Общие принципы повышения эффективности и энергосбережения

Общие принципы повышения эффективности и энергосбережения

Основные принципы энергосбережения:

1)политика государства в области энергосбережения (Запрет на оборот энергорасточительных товаров, Ограничения на оборот ламп накаливания)

2)требования к стандартизации, сертификации и метрологии в области энергосбережения (Маркировка товаров по энергоэффективности)

3)основные направления энергосбережения(Требования по переходу на расчеты за энергоресурсы по приборам учета, Требования по энергоэффективности к новым зданиям, строениям, сооружениям)

4)проведение энергетических обследований

5)учет потребления энергоресурсов

 

Конические гидроциклоны

По своей сути гидроциклон — это сепаратор, которые использует центробежную силу, чтобы отделить наиболее мелкие части измельченных шламов (руд) для улучшения качества концентрата продукта. Этот процесс называется дешламация, он основан на движении частиц различной крупности под действием центробежной силы или под действием силы тяжести. Главным принципом является разница скоростей движения частиц, отличающихся массовым значением. В процессе сепарации не происходит химического изменения состава вещества. Даже после тщательной сепарации, абсолютно чистые вещества не получить.

Гидроциклоны просты в эксплуатации, они имеют огромный ряд преимуществ, таких как:

· отсутствие вращающихся механизмов, предназначенных для генерирования, процесс движения осуществляется за счет тангенциального ввода сточной воды;

· используемая суспензия обрабатывается с высокой удельной производительностью;

· возможность создать компактные автоматизированные установки;

· сравнительно не затратная установка и эксплуатация.

 

Эксергетический метод термодинамического анализа

Эксергетический метод термодинамического анализа ЭХТС основан на широком использовании эксергии. В самом общем смысле эксергия вещества есть максимальная работа, которую оно может совершить в обратимом процессе с окружающей средой е качестве источника даровой теплоты, если в конце этого процесса все участвующие в нем виды материи переходят в состояние термодинамического равновесия со всеми компонентами окружающей среды.

Эксергетический метод термодинамического анализа ЗНС основан на широком использовании эксергии. Он является наиболее общим и универсальным способом термодинамического исследования различных процессов преобразования энергии в ЭХТС. Все реально протекающие процессы - необратимые и в каждом случае необратимость является причиной снижения совершенства процесса. Это происходит не из-за потери энергии, а из-за понижения ее качества, т.к. в необратимых процессах энергия не исчезает, а обесценивается. Так, например, дросселирование рабочего тела не изменяет его энергии / sh /, а снижает ее пригодность к совершению паботы или использованию в теплообменниках.

Целью эксергетического метода термодинамического анализа является количественное исследование потенциальных возможностей потоков системы для выбора оптимальной пары потоков при генерации УТ. Во всех опубликованных работах, посвященных эксергетическим исследованиям ХТС [7, 20-24], до конца не решается ключевой вопрос: как использовать результаты эксергетического анализа на практике автоматизированного синтеза ТС.

 

Энергетическая и теплоэнергетическая промышленность

Гидроциклоны могут использоваться для очистки и обработки воды на ТЭЦ, в котельных, тепловых сетях, а также для обработки сточных вод (таблица 5.1). Однако необходимо отметить, что применение гидроциклонов открытого типа на теплоэнергетических объектах малоперспективно: для этой области больше подходят напорные гидроциклоны закрытого типа. Другая специфическая особенность использования этих аппаратов в теплоэнергетике заключается в том, что высокая эффективность очистки достигается при многократном пропускании обрабатываемой воды через гидроциклон. Такая схема хорошо реализуется в условиях постоянной рециркуляции горячей воды в замкнутом контуре.

 

Цилиндрические гидроциклоны

Цилиндрические гидроциклоны применяются для обогащения крупнозернистых смесей при первичной стадии обогащения. Гидроциклоны данного типа изготавливаются одно- и многоступенчатые. Цилиндрический двухступенчатый гидроциклон (Рисунок 3.8) состоит из двух циклонов: основного – цилиндрического 3 и перечистного – конического 6. Исходный продукт, входящий через питающий патрубок 1, разделяется в цилиндрическом гидроциклоне на два продукта: верхний, удаляющийся через патрубок 2 и нижний, переходящий по каналу 4 в конический гидроциклон. Наиболее тяжелая фракция покидает аппарат через регулируемую насадку 7, а через патрубок 5 выходит промежуточный продукт, который снова может быть направлен на рециркуляцию в цилиндрический гидроциклон 3.

