характеристика Теплових мереж і кадровий склад підприємства

Теплові мережі та обладнання на них є основним елементом, що пов’язує споживача та теплоджерело. Від їх технічних характеристик та стану залежить доставка необхідної кількості тепла в місцеві системи споживачів. На сьогоднішній день протяжність теплових мереж становить 829,7 км. Обслуговують їх 7 районів теплових мереж, що охоплюють практично усе місто. Кожний РТМ укомплектований кваліфікованим персоналом, має необхідну автотракторну техніку, відкачувальні механізми, пересувні зварювальні агрегати для поточного обслуговування теплових мереж та усунення пошкоджень в найкоротші терміни.

На підприємстві постійно ведеться робота з підвищення кваліфікації персоналу.

.3 Фізико-географічні та кліматичні особливості району і майданчика розміщення підприємства

Фізико-географічні та кліматичні особливості району і майданчика розміщення підприємства за даними метеоспостережень м. Київа наведено у табл. 1.1.

Таблиця 1.1

Фонові середньорічні концентрації забруднюючих речовин на межі санітарно-захисної зони не перевищують гранично допустимі викиди (ГДВ) [2].

.4 Характеристика продукції і технологія виробництва

Теплове навантаження джерел Київенерго у 2006 році становило 6941,6 Гкал/год.

З 1995 року перекладено понад 660 км теплових мереж в однотрубному вимірюванні.

Наявні теплові мережі вичерпали резерви пропускної здатності та не в змозі забезпечити підключення додаткових навантажень новобудов.

Розроблено Схему теплопостачання м. Києва на період до 2020 року.

Основним продуктом виробництва ТС Київенерго є теплова енергія для потреб опалювання гарячого водопостачання житлових, адміністративних, промислових споживачів тепла м. Києва. Вироблення тепла здійснюється на водогрійних котельнях у водогрійних котлах. На ТМК встановлені водогрійні котли типів: ПТВМ, КВГМ, а також на СТ-1 і СТ-2 експлуатуються енергетичні котли низького і середнього тиску модернізовані у водогрійні.

Основне паливо - природний газ, як резервне паливо використовують мазут марки 100. Для створення циркуляції в ТМ на котельних встановлені мережеві насоси. Нижче представлена принципова схема системи теплопостачання водогрійних котельних.

Рисунок 1.1. Принципова схема системи теплопостачання водогрійних котельних

ТИ - теплолічильник (СТ або АК); ВК - водогрійний котел (або група ВК); СН - група мережевих насосів; УПП - пристрій пониження параметрів мережевої води; ТП - тепловий пункт споживання тепла;

ОП - опалювальний прилад (у приміщенні споживача);

СТ1 і СТ2 - лічильники тепла на вході в ТП і на виході;

НС - підкачуюча насосна станція.

Система теплопостачання являє собою замкнуту систему трубопроводів, які транспортують теплоносій від джерела до споживача і назад до теплоджерела. Теплоносій - мережева вода. Система регулювання теплопостачання - якісна: кількість енергії, що відпускається, регулюється температурою теплоносія при постійній витраті мережевої води. Розрахункова температура мережевої води після джерела - 150 °С, розрахункова температура зворотної води, що повертається від споживача - 70 °С. (Розрахункові температури розраховані на умови опалювального періоду для температури зовнішнього повітря - 22°С - зимний мінімум для м. Києва по СНіП) [3].

У зимовий період теплопостачання здійснюється для потреб опалювання вентиляції і гарячого водопостачання (ГВС) - температура теплоносія на подачі змінюється залежно від температури зовнішнього повітря по встановленому нормативному графіку від 70 до 150 °С. Влітку - для потреб вентиляції і ГВС, при цьому температура теплоносія постійна - 70 °С (зворотна вода 30- 40 °С).

Висновки:

. Зараз більше 80% споживачів міста Києва підключені до Теплових мереж. Від мереж одержують тепло і гарячу воду жителі центральних районів міста, Подолу, Відрадного, Оболоні і Троєщіни, Воскресенки і Русановки, Старої Дарниці і новобудов Харківського масиву, Біличей, Нивок, Святошина, Никольської і Південної Борщагівок. Довжина теплових магістралей на сьогодні складає 885 км, кількість підключених споживачів - 12430.

2.На Київських ТЕЦ здійснюється комбіноване вироблення електричної і теплової і енергії. До складу ТМК входять 11 опалювальних водогрійнихх теплоджерел, на яких проводиться теплова енергія для потреб теплопостачання м. Києва. Це станція теплопостачання №1 (СТ-1), питомою потужністю 500 МВт

3. Основним продуктом виробництва ТС Київенерго є теплова енергія для потреб опалювання гарячого водопостачання житлових, адміністративних, промислових споживачів тепла м. Києва. Вироблення тепла здійснюється на водогрійних котельнях у водогрійних казанах. На ТМК встановлені водогрійні котли типів: ПТВМ, КВГМ, а також на СТ-1 і СТ-2 експлуатуються енергетичні котли низького і середнього тиску модернізовані у водогрійні.

2. ПРОЕКТ ОБ’ЄКТУ РЕКОНСТРУКЦІЇ З ЕКОЛОГІЧНОЇ ТОЧКИ ЗОРУ

Природоохоронна діяльність ТМ направлена на зниження кількості викидів шкідливих речовин в атмосферу і зниження концентрації шкідливих речовин в стічних водах після технологічних процесів.

Основні заходи які:

1.Передбачається технологія очищення промивальних вод механічних фільтрів на СТ-1. Завдяки цій технології виключено скидання забруднених стічних вод в р. Дніпро і забезпечено економію 70 000 м³ початкової води в рік.

2. Передбачається завершенню переведення пальникових пристроїв котлоагрегатів на двоступеневе спалення палива, що сприяло зниженню майже на 20% кількості викидів оксидів азоту в атмосферу (близько 100 т/рік).

. Буде постійно вестись моніторинг викидів шкідливих речовин в атмосферу від котлоагрегатів ТМ, який включає в себе:

·   постійний контроль за викидами із застосуванням високоточних газоаналізаторів;

·        систему комп'ютерного обліку і аналізу екологічних показників роботи казанів;

·        проведення режимно-налагоджувальних випробувань казанів після капітальних ремонтів.

.1 Вплив підприємства на водне середовище

Витоки мережевої води заповнюються подачею в теплові мережі спеціально підготовленої підживлюючої води.

Джерелом водопостачання теплоджерел є: для СТ-1 і СТ-2 поверхневі води з річки Дніпро, для решти теплоджерел - вода з міських водопровідних мереж АК «Київводоканал».

Для виключення процесів накипоутворення, корозії трубопроводів і елементів устаткування початкова вода, перед подачею на підживлення теплових мереж, за спеціальною технологією обробляється на водопідготовчих установках (ВПУ) теплоджерел шляхом пом'якшування і термічної деаерації.

З метою зниження накипоутворення знижується жорсткість початкової води до рівня визначеного технологічним режимом і складовим не більше 50 мг-екв/л - даний процес називається зм'якшуванням.

Для зниження швидкості корозії пом'якшена вода піддається термічній деаерації, при цьому віддаляються розчинені гази - О₂ і СО₂. Допустимий технологічними нормами вміст кисню в підживлюючій воді складає не більше 10 мкг/л,СО₂ відсутній.

На процес накипоутворення окрім іонів жорсткості робить вплив склад аніонів слабких кислот (при незначному вмісті сульфатів і хлоридів в початковій воді). Достатньо точно для практичної експлуатації цей склад характеризується таким показником, як загальна лужність.

Загальна лужність включає гідратну і бікарбонатну.

Для контролю рівня накипоутворення на підприємствах енергетики використовують показник І₂ (карбонатний індекс), який рівний добутку жорсткості на лужність [мг-екв/л ]. Величина І₂ залежить від температури теплоносія і обмежується меншими значеннями при зростанні температури [4].

З метою підтримки і контролю заданих технологічних параметрів, обліку і контролю техніко-економічних показників СТ-1 на ВПУ передбачена система технологічного контролю і управління.

На вході початкової води встановлені два об'ємних витратоміра на кожному введенні типу ВР-100. Натиск насосів сирої води контролюється показуючими манометрами ОБМ з шкалою 0-10 кгс/см. регулятор тиску працює по імпульсу тиску. Регулювання проводиться по засобах електричного регулятора Р-29 під дією регулювального клапана ДУ-50.

Для контролю загальної продуктивності фільтрів пом'якшування на лінії подачі початкової води на фільтри передбачений витратомір змінного перепаду тиск, звужуюча діафрагма, диференціальний манометр і реєструючий вторинний прилад на головному щиті управління. Оперативний персонал контролює гідравлічне навантаження фільтрів, і стан іонообмінного матеріалу по перепаду тиску (манометри ОБМ з шкалою 0-6 кгс/см).

Температура початкової і пом'якшеної води до і після підігрівача хімочищеної води контролюється термометрами опору типу ДФМ по вторинних реєструючих приладах встановленим на щиті. Крім того імпульс від термометра опору ТСМ за підігрівом пом'якшеної води подається на регулятор температури води тієї, що поступає на деаератор типу Р-29 з дією на регулюючий клапан ДУ-100 на гріючій воді. Для контролю вакууму в деаераторах на кожному деаераційному пристрої вакуумметр типу МЕД, сигнал від якого передається на вторинний прилад на щиті управління.

Для контролю і автоматичної підтримки рівня в баку передбачений один на два баки-акумулятор диференціальний манометр, який вимірює статичний тиск стовпа води в деаераторі. Електричний сигнал передається на вторинний прилад на щиті управління і на електричний регулятор Р-29 з дією на регулюючий клапан, встановлений на лінії подачі зм'якшеної води на деаератор.

Для контролю витоків в тепломережах, обліку і розрахунку техніко-економічних показників котельної на лінії підживлення тепломагістралей встановлений витратомірний вузол, що складається із звужуючого пристрою, диференціального манометра, приладів вимірювання тиску і температури, а також вторинний регістр приладів цих параметрів на щиті управління СТ-1.

Для підживлення теплових мереж вода обробляється за спеціальними технологіями: початкова вода (питної якості) поступає на фільтри іонообмінного пом'якшення (Na-катіонідові). У цих фільтрах катіони жорсткості кальцію і магнію замінюються на натрій. Вода стає м'якше і отже запобігають відкладення на поверхнях теплообмінного устаткування. Іонообмінні фільтри регенеруються 10% розчином кухонної солі. В процесі регенерації накопичені в іонообмінному матеріалі фільтрів катіони кальцію і магнію назад обмінюються на натрієві. Води, що містять СаС1₂ і MgCl₂, скидаються в зливову каналізацію. Стічні води фільтрів є власними потребами ВПУ.

Води, йдуть на охолоджування насосів і пробовідбірників.

Умови скидання побутових стоків в міську каналізацію встановлені АК «Киевводоканал».

У зливову каналізацію скидаються нормативно чисті води. Умови скидання встановлені Дозволом на спецводокористування.

На рис. 2.1 показана принципова схема установки для обробки підживлюючої води, що складається з Н-катіонітового фільтру, атмосферного деаератора і акумулятора деаеріруваної води.

Водопровідна вода проходить через Н-катіонітовий фільтр, потім пропускається через декарбонізатор і поступає в бак пом'якшеної води. З бака вода забирається насосами і прокачується через водоводяний охолоджувач деаеріруваної води, охолоджувач випару і пароводяний підігрівач в головку деаератора.

Рисунок 2.1. Принципова схема установки для обробки підживлючої води Н-катіонуванням і деаерацією.

- катінонітовий фільтр; 2 - декарбонізатор; 3 - бак пом'якшеної води; 4 - насоси; 5 - охолоджувач деаерованої води; 6 - охолоджувач випару; 7 - пароводяний підігрівач; 8 - деаераційна головка; 9 - бак деаерованої води; 10 - підживлюючі насоси; 11 - мережеві насоси; 12 - підігрівач теплофікації; 13 - акумулятор; а - сира вода; б - гріючий пар; в - холодна пом'якшена вода; г - гаряча деаерована вода; д - випар; е - охолоджена деаерірувана вода.

Деаерірувана вода поступає в бак, встановлений деаератором. Бак сполучений з підживлюючими насосами і акумулятором. За допомогою акумуляторів вирівнюється графік навантаження, що дозволяє зменшити необхідну потужність водопідігріваючої і деаераційної установки. У періоди малих витрат підживлюючі води частина обробленої води поступає з деаератора в акумулятор. У періоди великого навантаження гарячого водопостачання оброблена вода поступає в підживлюючі насоси паралельно з деаератора і акумулятора.

При проході води через катіонітові фільтри катіони кальцію і магнію, розчинені у воді, складові основу карбонатної (тимчасової) жорсткості, обмінюються на катіони Na і Н. Після катіонітової обробки у воді залишаються солі натрію, лугу і кислоти, які при нагріванні не дають осаду у вигляді шламу і накипу. Кальцій і магній залишаються у фільтрі на зернах катіонного речовини і в подальшому виводяться з фільтру при його регенерації.

Характеристика фільтруючих матеріалів наступна.«Wofatit» (вофатит) - сильнокислотна синтетична смола. Зовнішній вигляд - зернистий матеріал жовтого кольору. Розмір фракцій - 0,3-1,25 мм. Насипна маса товарного продукту - 0,8 т/м^3.

·   Коефіцієнт набрякання товарного продукту - 1,0.

·        Коефіцієнт набрякання сухого продукту - 2,1.

·        Лінійна швидкість промивання - 11-12 м/год.

·        Лінійна швидкість фільтрування - 15-20м/год. (для фільтрів I ступіні).

·        Об'ємна ємність поглинання »1100 г-екв/м³.

