Введение. Обоснование актуальности проблемы утилизации нефтеразливов с точки зрения экологических требований 13
1 Обзор литературы и анализ направлений в области термической утилизации
нефтеразливов 18
1.1 Т ермические методы 19
2 Обоснование способа сжигания, тепловой схемы котла, компоновки
поверхности нагрева 23
3 Тепловые расчеты котла 27
3.1 Конструкторский тепловой расчет для сжигания каменного угля 27
3.2 Поверочный тепловой расчет для сжигания смеси каменного угля и
цеолитно-нефтяного продукта 30
4 Аэродинамический расчет котла КЕ-6,5-14Р 32
5 Разработка схемы и элементов топливоподачи для сжигания топлив 34
6 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 40
6.1 Оценка коммерческого и инновационного потенциала НТП 40
6.2 Расчет сметы затрат на проектирование 44
6.3 Бюджет организации закупок 45
6.4 Определение ресурсной (ресурсосберегающей) и экономической
эффективности исследования 52
7 Социальная ответственность 55
7.1 Производственная безопасность 55
7.2 Микроклимат 55
7.3 Недостаточная освещенность рабочей зоны 57
7.4 В ентиляция 58
7.5 Мероприятия по защите от различных вредных факторов,
возникающих на производстве 60
7.6 Экологическая безопасность 61
7.7 Электробезопасность 62
7.8 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 64
7.9 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности .... 67
Заключение 70
Список публикаций студента 72
Список использованных источников 73
Приложение А - Установка «ФАКЕЛ» 77
Приложение Б - Тепловая схема парового котла с слоевой топкой 78
Приложение В - Тепловой расчет котла 79
Приложение Г - Энтальпии продуктов сгорания 100
Приложение Д - Поверочный тепловой расчет котла для сжигания смеси каменного угля и цеолитно-нефтяного продукта 101
Приложение Е - Энтальпии продуктов сгорания 115
Приложение Ж - Аэродинамический расчет котла КЕ-6,5-14Р 116
Приложение И - Эскиз топочной камеры 132
Приложение К - Эскиз экранной трубы 133
Приложение Л - Эскиз камеры догорания 134
Приложение М - Эскиз конвективного (котельного) пучка 135
Приложение Н - Эскиз экономайзера ЭП2-236 136
Приложение П - Эскиз газового тракта КУ 137
Приложение Р - иностранный раздел 138
ФЮРА.311061.001 Паровой котел КЕ-6,5-14Р
ФЮРА.311061.001 Топка с ленточным полотном и пневмомеханическим забрасывателем

Купить

Выпускная квалификационная работа 152 страница, 4 рисунка, 15 таблиц, 31 источников, 14 приложений, 2 чертежа на форматах А1 и А3.
Ключевые слова: котельная установка, тепловой баланс котла, энтальпии воздуха и продуктов сгорания, пар, дымовые газы, излучение, конвекция, органическое топливо, выбросы, предельно допустимая концентрация.
Объектом исследования является паровой котел КЕ-6,5-14Р.
Цель работы - разработать проект парового котла для совместного сжигания каменного угля и топлива, получаемого на основе сорбентной технологии утилизации нефтеразливов.
В процессе исследования проводились тепловые расчеты и аэродинамический расчет котла.
В результате исследования разработан котел для совместного сжигания каменного угля и топлива, получаемого на основе сорбентной технологии утилизации нефтеразливов.
Область применения: потребителями данного проекта могут быть котельные, тепловые станции и другие энергообъекты, работающие на твердом топливе вблизи нефтеразливов.
Оценка коммерческого и инновационного потенциала научнотехнического проекта представлена расчетом сметы затрат на проектирование, бюджетом организации закупок, расчетом полной себестоимости парогенератора, анализом ресурсосберегающей и экономической эффективности.
Определения, обозначения, сокращения
Определения:
В данной работе применены следующие термины с соответствующими определениями:
Нефтеразлив - разлив нефти на поверхность почвы или воды.
Сорбент - твердое тело или жидкость, избирательно поглощающие (сорбирующие) из окружающей среды газы, пары и растворенные вещества.
