книги / Оборотное водоснабжение химических предприятий

водопровода. Шаровая мельница работает в замкнутом цикле с классификатором, что обеспечивает безотходное гашение из­ вести.

Из шаровой мельницы приготовленное известковое молоко через переливную сетку классификатора поступает в промежу­ точную емкость, из которой перекачивается насосами в резер­ вуары-хранилища. Концентрация известкового молока в резер­ вуарах-хранилищах может быть увеличена рециркуляцией (с помощью насосов) осветленной воды в шаровой мельнице при

Рис. 51. Технологическая схема и оборудование станции приготовления из­ весткового молока в шаровых мельницах производительностью 20 т/сут:

/ — бункер; 2 — Питатель маятниковый; 3, 12 — течка; 4 — транспортер ленточный с ши­

переработке новых порций товарной извести. Забирается извест­ ковое молоко из резервуаров-хранилищ через поплавковые уст­ ройства насосами.

В отличие от первой схемы здесь вместо двух устанавливают­ ся три расходных бака; общий объем двух из них равен полу­ суточному потреблению известкового молока 5-процентной кон­ центрации. Третий расходный бак является резервным. Каждый расходный бак обслуживается насосом для гидравлического перемешивания при приготовлении известкового молока. Дози­ рование известкового молока производится с помощью дозатора «ДИМБА-10».

ГПИ «Укрводоканалпроект» совместно с Черкасским заводом искусственного волокна запроектировал склад мокрого хране­ ния извести с гидравлической разгрузкой железнодорожных ва­ гонов. Разгрузка заключалась в том, что известь из вагонов брандспойтами вымывали в емкости, расположенные под желез­ нодорожными путями. Известковое молоко получали размывом комовой извести водяной струей, затем молоко насосами перека­ чивали на дозирующее устройство. Недопал и другие механиче­ ские примеси удаляли из приемной емкости бульдозером, отхо­ ды погружали экскаватором на автотранспорт для вывоза в на­ копители твердых отходов.

Было достигнуто значительное улучшение условий труда бла­ годаря применению гидравлического способа разгрузки вагонов. Однако, ручной размыв извести оказался трудоемкой операци­ ей, к тому же не безопасной в санитарном отношении. Негаше­ ная известь, реагируя с водой, выделяет большое количество тепла, поэтому при разгрузке ее необходимо полностью вымы­ вать из вагонов (в замоченной толще извести температура до­ стигает 85—95°С). Кроме того, размыв извести в прирельсовой емкости не обеспечивает постоянства концентрации известкового молока, что затрудняет работу дозирующих устройств.

Для устранения этих недостатков был запроектирован склад мокрого хранения извести с гидромеханическим способом раз­ грузки железнодорожных вагонов и переработкой извести в из­ вестковую суспензию [44]. Технологическая схема этого способа приведена на рис. 52. Внесены также усовершенствования в про-

Рис. 52. Технологическая схема переработки извести в известковое молоко при гидромеханическом способе разгрузки железнодорожных вагонов (в — воздух, и — известь):

цессы хранения молока на складе, подачи его на производство и удаления твердых отходов. Для гидромеханической разгрузки и переработки извести в известковое молоко предусмотрен комп­ лекс специальных сооружений и механизмов (рис. 53).

Склад рассчитан на выдачу 30 г извести в сутки по активному продукту.

Поступившие под разгрузку железнодорожные вагоны уста­ навливают на путях между прирельсовыми емкостями-питателя­ ми. Возможна одновременная разгрузка двух и установка шести вагонов. По обе стороны вагонов напротив дверей устанавлива­ ют гидромониторы и вымывают известь из вагонов в прирельсо­ вые емкости-питатели. Гидромониторы находятся на эстакаде на высоте 3,3 м над полом вагона, что вызвано следующим:

Рис. 53. Комплекс сооружений для гидравлической разгрузки ваго­ нов и переработки извести в известковое молоко:

1. Падение струи воды сверху вниз не препятствует вымыва­ нию извести из вагонов, как это было бы при горизонтальной струе, и в то же время дает возможность уменьшить необходи­ мое количество рабочей воды, локализовать участки разм&ва и уменьшить таким образом разогрев извести в вагонах.

2. Улучшение условий наблюдения за размываемым участком исключает возможность загорания вагонов. При верхнем разме­ щении мониторов исключается также возможность попадания гидромониторщика под струю гидромонитора, вымывающего из­ весть с другой стороны вагона.