Сульфовугілля - кам'яне вугілля подроблене, оброблене димлячою сірчаною кислотою. Розмір фракцій марки «СК» - 0,5 - 1,2 мм. Зовнішній вигляд - зернистий матеріал чорного кольору. Насипна маса товарного продукту - 0,55 т/м³. Коефіцієнт набрякання товарного продукту - 1,2. Обмінна ємність поглинання - 250 - 350 г-екв/м³. Річна втрата за рахунок мех. уносу - 15%.

Леватит S 100 являє собою сильнокислотний гелевий катіонообмінник зі стандартизованими розмірами гранул. Висока загальна ємність, дуже добра хімічна і механічна стабільність, робить цей іонообмінник особливо придатним для пом'якшення води.

.2 Вплив підприємства на ґрунти

Площа майданчика виробництва дорівнює 0,36 га. Додаткового земельного відводу не потрібно.

Родючий шар ґрунту на території відсутній.

При вертикальному плануванні території передбачено максимальне збереження існуючого рельєфу. Захист денної поверхні ґрунту від вітрової та водної ерозії забезпечується влаштуванням асфальтобетонного покриття автопроїздів, існуючою дощовою каналізацією, влаштуванням газонів з посівом багаторічних трав.

Джерела впливу на ґрунти відсутні.

2.3 Вплив підприємства на повітряне середовище

Викиди шкідливих речовин в атмосферу і пов'язана з ними виробнича діяльність регламентуються Дозволом на викиди шкідливих речовин в атмосферу яким передбачається:

·   режим роботи основного устаткування;

·        навантаження устаткування;

·        технічні і екологічні нормативи;

·   порядок і періодичність контролю викидів шкідливих речовин джерелом викидів.

Інвентаризація викидів - отримання початкових даних по викидах для розрахунку технологічних і екологічних нормативів гранично допустимих викидів (ГДВ, г/с). Під час еколого-технічних випробувань казанів визначається концентрація шкідливих речовин в тих, що йдуть газу для навантажень казанів в діапазоні 30 - 100% від номінальної

Джерела викидів:

·   основне устаткування (котли);

·        допоміжні виробництва (не більше 0,1% від загального об'єму):

·        зварка, газорізка металу;

·        металообробка;

·        фарбування;

·        викиди від допоміжних двигунів внутрішнього згорання (компресори, дізельгенератори);

·        викиди від випаровувань нафтопродуктів в мазутосховище.

У казанах контроль ведеться по таких інгредієнтах:

+ NO (NO_x) для газу; ₂ і V₂O₅ (зола) для мазуту.

Вміст оксидів азоту визначає токсичність продуктів згорання вугілля і мазуту на 40-50%, а природного газу на 90-95%. Валовий викид в різних регіонах і містах складає 6-8% загального викиду всіх шкідливих речовин.

Зниження утворення СО в топках можна добитися за допомогою подачі пари, води і газів рециркуляції в зону горіння.

До складу нефтозаводських газів входить 0,01 - 5% H₂S, у топкових мазут - 0,5 - 4.,5%. При згоранні H₂S утворюється SO₂. При підвищеному вмісті кисню SO₂ + 0,5O₂ = SO₃ + 97,5 кДж/моль, а при температурі менше за 300°С утворюється H₂SO₄. На концентрацію SO₃ впливають концентрація вуглецю і температура реагуючої речовини плюс сукупність умов горіння і вигорання факела. При недоліку кисню окислюються сірка і азот - H₂SO₄ і HNO₂.

До складу твердих викидів належать зольні частинки (коксові 98%) і сажа.

Підвищений вміст можна визначити за кольором газів на виході з димаря. Якщо їх колір сірий, достатньо прозорий, то концентрація твердих частинок 0.2 - 0.5%; якщо гази щільного чорного кольору, то концентрація більше 1%.

Утворення і зростання твердих частинок залежить від достатньої кількості окислювача в зоні горіння, способу і якості змішення палива і окислювача. Вплив має так само склад і вигляд палива, об'єм і форма топки, тепло нагріву, ступінь розпилювання, в'язкість.

Характеристика викидів в атмосферу ТМ «Київенерго» наведена в табл. 2.1

Таблиця 2.1

Дозвіл на викиди шкідливих речовин в атмосферу т/рік

Викиди від допоміжних виробництв:

·        зварювальна ділянка: оксиди заліза, марганець, азот, вуглець;

·        металообробне устаткування: металевий пил;

·        фарбування: насичені вуглеводні, уайт-спірит, ксилол ;

·        мазутосховище: ненасичені вуглеводні.

Заходи щодо зниження викидів в котлах:

1.  Виробляється оптимальний режим роботи; оптимальна теплова потужність; розробляються режимні карти розподілу навантажень; ліквідовується неорганізований підсос повітря.

2.      Підтримка устаткування в справному вигляді.

.        Своєчасний ремонт устаткування.

.        Застосування сучасних пристроїв.

2.4 Енергозбереження

Передбачається впровадження автоматизованої системи контролю витрат газу на енергогенеруючих об’єктах філіалів Компанії.

Протягом 2004-2007 років встановлено та прийнято на баланс 1655 вузлів обліку та регулювання витрат теплової енергії. Проектом планується встановлення 778 таких вузлів. Процес автоматичного регулювання забезпечує ефективний температурний графік теплопостачання.

З метою надійного забезпечення споживачів тепловою енергією та скорочення технологічних втрат при її транспортуванні триває впровадження попередньо ізольованих труб (ПІТ) у системах теплопостачання. На цей час перекладено близько 210 км трубопроводів за технологією ПІТ.

2.5 Утворення відходів

Для зменшення твердих відходів на підприємстві передбачаються роботи на підставі вимог «Закону України про поводження з відходами».

Існує дві групи відходів: виробничі і господарський побутові.

Зараз теплові джерела на вугіллі не працюють, а зола мазуту утворюється в мінімальних кількостях, при роботі на аварійному мазутовому паливі, тому технічна можливість її виділення і накопичення відсутня.

В процесі виробництва на СТ-1 утворюються наступні відходи:

Виробничі: ремонтно-будівельні, металобрухт;

Госппобутові: сміття від прибирання території і приміщень.

Токсичні відходи - люмінесцентні лампи.

Ремонтно-будівельні відходи розміщуються на спеціальному полігоні № 4 (у районі м. Обухова) згідно встановленим лімітам. Металобрухт централізований передається в спеціальний сервісний підрозділ АК «Київенерго» і далі на металургійні заводи.

Госппобутові відходи передаються (вивозяться) на сміттєспалювальний завод «Енергія».

У зв'язку з тим, що відходи знаходиться на території СТ-1 менше двох місяців, дозвіл на розміщення відходів не потрібен.

Відпрацьовані ртутні (люмінесцентні) лампи зберігаються в спеціальних контейнерах і двічі в рік передаються на центральний склад, потім демеркуруються на спеціальних підприємствах.

Висновки:

1.В процесі виробництва енергії практично не утворюються промислові відходи. В ході планових і позапланових ремонтів утворюються ремонтні відходи і металобрухт, а також незначна кількість побутових відходів, які передаються на сміттєспалювальний завод. Основними джерелами забруднення навколишнього середовища є викиди в атмосферу і стічні води.

.Аналіз впливу підприємства на атмосферне повітря свідчить про дотримання нормативів Наднормативних та аварійних джерел на підприємстві немає.

.Вплив підприємства на водне середовище характеризується великими обсягами утворення стічних вод від установки хімводоочищення, які скидаються після розбавлення до нормативних показників.

.Вплив підприємства на ґрунти відсутній.

.Згідно планів реабілітації теплових мереж м. Києва на підприємстві впроваджуються новітні енерго- і ресурсозберігаючі технології.

3. РОЗРОБКА ТА ОБҐРУНТУВАННЯ ВДОСКОНАЛЕННЯ ТЕХНОЛОГІЧНОЇ СХЕМИ ТА УСТАТКУВАННЯ УСТАНОВКИ ВОДОПІДГОТОВКИ

3.1 Аналіз технологій підготовки води для теплових мереж

.1.1 Вимоги до якості підготовленої води

До води, що циркулює в теплових мережах, пред'являються визначені вимоги, зв'язані з забезпеченням надійної роботи котлового обладнання і довговічності тепломережних трубопроводів.

Основними причинами, що знижують надійність роботи обладнання є корозія труб і накипоутворення в нагрівальних елементах котлоагрегатів.

Головними показниками якості води є:

Прозорість, солевміст, лужність, жорсткість, вміст з'єднань заліза та агресивних газів.

Прозорість води характеризується вмістом у ній завислих домішок (мутністю) і визначається по висоті шару води в (см), через який можна бачити розмірі хреста чи шрифту (прозорість по хресту чи шрифту).

Солевміст води характеризує загальну кількість розчинених у ній речовин, його визначають шляхом виміру електричної провідності води або по масі сухого залишку після випарювання води при температурі 105-110 °С.

Лужність виражає кількість лужних з'єднань, що знаходяться в ній - гідратів, карбонатів і бікарбонатів [6].

Жорсткість води характеризує загальний вміст у ній солей кальцію і магнію. Загальна жорсткість (Ж_з) поділяється на постійну (Ж_п) (некарбонатну), що обумовлена вмістом у воді сульфатів (CaSO₄, MgSO₄) і хлоридів (CaCl₂,MgCl₂) і тимчасову (Ж_т) (карбонатну), що характеризується вмістом у воді бікарбонатів Са (НСО₃)_2, Mg (НСО₃)₂.

Залізо присутнє практично у всіх видах теплового господарства, на поверхні екранних труб, в зонах найвищих температур відкладається залізоокисний накип.

Кисень розчинений у воді є одним з найбільш активних факторів корозійних процесів.

Вуглекислота - руйнує захисну плівку на поверхні металу і утворює вуглекислотну корозію.

Для усунення цих явищ, підживлювальна вода проходить спеціальну обробку на ВПУ.

Якість підготовленої води для підживлення парових котлів і тепломережі повинні відповідати вимогам Правил безпечної експлуатації парових і водогрійних котлів. У таблицях 3.1 і 3.2 приведені норми якості живильної води парових котлів і підживлюючої води теплових мереж (з урахуванням норм якості води по СТ-1).

Таблиця 3.1

Норми якості живильної води парових котлів

Таблиця 3.2

Норми якості підживлюючої води теплової мережі

Натиск хімочищеної води на виході з ХВО - не менше 45 м в. ст.

Для забезпечення надійної, довговічної і безаварійної роботи системи теплопостачання необхідна якісна підготовка підживлюючої води. Особливо важливе значення має водопідготовка у відкритих системах теплопостачання, де витрата підживлюючої води велика, оскільки віна заповнює окрім витоків води з мережі також витрата води на гаряче водопостачання.

Підживлююча вода тепломереж не повинна викликати накипоутворення і шламовиделення в підігрівачах, трубопроводах і місцевих системах, а також корозію металу.

За наявності безпосереднього водозабору підживлююча вода повинна згідно вимогам санітарного нагляду відповідати за всіма показниками, зокрема по кольоровості і запаху, питній воді (ГОСТ 2874-73 «Вода питна») [7].

Необхідність глибшої обробки підживлюючої води в системах з піковими водогрійними котлами пояснюється вищою температурою поверхні нагріву казанів в порівнянні з пароводяними підігрівачами.

Крім того, для забезпечення у відкритих системах теплопостачання якості гарячої води, що подається абонентам відповідного ГОСТ 2874-82 «Вода питна», початкова вода, використовувана для приготування підживлюючої води, повинна мати низьку окисляємість (не більше 4 мг/л).

Досвід експлуатації відкритих систем теплопостачання показує, що при підвищеної окисляємості мережевої води в застійних зонах системи виникають сульфідні забруднення, що повідомляють воді неприємний запах і кольоровість.

Для задоволення норм ПТЕ вода, яка використовується для підживлення теплових мереж, повинна бути заздалегідь оброблена. Під обробкою підживлюючої води мається на увазі видалення з неї розчинених газів, головним чином кисню і двоокису вуглецю основних корозійних агентів, створення таких умов, при яких солі тимчасової жорсткості, якщо такі у воді є, не розпадалися б в системі і не викликали утворення накипу і шламу. Для підживлення теплових мереж повинна застосовуватися деаерована вода (природна або пом'якшена содово-вапняним, катіонітовим або іншим методом) чи ж вода із стабілізованою жорсткістю.

Зниження карбонатної (тимчасової) жорсткості води, використовуваної для підживлення теплових мереж, проводиться в більшості випадків в катіонітових фільтрах, тобто фільтрах, заповнених катіонними матеріалами (сульфовугілля, вофатіт Р, еспатіт і ін.). Діючими нормами у відкритих системах теплопостачання допускається обробка підживлюючої води шляхом того, що її підкисляють поліпшеною контактною сірчаною кислотою (ГОСТ 2184-77) при автоматичному дозуванні кислоти і автоматичному захисті від перечислення води [8].

3.1.2 Методи підготовки води для теплових мереж

Останнім часом з приходом на ринок зарубіжних виробників, російських компаній нових технологій, що активно займаються просуванням, і матеріалів для водопідготовки, намітилася тенденція для даних цілей вважати основними, сучасними способами підготовки води, наступні:

·        пом'якшення Na-катіонітом із застосуванням сучасних методів іонного обміну, з використання нових типів фільтруючих матеріалів і відповідних їм конструкцій фільтрів;

·      декарбонізація води із застосуванням сучасних нових типів фільтруючих матеріалів (слабокислотних катіонітів) і відповідних їм конструкцій фільтрів замість Н - катіонування з «голодною» регенерацією;

·        очищення води із застосуванням мембранних технологій підготовки води;

·        застосування програм хімічної обробки підживлюючої води за допомогою дозування сучасних ефективніших реагентів (інгібіторів корозії, дисперсантів і інгібіторів солеовідкладення);

·        також комбінування всіх вищезазначених методів;

·        альтернативні способи - в основному різні так звані «перетворювачі солей жорсткості» засновані на фізичних методах обробки води.

