Главная Обратная связь

Дисциплины:






Класифікація типів процесів за видами перетворення енергії



 

 

Вихідна енергія Кінцева енергія
Механічна Хімічна Теплова Електрична Випромі-нювальна Ядерна
Механічна Механічні Механіко-хімічні Механіко-термічні Механіко-електричні Механіко-випромі-нювальні Механіко-ядерні
Хімічна Хіміко-механічні Хімічні Хіміко-термічні Хіміко-електричні Хіміко-випромі-нювальні Хіміко-ядерні
Теплова Термо-механічні Термо-хімічні Теплові Термо-електричні Термо-випромі-нювальні Термо-ядерні

 

 

Вихідна енергія Кінцева енергія
Кінцева Вихідна Кінцева Вихідна Кінцева Вихідна
Електрична Електро-механічні Електро-хімічні Електро-термічні Електричні Електро-випромі-нювальні Електро-ядерні
Випромі-нювальна Випромі-нювально- механічні Випромі-нювально-хімічні Випромі-нювально-термічні Випромі-нювально-електричні Випромі-нювальні Випромі-нювально-ядерні
Ядерні Ядерно-механічні Ядерно-хімічні Ядерно-термічні Ядерно-електричні Ядерно-випромі-нювальні Ядерні

Далі зупиніться на розгляді схем роботи атомної станції, гідрос-танції та теплоелектростанції, використовуючи схеми, подані в додат-ках Е, Ж і З.

Раціональне використання енергії.Великі масштаби сучасних промислових підприємств обумовлюють все більш зростаючу потребу у всіх видах енергії. Капітальні витрати на енергетичну складову при будівництві багатьох підприємств становлять від 13 до 53 %. Показ-ником енергомісткості того або іншого процесу служить витрата енер-гії (у кВт-год. або Дж) на одиницю одержуваної продукції, наприклад, на 1 т. Так, наприклад, для виробництва 1 т алюмінію потрібно близь-ко 20 000 кВт-год. електроенергії, 1 т магнію – 18 000 кВт-год., 1 т фо-сфору – у середньому 15 000 кВт-год., а для виробництва 1 т аміачної селітри та суперфосфату – відповідно 10 і 5 кВт-год. У малоенергети-чних виробництвах частка енергії становить близько 10 % собівартос-ті продукції та менше, тоді як у виробництві металів, фосфору, хло-ру, карбідів – це одна з головних статей витрат.

Зниження енергомісткості та матеріаломісткості продукції стає важливим критерієм науково-технічного рівня виробництва. Крите-рієм економічного використання служить коефіцієнт використання енергії (к.в.е.), що виражається відношенням кількості енергії, теоретич-но необхідної для виробництва цієї продукції, до фактично витраченої.

У багатьох виробництвах к.в.е. ще досить низький і не перевищує 40–60 %. Наприклад, к.в.е. паротурбінних електростанцій становить близько 40 %, а тепловий к.в.е. процесу випалу вапняку – тільки 65 % і т.д. Тому проблема раціонального використання енергії, зменшення втрат теплоти в навколишнє середовище, використання так званих вторинних енергетичних ресурсів відіграють важливу роль у промис-ловості.



На багатьох промислових підприємствах широко використову-ється теплота газів, які відходять від газоподібних і рідких продуктів реакції, що може бути утилізована в теплообмінниках – рекуператорах, камерах-регенераторах і казанах-економайзерах. У ряді виробництв ви-користовується пара, що відходить після її застосування, для нагрівання реакційних апаратів. Вторинні енергетичні ресурси можуть бути ви-користані для підігріву сировини, сушіння, випарювання, дистиляції, гарячого водопостачання, опалення та різних виробничих потреб. На-приклад, у сірчанокислотному виробництві використовується теплота випалювальних газів, у технологічних процесах виробництва соди, цементу головним джерелом вторинних енергоресурсів є димові гази, що відходять, тощо. Витрати електричної енергії, наприклад, в елек-трохімічних виробництвах знижуються усуненням побічних втрат у контактах і струмопровідних шинах, зменшенням опору електроліту за рахунок підвищення його електропровідності та скорочення відста-ні між електродами, а зниження витрат електроенергії в електромета-лургійних процесах досягається підвищенням кількості електродів і поліпшенням конструкції печей.

У ряді хіміко-технологічних процесів величина втрат тепла апа-ратами в навколишнє середовище становить 10–15 % від загальної кі-лькості витраченої теплоти. Ці втрати зменшують тепловою ізоляцією апаратури, її конструктивним оформленням і вибором таких габари-тів, які забезпечують мінімальну поверхню тепловіддачі в навколишнє середовище.