Рисунок 3.8 – Цилиндрический гидроциклон

1 – питающий патрубок; 2 – удаляющий патрубок; 3 – цилиндрический циклон; 4 – канал; 5 – промежуточный удаляющий патрубок; 6 – конический циклон; 7 – регулируемая насадка.

 

См. вопрос №3

Общий вид гидроциклона

Рисунок 3.1 –Гидроциклон

1 – корпус; 2 – центральный (шламовый) патрубок; 3 – камера для слива; 4 – песковая насадка; 5 – резиновый вкладыш; 6 – резиновый манжет.

 

Конструкции фильтров

Различают фильтры периодического и непрерывного действия. По способу создания давления различают фильтры, работающие под давлением и вакуум-фильтры (под вакуумом).

Фильтры периодического действия:

1. Нутч-фильтр.

 

2. Рамный фильтр-пресс.

а– плита; б – рама; в– сборка; 1 – отверстия в плитах, образующие при сборке канал для подачи суспензии; 2 – отверстия в плитах и рамах, образующие канал для подачи промывной жидкости; 3 – отверстия для прохода суспензии внутрь рам; 4 – внутренние пространства рам; 5 – фильтровальные перегородки; 6 – рифления плит; 7 – каналы в плитах для выхода фильтрата на стадии фильтрования или промывной жидкости – на стадии промывки осадка; 8 – центральные каналы в плитах для сбора фильтрата или промывной жидкости; 9 – краны на линиях вывода фильтрата или промывной жидкости.

 

3. Рукавный фильтр.

1 – рукава с кольцами жесткости; 2 – трубная решетка; 3 – разгрузочный бункер; 4 – шнек; 5 – устройства для встряхивания рукавов.

 

4. Патронный.

1 – перфорированный патрон; 2 – крышка; 3 – корпус; 4 – фильтровальная перегородка.

 

Фильтры непрерывного действия:

 

5. Барабанный.

1 – перфорированный барабан; 2 – волнистая сетка; 3 – фильтровальная перегородка; 4 – осадок; 5 – нож для съема осадка; 6 – корыто для суспензии; 7 – качающаяся мешалка; 8 – устройство для подвода промывочной жидкости; 9 – камеры (ячейки) барабана; 10 – соединительные трубки; 11 – вращающаяся часть распределительной головки; 12 – неподвижная часть распределительной головки; I – зона фильтрования и отсоса фильтрата; II – зона промывки осадка и отсоса промывных вод; III – зона съема осадка; IV – зона очистки фильтровальной ткани.

 

6. Дисковый.

 

7. Ленточный вакуум-фильтр.

1 – вакуум-камеры; 2 – перфорированная лента; 3 – натяжной барабан; 4 – лоток для подачи суспензии; 5 – фильтровальная ткань; 6 – натяжные ролики; 7 – валик для перегиба ленты; 8 – приводной барабан; 9 – форсунки для подачи промывной жидкости.

Осветлители, нефтеловушки

К отстойникам относят и осветлители, в которых одновременно с отстаиванием сточная вода фильтруется через слой взвешенного осадка, а также осветлители-перегниватели и двухъярусные отстойники, где одновременно с осветлением воды происходит уплотнение выпавшего осадка.

Нефтеловушки применяют для механической очистки сточных вод от нефтепродуктов, способных к гравитационному отделению (всплыванию), и от осаждающихся твердых механических примесей.

 

См. Вопрос №1

Фильтрующие перегородки

К фильтрующим перегородкам предъявляются следующие основные требования:

- наличие сквозных пор, которые легко пропускают фильтрат и задерживают твердые частицы осадка;

- устойчивость к химическому воздействию суспензии и промывной жидкости;

- достаточная механическая прочность.

В большинстве фильтров применяют гибкие перегородки (прессованное волокно или ткань, уложенная на перфорированную поверхность, металлическая или полимерная сетка). Наиболее популярные материалы перегородок: асбест, капрон, лавсан, стекловолокно, полиэтилен, хлорин, нитрон, бумажная лента одноразового использования. Ткани из натуральных волокон (шерсть, шелк, хлопок) применяются сравнительно редко из-за их невысокой химической стойкости. Металлические сетки изготавливают из бронзы и нержавеющей стали. Несжимаемые пористые перегородки (фильтровальные камни): керамические, металлокерамические, металлические, стеклянные, - позволяют проводить фильтрование при высоких температурах и в высокоагрессивных средах. Их изготавливают в виде плитки, полых цилиндров, а чаще всего - в виде патронов.

 

Виды аппаратов газоочистки

1. Гравитационная очистка газов.