Для запобігання накипоутворення на поверхнях нагріву котлів, застосовується двоступеневе Na-катіонування для пом’якшення підживлювальної води. Пом’якшенням жорсткої води є процес фільтрування її через шар катіоніту. При цьому відбувається насичення катіоніту кальцієм і магнієм, а у воду переходить катіон натрію, солі якого в силу високої розчинності не утворюють накипу.

Катіоніт поступово насичуючись іонами кальцію і магнію, втрачає здатність пом’якшувати воду, це виснаження відбувається пошарово, зверху вниз, причому через верхні шари відпрацьованого катіоніту, жорстка вода проходить майже без зміни свого сольового складу.

Для відновлення обмінної здатності виснаженого катіоніту проводять регенерацію, що складається в пропущенні через катіоніт розчину повареної солі 8-10% концентрації, при цьому катіони натрію витісняють з катіоніту раніше поглинені катіони кальцію і магнію, а катіоніт збагачується обмінними іонами натрію й одержує можливість знову пом’якшувати жорстку воду.

Після закінчення регенерації для залишкового приведення катіоніту в робочий стан його необхідно відмити водою від продуктів регенерації і надлишку повареної солі.

Відмивні води, що містять продукти регенерації скидають у дренаж, а при жорсткості 3000 мг-екв/кг - подаються на сольові ями.

Крім пом’якшення, регенерації і відмивання, відбувається рихлення катіоніту перед регенерацією.

Рихлення здійснюється потоком води, знизу вгору та слугує для усунення злежування катіоніту і видалення дрібних часток, що утворюються за рахунок стирання зерен катіоніту та часток принесених з водою і розчином солі, для того щоб забезпечити вільний доступ розчину солі до зерен катіоніту під час регенерації.

Зміна сольового складу в процесі пом’якшення води може бути ілюстрировано наступними рівняннями, де символом «R» умовно позначений складний комплекс катіоніту, що практично не розчиняється у воді:

·   2NaR+Ca(HCO₃)₂ « CaR₂+2NaHCO_3;

·   2NaR+Mg(HCO₃)₂ « MgR₂+2NaHCO₃;

·        2NaR+CaCl₂ « CaR₂+2NaCl;

·        2NaR+MgCl₂ « MgR₂+2NaCl;

·        2NaR+CaSO₄ « CaR₂+Na₂SO₄;

·        2NaR+MgSO₄ « MgR₂+Na₂SO₄,

Приведені реакції показують, що в процесі пом’якшення води змінюється тільки сольовий склад води в результаті обміну катіонів кальцію і магнію, що обумовлюють жорсткість води, на катіон натрію, а катіоніт, віддаючи натрій, насичується катіонами кальцію і магнію.

Після заміни всіх обмінних катіонів натрію катіонами кальцію і магнію катіоніт виснажується, і втрачає здатність пом’якшувати воду. У зв'язку з цим можна сказати, що свіжий катіоніт має обмінну ємність стосовно величини поглинених катіонів, що може поглинути (обміняти) катіоніт у плині одного фильтроцикла.

Розрізняють ємність поглинання повну і робочу.

Повна ємність поглинання характеризується кількістю грам-еквівалентів солей жорсткості (кальцію і магнію), що може обміняти на натрій 1м³ катіоніту, коли жорсткість пом'якшеної води після фільтра стане рівною жорсткості вихідної води (тобто фільтр працює до повного «виснаження»).

Ємність виміряється кількістю грам-еквівалентів катіонів, що поглинаються 1м³ катіоніту, тобто г-екв/м³. Для відновлення попередньої величини робочої ємності поглинання, необхідно затримані катіонітом катіони замінити обмінним катіоном натрію. Цей процес називається регенерацією катіоніту. Він здійснюється шляхом пропускання розчину NaCl через шар виснаженого катіоніту. Реакції,що відбуваються при цьому можуть бути умовно виражені наступними рівняннями.

·   Ca₊₂+2NaCl ® 2Na+CaCl₂

·        M_g+2+2NaCl® 2Na+MgCl₂

Катіоніт, насичений іонами натрію Na, знову одержує здатність пом’якшувати жорстку воду.

Отримані при регенерації солі видаляються, при відмиванні катіоніту від продуктів регенерації і надлишку повареної солі крізь дренаж у каналізацію.

При іонообмінному способі декарбонізації води на слабокислотному карбоксильному катіоніті у водневій формі (як найбільш економічному) відбувається заміна солей кальцію (Ca²⁺) і магнію (Mg²⁺) на водень (Н⁺) по наступній схемі:

₂+ HCO^-3 + R- Н⁺ <=> R Ca + Н⁺ HCO^-3₂+ HCO^-3 + R- Н⁺ <=> R Mg + Н⁺ HCO^-3

Таким чином, замість кальцію (Ca²⁺) і магнію (Mg²⁺), вводиться еквівалентна кількість водню (Н⁺). Далі аніони HCO^3- взаємодіють з катіонами Н⁺, що утворюються, по реакції:

^3- + H⁺ <=> H₂O + CO₂

В результаті відбувається зниження концентрації бікарбонатів шляхом їх «руйнування» і утворення в результаті вуглекислого газу.

При цьому, відбувається зниження рН води. Далі, для стабілізації рН води потрібний її віддувка на дегазаторі.

Внутрішня корозія сталевих трубопроводів викликається розчиненими у воді газами: киснем О₂, двоокисом вуглецю СО₂, а також хлоридами С1 і сульфатами SO₄.

Особливо високу корозійну активність має кисень у присутності вуглекислоти, яка в цьому випадку грає роль корозійного каталізатора.

Корозійна активність агента характеризується корозійним коефіцієнтом, що є відношення маси металу, переведеного в продукт корозії, до витрати корозійного агента.

Корозійна активність СО₂ у відсутність розчиненого кисню значно нижча.

Основним методом видалення з води розчинених газів є термічна деаерація. Максимальна кількість газу, яка може бути розчинене у воді, пропорційно парціальному тиску газів над водою.

Коефіцієнт розчинності СО₂ залежить від температури води.

У термічних деаераторах оброблювана вода знаходиться у контакті з газопаровою сумішшю.

Різниця рівноважного парціального і дійсного парціального тиску газу є рушійною силою термічної деаерації. Для досягнення глибокої дегазації води необхідно, щоб дійсний парціальний тиск газу того, що підводиться до деаератору в гріючій парі було мінімальним, що видаляється.

Підвищенню різниці рівноважного і дійсного парціального тиску в деаераторі сприяє збільшення випару з деаератора. Звичайно в деаераційих установках для використання теплоти випару перед деаератором включають пароводяний теплообмінник, в якому підігрівають воду, що направляється в деаератор [9].

Взаємодія між гріючою парою і оброблюваною водою можна організувати двома способами - розподілом потоків води в паровому середовищі і розподілом пари усередині потоку рідини. Перший спосіб взаємодії здійснюється в струменевих, плівкових, краплинних, насадочних (наприклад, кільця Рашига) апаратах; другий спосіб - в барботажних апаратах. При барботажному способі питома площа поверхні контакту фаз на одиницю об'єму апарату значно більше, чим при інших способах, що забезпечує глибшу дегазацію.

При використанні тільки одного з вказаних способів обробки води деаератор називають одноступінчатим, при використання обох способів - двухступеневим.

Для обробки підживленої води теплових мереж залежно від параметрів гріючого середовища застосовуються термічні деаератори атмосферного або вакуумного типа.

На рис. 3.1 приведена принципова схема двухступеневого вакуумного деаератора. Завдяки наявності в цьому деаераторі двох ступенів дегазації - струменевого і барботажного оброблювана вода звільняється не тільки від кисню, але і від вільного двооксиду вуглецю. Холодна вода, що направляється після хімводоочистки на деаерацію, підводиться по трубі 1 до розподільного колектора 2, а з нього на першу дірчасту тарілку 3.

Рисунок 3.1. Принципова схема двухступеневого вакуумного деаератора

При великих витратах вода з першої тарілки 3 пропускається через короб 4 на третю тарілку 6. Вода, що пройшла через отвори першої тарілки, потрапляє на другу тарілку 5. Перші дві тарілки 3 і 5 є по суті охолоджувачами випару. Третя тарілка 6 є основною. З третьої тарілки вода потрапляє на четверту тарілку 7, а потім на барботажний лист 6. Після обробки на барботажному листі 6 деаерована вода відводиться з деаератора через канал 13 і патрубок 9.

Гріюче середовище - пара або гаряча вода - підводиться в деаератор через патрубок 10 у відсік 11. При вході у відсік 11 гаряча вода скипає і потік з допомогою жалюзі 12 розділяється на пару і воду.

Гріюча пара, яка виділилася при скипанні води або підведена ззовні поступає під барботажний лист 8, а вода зливається по внутрішній поверхні корпусу деаератора і по каналу 13 поступає в суміші з деаерованою водою у відвідний патрубок 9.

Проходячи крізь отвори барботажного листа 8 і шар води на ньому, пара нагріває воду до температури кипіння при тиску в деаераторі.

Пара, що пройшла крізь барботажний лист, перетинає струмені води, що зливаються з тарілки 7 по барботажному листу, частково конденсується і нагріває воду, а потім поступає у відсік між тарілками 6 і 7. У цьому відсіку відбувається основна конденсація пари і нагрів води до температури, близької до температури кипіння при тиску в деаераторі. Потім пара проходить послідовно через відсіки між тарілками 5 і 6 і далі між тарілками 3 і 5 і практично повністю конденсується. Гази, що не конденсуються, відсисаються ежектором з деаератора по трубі 15. У тому випадку, коли висота парової подушки під барботажним листом 6 перевищує розрахункову (звичайно 200 мм), включається в роботу перепускний короб 14, по якому пара перепускається в струменевий відсік між тарілками 6 і 7.

.2 Обґрунтування необхідності вдосконалення технологічної схеми установки водопідготовки для СТ-1

Існуюча на підприємстві установка виробляє до 300 м³/год води для опалювання і ГВП всього міста. Проект передбачає збільшення потужності до 500 м куб./год, що забезпечить потреби міста.

Технологія підготовки води для ГВП полягає в Н - катіонуванні з «голодною» регенерацією на сульфовугіллі (продуктивність по очищеній воді до 260 м³/год), або сильнокислотному катіоніті КУ2-8 з подальшим пом'якшуванням частини води для підживлення парових котлів на установці двухступінчатого Na-катіонуванні. Фільтрувальне, насосне устаткування, замочна арматура, трубопроводи і т.п. цехи ХВО даної котельної не піддавалися капітальному ремонту або заміні протягом останніх 20 років, унаслідок чого їх зношеність досягла критичного рівня.

Як фільтруючі завантаження служать сильнокислотні катіоніти типу КУ 2-8 або сульфовуголь, регенеровані куховарською сіллю.

Недоліками даного методу є:

·   підвищена (звичайно триразова) витрата реагенту (розчину куховарської солі NaCl) по відношенню до стехіометрії;

·        підвищена витрата води на власні потреби;

·        підвищений вміст в скидних водах хлоридів і натрію, що часто перевищує норми;

·        для отримання глибоко пом'якшеної води потрібен другий ступінь.

Сучасні способи іонування і використання нових типів катіонітов дозволяють істотно оптимізувати процес Na - катіоніовання - понизити витрату реагентів на регенерацію, зменшити витрату води на власні потреби, скоротити кількість задіяного устаткування (фільтрів). До таких методів відноситься протиточне катіонування, при якому потік фільтрату і потоку, регенерації, мають протилежні напрями. Зокрема, використовується практично весь об'єм фільтру під завантаження катіоніта. Відсоток власних потреб знижується до 3 - 4%, витрата солі зменшується на 15-20%. З'являється можливість одержувати фільтрат після першого ступеня з якістю води по жорсткості не вище 10 - 15 мкг-екв/л, тобто другий ступінь того, що катіонує усувається. Та варто помітити, що дана технологія вимагає високого ступеня організації експлуатації і бажана автоматизація технологічних процесів.

Окрім традиційно вживаних для пом'якшування в муніципальних котельних катіоніта КУ 2-8 і сульфовугілля, на ринку з'явилися нові зарубіжні матеріали - стабільніші за якістю і що поставляються в Na-формі.

Тому технологія з «голодною» регенерацією дозволяє істотно понизити карбонатну жорсткість води з частковим зменшенням некарбонатної. Всі іони водню, що вводяться в катіоніті з розчином, регенерації, повністю затримуються, і внаслідок цього у відпрацьованих стічних водах кислота практично відсутня. Витрата регенеруючого реагенту - сірчаної кислоти є стехіометричним, тобто розрахунковим. Недоліками даного методу при використанні сульфовугілля або КУ 2-8 в Н-формі (вітчизняні спеціальні слабокислотні катіоніти широкого поширення не набули) є знижені експлуатаційні характеристики, зокрема:

·   низька швидкість фільтрування (до 10 м/год);

·        низька обмінна місткість (200-250 г-екв /м³), як наслідок:

·        великі витрати реагентів і води на власні потреби;

·        збільшена кількість фільтрів;

·        трудність в управлінні процесом (особливо у разі застосування КУ2-8) і, як наслідок, нестабільна якість очищеної води.

Сьогодні, на ринку з'явилися зарубіжні слабокислотні катіоніти, часто звані карбоксильними катіонітами, які спеціально створені для видалення карбонатної жорсткості тобто декарбонізації.

Згідно проекту реабілітації теплових мереж міста Києва планується збільшити обсяги теплопостачання і підвищити кількість підживлюваної води до 500 м³/год. При існуючій технології це неможливо, тому потрібна реконструкція установки ВПУ. Враховуючі недоліки існуючого методу підготовки води для теплових мереж доцільно рекомендувати впровадження нових способів підготовки води з використанням сучасних іонообмінних смол.