Утилізація вторинних енергоресурсів і усунення втрат теплоти призводять до зниження собівартості продукції, скорочення капіта-льних витрат в енергетичні галузі та забезпечують економію палива в народному господарстві. У сучасних умовах не можна розглядати па-ливо тільки як джерело теплової енергії, тому що воно є також найцін-нішою сировиною хімічної промисловості. Комплексне енергохімічне використання палива є основою його раціонального застосування в народному господарстві.

Заощадження теплоти й енергії є найважливішим державним за-вданням. Досягнення цієї мети повинно бути забезпечене проведен-ням цілого комплексу енергозберігаючих заходів. Одним з найважли-віших напрямків у технології є створення маломістких виробництв за рахунок застосування ефективних каталізаторів, ультразвуку, магніт-ного поля, вакууму й інших прогресивних методів інтенсифікації тех-нологічних процесів.

Важливим питанням при вивченні даної теми є питання видобутку, збагачення та очищення сировини.

Збагачення корисних копалин. Збагаченням корисних копалин на-зивається сукупність процесів обробки, в результаті якої мінеральну си-ровину можна використовувати з більшим технічним і економічним ефектом. При збагаченні корисні копалини відокремлюються від пус-тих порід і шкідливих домішок. Хімічний склад мінералів у більшості випадків не змінюється.

Зверніть увагу на те, що збагачення забезпечує: можливість роз-ширення сировинної бази промисловості за рахунок комплексного ви-користання сировини й залучення в експлуатацію бідних корисних копалин; більш повне використання виробничого устаткування за ра-хунок висококонцентрованої сировини; економію транспортних засобів; поліпшення якості готової продукції.

У промисловості застосовують попередню підготовку сировини і збагачення корисних копалин. Залежно від вимог технологічного про-цесу попередня підготовка сировини полягає (крім сортування) у под-рібненні матеріалів (наприклад, апатитонефелінової породи для вироб-ництва фосфорних добрив) або навпаки в укрупненні (брикетуванні) часток сировини й агломерації. Процеси брикетування й агломерації застосовуються, наприклад, у металургії при виробництві чавуну з подрібнених руд, колчеданних недогарків.

Подрібнення матеріалів здійснюється за допомогою щокових і конусних дробарок, у млинах – грохотах, різаках і різальних машинах. Щокові та конусні дробарки використовують для подрібнення руд на великі (300–100 мм), середні (50–10 мм) і малі (10–2 мм) грудки. На більш дрібні фракції (до розмірів 0,1–1 мм) сировину подрібнюють на спеціальних машинах – млинах. За допомогою грохотів, які облад-нані колосниковими, листовими або дротяними ситами, яким надають руху кулачкові механізми, руду або вугілля можна розсортувати на декілька (до 10) фракцій (додаток Ж).

Для нормального ходу технологічного процесу необхідно, щоб поверхня реагуючих речовин (складових сировини) була оптималь-ною. Саме тому подрібнену сировину сортують за розмірами шматків. З цією метою сировину, що надходить з різних родовищ (шахт), змішу-ють (усереднюють) шляхом її перемішування на складах гірничозба-гачувальних комбінатів (ГЗК).

Збагаченням сировини називають сукупність процесів первинної обробки мінеральної сировини, що мають на меті відділення всіх цін-них мінералів від порожньої породи, а також взаємне розділення цінних мінералів.

Метою збагачення є одержання сировини з якомога більшим вмі-стом корисних елементів. При збагаченні утворюються дві або кілька

фракцій. Фракції, збагачені одним з елементів корисних компонентів, називаються концентратами, а фракції, що складаються з мінералів, які не використовуються в даному виробництві, тобто порожньої по-роди, називаються хвостами. Велике значення збагачення полягає в тому, що одержані концентрати мають стандартний, постійний і більш однорідний, ніж вихідна сировина, склад і властивості. Методи збага-чення сировини залежать від агрегатного стану вихідних корисних копалин і від властивостей основних компонентів. Наприклад, види збагачення мінеральної сировини (у твердому стані) розподіляються на механічні, фізико-хімічні та хімічні і ґрунтуються на розбіжностях у таких властивостях, як щільність, розмір і форма мінералів, міцність, електропровідність, вологість, розчинність, магнітна проникність і ін.

Слід відзначити, що найбільш поширеними є механічне збага-чення – просівання, гравітаційний поділ, електромагнітна сепарація, електростатичне збагачення, термічний поділ і ін. (додатки К, Л). Наприклад, електромагнітна сепарація застосовується для відокрем-лення магнітних матеріалів від немагнітних – порожньої породи. Про-сівання засноване на тому, що мінерали, які входять до складу сиро-вини, розділяються на фракції за розмірами. Гравітаційний поділ заснований на різниці швидкостей осідання часток у рідині або газі залежно від їх щільності. Гравітаційне збагачення сировини буває су-хим і мокрим.