1-камера; 2 - горизонтальные перегородки (полки); 3 - отражательные перегородки;4 дверцы

Запыленный газ поступает в камеру 1, внутри которой установлены горизонтальные перегородки 2 (полки). Частицы пыли оседают из газа при его движении между полками, расстояние между которыми составляет 0,1-0,4 м. При такой небольшой высоте каналов между полками уменьшается путь осаждающихся частиц, увеличивается производительность. Вместе с тем наличие полок позволяет увеличить поверхность осаждения, т.е. эффективность процесса разделения. Газ, пройдя полки, огибает вертикальные отражательные перегородки 3, при этом на них дополнительно осаждается количество пыли. Пыль, осевшая на полках, периодически удаляется вручную специальными скребками через дверцы 4. под действием силы тяжести достаточно эффективно можно удалить только крупные частицы. Для частиц меньшего размера эффективность процесса разделения не превышает 40%.

 

2. Под действием сил инерции и центробежных сил.

В центробежных пылеосадителях (циклонах) осаждение взвешенных в газовом потоке частиц происходит в поле центро­бежных сил.

Поступающий на очистку газ подводится к центробежному пылеосадителю по трубопроводу, направленному по касатель­ной к цилиндрической части аппарата. В результате газ вра­щается внутри циклона вокруг выхлопной трубы. Под действием центробежной силы, возникающей при вращательном движении газа, твердые частицы большей массой отбрасываются от центра переферии, осаждаются на стенке, а затем через коническую часть удаляются из аппарата. Очищенный газ через выхлопную трубу поступает в производство или выбрасывается в атмосферу.

С уменьшением радиуса циклона значительно увеличивают­ся центробежная сила и скорость осаждения частиц. На основе этой зависимости созданы конструкции батарейных циклонов, более эффективных, чем обычные циклоны. Батарейные циклоны состоят из параллельно включенных элементов малого диаметра (150— 250 мм). Их применяют в ши­роком диапазоне изменения температур очищаемого газа (до 400° С) при относительно небольшой концентрации взвешенных в нем твердых частиц. Батарейные циклоны имеют прямоуголь­ный корпус и состоят из одной или нескольких секций.

1- корпус; 2,3 -решетки; 4-патрубок для ввода запыленного газа; 5- элементы; 6 – патрубок для вывода очищенного газа; 7 –конусное днище

Общие недостатки центробежных пылеосадителей — недо­статочная очистка газа от тонкодисперсной пыли, высокое гидравлическое сопротивление, а следовательно, и большой расход энергии на очистку газа, быстрое истирание стенок пылью, а также чувствительность аппаратов к колебаниям нагрузки.

 

3.Очистка газов фильтрованием.

По характеру работы различают фильтры непрерывного и перио­дического действия.

Фильтр непрерывного действия характеризуется тем, что подвод суспензии, удаление осадка или отвод сгущенной суспензии осущест­вляются непрерывно. В фильтрах периодического действия непре­рывность операций нарушается.

Фильтры разделены на группы 1—8 по конструкции фильтроваль­ного элемента: 1-барабан (полый цилиндр с горизонтальной осью вращения); 2-диск (плоский фильтровальный элемент круглой формы, закрепленный на вращающемся валу); 3- тарелка (филь­тровальный элемент круглой формы с вертикальной осью вращения); 4- лента (гибкий бесконечный фильтровальный элемент); 5 - филь­тровальный лист (плоский фильтровальный элемент с боковым от­водом фильтрата); 6 - патрон (цилиндрическая труба, покрытая филь­трующей перегородкой); 7-цилиндр (полый цилиндрический эле­мент); 8-плита (плоский фильтровальный элемент, стянутый с со­седними подобными элементами в пакет).

В фильтрах периодического действия фильтрующие элементы по форме аналогичны указанным, но исключен параметр, обеспечи­вающий непрерывность процесса, например вращение.

Рукавные фильтры предназначены для высокоэффективной очистки запыленных газов, не являющихся токсичными, агрессивными, пожаро- или взрывоопасными.

Рукавный фильтр с механическим встряхиванием и обратной продувкой ткани:I- IV - секции фильтра; 1,9 - вентиляторы; 2 - входной газоход; 3 - камера; 4 - рукава; 5 - распределительная решетка; 6,8 - дроссельные клапаны; 7 - выхлопная труба; 10 - встряхивающий механизм; 11 - рама; 12 - шнек; 13 - шлюзовый затвор

 

Винтовые гидроциклоны

Винтовые сепараторы применяются для обогащения мелкозерни­стых песков, содержащих ильменит, циркон, рутил и другие полезные минералы, а также для измельченных руд редких и благородных металов, слабомагнитных окислов железных руд, фосфоритов, хромитов и др. Верхний предел крупности 15 мм, нижний 0.05-0,07 мм.