3.3 Розробка та обґрунтування технологічної схеми хімводоочистки на СТ-1

3.3.1 Технічні параметри установки водопідготовки

Відповідно до норм технологічного проектування, продуктивність водопідготовчої установки для заповнення втрат пари і конденсату парових котлів розраховується виходячи з покриття внутрішньостанційних втрат конденсату у розмірі 3% встановленої паропродуктивність котельної, втрат безперервного продування, втрат в деаераторі підживлення тепломережі.

Продуктивність водопідготовчих установок (ВПУ) представлена в таблиці 3.3.

Склад реагентів розраховується на зберігання 2-х тижневого запасу реагентів при доставці автомобільним транспортом.

Таблиця 3.3

3.3.2 Вимоги по кількості і складу стічних вод ВПУ

Кількість стічних вод ВПУ не повинна перевищувати 29% від її продуктивності.

Склад стічних вод за основними показниками не повинен перевищувати:

·        завислі речовини на 0,75 міліграм/кг вищі за початкову воду;

·        рН - 6,5-7,8;

·        нафтопродукти - 0,3 міліграм/кг;

·        вміст заліза - 0,35 міліграм/кг;

·        сухий залишок - 1000 міліграм/кг

·        сульфати - 500 мг/кг

·        хлориди - 350 мг/кг.

У разі використання в схемі ВПУ яких-небудь речовин, що привносяться в технологію ззовні, їх кількість в стічних водах не повинна перевищувати те значення, що допускається по переліку «Санітарних правил і норм охорони поверхневих вод від забруднення».

.3.3 Технологічна схема установки підготовки води

Перша ступінь ВПУ

Для видалення завислих речовин сира вода, з системи тех. водопостачання СТ-1, поступає на 6 сталевих механічних фільтрів скомпонованих в три модулі по два фільтри. Діаметр фільтрів - 3000 мм. Шарів фільтрації - два: антрацит, кварцовий пісок. Промивка (регенерація) фільтрів здійснюється зворотним потоком, початковою водою з системи тех. водопостачання СТ-1 (з баків запасу початкової води 2x1000 м^З). Розпушування фільтрів здійснюється стислим повітрям від компресорної установки СТ-1. Промивальні води через проміжний буферний бак подаються на очисні споруди промислових вод СТ-1.

Для регулювання продуктивності і захисту від підвищення тиску перед 1-м ступенем передбачені регулюючий і запобіжний клапани. Відключення модуля (пари) фільтрів на промивку виконується при досягненні на одному з фільтрів граничного значення перепаду тиску «вхід - вихід» (0,5 кгс/см ).

Кожен модуль має локальний щит управління і інтерфейс з АСУ ТП для автоматизованого центрального управління. Крім того передбачена можливість управління замочною арматурою вручну. На основних трубопроводах застосована замочна арматура з пневмопривідом, регулююча - з електроприводом. Матеріал трубопроводів - полівінілхлорид (далі - ПВХ).

Після 1-го ступеня, освітлена вода поступає на 2-у ступінь.

Друга ступінь ВПУ - 1-а ступінь пом'якшування.

Для зниження карбонатної жорсткості і лужності освітлена вода поступає на 4 сталевих іонообмінних фільтри (слабокислотне

Н-катіонування) скомпонованих в два модулі по два фільтри. Діаметр фільтрів - 2600 мм. Іонообмінний матеріал - слабокислотний катіоніт МАС-3. Для уловлювання частинок іонообмінної смоли, на трубопроводі після фільтрів передбачений смолоулавлювач - фільтр з сіткою.

Для видалення вільної вуглекислоти вода після фільтрів подається на декарбонізатор. З метою економії реагентів запропонований фізичний метод видалення вуглекислоти (вуглекислого газу) у вертикальній пластмасовій колоні завантаженої кільцями Рашига, де організовано струменевий перебіг води. Вуглекислий газ «видувається» потоком повітря в атмосферу. Повітря подається спеціальним високонапірним вентилятором. Частково зм'якшена і декарбонізована вода самоплив зливається в збірну залізобетонну ємність.

Для коректування рН після збірної місткості в трубопровід подається розчин лугу.

Регенерація фільтрів - прямоточна, 0,8%-ним розчином сірчаної кислоти без надлишку реагенту. Відмивання фільтрів після регенерації здійснюється з бака запасу води насосами для регенерації. Стічні води регенерації відводяться в бак-усереднювач стічних вод, де розбавляються початковою водою до концентрацій, потрібних за умовами екологічних нормативів і скидаються в р. Либідь.

Відключення фільтру на регенерацію виконується при заданому значенні рН частково пом'якшеної води автоматично - засобами АСУ ТП або по місцю з локального щита управління даного модуля.

Із збірної місткості трьома насосами, по 250 м^З/год кожен, (два в роботі, один в резерві), частково пом'якшена вода подається на 3-ю ступінь ВПУ і у необхідній кількості в бак запасу води для регенерації.

Третя ступінь ВПУ -2-а ступінь пом'якшення.

Для зниження жорсткості до заданих значень (10 мкг-екв/л) після декарбонізатора вода поступає на 4 сталевих іонообмінних фільтри (Na+катіонування) скомпонованих в два модулі по два фільтри. Діаметр фільтрів - 2000 мм. Іонообмінний матеріал - сильнокислотний катіоніт UPCORE Mono C-600. Для уловлювання частинок іонообмінної смоли, на трубопроводі після фільтрів передбачений смолоулавлювач фільтр з сіткою. Фільтри працюють за ефективною американською технологією Upcore з економічною витратою реагентів, порівняно низьким об'ємом стічних вод, високою продуктивністю і стабільністю, зберігаючи високу ефективність в широкому діапазоні навантажень.

Регенерація фільтрів - протиточна, 8-10% розчином солі. Відмивання фільтрів після регенерації здійснюється з бака запасу води для регенерації насосами. Стічні води регенерації відводяться в бак-усереднювач стічних вод. Відключення фільтру на регенерацію виконується при заданому значенні жорсткості пом'якшеної води. Рішення по контролю і управлінню роботою фільтрів і вибору матеріалів арматури і трубопроводів аналогічні рішенням 2-й ступені ВПУ.

Пом'якшена вода з тиском 4,5 кгс/см² поступає на деаератори підживлення ТМ - 464 м³/час, і в бак запасу зм'якшеної води для живлення парових казанів - 33 м³/час. З бака насосами пом'якшена вода подається на деаератори парових казанів.

Допоміжні установки і устаткування

Для нейтралізації стічних вод після промивок поверхонь казанів від відкладень передбачена станція нейтралізації стічних вод. Промивальні води казанів поступають в бак нейтралізатор, куди, залежно від величини рН, подаються розчини лугу або кислоти. Досягши нейтральних значень рН, стічні води насосами малими витратами скидаються в міську каналізацію. Контроль і управління процесом повністю автоматизовані.

У пропозиції передбачене устаткування і технологічна схема для зберігання, підготовки і подачі реагентів в схему ВПУ в складі:

·   два сталеві баки зберігання концентрованою сарною кислоти по 40 м³ кожен;

·        пластмасовий бак зберігання лугу місткістю 5 м³;

·        пластмасові бак-дозатор і бак підготовки розчину лугу - по 2 м³ кожен;

·        пластмасові витратні бак розчину кислоти V=0,5 м³ і бак розчину солі V=1,5 м³;

·        струменеві (інжекторні) насоси подачі реагентів в схему ВПУ - 3 шт.

Розвантаження тих, що поставляються на СТ-1 кислоти і луги з авто або жд/цистерн проводиться через сифонові пристрої хімічними (пластмасовими) насосами в баки зберігання реагентів.

Для управління пневмоприводами передбачена компресорна станція управління повітря.

Для промивки і перевантаження фільтруючих матеріалів передбачені: промивальний бак, ежектор, замочна арматура, комплект трубопроводів і гнучких рукавів.

Електропостачання ВПУ передбачене від СТ-1 по двох кабельних лініях, через два трансформатори 6/0,4 кВ. Дві секції 0,4 кВ, сполучені через автоматичний секційний вимикач, живлять електропопотребітелі ВПУ. Для управління, контролю, захисту і сигналізації передбачений релейні і мікропроцесорні системи.

Система контролю і управління - АСУ ТП на базі мікропроцесорної техніки фірми Simens. Основні технологічні процеси повністю автоматизовані. Передбачений обмін інформацією з центральною АСУ ТП СТ-1 по оптоволоконному кабелю.

Принцип реконструкції прямоточних фільтрів з організацією верхньої розпредсистеми і інертним шаром для підвищення ефективності фільтрування і відмивання катіоніту представлений на рис. 3.2. Схема установки підготовки води і план монтажу конструкцій установки наведено на кресленнях.

Рисунок 3.2. Принцип реконструкції прямоточних фільтрів

Висновки:

1.Для забезпечення надійної, довговічної і безаварійної роботи системи теплопостачання необхідна якісна підготовка підживлюючої води. Підживлююча вода тепломереж не повинна викликати накипоутворення і шламовиделення в підігрівачах, трубопроводах і місцевих системах, а також корозію металу.

.Враховуючі недоліки існуючого методу підготовки води для теплових мереж доцільно рекомендувати впровадження нових способів підготовки води з використанням сучасних іонообмінних смол.

.Згідно розробленій технологічній схемі окрім застосування нових фільтруючих матеріалів, було заплановано також:

·   застосування додатково інертних матеріалів фільтрації;

·        застосування трубопроводів з полімерних матеріалів;

·        застосування комплексу сучасних контрольний - вимірювальних приладів і регулюючої арматури;

·        застосування замочної арматури імпортного виробництва;

·        застосування насосів-дозаторів для подачі розчину кислоти на регенерацію слабокислотного катіоніту замість ежектора;

·        відновлення корпусів фільтрів, баків і т.п. із застосуванням сучасних матеріалів, нанесення нових антикорозійних покриттів на внутрішні поверхні, дотичні з водою і реагентами;

·        виготовлення і монтаж верхніх распредсистем, ремонт і модернізація нижніх розпредсистем фільтрів;

·        реставрація системи регенерації Na-катіонітних фільтрів, починаючи від резервуару мокрого зберігання, фільтрування розсолу на піщаних фільтрах, закінчуючи місткістю-мірником.

4. ПЕРЕОБЛАДНАННЯ УСТАНОВКИ ПІДГОТОВКИ ВОДИ

Водопідготовча станція, описана нижче, є станцією для багатоступінчатої підготовки води для застосування як підживлююча вода тепломережі і живильної води казана. Номінальна розрахункова продуктивність підготовчої станції складає 500 м³/год, включаючи 33 м³/год для парових казанів. Загальна технологія підготовки зображена в технологічній схемі трубопроводів і Кіп

Як сира вода використовується заздалегідь підготовлена річкова вода відповідно до параметрів, вказаних у вище. Попередня підготовка проводиться на установці для осадження. Насоси сирої води подають освітлену річкову воду з робочим тиском не менше 4 бар для роботи всіх елементів установки. Для захисту устаткування від тиску більше 6 бар на вході в установку встановлений запобіжний клапан SV1.1.

4.1 Характеристика процесів очистки води на розробленій установці

4.1.1 Фільтрація

При використанні дросельних клапанів з електроприводами FV 1.2 - 6.2 на виході фільтрів F1 - F6, і індуктивних витратомірів FQCISA+ 1 - 3 на вході кожної здвоєної установки з багатошаровими фільтрами вода рівномірно розподіляється на фільтрах F1 - F6. Багатошарові фільтри розраховані із зовнішнім діаметром 3000 мм і висотою циліндрової частини 2500 мм. Швидкість фільтрації складає 12,5 мкуб/годину при розрахунковій продуктивності установки (15,0 мкуб/година, якщо 1 фільтр відключений на промивку). Фільтри оснащені форсунками для досягнення рівномірного розподілу води під час фільтрації і промивки. Фільтруючий матеріал складається з термічно обробленого гідроантрациту типу Hydroantrazit H з гранулометричним складом 1,4 - 2,5 мм і фільтруючого піску 0,71 - 1,25 мм. Фільтруючі шари розташовані на підтримуючому шарі завтовшки 200 мм і що складається з гравію крупною 2,0-3,15 мм. Гідроантрацит в комбінації з фільтруючим піском відмінно зарекомендував себе для фільтрації води, що містить зважені речовини, водорості і загиблі мікроорганізми. Фільтри мають дуже високу поглинаючу здатність і тонкість фільтрації приблизно 20 мкм. Розташований під гідроантрацитом фільтруючий дрібнозернистий пісок служить другою ступенів фільтрації для тонкої фільтрації і їм також запобігає проскакування вугільного пилу.

Втрата натиску через багатошаровий фільтр підвищується пропорційно кількості затриманих забруднень. Втрати натиску через кожну здвоєну фільтрувальну установку вимірюються диференціальним манометром PDISA+ 1 - 3 і досягши значення більше 0,5 бар автоматично починається промивка фільтрів, причому фільтри одного здвоєного блоку промиваються один за одним. Проте звичайно промивка починається після проходження об'єму води, що вільно задається. Таймер забезпечує періодичну промивку один раз в тиждень при украй низькому навантаженні.

Промивка фільтру здійснюється окремо повітрям і водою. Спочатку здійснюється розпушування фільтруючого шару повітрям. Для цієї мети рівень води у фільтрі знижується приблизно до 100 мм вище за рівень завантаження. Стисле повітря для промивки подається з промислової системи стислого повітря і, перш за все, очищається на механічному і вугільному фільтрах F12 і F13. На редукційному клапані AV 1.2 тиск повітря встановлюється приблизно 0.5 бар. Тривалість розпушування складає 5-7 хвилин.

Два насоси промивної води Р11 і Р12, що працюють паралельно, подають сиру воду з баків протипожежного запасу води в нижню частину фільтрів. Промивка проводиться без натиску від низу до верху, причому досягається розширення фільтруючого шару приблизно на 30 %, таким чином, забруднення можуть бути легше видалені. Промивна вода, що містить забруднення відводиться через воронку у верхній частині фільтру. Після закінчення промивки місткість фільтру наповнюється сирою водою. Останнім етапом промивки є скидання першого фільтрату. Цей крок здійснюється в напрямі зверху вниз із швидкістю сирої води, як і в робочому циклі. Перший фільтрат в течії 5 - 10 хвилин поступає в каналізаційну систему.

