Краткая характеристика объекта исследования

­­

Объектом дипломной работы является сушилка кипящего слоя, предназначенная для сушки перкарбоната натрия. При этом влажность снижается с 7 % на входе до 2 % на выходе из сушилки. Данная сушилка является частью технологической линии по получению гранулированного перкарбоната натрия.

Перкарбонат натрия обычно называют твердой пергидролью, является соединением перекиси водорода и соды. При разложении образует кислород, воду и соду. Содержание эффективного и активного кислорода 14 %.

Перкарбонат натрия имеет свойство жидкой перекиси водорода – быстро разлагаться в воде низкой температуры с выделением кислорода. Кислород необходим для осуществления побелки, очистки, дезинфекции и устранения неприятных запахов. Сода также повышает величину рН воды.

Получение перкарбоната натрия происходит по схеме:

В двухшнековом смесителе происходит смешивание ретура с 23 % раствором кальцинированной соды (Na₂CO₃) и 38 % раствором перекиси водорода (H₂O₂). Ретур состоит из пыли, уловленной в циклоне, мелкой фракции, которая прошла двухуровневое сито, крупного рассева, прошедшего через молотковую дробилку. Соотношение ретур: продукт = 5:1. Увлажненный раствором ретур после смесителя поступает на вход в сушилку КС.

Влажный перкарбонат натрия подается в сушилку КС на газораспределительную решетку. Теплоноситель – топочные газы, подается в сушилку КС, проходит через отверстия в газораспределительной решетке и поддерживает на ней материал в кипящем (псевдоожиженном) состоянии. Высушенный материал отводится из аппарата через штуцер самотеком.

Отработанный теплоноситель с захваченными частицами пыли из сушилки КС поступает в систему очистки отходящих газов.

В процессе производства на предприятии в связи с увеличением спроса возникла необходимость модернизации и увеличения мощности производства.

Предполагается модернизировать 4 существующие сушилки кипящего слоя (КС) и увеличить производительность с 1300 кг/ч до 1700 кг/ч на каждой сушилке или установить дополнительную пятую линию производительностью 1300 кг/ч.

9.1 Постановка проблемы.

Предлагается увеличить мощность производства модернизацией существующих сушилок.

Наиболее экономичным спобом повышения эффективности сушильного оборудования является повышение температуры теплоносителя. Однако в данном произведстве это невозможно из-за свойств продукта (температура разложения перкарбоната натрия 80 ºС). Тепловые расчеты показали, что повышение производительности за счет увеличения объема топочных газов, а, следовательно, и линейных скоростей газа в кипящем слое, не приводит к пропорциональному увеличению коэффициента теплоотдачи от теплоносителя к высушиваемому материалу.

С точки зрения кинетики процесса сушки, при повышении производительности на 30% не создаются условия для передачи балансового количества тепла, необходимого для полного испарения дополнительной влаги.

Количество тепла, которое необходимо передать от теплоносителя к материалу определяется уравнением кинетики:

, кВт.

При сохранении движущей силы процесса сушки – средней логарифмической разности температур между теплоносителем и материалом, коэффициент теплоотдачи возрастет приблизительно на 10%, что не гарантирует пропорционального повышения произведения и, соответственно, передачи заданного по балансу количества тепла.

В данной дипломной работе предлагается ряд мер для повышения производительности сушилки КС. Среди них:

– установка перегородок для упорядочивания структуры потока вдоль аппарата КС;

– установка в аппарат КС теплообменного блока, обогреваемого паром.

В результате анализа сушествующего производства было выявлено, что большинство из существующего оборудования (тягодутьевое оборудование, насосное оборудование, циклоны, смесители, теплогенератор) работают не на полную мощность и имеют запас по производительности около 30 %, при этом расходы электроэнергии завышены. Это дополнительно стимулирует увеличение мощности производста за счет модернизации существующих сушилок.

9.2 Анализ существующего положения

Фактический баланс потребления ТЭР в настояшщий момент представлен в табл. 9.1 и 9.2.

Таблица 9.1

Показатели работы объекта

Поз.	Показатель	Единица измерения	На существущем производстве
	Производство продукции в натуральном выражении (перкарбонат натрия)	т
1.2	Основная продукция	-	Перкарбонат натрия
	Потребление энергоресурсов	Гкал
	Энергоемкость производства продукции	Гкал/т	2,176

Основным энергоносителем на предприятии является природный газ. Он используется для сжигания и получения топочных газов, которые используются как теплоноситель в сушилках кипящего слоя.