Цеолит - минерал из подкласса каркасных силикатов, со стеклянным или перламутровым блеском, известный своей способностью отдавать и вновь поглощать жидкости или газы в зависимости от температуры и влажности.
Котельная установка - совокупность устройств и механизмов для получения водяного пара или горячей воды за счет теплоты сжигаемого топлива.
Паровой котел - устройство для преобразования химически связанной тепловой энергии сжигаемого топлива в потенциальную энергию перегретого пара высокого давления и температуры на основе использования законов теплопередачи от высокотемпературных продуктов сгорания топлива к рабочей среде (воде, пару), протекающей внутри поверхностей нагрева.


Обоснование актуальности проблемы утилизации нефтеразливов с точки зрения экологических требований
В наше время непрерывно происходят различные открытия, изобретения, все это для развития общества, а так же упрощения жизнедеятельности. Но, к сожалению это приводит к ухудшению окружающей среды, и главный ее уязвимый компонент - биосфера [1].
Одним из негативных последствий влияния на окружающую среду является нефтедобывающая промышленность.
Сформатировавшемуся в последнее время нефтяному комплексу отводится ведущая роль в топливно-энергетическом балансе страны. При нынешних темпах развития производительных сил и освоения производственных углеводородных ресурсов безопасность окружающей среды имеет особое значение. Потому что производственная деятельность предприятий нефтяной промышленности неизбежно связана с технологическим процессом воздействием нефтедобычи на объектах природной среды.
Опасность разлива нефти существует в любом месте, где присутствует нефть. На холмистом рельефе нефть не скапливается на одном месте, так как на плоской поверхности. На холмистом рельефе пролитая нефть переносится дождевыми дождями, следовательно, увеличивается поверхность загрязнения. Легкие компоненты нефти испаряются, и на поверхности образуется битумная корка.
Особое внимание уделяется разливам нефти в водоемы. Разлив нефти занимает большие площади. Толщина загрязнения, бывает разной, толщина разлитой нефти больше вдоль берега.
Температура воздуха и воды, а так же солнечные лучи меняют состав нефти. Нефть в составе которой вещества с низким молекулярным весом быстро испаряются. При разливе легких типов нефти испарение составляет - 10 %, при разливах тяжелых типов нефти - 75 %. Менее 5 % нефти могут раствориться в воде. С помощью этого процесса нефть которая осталась становится плотнее и не может плыть по поверхности воды [2].
Из-за влияния солнечных лучей нефть окисляется. Тонкий слой нефти и нефтяной эмульсии легче окисляется в воде, чем более толстый слой нефти. Нефть имеющая высокое содержание металла или низкое содержание серы окисляется быстрее, чем нефть имеющая низкое содержание металла или высокое содержание серы. Течение смешивает нефть и воду после смешения получается либо нефти-водяная эмульсия (смесь воды и нефти), которая через некоторое время растворится, либо водо-нефтяная эмульсия которая не будет растворяться. В составе водо-нефтяной эмульсии содержится 10-80 % воды; от 50 % до 80 %, такую эмульсию называют «шоколадным муссом» так как она плотная, вязкая и имеет шоколадный цвет. Эмульсия распространяется очень медленно и остается на воде и берегу, без каких либо изменений много месяцев [2].
На поверхности воды при растворении нефти и превращении ее в эмульсию, частицы нефти попадают к живым организмам (микробам). Микробы (бактерии, дрожжи, нитевидные грибки) в водной среде разделяют нефть на простые углеводороды и не углеводороды. Составляющие нефти падают на дно, где в свою очередь, микробы их поглощают и разделяют на легкие и тяжелые компоненты. Тяжелые компоненты нефти значительнее устойчивы к воздействию микробов и в итоге оседают на дне. Следовательно, ухудшается проникновение кислорода и питательных веществ.
Живые организмы поглощают нефть. Фильтрующий зоопланктон, двустворчатый моллюск поглощают частички нефти. Чаще всего они не могут нефть переварить, они ее поглощают и переносят ее в себе. Некоторые виды живых организмов, таких как рыба, млекопитающие, птицы и некоторые беспозвоночные (ракообразные, многие червеобразные) усваивают немного нефти, которая попадает к ним случайно при приеме пищи.