Фільтри здвоєної установки промиваються один за іншим, причому на промивку відключається тільки один фільтр.

Промивні води подаються в проміжну ємність В12, встановлену в підвалі, і подаються насосами Р13 і Р14 (один резервний) продуктивністю 30 м³/год при тиску 2 бар до грязевловлювача, який знаходиться на території ТЕЦ.

4.1.2 Декарбонізація

Перша стадія пом'якшення і переведення бікарбонатів у вільну вуглекислоту здійснюється на іонообмінниках Е1 - Е4 із слабокислою смолою з активними карбоксильними групами. Діаметр кожного фільтру складає 2400 мм, а висота циліндрової частини 2500 мм. Унаслідок низької дисоціації іона Н⁺ карбоксильної групи, солі сильних аніонів, як хлориди, сульфати і нітрати, не можуть розщеплюватися. При цьому обмінюються тільки ті катіони, які є еквівалентними змісту слабких аніонів (карбонат), як, наприклад [10]:

RCOOH + Са(НСО_З)₂ = (RCOO)₂Ca + 2СО₂ + 2Н₂О

При обміні катіонів металів на катіони Н⁺ знижується значення рН води і одночасно іон бікарбонату перетворюється на вільну вуглекислоту. Таким чином, проводиться декарбонізація слабокислимі смолами, для регенерації яких використовується сірчана кислота.

Під час процесу регенерації вода розподіляється через інших три іоніти. При цьому продуктивність загальної установки не знижується.

Цикл, регенерації, починається із зворотної промивки відповідного іонообмінника. Декарбонізована вода забирається насосами Р6 - Р8 з місткості зберігання води, регенерації, загальним об'ємом 160 м³ і подається в нижню частину іонообмінника. Зворотна промивка служить для видалення забруднень і дрібних смоляних частинок, а також для розпушування і класифікації смоли. Розширення завантаження іонообмінника під час промивки складає 80%.

Добавки хімічних реагентів здійснюється з сірчаною кислотою, яка забирається інжектором з витратного бака сірчаної кислоти і розбавляється транспортною водою, що подається насосами Р6 - Р8 (один в роботі), до концентрації 0,8 %..

Хімічна добавка в пласт іоніту проводиться зверху вниз і займає приблизно 70 хвилин і контролюється АСУ шляхом вимірювання значення рН.

Після завершення добавки хімікати, що залишилися, витісняються транспортною водою в тому ж напрямі.

Після кожної регенерації витратний бак сірчаної кислоти наповнюється з контейнера В8 за допомогою перекачуючого насоса Р20 або з контейнера В9 за допомогою перекачуючого насоса Р19. Загальний об'єм кожного контейнера складає 40 м³.

Останнім ступенем регенерації є швидка промивка. Цей процес проводиться за допомогою сирої води в тому ж напрямі, як і в робочому циклі. Тривалість останнього ступеня складає приблизно 15 хвилин.

Під час регенерації одного іонообмінника декарбонізації регенерація яких або інших іонообмінників неможлива.

Стічна вода після регенерації поступає в резервуар - усреднювач В13, загальний об'єм якого 250 м³, де вона розбавляється сирою водою для запобігання осадженню сульфату кальцію. Немає необхідності в процесі нейтралізації.

Після декарбонізації встановлюється уловлювач іоніту F7. У разі пошкодження форсунок іонообмінника, він запобігає перенесенню іоніту в подальші ступені установки. Контроль над уловлювачем іоніту здійснюється з допомогою АСУ за допомогою датчика диференціального тиску. У разі сильного зниження натиску при використанні уловлювача іоніту, його необхідно промивати уручну.

4.1.3 Дегазатор

Видалення вільної вуглекислоти здійснюється в дегазаторі D1. Зовнішній діаметр колони дегазатора складає 2800 мм, висота циліндрової частини - 3950 мм. Нижня форсунка, встановлена у верхній частині дегазатора забезпечує рівномірний розподіл води по всьому поперечному перетину скруберної колони. Вода струмує на синтетичну насадку зверху вниз і утворює тонку водяну плівку на поверхні насадки. В той же час з дегазуючого вентилятора V1 у висхідний потік через насадку поступає приблизно 8400 Нм³/год повітря, яке сприяє інтенсивному перенесенню газу і викиду вільної вуглекислоти. Дегазована вода збирається в приймальному резервуарі В1 і звідти під тиском поступає на наступну стадію обробки за допомогою насосів дегазатора Р1 - РЗ (один резервний). Рівень в приймальному резервуарі контролюється АСУ за допомогою вимірювального перетворювача рівня і підтримується постійним за допомогою дросельного клапана з електроприводом.

Значення рН в дегазованій воді все ще низьке, не дивлячись на збільшення його шляхом викиду СО₂. Надалі його значення збільшується при додаванні розчину їдкого натра. Для кращого регулювання значення рН використовується 2-3% розчин їдкого натра, який розбавляється в окремому баку ВЗ і переноситься в дозуючу ємність за допомогою перекачуючого насоса для NaOH P21. Дозування проводиться за допомогою двох мембранних дозуючих насосів Р22, Р23 (один резервний). Потік визначається індуктивним витратоміром. Повний процес контролюється АСУ і регулюється по низхідному потоку вимірювальним приладом для рН

.1.4 Пом'якшення

Для кінцевого процесу пом'якшення декарбонізованої води використовується спеціальна іонообмінна смола, яка регенерується за допомогою розчину звичайної куховарської солі (8-10%) після її виснаження. Чотири іонообмінники Е5 - Е8 сконструйовані із зовнішнім діаметром 2000 мм, заввишки корпуси 2000 мм з робочим нерухомим шаром на основі процесу Upcore. АСУ починає автоматичну регенерацію у випадку, якщо буде перевищена заздалегідь встановлена пропускна спроможність іонообмінника (розрахована АСУ) або після зупинки із-за жорсткості. Під час регенерації вода розподіляється між трьома іонообмінниками. Це, проте, не впливає на продуктивність установки в цілому.

Система Upcore працює з низхідним робочим потоком і висхідним потоком регенерації. Оскільки робочий цикл відбувається при низхідному потоці, то пласт іоніту не чутливий до змін притоки. Отже, немає небезпеки порушення іонної шаруватості у разі коливання продуктивності.

Зона високої регенерації в нижній частині іонітного шару зберігається, і запобігає накопичення включень з відпрацьованим іонітом з верхніх шарів.

Під час регенерації у висхідному потоці іонітний шар ущільнюється і рухається вгору по інертному іонітному шару.

Розчин, регенерації, проходить через шар іоніту з достатньою швидкістю, щоб підтримувати його в ущільненому стані.

Цикл регенерації іонообмінника Upcore полягає в наступному:

Метою циклу регенерації є регенерація іоніту і видалення завислих речовин і дрібних частинок смоли. Ефективність протиточної системи залежить від підтримки високоактивного тонкого очищення в течію всього робочого процесу і процесу регенерації. Протягом робочої фази пласт іоніту нерухомий щодо нижньої частини розподільного пристрої. Це досягається шляхом наступних ступенів регенерації: стискання - ін'єкція - зігнало - осадження - швидка промивка.

Шар іоніту ущільнюється по відношенню до інертного іоніту в час первинної фази за допомогою води у висхідному потоці. Необхідна швидкість потоку для ущільнення визначається розміром і щільністю частинок іоніту, заввишки вільного простору місткості над іонітом і температурою води. Для повного ущільнення шару іоніту потрібна всього пара хвилин. У час ущільнення шар іоніту звільняється спочатку від зважених речовин (речовини відділяються шляхом фільтрації на поверхні шару в течію робочого циклу) і дрібних частинок смоли дякуючи гідродинамічному гравітаційному ефекту.

Цей процес самоочищення завершується під час подальшої фази регенерації. Після ущільнення смола не міняє свого стану, навіть при зниженні продуктивності.

Це дозволяє контролювати швидкість потоку, в результаті час контакту і концентрація розчину, регенерації, оптимізують процес регенерації. Зміни об'єму шару іоніту сприяє також кращому очищенню.

Після етапу завантаження в системі Upcore слідує етап повільного очищення. Більш того, швидкість потоку води у висхідному потоці така ж, як і при завантаженні.

Після цього шар смоли може вільно зменшитися. Це займе приблизно 5-10 хвилин, поки ущільнений шар іоніту осяде. Під час осадження пласт осідає шар за шаром до дна резервуару.

Іоніт класифікується залежно від висоти підйому і що залишилися зважених дрібних частинок смоли. Під час осадження іоніт опускається пласт за пластом, тоді як дрібні частинки мігрують вгору і віддаляються під час стадії ущільнення при подальшій регенерації.

Це запобігає проникненню дрібних частинок в резервуар низхідного протока під час робочого циклу. Під час стадії осадження шар високо регенерованого іоніт не руйнується.

Цикл регенерації закінчується стадією швидкої промивки. Під час швидкої промивки швидкість води в низхідному потоці така ж, як і в робочому циклі.

Після ступеня пом'якшування встановлюють один уловлювач іоніту F10. У разі пошкодження форсунок іонообмінника це запобігає попаданню іоніту споживачу. Контроль над уловлювачем здійснюється АСУ за допомогою датчика диференціального тиску. У разі високого перепаду тиску унаслідок уловлювача іоніту, його необхідно промити вручну.

Розсіл готується в резервуарах для зберігання і розчинення солі (не входить в комплект постачання). З цього резервуару розсіл відбирається за допомогою насосів для хімічних реагентів Р29, РЗО (один резервний). Для досягнення якнайкращої якості розсолу, регенерації його, фільтрують в механічних дискових фільтрах F10 і F11. Ступінь забруднення цих фільтрів контролюється АСУ за допомогою диференціального манометра. Якщо унаслідок забруднення фільтрів перепад тиску дуже високий, АСУ починає автоматичну комбіновану водно-повітряну промивку. Вода для промивки поступає з резервуару В16. Відфільтрований розсіл поступає у витратний резервуар для розсолу, тоді як процес наповнення ініціюється АСУ.

Для регенерації розсіл (25%) з витратного резервуару відбирається за допомогою інжектора J3 (або J2 у разі регенерації пом’ягчувача мережі теплопостачання Е9) і розбавляється транспортною водою (зм'якшена вода), яка відбирається за допомогою водяних насосів Р6 - Р8 (один в роботі) з бака для зберігання живильної води для казана В7 для отримання 8-10% розчину для регенерації і потім подається у відповідний іонообмінник.

Вода, використовувана для ущільнення іонообмінників Na⁺ також відбирається з бака В7 за допомогою таких же насосів. Для ущільнення помягчувача мережі теплопостачання Е9 використовуються два з насосів, регенерацій Р6 - Р8.

Додаткова вода районної системи теплопостачання поступає прямо до споживача. Живильна вода для казана зберігається в спеціальному баку В7 і поступає за допомогою насосної станції Р4, Р5 (одна резервна) в котельну із швидкістю 33 м³/ч при тиску 4,5 бар. Рівень наповнення бака В7 контролюється АСУ за допомогою датчика придонного тиску.

4.2 Характеристика обладнання для установки підготовки води для СТ-1

Характеристика обладнання для установки підготовки води для СТ-1 наведена в таблиці 4.1.

Таблиця 4.1

4.2.1 Будова катіонітового фільтру

Катіонітовий фільтр являє собою вертикальну циліндричну посудину, до якої приварені два штампованих сферичних днища. До нижнього днища приварені три опори, корпус забезпечений двома люками для завантаження фільтруючого матеріалу і ремонтно-монтажних робіт у середині фільтру.

На рівні нижнього дренажно-розподільного пристрою до корпусу приварений штуцер для гідровивантаження катіоніту. У верхній частині циліндричного корпусу знаходиться штуцер для гідрозавантаження катіоніту у фільтр.

У середині фільтру розташований:

·   верхній розподільчий пристрій (ВРП);

·        нижній дренажно-розподільчий пристрій (НДРП);

НДРП складається з вертикальної сталевої труби з заглушеним верхнім кінцем, і колектора із системою, розташованих по обидва боки променів з нержавіючої труби Ду-50 із щілинними отворами = 0,25 мм. НДРП призначено для рівномірного розподілу по всій площі поперечного перерізу фільтра протікаючої через нього води як при пом'якшенні, так і при розпушенні, і промиванні, а щілинні отвори в променях нижнього розподільчого пристрою запобігають вимиванню фільтруючого матеріалу з фільтра.

Верхній розподільчий пристрій складається із сталевої труби з заглушеним нижнім кінцем, у який врізані промені з отворами діаметром 10 мм, просвердлені по всій довжині. Верхній розподільний пристрій служить для підведення вихідної води, а також для рівномірної подачі у фільтр розчину солі, що регенерує, і відводу води, що спушує.

Нижнє днище Na-катіонітових фільтрів залито бетоном до щілинних отворів.

У нижній частині сферичного днища знаходиться патрубок для відведення оброблюваної води з нижнього дренажно-розподільного пристрою і спорожнювання фільтра. До цього ж патрубка підводиться вода для рихлення фільтра.

Трубопроводи і запірна арматура розташовані по фронті фільтра.

Пробовідбірні пристрої розміщені по фронту фільтра і складаються з трубок відбору проб із відвідних та підвідних трубопроводів, запірної арматури.

На цих же лініях установлені манометри, що показують тиск до і після фільтра.

Постачання фільтрів регламентоване ГОСТ 4.472-87. СПКП. «Устаткування водопідготовки для енергетичних казанів і казанів промислових підприємств. Номенклатура показників» [11]:

·   корпуси виготовляються з вуглецевої сталі і пристосовані під нанесення захисного покриття. Перед нанесенням захисного покриття всі нерівності зварних швів повинні бути видалені, гострі кромки і кути округляють;

·        зварка проводиться до нанесення захисного покриття.