Таблица 9.2

Общее потребление энергоносителей в производстве ПКН (по ГОСТ Р 51379-99)

Энергоноситель	Единица измерения	Потребление на существущем производстве
Газообразное топливо	тыс. м^3
Электроэнергия	МВт·ч

Расчет потребленных предприятием энергоресурсов в Гкал выполнен следующим образом.

Потребление

- тепловой энергии

7740·8=61920 Гкал,

где 8 – теплота сгорания природного газа, Мкал;

- электроэнергии

3900·3600/4190=3350 Гкал

где 3600 – переводной коэффициент в МДж, 4190 – переводной коэффициент в Гкал;

- всего потребление энергоресурсов

61920+ 3350 = 65270 Гкал/год.

Энергоемкость производства продукции составила

Гкал/т

9.3 Мероприятия по энергосбережению.

Основным мероприятием является повышение производственных мощностей. В результате модернизации общее потребление энергии увеличится, однако энергоемкость производства понизится, так как увеличится выпуск продукции.

Таблица 9.3

Показатели работы проектного объекта

Поз.	Показатель	Единица измерения	На проектном производстве
	Производство продукции в натуральном выражении (перкарбонат натрия)	т
1.2	Основная продукция	-	Перкарбонат натрия
	Потребление энергоресурсов	Гкал
	Энергоемкость производства продукции	Гкал/т	2,067

Основным энергоносителем на предприятии также остается природный газ. Он используется для сжигания и получения топочных газов, которые используются как теплоноситель в сушилках кипящего слоя. Дополнительным теплоносителем после модернизации является пар. Он используется для теплообменных блоков в аппаратах кипящего слоя.

Таблица 9.4

Общее потребление энергоносителей в модернизированном производстве ПКН

(по ГОСТ Р 51379-99)

Энергоноситель	Единица измерения	Потребление на проектномпроизводстве
Газообразное топливо	тыс. м^3
Пар	т
Электроэнергия	МВт·ч

Расчет потребленных предприятием энергоресурсов в Гкал выполнен следующим образом.

Потребление

- тепловой энергии

10500·8=84000 Гкал,

где 8 – теплота сгорания природного газа, Мкал;

6615·0,539=3565 Гкал

где 0,539 – теплота конденсации пара, Гкал/т

- электроэнергии

6300·3600/4190=5451 Гкал

где 3600 – переводной коэффициент в МДж, 4190 – переводной коэффициент в Гкал;

- всего потребление энергоресурсов

84000+3565+5451 = 93016 Гкал/год.

Энергоемкость производства продукции составит

Гкал/т

Эффективность энергосберегающего мероприятия определена следующим образом:

Э_м=(δ₁ – δ₂) П₂,

где Э_м - эффект в материальной (энергетической) форме, в данном случае в Гкал/год; δ₁ – δ₂ - изменение удельного расхода энергии на единицу продукции в стоимостном выражении до и после осуществления мероприятия, Гкал/т.; П₂ - объем выпуска продукции после осуществления мероприятия в т.

Для данного случая экономия энергии составляет:

Э_м = (2,176-2,067)·45000=4905 Гкал/год,

При тарифе Ц=1200руб./Гкал экономический эффект модернизации составит

Э_э= 4905 · 1200 = 5886000 руб.

При затратах на реализацию данного мероприятия З_м = 1901361,6 руб. (по данным раздела «Экономическое обоснование проекта») срок простой окупаемости капитальных затрат составит:

года или 4 месяца

Приведем также расчет относительного (удельного) значения эффекта на единицу потребляемого энергоресурса Э_ум и на единицу затрат Э_уз.

Относительное (удельное) значение эффекта на единицу потребляемого энергоресурса Э_ум

Гкал/Гкал

Относительное (удельное) значение эффекта на единицу затрат Э_уз

Гкал/руб

Оценка эффективности в денежной форме:

В соответствии с принятой классификацией данное энергосберегающее мероприятие обеспечивает высокую по своему значению эффективность.

9.4. Дополнительные мероприятия по энергосбережению.

Дополнительным мероприятием по энерго- и ресурсосбережению является модернизация существующей системы газоочистки. Для этого рекомендуется существующую мокрую ступень очистки заменить сухой, установив электроциклон. Уловленная в электроциклоне пыль может сразу использоваться в технологии как ретур. Рециркуляция отходящих дымовых газов даст возможность частично использовать вторичный энергетический потенциал отработанных дымовых газов, что позволит съэкономить часть природного газа.

Дата добавления: 2015-06-27