12) Водоподготовка и водоочистка, их цель. Стадии водоподготовки

Водоподготовка — обработка воды, поступающей из природного водоисточника, для приведения её качества в соответствие с требованиями технологических потребителей.

Водоподготовка заключается в освобождении воды от грубодисперсных и коллоидных примесей и содержащихся в ней солей, тем самым предотвращаются отложение накипи, унос солей паром, коррозия металлов, а также загрязнение обрабатываемых материалов при использовании воды в технологических процессах.

ВОДООЧИСТКА процесс удаления из воды природных, бытовых и промышленных загрязнений с целью получения воды, пригодной для питья или технического применения. Главная цель водоочистки - производство бактериально безопасной воды.

Водоподготовка включает следующие основные этапы:

осветление (удаление из воды коагуляцией, отстаиванием и фильтрованием коллоидальных и суспензированных загрязнений);

умягчение (устранение жёсткости воды осаждением солей кальция и магния, известью и содой или удаление их из воды катионированием);

обессоливание и обескремнивание (ионный обмен или дистилляцией в испарителях);

удаление растворённых газов (термическим или химическим методом) и окислов железа и меди (фильтрованием).

биологическая очистка воды от бактерий, вирусов и других микроорганизмов. В настоящее время в основном используется хлор, озон, УФ-стерилизация и фотолитическое озонирование

улучшение органолептических свойств воды (удаление из воды веществ, придающих воде запах (сероводород, хлор), и ряда органических веществ).

13 «Топливом называется горючее вещество, умышленно сжигаемое для получения теплоты».

Топливо по происхождению делят на:

1.природное топливо (уголь, торф, нефть, горючие сланцы, древесина и др.)

2.искусственное топливо (моторное топливо, генераторный газ, кокс, брикеты и др.).

По своему агрегатному состоянию его делят на :

1.твёрдое

2.жидкое

3.газообразное

Удельная теплота сгорания топлива — физическая величина, показывающая, какое количество теплоты выделяется при полном сгорании топлива массой 1 кг или объёмом 1 м³.

Удельная теплота сгорания измеряется в Дж/кг (Дж/м³) или калория/кг (калория/м³). Для экспериментального измерения этой величины используются методы калориметрии.

Чем больше удельная теплота сгорания топлива, тем меньше удельный расход топлива при той же величине коэффициента полезного действия (КПД) двигателя.

Условное топливо — Химическая или ядерная энергия топлива переводится в различные виды энергии, и чаще всего через преобразование выделяемого при реакциях тепла тепловыми двигателями.

Основной показатель топлива — теплотворная способность (теплота сгорания). Для целей сравнения видов топлива введено понятие условного топлива.

Для сравнения различных видов топлива по их теплотворной способности используют единицу измерения «условное топливо».

Вопрос 14

Каменный уголь служит для сжигания в отопительных системах различных типов. Уголь топят ровно и длительное время поддерживает тепло. Уголь каменный используют как энергетическое и бытовое топливо, а так же применяется как сырье для металлургической промышленности. От глубины залегания каменного угля, зависит способ его добычи. Если глубина залегания менее ста метров, то разработка ведется открытым шахтным способом.

На территории Российской Федерации глубина самых глубоких шахт более 1200 метров.

Характеристики каменного угля различны и зависят от места добычи. Для выбора подходящей марки и вида угля необходимо ознакомиться с характеристиками. Основными характеристиками, которые определяют качество каменного угля, являются: влажность, теплота сгорания, содержание серы, зольность и выход летучих веществ.

Сорт угля определяется размером куска и марки.

Сортомарки – это условное разделение углей по их свойствам, удовлетворяющим те или иные потребности. Поэтому их (сортомарок) может быть значительное количество. Наиболее универсальной является классификация по генетически и технологическим параметрам. Но она рассчитана на общую оценку углей. Для обозначения сортов углей, предназначаемых для использования в теплоэнергетике используют следующую схему.

Сорт = «марка» + «размер кусков»

Классификация углей по маркам:

А – антрацит

Б – бурый

Г – газовый

Д – длиннопламенный

Ж – жирный

К – коксовый

ОС – отощенный спекающийся

СС – слабоспекающийся

Т – тощий

Также, в зависимости от степени обогащения угли делятся на концентраты, промпродукты и шламы.

1. Концентраты, как правило, используются в котельных и для получения электроэнергии.

2. Промпродукты обычно идут на нужды металлургии.

3. Из шламов можно изготавливать брикеты и продавать в розницу населению для личного использования.

В зависимости от степени углефикации (метаморфизма) существуют бурые угли, каменные угли и антрациты. Самая низкая теплота сгорания у бурых углей, а самая высокая – у антрацитов.

Наиболее выгодное отношение цены и удельной теплоты сгорания имеют каменные угли.

Коксование углей

Широко распространённый технологический процесс, который состоит из стадий: подготовка к коксованию, собственно коксование, улавливание и переработка летучих продуктов.

Подготовка включает обогащение (для удаления минеральных примесей) низкосернистых, малозольных, коксующихся углей, измельчение до зёрен размером около 3 мм, смешение нескольких сортов угля, сушка полученной т. н. «шихты».

Коксовая печь — технологический агрегат, в котором осуществляется коксование каменного угля.(на заводе бездымного топлива, Южный Уэльс)

Для коксования шихту загружают в щелевидную коксовую печь (ширина 400—450 мм, объём 30-40 м³). Каналы боковых простенков печей, выложенных огнеупорным кирпичом, обогреваются продуктами сгорания газов: коксового (чаще всего), доменного, генераторного, их смесей и др.

Продолжительность нагрева составляет 14-16 часов. Температура процесса — 900—1050 °C. Полученный кокс (75-78 % от массы исходного угля) в виде т. н. «коксового пирога» (спёкшейся в пласт массы) — выталкивается специальными машинами («коксовыталкивателями») в железнодорожные вагоны, в которых охлаждается («тушится») водой или инертным газом (азотом).

Парогазовая смесь выделяющихся летучих продуктов (до 25 % от массы угля) отводится через газосборник для улавливания и переработки. Для разделения летучие продукты охлаждают впрыскиванием распыленной воды (от 70 °C до 80 °C) — при этом из паровой фазы выделяется большая часть смол, дальнейшее охлаждение парогазовой смеси проводят в кожухотрубчатых холодильниках (до 25-35 °C). Конденсаты объединяют и отстаиванием выделяют надсмольную воду и каменноугольную смолу. Затем сырой коксовый газ последовательно очищают от NH3 и H2S, промывают поглотительным маслом (для улавливания сырого бензола и фенола), серной кислотой (для улавливания пиридиновых оснований). Очищенный коксовый газ (14-15 % от массы угля) используют в качестве топлива для обогрева батареи коксовых печей и для других целей.

Из надсмольной воды (9-12 % от массы угля) отгонкой с паром выделяют: NH3 (в виде концентрированной аммиачной воды), фенолы, пиридиновые основания. Очищенную воду после разбавления технической водой направляют на тушение кокса или на биологическую очистку сточных вод на очистные сооружения.

Каменноугольная смола (3-4 % от массы угля) является сложной смесью органических веществ (в настоящее время идентифицировано только ~60 % компонентов смолы — более 500 веществ). Смолу методом ректификации подвергают разделению на фракции: нафталиновую, поглотительную, антраценовую и каменноугольный пёк. Из них, в свою очередь, кристаллизацией, фильтрованием, прессованием и химической очисткой выделяют: нафталин, антрацен, фенантрен, фенолы и каменноугольные масла.