До фізико-хімічних способів збагачення сировини відносять фло-таційний метод, заснований на різній змочуваності компонентів, що входять до складу сировини. Більшість мінералів у природних умовах мало відрізняються за змочуваністю один від одного. Для їхнього по-ділу створюють умови неоднакового змочування окремих компонен-тів породи, що досягається застосуванням флотаційних реагентів: пі-ноутворювачів, збирачів, регуляторів і активаторів флотації, а також подавлювачів, які здатні перешкоджати спливанню певних мінералів. Досить ефективним видом збагачення є селективна флотація, проведе-на кілька разів за кілька стадій. Селективною флотацією поліметале-вої мідної руди одержують до 10 концентратів окремих мінералів, а під водою залишається порожня порода; при цьому витрати флотацій-них реагентів становлять 100 г на 1 т породи.

Рідкі розчини різних речовин концентрують випарюванням, вимо-рожуваннням, виділенням домішок в осад або газову фазу. Газові суміші розділяють на компоненти за допомогою різних фізичних і фізико-хімічних методів, таких як: поглинання окремих газів рідиною (абсорб-ція) чи твердими поглиначами (адсорбція) або поділом зріджених газів на фракції й ін.

Хімічні способи збагачення ґрунтуються на різній розчинності частин сировини в тому або іншому розчиннику або на різній здатнос-ті сировини вступати в ті або інші хімічні реакції (окислювання, розк-ладання, відновлення). Хімічні способи збагачення особливо пошире-ні в металургії й хімічній промисловості; у такий спосіб розділяють золото й срібло, що містяться в незначних кількостях у рудах (шляхом взаємодії їх з ртуттю, ціаністим натрієм, хлором). До операції хімічного збагачення відносять також випал мінералів з метою розкладання кар-бонатів, видалення кристалізаційної вологи, випалювання органічних домішок і інших процесів, що приводять до збільшення концентрації корисного компонента в продукті збагачення. Всі ці операції є в біль-шості типових хіміко-технологічних процесів.

Важливим питанням при вивченні теми є питання якості сировини. Саме вибір і якість сировини визначають режим роботи та продуктив-ність обладнання, впливають на якість і собівартість продукції. Якість сировини зумовлюється сукупністю її фізичних, механічних, хімічних і технологічних властивостей.

Так для виробництва чавуну використовують руди з різним вміс-том заліза. У разі значного вмісту заліза в руді зменшуються витрати на підготовлення руди до перероблення та витрата палива (коксу або природного чи іншого газу), зростає продуктивність доменної печі, і навпаки, якщо вміст заліза малий, то збільшуються витрати на підго-товлення руди та витрати палива і зменшується продуктивність печі. При використанні руд з великим вмістом домішок (фосфор, сірка та ін.) і породи збільшуються витрати палива, флюсу, зменшується продук-тивність печі та погіршується якість чавуну.

У процесі виробництва сірчаної кислоти використовують сірку, сірчисті мінерали та викиди газів кольорової металургії тощо. Кислоту найкращої якості отримують із сірки.

Зверніть увагу на те, що для виготовлення якісної продукції не-обхідно дотримуватися таких вимог: якісна сировина та паливо; доско-нале обладнання (агрегати, верстати, печі, апарати тощо) та відповідна новітня технологія. Усі ці вимоги взаємопов’язані.

Аналіз роботи підприємства показує, що економіка виробництва залежить не лише від якості сировини, але і від раціонального та ком-плексного її використання.

Відомо кілька шляхів раціонального використання сировини. Найважливішими з них є належний вибір сировини, добре збагачення, комплексне перероблення та максимальне використання відходів.

Зверніть увагу, що вибір сировини визначає тип технологічного об-ладнання, тривалість її перероблення та впливає на техніко-економічні

показники роботи підприємства. Сучасні технології дають змогу одну і ту саму продукцію виробляти з різних видів сировини. Наприклад, де-які деталі для машин виготовляють з металів, пластмас; сірчану кислоту виробляють із сірки, сірчистих мінералів і викидних газів кольорової металургії.

Собівартість сировини визначає собівартість продукції. Значні темпи зростання виробництва різної продукції збіднюють поклади мі-неральної сировини. У багатьох випадках експлуатуються родовища корисних копалин з мізерним вмістом потрібного елемента або родо-вища, які залягають дуже глибоко. Внаслідок цього збільшуються ви-трати на видобування, підготовлення та транспортування сировини до місця перероблення. Саме тому дуже важливо повністю використо-вувати мінеральну сировину: вилучати всі її корисні компоненти та ви-користовувати відходи.

Такий підхід до використання мінеральної сировини забезпечує отримання найбільшого економічного ефекту з найменшим забруднен-ням довкілля.