Винтовые сепараторы (рис. 4.15, а) представля­ют собой вертикальный неподвижный винтообразный желоб 1, укрепленный на колонке 4. Пульпа подается в верхнюю часть желоба и стекает по нему вниз в виде тонкого (6—15 мм) слоя. При движении в потоке помимо обычных гравитаци­онных и гидродинамических сил, действующих на зерна, раз­виваются центробежные силы, вызывающие различие в ско­ростях не только по глубине потока, но и по радиусу.

Попав на винтовой желоб, частицы начинаю распреде­ляться по глубине потока в соответствии с их гидравлической крупностью и одновременно в поперечном направлении: на­ходящиеся в верхних слоях зерна легких минералов сносятся к внешнему борту, а находящиеся в нижних слоях зерна тяже лых минералов --к внутреннему. После прохождения пуль­пой двух-трех витков разделение частиц по плотности и круп­ности в основном заканчивается, и они перемещаются по тра­екториям, близким к винтовым линиям на постоянном рас­стоянии от оси сепаратора или шлюза.

Перераспределению частиц, попавших в «чужую» зону, спо­собствует подача дополнительной воды 2 (рис. 4.15, а) у вну­треннего борта желоба. Разделение веера частиц в конце желоба на концентрат 5, промпродукт 6 и хвосты 7 производится отсекателями 3. При желании и необходимости через отверстия в днище желоба с помощью отсекателей концентрат можно выводить с верхних витков, промпродукт — со средних вит­ков, хвосты — с последнего нижнего витка в конце желоба. Желоб сепаратора или шлюза диаметром от 600 до 1200 мм изготавливают из чугунного или стального литья, листовой стали, алюминиевых сплавов, стекловолокна или фиброгласса. Рабочую поверхность желоба футеруют морозостойкой ре­зиной, неопреном, пластмассой. В зависимости от исполне­ния винтовые сепараторы и шлюзы могут состоять из 2—4 винтовых желобов на одной колонне, работающих одновре­менно. Производительность их в зависимости от типоразме­ра, характера и крупности обогащаемого материала изменя­ется от 0,5 до 10 т/ч.

Эффективность извлечения тяжелых зерен увеличивается для крупных с увеличением диаметра сепаратора (до 1200 мм и более), для мелких с уменьшением диаметра шлюза (до 500 — 750 мм). Оптимальное соотношение между крупностью зе­рен и глубиной потока при обогащении материала -3 +0,2 мм достигается в промышленном сепараторе при значении отно­шения шага винтового желоба к его диаметру, равном 0,4—0,6, а при обогащении материала -0,5 +0,02(0,03) мм в винтовом шлюзе — при значении равном 0,5—0,6.

С уменьшением разницы в плотностях и крупности разде­ляемых зерен число витков желоба увеличивается с 4 до 6. При большом содержании в исходном материале глины и тонких шламов процесс разделения на винтовых сепараторах и шлюзах сильно нарушается. Поэтому материал в таких слу чаях подвергается, как правило, предварительному обесшлам-ливанию на ситах или гидравлических классификаторах. Опти­мальная плотность питания составляет 10—35 % твердого. Ухуд­шение процесса разделения при большей плотности обусло­влено чрезмерным увеличением вязкости, при меньшей — сно­сом тяжелых зерен в область промежуточного продукта, как и при избытке смывной воды. Недостаток смывной воды при­водит к получению бедных концентратов.

 

Маркировка гидроциклонов

Условное обозначение	Тип цилиндроконического гидроциклона
ТВ	С тангенциальным вводом
ПН	Прямоточные с направляющим элементом (винтовой вставкой)
УФ	С ударной фильтрацией в сливной и песковой камерах
ПК	С промывочной камерой в зоне выхода сгущенного продукта
МП	Многопродуктовый с несколькими концентрически расположенными сливными патрубками
Мс	Многоступенчатый с последовательным соединением элементов
БН	Бинарный (сдвоенный) с подачей суспензии через единый входной патрубок
РП	С реактивным приводом, с помощью которого суспензии придается вращательное движение
Гз	Горизонтальный с центральным коническим обтекателем на входе и усеченной ко­нусной вставкой на выходе
КБ	Комбинированный с фильтрующими элементами в цилиндроконической части
БО	Безнапорный открытый (без сливного патрубка)
ВТ	С вращающейся турбиной (турбоциклон)

 

См вопрос №27

 

Комбинированные сепараторы

Комбинированные сепараторы называют универсальными, что подчеркивает их многостороннее назначение. К классу комбинированных относят сепараторы, в которых процесс разделения совмещается с каким-либо другим процессом. Так, известны сепараторы-экстракторы, сепараторы-реакторы.