4.2.2 Сольові ями

а) Сольова яма № 1, № 2 - це бетонована ємність об`ємом 20 м³, стінки якої покриті 3-ма шарами склотканини, просоченої епоксидною смолою. По дну ями № 1 і № 2 прокладений колектор, у який врізані промені з щілинними отворами. У колектор врізані труби для підведення води при заповненні і рихленні. Яма № 1 призначена для збереження солі у виді насиченого розчину і подачі його в яму № 2, де готується робочий розчин 8-10% густини для подачі в бак-мірник для регенерації натрій-катіонітових фільтрів. До ям підведений трубопровід, для заповнення їх сирою водою, через вентиль № 18.

б) Яма (площадка з бортами) № 3 - збереження солі, ємністю 50м³, призначена для розвантаження солі транспортом, самоскидами, з наступним змиванням солі в сольову яму № 1 чи № 2 через шандори, закриті сіткою, що запобігає попаданню в яму сторонніх предметів.

в) При відмиванні фільтрів під час регенерації, після скидання в дренаж солей Са і Мg, відмивочні води, починаючи з жорсткості відмивочної води рівної 3000 мг.екв./л. збираються через засувку у сольову яму №1 одночасно змиваючи сіль у ямі № 3.

.2.3 Насосне устаткування водопідготовчої установки, складів реагентів, установки нейтралізації вод промивки

Встановлення насосів регламентоване ГОСТ 26-13-47-77 «Насоси, загальні технічні умови», яким передбачається наступне [12]:

·   габаритні насоси і насосні агрегати поставляються в зібраному вигляді, насоси, негабаритів, по можливості максимально закінченими вузлами, що не вимагають розбирання на монтажі;

·        у рамах або плитах насосів і насосних агрегатів передбачаються віджимні болти для вивіряння устаткування на фундаменті і отвори для заливки бетонного розчину;

·        на корпусах насосів влаштовуються контрольні майданчики для установки приладів контролю при монтажі;

·        консервація насоса, що поставляється блоково, його вузлів і комплектуючих виробів повинна забезпечувати захист від корозії при транспортуванні і зберіганні на складі до двох років з часу відвантаження.

Насоси призначені для експлуатації в умовах макрокліматичного району з помірним кліматом в закритому опалювальному приміщенні з витяжною для приточування вентиляцією.

Рівень шуму, що створюється насосним устаткуванням, за звичайних умов роботи не повинен перевищувати 85 децибел по горизонталі на відстані одного метра від всіх поверхонь насоса і його пристосувань і на висоті 1,5 метра від рівня підлоги, на якій встановлені насоси.

Устаткування, що підлягає антикорозійному покриттю, повинно мати не менш 2-х лазів діаметром 800 мм.

Всі баки повинні мати нижні лази діаметром 800 мм для ремонту, огляду і чищення. а також пристрої для дренування.

На поверхні, що підлягає антикорозійному покриттю, кромки зварюваних деталей повинні округляти.

У разі установки устаткування з антикорозійним покриттям поза будівлею і підметом теплоізоляції, деталі кріплення ізоляції повинні бути приварені до нанесення покриття.

Зовнішні поверхні устаткування повинні ґрунтувати і бути пофарбований.

Вихлопні, вентиляційні патрубки баків для зберігання реагентів повинні мати уловлювачі шкідливої пари.

Конструкція, матеріали, виготовлення, монтаж, ремонт і експлуатація трубопроводів і їх елементів, що транспортують воду різної якості і агресивні розчини повинні задовольняти вимогам СНіП 3.05.05-84 «Технологічне устаткування і технологічні трубопроводи»

Відповідність арматури вимогам вказаних правил повинна бути підтверджена виготівником (постачальником) арматури сертифікатом відповідності, виданим сертифікаційним центром України.

Конструкція, матеріали, виготовлення, монтаж, ремонт і експлуатація трубопроводів і їх елементів, що транспортують воду різної якості, реагенти і їх розчин повинні задовольняти вимогам [13]

Труби, що поставляються для реконструкції ХВО, повинні розроблятися, виготовлятися і поставлятися згідно діючим в Україні Законам, ухвалам, стандартам і нормам, а також задовольняти вимогам відповідних європейських і міжнародних стандартів. Постачальник повинен при необхідності надати дозвіл на застосування своєї продукції в Україні, видане Держнаглядохоронпраці.

Розміри сталевих труб, виготовлених в західноєвропейських країнах повинні відповідати вимогам ISO 4200 / DIN 2458, а труб, вироблених в країнах СНД - діючим стандартам.

Матеріал труб вибирається з урахуванням температури зовнішнього повітря -22°С.

Антикорозійні покриття внутрішньої поверхні устаткування і трубопроводів водопідготовки і складу реагентів слід передбачати з матеріалів, що забезпечують виключення виділення шкідливих речовин в подпіточную воду тепломережі, частка забезпечення її якості відповідно до ГОСТ 2874-82 «Вода питна».

Для трубопроводів і устаткування зовнішньої установки повинна бути передбачена теплова ізоляція.

Після збірки і монтажу всі компоненти, включаючи систему трубопроводів, повинні пройти гідравлічні випробування на міцність і щільність.

4.2.4 ВПУ мережі теплопостачання

ВПУ мережі теплопостачання складається з одного катіонного фільтру для сильних кислот, що працює відповідно до принципів Upcore, описаних вище. Тривалість роботи між двома регенераціями обмежується двома тижнями, Більш того, залишкова жорсткість контролюється приладом для вимірювання жорсткості. У разі проскакування жорсткості починається автоматична регенерація.

Після ВПУ мережі теплопостачання встановлюється уловлювач іоніту F9. У зв'язку з цим у разі пошкодження форсунок обмінника, іоніт не переноситься в опалювальну мережу. Уловлювач іоніту контролюється АСУ за допомогою диференціального датчика тиску. У разі високого перепаду тиску унаслідок уловлювача, його необхідно промити уручну. Повернення пом'якшеної води проводиться за допомогою насосів DH P9 і Р10 (один резервний).

4.2.5 Зберігання хімічних реагентів

Для сильних хімічних реагентів використовуються три баки для зберігання (два баки для сірчаної кислоти В8 і В9, виготовлені із сталі із загальним об'ємом 40 м³ кожен і для їдкого лугу В10, виготовлений з ПЕ високої щільності з повним об'ємом 5 м³). Кожен бак обладнаний запобіжним пристроєм від переливу. Бак встановлюється в захисному бетонному піддоні. Поверхня піддону покрита спеціальним. кислотостійким матеріалом. У захисному піддоні встановлюється датчик витоку. У разі попадання рідини на піддон датчик відразу подає сигнал.

Рівень наповнення баків контролюється АСУ за допомогою датчиків рівня. У кожному баку знаходиться по три датчики. Як тільки бак повинен бути наповнений, АСУ подає сигнал оператору.

Висновки:

Розроблена технологічна схема відповідає всім вимогам технології підготовки води для теплових мереж і може бути впроваджена під час реконструкції установки водопідготовки на СТ-1.

Допоміжне устаткування і монтажні роботи повинні відповідати діючим стандартам і враховувати розроблені в дипломному проекті рекомендації.

Процеси роботи установки на всіх стадіях технологічного циклу підготовки і очистки води для теплових мереж мають високі технічні характеристики, значну економію реагентів, матимуть високий економічний ефект.

В проекті використання засовів автоматизованих систем управління процесами підготовки води мають забезпечувати високу ефективність роботи установки, якість вихідної води, безпеку праці працівників.

5. ОЦІНКА ЕКОНОМІЧНОЇ ЕФЕКТИВНОСТІ ВІД ВПРОВАДЖЕННЯ ПРОЕКТУ РЕКОНСТРУКЦІЇ

Розрахунок економічної ефективності виконаний орієнтовно на стадії початкових даних із розрахунку впровадження розробленого методу реконструкції установки очищення і пом’якшення води для теплових мереж із використанням іонообмінних способів Na-катіонування і декарбонізації та застосування сучасних типів фільтруючих матеріалів (слабокислотних катіонітів).

Розрахунки виконувалися згідно єдиної методики в наступній послідовності [14, 15]:

наведено розрахунок капітальних, експлуатаційних і приведених витрат, необхідних для реконструкції установки очищення і пом’якшення води для теплових мереж із використанням іонообмінних способів катіонування і декарбонізації

розраховано техніко-економічну ефективність рекомендованого заходу, яка визначалася шляхом співставлення витрат на реконструкцію водоочисного обладнання..

5.1 Капітальні витрати

При визначенні капітальних витрат використовувались данні проектної документації підприємства АЕК «Київенерго».

Для визначення капітальних витрат за технологією хімводоочищення, що було встановлено на підприємстві до реконструкції застосовувалися дані бухгалтерії та коефіцієнт інфляції.

При проведенні реконструкції враховуємо нове обладнання з урахуванням витрат на доставку і монтаж на промисловій дільниці із врахуванням вартості демонтажу існуючого обладнання.

Порівняльна характеристика капітальних витрат підготовки води наведена в таблиці 5.1.

Таблиця 5.1

.2 Експлуатаційні витрати

При розрахунку експлуатаційних витрат враховують такі елементи витрат [32]:

) повну заробітну плату

Для обслуговування установки підготовки води для теплових мереж як за базовим методом так і після реконструкції необхідний той же самий персонал. За даними виробництва загальний фонд заробітної плати персоналу складає як для базового методу так і для методу очистки викидів після реконструкції 216738 грн/рік.

2)витрати на поточний ремонт обладнання та заходів автоматизації

Витрати на поточний ремонт по очисного обладнання складаються з заробітної плати слюсаря  по ремонту і на матеріали , які приймаємо згідно даних бухгалтерії ТМ.

) загальна сума витрат на електроенергію

Витрата електроенергії, яка споживається установками до і після реконструкції, розрахована виходячи з робочої потужності електроустаткування по формулі Зубицького:

(5.1)

де  - загальна річна витрата електроенергії з урахуванням різного числа годин роботи електроустаткування;

- коефіцієнт попиту, що враховує навантаження електроустаткування, =0,65;

- к. к. д. двигуна, =0,85;

- к. к. д. кабельної мережі, =0,92.

) витрати на матеріали для фільтрування і реагенти з урахуванням транспортно-заготівельних витрат, які складають 17%.

Результати розрахунку експлуатаційних витрат наведені в таблиці 5.2.

Таблиця 5.2

Порівняльний розрахунок витрат на приготування пом’якшеної води ВПУ СТ-1 до реконструкції (діючої) та після реконструкції

5.3 Визначення економічного ефекту природоохоронних заходів на стадії досліджень та розробок реконструкції ВПУ для СТ-1

Річний економічний ефект від впровадження нової технології очищення або нових конструкцій очисних споруд визначається по формулі

(5.2)

де С_б та С_р - собівартість або питомі експлуатаційні витрати по базовому (до реконструкції) та новому (рекомендованому для реконструкції) варіанту з використанням нової техніки відповідно, грн./ м³;

К_б та К_н - питомі капітальні витрати по базовому та новому варіантах;

Е_н - нормативний коефіцієнт ефективності капіталовкладень, для нафтогазової промисловості складає 0,15;

Q_р - середньорічна продуктивність, м³;

Собівартість очистки 1 м³ підживлюючої води визначається за формулою

, грн./т(5.3)

де Е_і - експлуатаційні витрати, грн..

Q_р - середньорічна продуктивність, м³;

Питомі капіталовкладення на очистку 1 м³ визначають за формулою:

(5.4)

де К_і - капітальні витрати по базовому та новому варіантах, грн.

До реконструкції:

К_б=3575223/1332519=2,68 грн./м³

Після реконструкції:

К_р=3847618/1812112=2,13 грн./м³

Тоді річний економічний ефект від впровадження нової технології очищення газів від пилу нетоксичного складе

Термін окупності інвестицій складає

Таким чином, на зважаючи на більші капітальні вкладення запропонованої технології, реконструкція очисних споруд і впровадження нової установки підготовки води для теплової мережі СТ-1 економічно доцільно, бо за рахунок використання двоступінчастого катіонітного методу з використанням слабо кислотного катіоніту DOWEX знижуються експлуатаційні витрати підготовки води.

Крім того в розрахунку економічного ефекту не було враховано зменшення екологічних збитків від зменшення обсягу стічних вод промивки механічних фільтрів.

Висновки:

Аналізуючи розрахунки економічної ефективності реконструкції установки підготовки води для підживлення теплової мережі СТ-1 АЕК «Київенерго» можна стверджувати про доцільність впровадження технології, розробленої і запропонованої в дипломному проекті.

Економічна ефективність від реконструкції очисного обладнання і зменшення експлуатаційних витрат, а разом з ними і собівартості води для підживлення складає 1200524,2 грн. Термін окупності технології близька 3,5 року.

6. ОХОРОНА ПРАЦІ

.1 Загальні питання охорони праці і навколишнього середовища

Актуальність і розгляд питань охорони праці і навколишнього середовища полягає в дослідженні умов праці, технологічних процесів і виробничого устаткування для вивчення причин виробничого травматизму, а також забезпечення безпеки, нешкідливості і полегшення праці працівників та їхнього здоров'я і працездатності [33].

Поліпшення умов праці, підвищення його безпеки впливають на результати виробництва, продуктивність праці, якість і собівартість продукції, що випускається. Безпека праці і поліпшення умов праці приводять до зниження виробничого травматизму, професійних захворювань, що зберігає здоров'я трудящих і одночасно приводить до зменшення витрат на оплату пільг і компенсацій за роботу в несприятливих умовах праці, на оплату наслідків такої роботи (тимчасової або постійної непрацездатності), на лікування, перепідготовку працівників виробництва в зв'язку з плинністю кадрів із причин, зв'язаним з умовами праці.