Комплексне використання сировини застосовують у процесі пере-роблення твердих видів палива, нафти, руд кольорових металів, ро-слинної та тваринної сировини тощо. Так при переробленні руди ко-льорових металів отримують кадмій, індій, селен, телур, реній та ін., а з викидних газів виробляють сірчану кислоту.

До комплексного використання сировини залучають одразу кілька підприємств. Наприклад, при конверсії природного газу разом з вод-нем, який потрібний для синтезу амоніаку, отримують діоксин вуглецю, який не використовується у виробництві амоніаку, тому виробництво амоніаку суміщають з виробництвом карбаміду (сечовини).

При комплексному використанні сировини зменшуються витрати на транспортування, не забруднюється довкілля та зменшується собі-вартість основної продукції.

Промислова водопідготовка.Під водопідготовкою слід мати на увазі комплекс заходів і технологічних процесів з отримання води не-обхідної якості. До них належать: відстоювання, фільтрування, знеза-раження води, зм’якшення і знесолення та ін. Так, наприклад, процес відстоювання дозволяє видалити з води грубі та дисперсні зважені домішки, що безперервно осідають на дно відстійних бетонних резер-вуарів. Для досягнення повного посвітління й знебарвлення води від колоїдних домішок у відстійники вводять коагулянти – хлориди чи сульфати алюмінію або заліза. Осад, що утворився при коагуляції, ви-даляється з води відстоюванням і фільтруванням.

Фільтрування – важливий метод очищення води; для цього за-стосовуються піщані фільтри із зернистим фільтруючим шаром.

Знезаражування води – обов’язковий процес очищення води, яка використовується для побутових потреб. Знищення хвороботворних мікробів і окислювання органічних домішок досягається хлоруванням за допомогою газоподібного хлору, а також озонуванням і кип’ятінням. Вода може бути знезаражена також за допомогою ультразвукових хвиль і ультрафіолетового опромінення. Важливим заходом водопідготовки для питних потреб варто вважати усунення запахів води.

Змякшення й знесолення – основні процеси водопідготовки. Ви-далення з води всіх солей (всіх катіонів і аніонів) називається знесо-ленням, а солей кальцію й магнію – зм’якшенням. Повне знесолення для одержання дистильованої води застосовується порівняно рідко. Способи зм’якшення підрозділяються на хімічні, фізичні й фізико-хімічні.

Розглядаючи хімічні методи водопідготовки, слід звернути увагу на їх сутність, яка полягає у зв’язуванні іонів кальцію й магнію за до-помогою реагентів у нерозчинні сполуки, що легко видаляються.

За застосовуваними реагентами розрізняють такі хімічні способи: а) вапняний (вплив гашеним вапном); б) содовий (кальцинованою со-дою); в) натронний (їдким натром); г) фосфатний (тринатрійфосфатом). Найбільш економічно застосовувати комбінування методів очистки, це забезпечує усунення тимчасової й постійної твердості, видалення іонів заліза, коагулювання органічних і інших домішок. Таким методом є вапняно-содовий у сполученні з фосфатним або комбінований хіміч-ний метод зм’якшення з фізико-хімічним (наприклад, іонообмінним). Сутність іонообмінного способу полягає у видаленні з води іонів каль-цію й магнію за допомогою іонітів (іонообмінних смол), здатних об-мінювати свої іони на іони, що втримуються у воді.

До фізичних способів зм’якшення води належать кип’ятіння, дис-тиляція й виморожування. Дистильовану воду одержують перегонкою на спеціальному дистиляційному устаткуванні. Дистильована вода ши-роко застосовується у виробництві особливо чистих реактивів і в ла-бораторній практиці.

Сучасним методом фізико-хімічного зм’якшення води є електро-хімічний, заснований на використанні електродіалізу і електроосмосу. Дегазація, тобто видалення з води розчинених газів, проводиться хімі-чним і фізичним способами. Нейтралізація застосовується головним чином для оборотної води, що забруднюється кислотами або лугами у виробничих процесах. Для нейтралізації використовують вапно, соду й інші реагенти (додатки В і Г).

Винятково важливого значення в нинішніх еколого-економічних умовах набуває раціональне використання водних ресурсів. Це зму-шує економити воду та шукати способи раціонального її споживання і розробляти методи багаторазового використання, тобто впроваджува-ти оборотні системи споживання.

Далі розгляньте схему оборотного водопостачання, яка наведена в додатку М.

Як видно з додатка, свіжа вода для техпроцесу забирається лише на поповнення безповоротних втрат, скидання стічних вод припиня-ється, а в технологічний процес надходить за замкнутим циклом так звана оборотна вода. Оборотні системи водопостачання можна вико-ристати й у сільському господарстві. Досить перспективним є викори-стання побутових стічних вод для зрошення сільськогосподарських культур (на “полях зрошення”).





sdamzavas.net - 2019 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...