 

Закручивающие устройства

акручивающие устройства могут быть установлены в начальном участке трубки, по всей ее длине, либо по отдельным участкам прерывисто. Например, винтовые закручивающие устройства (ВЗУ), устанавливаются только в начальном участке трубки.  

Внутри закручивающего устройства турбулентные вихри осуществляют пульсации главным образом в радиальном окружном направлении. На выходе образуется крупный вихрь с закруткой в продольном сечении, который располагается в месте прохождения траектории ПВЯ. При малых числах Рейнольдса этот вихрь присоединенный, но при увеличении числа Рейнольдса такие вихри начинают попеременно срываться с разных сторон закручивающего устройства при прохождении ПВЯ.  

Тип закручивающего устройства не оказывает принципиального влияния на характер изменения температурных полей в периферийной области закрученных газовых потоков.  

К закручивающему устройству прикреплено маленькое вогнутое зеркало 0 12 мм, фокусное расстояние 250 мм. Световой зайчик попадает на матовую стеклянную шкалу / /, удаленную на 3 5 м от прибора. Начальная амплитуда колебаний светового зайчика на отсчетной шкале / / задается, как правило, 30 - 35 мм. Для предотвращения окисления образцов при нагревании до высоких температур в приборе создается вакуум порядка10 - з мм рт. ст. Температуру измеряют Pt - PtRh термопарой по-тенциометрическ и м методом с точностью 1 С.  

По конструктивному исполнению закручивающие устройства (завихрители) разделяются на два типа: осевые и тангенциальные.  

Газ (жидкость), проходя через закручивающее устройство, получает вращательное движение с одновременным расширением за сопловым срезом закручивающего устройства. Наличие этих двух основных условий обеспечивает образование в вихревой трубе вынужденного и свободного вихрей, совместное их течение и взаимодействие обусловливает возникновение градиента температуры в выводимых потоках - холодном и горячем.  

 

Исследование фильтров

В качестве фильтровальных перегородок в настоящее время применяют бумагу, картон, хлопчатобумажные и шерстяные ткани, ткани из синтетических волокон, сетки из волосяных или металлических нитей, зернистые слои песка, диатомита и угля, пористые перегородки из кварца, шамота, спекшегося стеклянного или металлического порошка, а также из твёрдой резины. Средний размер и форма пор фильтровальных перегородок зависит от величины и формы элементов указанных материалов. При выборе материала для фильтрующей перегородки учитывают следующие основные факторы: химические свойства обрабатываемой суспензии; необходимую разность давлений по обе стороны перегородки; степень дисперсности твёрдых частиц суспензии; производительность. Аппараты, предназначенные для фильтрования, называют фильтрами; их изготавливают периодического и непрерывного действия. В зависимости от вида фильтрующей перегородки, фильтры разделяют на три группы: с зернистой, тканевой и жесткой перегородками.

Общие принципы повышения эффективности и энергосбережения

Основные принципы энергосбережения:

1)политика государства в области энергосбережения (Запрет на оборот энергорасточительных товаров, Ограничения на оборот ламп накаливания)

2)требования к стандартизации, сертификации и метрологии в области энергосбережения (Маркировка товаров по энергоэффективности)

3)основные направления энергосбережения(Требования по переходу на расчеты за энергоресурсы по приборам учета, Требования по энергоэффективности к новым зданиям, строениям, сооружениям)

4)проведение энергетических обследований

5)учет потребления энергоресурсов

 

Конические гидроциклоны

По своей сути гидроциклон — это сепаратор, которые использует центробежную силу, чтобы отделить наиболее мелкие части измельченных шламов (руд) для улучшения качества концентрата продукта. Этот процесс называется дешламация, он основан на движении частиц различной крупности под действием центробежной силы или под действием силы тяжести. Главным принципом является разница скоростей движения частиц, отличающихся массовым значением. В процессе сепарации не происходит химического изменения состава вещества. Даже после тщательной сепарации, абсолютно чистые вещества не получить.

Гидроциклоны просты в эксплуатации, они имеют огромный ряд преимуществ, таких как:

· отсутствие вращающихся механизмов, предназначенных для генерирования, процесс движения осуществляется за счет тангенциального ввода сточной воды;

· используемая суспензия обрабатывается с высокой удельной производительностью;

· возможность создать компактные автоматизированные установки;

· сравнительно не затратная установка и эксплуатация.