Державна політика в галузі охорони праці базується на основі Закону Верховної Ради України «Про охорону праці» м. Київ, 14 жовтня 1992 р.

Цей Закон визначає основні положення, що стосуються реалізації конституційного права громадян на охорону їхнього життя і здоров'я в процесі трудової діяльності, регулює за допомогою відповідних державних органів. Відношення між власником підприємства, установи та організації або уповноваженим органом (далі власник) і працівником з питань безпеки, гігієни праці і виробничого середовища і встановлює єдиний порядок організації охорони праці в Україні [34]. Відповідно до Закону України

«Про охорону праці» (стаття № 49 ) особи, які не виконують вимоги інструкції з охорони праці, залежно від характеру порушень притягуються до дисциплінарної, матеріальної, адміністративної та кримінальної відповідальності

Екологічна безпека навколишнього середовища для життя і здоров'я людини гарантується Законом України «Про охорону навколишнього середовища» [17]. Цей закон - невід'ємна умова стійкого розвитку суспільства. Він визначає правові, економічні і соціальні умови організації охорони навколишнього природного середовища на користь людини.

.2 Виробнича санітарія

При підготовці води для підживлення теплової мережі СТ-1 мають місце такі небезпечні і шкідливі чинники, які за ГОСТ 12.0.003-74 [18] представлені в таблиці 6.1.

У лабораторії хімічної служби діють такі небезпечні і шкідливі виробничі фактори:

·   скляний посуд, що легко б’ється;

·        агресивні розчини (лугів і кислот), що використовуються при приготуванні розчинів і виконанні аналізів;

·        отруйні речовини;

·        легкозаймисті речовини;

·        електроустаткування під напругою;

·        використання електронагрівальних приладів;

·        кисневі балони під тиском.

При проведенні аналізів у лабораторії хімічної служби використовуються слідуючи отруйні речовини:

·   нітрат ртуті (для визначення хлоридів);

·        реактив Неслера - препарат, що містить ртуть (для визначення амонію);

·        хлорид барію (для визначення сульфатів);

·        чотирихлористий вуглець (для визначення нафтопродуктів).

Таблиця 6.1

Небезпечні і шкідливі продуктивні чинники в приміщенні очисних споруд

Стисла характеристика отруйних речовин наступна.

Нітрат ртуті (азотнокисла ртуть) - білий порошок, із неприємним запахом.

Реактив Несслера - являє собою безбарвну рідину, має неприємний запах.

При гострому отруєнні солями ртуті розпухають губи, відбувається сильне запалення ясен, і поступово наступає спад серцевої діяльності.

Хлористий барій - являє собою білий порошок, добре розчинний у воді. Ознаки отруєння організму виражаються в появі сльозоточивості, болю в шлунку, нудоти, підвищується кров'яний тиск.

Чотирихлористий вуглець - являє собою безбарвну рідину, з неприємним запахом, малорозчинну у воді, але добре розчинну в ефірі. Ознаки отруєння організму звичайно виражаються в появі кашлю, розладі дихання, поразці слизистої оболонки й очей, запаморочення, а іноді і до втрати свідомості.

Заходи та засоби з усунення шкідливого впливу хімічних факторів:

·        автоматизація технологічного процесу;

·        вентиляція приміщення - природна, штучна, загальнообмінна, приточно-витяжна аварійна згідно СНіП 2.04.05-92 [20];

·        герметизація апаратів і трубопроводів з ядовитими, агресивними, горючими та вибухонебезпечними середовищами;

·        застосування СІЗ (термозахисний спецодяг, протигаз ФГ-1);

·        застосування приладів контролю виробництва.

Мікроклімат нормується в залежності від пори року і важкості по енерговитратам робіт, що виконуються. Параметри мікроклімату на робочих місцях повинні відповідати припустимим нормам відповідно ГОСТ 12.1.005-88. ССБТ [19] (табл.. 6.2).

Таблиця 6.2

Допустимі параметри мікроклімату в приміщенні

Для нормалізації мікроклімату (експериментального цеху) передбачаються наступні заходи:

- застосування вентиляції й опалення в холодний період року згідно СНиП 2.04.05-92 [20];

-        кондиціонування (установка кондиціонерів);

         герметизація устаткування;

         теплоізоляція устаткування (тепловідводящі екрани, скловата, повсть).

Згідно СНіП 2.04-05-86 [31] в приміщеннях лабораторії та установки ВПУ застосовується загальнообмінна і місцева вентиляція.

Джерелами незначних шумів являються насоси, працюючі кондиціонери, оргтехніка. Рівні звукового шуму на робочому місці відповідно до ГОСТу 12.1.003-83 ССБТ [24] не повинні перевищувати 75 дБ. При впливі шуму на організм людини проявляються такі явища як неврози, підвищення кров'яного тиску, погіршення біохімічних реакцій в організмі й т.п.

Щоб уникнути таких негативних наслідків необхідно застосовувати облицювання стін і стелі звукоізолюючими матеріалами.

Освітлення на робочому місці оператора в денний час застосовується природне двостороннє, у темний час доби - штучне однобічне. Система освітлення - комбінована.

Характеристика освітлення представлена в таблиці 6.3 з урахуванням характеру зорових робіт обслуговуючого персоналу згідно СНіП 11-4-79 [18].

Таблиця 6.3

Характеристика виробничого освітлення на робочому місці в приміщенні очисних споруд

Тому що виробниче приміщення, де експлуатуються очисні спорудження, знаходиться на території України - ІV пояс світлового клімату, то значення КЕО визначене:

^ІV = e^* m·c,

де e^* - нормована величина КЕО для Ш пояса світлового клімату, e^* =0,3%; m - коефіцієнт світлового клімату, для України, m = 0,9

с - коефіцієнт сонячності клімату, з = 0,8 [18].

^ІV = 0,3·0,9·0,8 = 0,22%

Нормоване значення КЕО у виробничому приміщенні забезпечено розрахунком площі світлових прорізів у стадії проектування будинку, де розташоване приміщення очисних споруджень.

Нормоване значення освітленості досягнуте розрахунком числа світильників у приміщенні очисних споруджень методом коефіцієнта використання світлового потоку.

При розрахунку по зазначеному методу потрібний світловий потік однієї лампи:

, лм (6.1)

де Е_min - мінімальна (нормована) освітленість, E_niin =150 лк;

k - коефіцієнт запасу;

S - освітлювана площа, м²;

N - число світильників;

n - число ламп у світильнику, n = 2;

η - коефіцієнт використання світлового потоку в частках одиниці;

z - коефіцієнт мінімального освітлення (коефіцієнт нерівномірності).

Коефіцієнт запасу k враховує запиленість приміщення, зниження світлового потоку ламп у процесі експлуатації. Вибираємо

k = 1,5.

Для визначення коефіцієнта використання світлового потоку η знаходимо індекс приміщення i і попередньо оцінюємо коефіцієнти відображення від поверхонь приміщення: стелі - р_п = 50%, стін - р_с = 30%, розрахункової чи поверхні підлоги р_р = 10%.

Індекс приміщення визначаємо по формулі:

 (6.2)

де А - довжина приміщення очисних споруджень, А = 35 м;

В - ширина приміщення очисних споруд, В = 20 м;

h - розрахункова висота підвісу світильників над робочою поверхнею приміщення, м

h = Н - h_св - h_р (6.3)

де Н - геометрична висота приміщення очисних споруджень, =7 м;

h_CB - звис світильника, h_cв = 0,5 м;

h_p - висота робочої поверхні від рівня підлоги, h_p = 1 м.

h = 7- 0,5 - 1 = 5,5 м,  

Знаючи індекс приміщення, визначений коефіцієнт використання світлового потоку η = 56%

 (6.4)

де Ф_л - потрібний потік однієї лампи, Ф_л=3865 лм

N= =20 світильників

Прийнято 20 світильників типу ЛД із джерелами світла - люмінесцентні лампи типу ЛД-80-4. Схема розміщення світильників представлена на рис. 6.1.

Рисунок 6.1. Схема розміщення світильників у приміщенні очисних споруд

Електроустаткування установки ВПУ харчується струмом перемінної частоти f = 50-60 Гц при напрузі мережі: U = 320-380 В від 3-х фазної і трьохпровідної мережі з ізольованої нейтраллю або заземленої нейтраллю.

Виробниче приміщення відносять до класу приміщень із підвищеною небезпекою ураження електричним струмом згідно ПУЕ - 87 [29]. Мірою захисту є захисне заземлення всіх не струмоведучих металевих частин відповідно ГОСТ 12.1.030-81 [30].

Розрахунок групового (контурного) заземлюючого пристрою

Вихідні дані для розрахунку:

. Найбільший припустимий опір заземлюючого пристрою

_доп = 4 Ом

. Довжина одиночного вертикального заземлювача l_в = 2,5 м

. Діаметр труби одиночного заземлювача d = 0,06 м

. Ширина полосового заземлювача b = 0,06 м

. Відстань від поверхні землі до верха заземлювача to = 0,6 м

6. Питомий опір ґрунту  = 300 Ом · м

Розрахунок опору одиночного вертикального заземлювача:

(6.5)

де  - глибина занурення заземлювача в ґрунт;

 м

Розрахунок опору горизонтального полосового заземлювача:

Знаходимо довжину горизонтального заземлювача:

 м

де  - відстань між заземлювачами, м

 - число вертикальних заземлювачів

 шт.

м

Знаходимо опір горизонтального заземлювача:

Ом

Розрахунок групового контурного заземлюючого пристрою:

Ом

де - коефіцієнт використання вертикальних заземлювачів;

= 0,69;

 - коефіцієнт використання горизонтальних заземлювачів; = 0,45.

,94 < 4

Висновок: умова захисного заземлення виконана.

При роботі з ПЕВМ на оператора впливає гама, рентгенівське, мікрохвильове, видиме, ультрафіолетове й інфрачервоне випромінювання. Рівні цих випромінювань досить низькі й не перевищує діючих норм, згідно ДНАОП 0.00-1.31-99 [35]. Припустимі рівні напруженості ЕОМ наведені в таблиці 6.4. Для захисту від випромінювань на дисплей повинен бути поміщений захисний екран. Також у приміщенні контролюється аеронізація повітря.

Згідно ДНАОП 0.00-1.31-99 [35] поверхневий електростатичний потенціал відео термінала не повинен перевищувати 500 В. Напруженість електростатичного поля на робочих місцях, у тому числі й із ВДТ, не повинна перевищувати 20 кВ/м відповідно до ГОСТу 12.1. 045-84 [36].

Таблиця 6.4

Допустимі рівні напруженості ЕМП радіочастотного діапазону

Оптимальні рівні іонізації повітря при становлять (число іонів в 1 см³ повітря): позитивних 1500 - 3000, а негативних іонів 3000 - 5000.

Для забезпечення робочого місця оператора за дисплеєм передбачається [35]:

·   організація робочого місця відповідно до антропометричних характеристик;

·        виконання ергономічних вимог до розміщення технічних засобів на робочому місці;

·        необхідні санітарно-гігієнічні умови праці.

Екран дисплея на висоті повинен бути розташований на столі або підставці так, щоб кут між нормаллю до центра екрана й горизонтальною лінією погляду становив 20˚.

Кут спостереження екрана, а також інших засобів відображення інформації в горизонтальній площині не повинен перевищувати 60˚.

Пульт дисплея повинен бути розміщений на столі або підставці так, щоб висота клавіатури стосовно підлоги становила 650-720 мм при розміщенні пульта на стаціонарному столі висотою 750 мм необхідно використати крісло з регульованою висотою сидіння й підставки для ніг.

Пульти вентиляційного контролю й панелі сигналізації рекомендується розташовувати прямо перед оператором у зоні досяжності.

Санітарно-побутове обслуговування передбачено за вимогами СНіП 2.09.04-87. В виробничому корпусі вбудовані побутові приміщення, які розташовуються на двох поверхах, кімната прийому їжі та медпункт.

6.3 Пожежна безпека

Відповідно ГОСТ 12.1.004-91 [30] пожежна безпека в приміщенні забезпечується системою пожежного захисту й системою запобігання пожежі.

Згідно ОНТП 24-86 [28] пожежної й вибухопожежної небезпеки виробниче приміщення відносять до категорії В - пожеженебезпечне, тому що в повітрі приміщення може бути присутні хімічні сполуки, що є небезпечним.

Пожежна безпека повинна забезпечуватись:

−     системою запобігання системи;

−          системою протипожежного захисту;

−          організаційно-технічними заходами.

Пожежна безпека об’єкту та його складових частин повинна бути забезпечена як при експлуатації, так і у випадках реконструкції, ремонту чи аварійної ситуації.

Для передбачення пожежі необхідно виключити:

−     утворення горючого середовища;

−          утворення в горючому середовищі джерел зажигання (застосування електрообладнання, що відповідає пожежо- та вибухобезпечним зонам, виконання встановлених правил пожежної безпеки).

Запобігання утворення горючого середовища досягається:

−     встановленням пожежобезпечного обладнання за можливістю в ізольованих приміщеннях або на відкритих ділянках;

−          застосування для горючих речовин герметичного обладнання;

−          максимально можливе застосування негорючих матеріалів.

Протипожежний захист повинен забезпечуватись:

−     застосуванням засобів пожежогасіння та відповідних видів пожежної техніки;

−          застосуванням автоматичних установок пожежної сигналізації та пожежогасіння;

−          організацією вчасної евакуації людей.

Первинні засоби пожежогасіння - ручні вогнегасники ОУ-5 у кількості 10 шт.

З метою попередження пожеж необхідно робоче приміщення тримати в чистоті. Курити в приміщенні заборонено. Робітники повинні дотримуватися правил пожежної безпеки. Засоби повідомлення про пожежу - пожежний зв'язок і сигналізація.