Береговая линия, загрязненная нефтью, очень часто загрязняет воду.
Нефть, разлитая непосредственно на суше испаряется. Окисляется, Если земля пористая, нефть может проникнуть в грунтовые воды.
Нефтеразливы наносят огромный ущерб природе и всем живым организмам. Попадает в организмы во время приема пищи, загрязняя водоемы и почву. Нефтяная пленка на воде загрязняет оперение у птиц, вследствие, чего перья спутываются. Птицы, которые большую часть времени проводят на водоемах, гибнут из-за разрушения жира на перьях, так как холодная вода подает на кожу птицы, и они переохлаждаются. По той же причины страдают и морские млекопитающие такие как, морские выдры, полярные медведи, тюлени, новорожденные морские котики, которые имеют мех. Загрязненный мех начинает спутываться и теряет способность удерживать тепло и воду. Так же нефть вызывает раздражение глаз и способствует ухудшению способности плавать. Выявлены случаи впитывание в кожу нефти у тюленей и полярных медведей.
Негативное влияние нефтеразливов также распространяется на рыб, рыбы страдают от загрязненной пищи и воды. Однако, к гибели рыб приводят только серьезные нефтеразливы. Не смотря на то, что рыба в большинстве случаев не погибает при разливах нефти, она может причинить ей огромный ущерб, так как нефть нести токсичное влияние на рыб. Нефть поражает сердце рыбы, изменяет дыхание, замедляет рост, разрушает плавники, приводит к различным биологическим клеточным изменениям, так же может влиять на поведение.
Так как растения неподвижны, за ними удобно наблюдать и можно оценить вред нанесенный нефтеразливом. Негативное действие на различие растения могут длиться от нескольких дней до нескольких лет. Морские растения замедляют рост, сокращается воспроизводство, а впоследствии растения гибнут от загрязнения [2].
В наше время уделяют большое внимание технологиям, которые помогут собрать нефтеразливы, а впоследствии их утилизировать.
Разработка новых и совершенствование существующих техникотехнологических решений, позволяющих быстро и эффективно устранять причины и последствия разливов нефти. В настоящее время основными методами ликвидации нефтяного загрязнения с поверхности воды и грунтов является термические, механические, микробиологические, физикохимические [3].
В последнее время во всем мире стали больше уделять внимание современным технологическим решениям, направленным на сбор и утилизацию нефтеразливов. В России также изменяется менталитет в нефтедобывающей отрасли в пользу защиты окружающей среды, создания и совершенствования природосберегающих технологий, рационального использования технологических отходов. Становятся востребованными новые технологии для утилизации и переработки вредных для окружающей среды нефтяных отходов, что и определяет актуальность настоящей работы.
Целью данной работы является проработка концепции варианта парового котла для сжигания смеси твердого топлива и цеолито-нефтяного продукта, т.к. термическая утилизация не только бы обезвреживала последний, но и позволяла получать тепловую и электрическую энергию.
Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих
задач:
1. Обосновать актуальность проблемы утилизации нефтеразливов с точи зрения экологических требований;
2. Провести анализ направлений в области термической утилизации нефтеразливов;
3. Описать объект и предмет исследования;
4. Обосновать тепловую схему котла, способ сжигания, компоновки поверхностей нагрева;
5. Провести тепловые расчеты котла для сжигания каменного угля, цеолито-нефтяного продукта и их смеси:
6. Провести аэродинамические расчеты;
7. Разработать техническое решение для сжигания смеси топлив (разработка схемы и элементов топливоподачи).
Новизна работы заключается в следующем: Разработан проект парового котла для совместного сжигания различных по происхождению и теплотехническим характеристикам топлив.
Практическая значимость диссертационной работы определяется тем, что полученные результаты расчетов пригодны для котельных, тепловых станции и других энергообъектов, работающих на угле вблизи нефтеразливов.
Основные положения магистерской диссертации докладывались и обсуждались II Международном молодёжном форуме «Интеллектуальные энергосистемы» (Томск, 2014 г.), на V Всероссийской научной конференции с международным участием «Теплофизические основы энергетических технологий» (Томск, 2014 г.).
Купить