Згідно РД 34.21 122-87 [37] будівля належить до ІІІ категорії пристроїв блискавкозахисту.

Для захисту від прямих ударів блискавки передбачено стержневий блискавковідвід. Для захисту від вторинних проявів блискавки (від електростатичної індукції та заносу високих потенціалів, по наземним комунікаціям) передбачено захисне заземлення всіх металоконструкцій (ввід в будівлю комунікацій, що підходять до будівлі).

6.4 Техніка безпеки

Виробниче устаткування по безпеці роботи й обслуговування повинне відповідати вимогам ГОСТу 12.2.003-91. ССБТ [59].

Розміщення й установка устаткування повинні забезпечувати:

−     можливість здійснення комплексної автоматизації виробничих процесів;

−          безпека обслуговування персоналу;

−          своєчасну евакуацію персоналу при аварійних ситуаціях;

−          дотримання послідовності технологічного процесу;

−          зручність експлуатації і ремонту устаткування;

−          максимальне природне висвітлення, вентиляцію й аспірацію.

Площадки обслуговування і сход повинні відповідати вимогам, викладеним у ГОСТ 12.2.002-75. ССБТ [40]. Характерне застосування огороджень небезпечних зон що рухаються й обертаються частин машин і механізмів, теплоізоляції гарячих поверхонь (скловата, тепловідводящі екрани), запобіжних пристроїв (клапани) і блокувань для проектованого об'єкта (для попередження можливості неправильних або несвоєчасних включень або відключень машин і апаратів, у результаті чого можуть відбутися аварії, пожежі і вибухи) [39].

Застосовують дистанційне керування й автоматизацію: приладів контролю і регулювання технологічних параметрів.

Катіонітові фільтри, фільтри гідроперевантаження не більш, ніж за 3 години до початку внутрішнього огляду, ремонту необхідно промити зворотним протоком води, до появи її з повітряника, після чого відкриваються дренажні засувки(верхній і нижній дренаж) і повітряник.

Після провітрювання фільтра, бака, резервуара, перед допуском в нього людей, необхідно провести аналіз повітря на зміст у ньому кисню,(вміст кисню повинен бути не менш 21%).

Перед пуском електродвигуна насоса, всі запобіжні огородження рухаючих частин повинні бути встановлені і укріплені на своїх місцях.

При наявності в резервуарах, баках, каналах води, рівень якої перевищує 200 мм і температура - 45°С, провадження робіт у них забороняється.

Чищення, обтирання і змащення обертових частин механізмів, що рухаються, а також перелізання і просовування рук за огородження цих частин - забороняється.

Забороняється зберігати в робочих приміщеннях які-небудь невідомі речовини. На всіх склянках з реактивами повинні бути чіткі написи з назвою реактиву.

У лабораторії не дозволяється зберігати і застосовувати їжу, а також курити на робочому місці.

Забороняється застосовувати вогонь для виявлення витоків газу.

Забороняється користуватися битим і тріснутим скляним посудом.

На робочому місці апаратника ХВО повинні знаходитися: нейтралізуючий розчин борної кислоти і розчин питної соди для надання першої медичної допомоги при опіку лугами і кислотами.

Забороняється спускатися в підземні спорудження і резервуари для відбору проб повітря.

6.5 Спецодяг і засоби індивідуального захисту

При роботі з концентрованими розчинами лугу апаратник повинний бути одягнений у спецодяг, гумові рукавички, а очі захищати окулярами.

Усі роботи в зоні працюючого обладнання виконуються в касці. Допуск персоналу в резервуари, фільтри виконується в касках. Без запобіжних поясів з заплечними ременями і канатом, що страхує, допуск у фільтри забороняється [38].

Спецодяг апаратників ВПУ не повинний мати частин, що розвіваються. Роботи повинні виконуватися в штанях, напівкомбінезонах. Забороняється засукувати рукава спецодягу.

Забороняється робота з хромовою сумішшю без гумових рукавичок, захисних окулярів, а також прогумованого або поліетиленового фартуха.

6.6 Перша допомога і вимоги безпеки в аварійних ситуаціях

Необхідно пам'ятати, що при влученні бризів лугу в очі, їх промивають проточною водою в великій кількості, а потім нейтралізують луг - 0,5% розчином борної кислоти. Після надання першої допомоги необхідно звернутися в медпункт.

Якщо луг потрапив на тіло, його негайно треба зняти сухою ганчіркою чи ватою, промити цю ділянку водою і нейтралізувати: луг -

-3% розчином борної кислоти. При розливі лугу - нейтралізувати борною кислотою.

При термічних опіках шкіри слід викликати лікаря або негайно доставити постраждалого в лікувальну установу.

До надання медичної допомоги необхідно обережно, не допускаючи травмування, оголити обпалену ділянку і закрити її сухою асептичною пов’язкою. З обпаленої ділянки не можна знімати прилиплі залишки обгорілого одягу і, взагалі, будь-як очищати його. Дієвим засобом знеболювання при опіках є застосування поверх пов'язки сухого холоду (лід, сніг, холодна вода в поліетиленовому мішечку) [38]. Охолодження одночасно зменшує набряк і запальні процеси в обпалених тканинах.

Не допускається промивання опіків етиловим спиртом, перекисом водню або іншими засобами: змазування мазями, жирами й оліями, присипання питною содою, крохмалем тощо.

Обробка опіків проводиться тільки кваліфікованими медичними робітниками.

При наданні допомоги у випадку гострого отруєння отруйними речовинами необхідно негайно викликати лікаря.

Дія багатьох хімічних речовин виявляється не відразу, а лише після деякого часу. Самолікування у випадку отруєнь хімічними речовинами неприпустимо.

При отруєнні летучими речовинами необхідно, насамперед, вивести постраждалого на свіже повітря або (у холодний час року) у тепле провітрене приміщення і негайно викликати лікаря.

При отруєнні аміаком через дихальні шляхи необхідно вдихати теплі водяні пари з додаванням оцту або декількох кристаликів лимонної кислоти, пити тепле молоко. При сильному отруєнні аміаком випити 8-10 стаканів води з додаванням оцтової кислоти (1 чайна ложка на стакан води) і пити молоко.

При попаданні аміаку в очі необхідно негайно промити їх сильним струменем води, а потім 2%-ним розчином борної кислоти і звернутися в медпункт.

При ураженні електричним струмом основну небезпеку являє втрата свідомості, що супроводжується припиненням дихання і/або пульсу.

Тому головна задача при наданні першої допомоги - якнайшвидше звільнити постраждалого від дії струму. У приміщеннях лабораторії найшвидше і найнадійніше цього можна досягнути шляхом відключення електроенергії загальним рубильником.

Після звільнення від дії струму постраждалому негайно надають медичну допомогу. Якщо дихання слабке і нерівномірне - роблять штучне дихання і масаж серця.

Висновки

1.  Аналіз існуючої технології підготовки води для теплових мереж свідчить про необхідність реконструкції устаткування ВПУ з використанням сучасних ресурсозберігаючих технологій.

2.      На підставі проведених досліджень було розроблено і запропоновано використати технологію очищення і пом’якшення води для теплових мереж із використанням іонообмінних способів Na-катіонування і декарбонізації та застосування сучасних типів фільтруючих матеріалів (слабокислотних катіонітів).

Згідно розробленій технологічній схемі окрім застосування нових фільтруючих матеріалів, було заплановано також:

·   застосування додатково інертних матеріалів фільтрації;

·        застосування трубопроводів з полімерних матеріалів;

·        застосування комплексу сучасних контрольний - вимірювальних приладів і регулюючої арматури;

·        застосування замочної арматури імпортного виробництва;

·        застосування насосів-дозаторів для подачі розчину кислоти на регенерацію слабокислотного катіоніту замість ежектора;

·        відновлення корпусів фільтрів, баків і т.п. із застосуванням сучасних матеріалів, нанесення нових антикорозійних покриттів на внутрішні поверхні, дотичні з водою і реагентами;

·        виготовлення і монтаж верхніх распредсистем, ремонт і модернізація нижніх распредсистем фільтрів;

·        реставрація системи регенерації Na-катіонітних фільтрів, починаючи від резервуару мокрого зберігання, фільтрування розсолу на піщаних фільтрах, закінчуючи місткістю-мірником.

3.Для економічного обґрунтування проекту виконано розрахунок щорічних затрат на роботу очисної установки на базі переобладнання існуючої та затрат на роботу до реконструкції, а також розрахунок капіталовкладень на нововведення та визначено еколого-економічний ефект після реконструкції, який склав 1200524,2 грн. Термін окупності технології близька 3,5 року.

. Для забезпечення безпеки життєдіяльності працівників і зменшення впливу негативних виробничих факторів на здоров’я розроблено і запропоновано комплекс заходів з охорони праці.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. Строительная климатология и геофизика СНиП 2.01.01-82. НИИСФ (кандидаты техн. наук М.И.Краснов, Г.К.Климова), ПНИИИС, НИИОСП им. Н.М. Герсеванова Госстроя СССР, Дальневосточным Промстройниипроектом Минстроя СССР, МГУ им. М.В. Ломоносова, МИСИ им. В.В. Куйбышева Минвуза СССР при участии ГГО им. А.И. Воейкова Госкомгидромета.

. ДСП-201-97 Державні санітарні правила охорони атмосферного повітря населених місць (від забруднення хімічними та біологічними речовинами) Затверджено: наказом Міністерства охорони здоров'я України від 9 липня 1997 р. № 201.

. Про затвердження Правил підготовки теплових господарств до опалювального періоду. Зареєстровано в Міністерстві юстиції України 31 грудня 2008 р. за № 1310/16001.

. Франчук Г. М., Ісаєнко В. М., Запорожець О. І. Урбоекологія і техноекологія: навчально-методичний посібник. - К.: НАУ, 2007 - 200 с.

. Інженерна екологія: Підручник з теорії і практики сталого розвитку / В. А. Баженов, В. М. Ісаєнко, Ю. М. Саталкін та ін. - К.: Книжне видавництво НАУ, 2006. - 492 с. ISBN 966-598-283-4.

. Ісаєнко В.М., Криворотько В.М., Франчук Г.М. Екологія та охорона навколишнього середовища. Дипломне проектування: Навч. посіб. - К.: Книжне видавництво НАУ, 20056. - 192 с. ISBN 966-598-234-6.

. ГОСТ 2874-73 Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством. Утвержден Постановлением Комитета стандартов от 18.10.82 № 3989.

. ГОСТ 2184-77. Кислота серная техническая Утвержден Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 29.09.77 № 2345.

9. Проект реабилитации и расширения централизованного теплоснабжения г. Киева, Украина. Поставка установки водоподготовки для

СТ-1 Раздел VII. Технические Условия - Общие требования IFB KE/023/2.

. Основи загальної екології: Підручник / Білявський Г.О. та інші. - К.: Либідь, 1995. - 368 с.

. ГОСТ 4.472-87 СПКП. Оборудование водоподготовки для энергетических котлов и котлов промышленных предприятий. Номенклатура показателей.

. ГОСТ 26-13-47-77 «Насоси, загальні технічні умови»

. СНиП 3.05.05-84 Технологическое оборудование и технологические трубопроводы Разработан ВНИИмонтажспецстроем Минмонтажспецстроя СССР (инж. В. Я. Эйдельман, д-р техн. наук В. В. Поповский - руководители темы; кандидаты техн. наук В. И. Оботуров, Ю. В. Попов, Р. И. Тавастшерна), Гипронефтеспецмонтажом Минмонтажспецстроя СССР (канд. техн. наук И. С. Гольденберг) и Гипрохиммонтажом Минмонтажспецстроя СССР (инженеры И. П. Петрухин, М. Л. Эльяш).

. Жадан Л.В., Папирова Л.Н. Методические указания к выполнению экономической части научно-исследовательских и дипломных работ. Х.: ХПИ, 1992 - 40 с.

. Методические рекомендации по комплексной оценке эффективности мероприятий направленных на ускорение научно-технического прогресса - М.: ГКНТ, 1988

. Закон Украины «Об охране окружающей природной среды». -Введен 01.07.91.

. Джигирей B.C. Екологія та охорона навколишнього природного середовища: Навч. посіб. - 2-ге вид., стер. - К.: Т-во «Знання», КОО, 2002. - 203 с. ISBN 966-620-108-9.

. ГОСТ 12.0.003-74. ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация. - Введен 01.01.76.

. ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. - Введен 01.01.89.

. СНиП 2.04.05-92. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. - М.: Стройиздат, 1993.

. Юдин. Е.Я. и др. Охрана труда в машиностроении. - М.: Машиностроение, 1983. - 432 с.

. Фарамазов А. А. Охрана труда при эксплуатации и ремонте оборудования химической и нефтехимической промышленности. - М.: Химия, 1985 г.

. СНиП II-4-79. Санитарные нормы и правила. Естественное и искусственное освещение, нормы проектирования. - М: стройиздат. 1980.

. ГОСТ 12.1.000-83. ССБТ. Шум, общие требования безопасности. - Введен 01.07.84.

. ГОСТ 12.1.012-90. ССБТ. Вибрационная безопасность. Общие требования. - Введен 01.07.91.

. ГОСТ 12.4.046-78. ССБТ. Методы и средства вибрационной защиты. - Введен 01.01.79.

. СН 463-74. Санитарные нормы. Указания по определению категории производств по взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности. - Введены 01.06.74.

. ОНТП 24-86. Определение категорий помещений и зданий по взрывоопасной и пожарной безопасности. - М.: МВД СССР, 1986.

. ПУЭ-87. Правила устройства электроустоновок. - М.: Энергоатомиздат,

.ГОСТ 12.1.030-81. ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление, зануление. Введен 01.07.82.

. СниП 2.04-05-86. Санитарные нормы и правила. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха.

. Матричное моделирование техпромфинплана металлургического завода. Аптекарь С.С., Гейфман Р.С. - М.: «Металлургия», 1970. - С. 251.