Для ускорения гашения извести гидромониторы питаются во­ дой из оборотной системы водоснабжения, имеющей температу­ ру +40°С, а также при помощи группы насосов, установленных в насосной станции склада, осветленной водой для повторного использования. При поступлении вымываемой из вагонов извести

в прирельсовую емкость начинают работать перерабатывающие механизмы, предназначенные для ускорения гашения извести путем механического и гидравлического перемешивания, з также для отбора получающегося известкового молока и пода** чи его в хранилище. Тележка перерабатывающего механизма представляет собой раму на четырех колесах, движущуюся воз­ вратно-поступательно по направляющим вдоль продольной оси прирельсовой емкости. К нижней части рамы приварены ножи плужного типа для перемешивания извести; в верхней части кре­ пится платформа, на которой установлены привод механизма и две группы насосов: одна — для забора воды из прирельсовой емкости и подачи ее под ножи для размыва и гашения извести, а другая — для удаления образовавшегося известкового молока и подачи его в отводящий лоток. Спереди к раме крепится скреб­ ковый нож. Двигаясь по продольной оси прирельсовой емкости, перерабатывающий механизм скребковым ножом разравнива­ ет известь по всей плоскости дна, одновременно поворачивая ее плужными ножами и размывая водой. Таким образом ускоряют­ ся процессы гашения извести и образования известкового мо­ лока.

Закачиваемое в отводящий лоток известковое молоко поступа­ ет в хранилище, представляющее собой резервуар прямоуголь­ ной формы, разделенный перегородками на четыре секции. Об­ щая емкость хранилища 3200 мъ обеспечивает 10— 12 суточное хранение. Хранилище 15^-20-процентного известкового молока сблокировано с насосной станцией.

Поскольку при однократном использовании воды получается известковое молоко с концентрацией извести всего 4— 5%, не­ обходима рециркуляция осветленного раствора. Так как извест­ ковое молоко в хранилище быстро расслаивается, верхний освет­ ленный слой воды отбирают для рециркуляции. Забор осветлен­ ной воды из хранилища и подача ее к насосам осуществляется с помощью труб, подвешенных одним концом к поплавковым во­ досливам, а другим — сообщающимся с приемной камерой груп­ пы насосов, подающих воду на повторное использование к гид­ ромониторам или в прирельсовую емкость.

Для подачи потребителям известковое молоко забирается гидроэлеваторами. Перед началом работы гидроэлеваторов известь, находящаяся в соответствующей секции склада, взмучивается воздухом иод давлением б ат из воздухораспределительной си­ стемы, питающейся от сети комбината. По окончании гашения и размыва извести в прирельсовой емкости остается 10— 12% твер­ дых отходов: камни, недожог и т. п. Эти отходы скребковым но­ жом подгребаются под ковш скреперного подъемника, который подает их в бункер. Из бункера твердые отходы выгружают в автомашины и транспортируют к месту складирования.

В процессе эксплуатации описанных сооружений были внесе­ ны некоторые усовершенствования. Для поддержания необходи-

Мой температуры н открытых прирельсовых емкостях, лотках и бункерах твердых отходов в период длительных остановок, для Подогрева их был применен острый пар вместо горячей воды из оборотной системы водоснабжения. Равномерная подача твер­ дых отходов на ленту транспортера-питателя производилась виб­ ратором, смонтированным на наружной поверхности бункера.

Доставка извести на станцию приготовления известкового мо­ лока осуществляется в закрытых вагонах, полувагонах и откры­ тых платформах. Комовая известь выгружается и перерабаты­ вается бригадой из трех человек: старшего аппаратчика-гасиль- Щика, аппаратчика-дозировщика известкового молока, маши­ ниста выгрузки отходов извести. Руководит работой сменный мастер.

Аппаратчик-дозировщик известкового молока из диспетчерско­ го помещения управляет работой механизмов, старший аппарат- чик-гасилыцик и машинист механизмов выгрузки отходов изве­ сти работают на выгрузке извести гидромониторами.

Перед началом размыва поверхностный слой извести необхо­ димо увлажнить набросной струей, после чего струей «в упор» по отдельным участкам производить выгрузку ее в прирельсо­ вую емкость.

Ограничение разлета брызг и струй воды при размыве следует осуществлять навесными передвижными щитами с резиновыми фартуками.

На описанных установках по переработке извести полностью отсутствует пыление извести. Продолжительность разгрузки од­ ной платформы грузоподъемностью 20 тсоставляет 20—30 мия а вагона грузоподъемностью 60 т 1— 1,5 ч.

Ниже приведено технико-экономическое сравнение перегру­ зочных узлов с сухим и гидромеханическим способами разгруз­ ки и переработки извести в известковое молоко, совмещенных соответственно со складами сухого и мокрого хранения извести.

Технико-экономические показатели эффективности работы пе­ регрузочных узлов по переработке извести:

В дальнейшем были усовершенствованы узлы переработки и хранения извести, продольные мостики эстакады были заменены подвижными платформами, на которых установлены гидромони­ торы, управляемые как с платформы, так и дистанционно из дис­ петчерской.

Устройство подвижных платформ позволило изменить схему выгрузки твердых отходов. Выгрузку отходов можно осущест­ влять гидроэлектрическим грейфером, подвешенным к кран-бал­ ке и передвигающимся над прирельсовой емкостью. Твердые отходы можно отбирать в любой точке емкости и выгружать их непосредственно в транспорт; при этом исключается необходи­ мость строительства специальных бункеров и скреперных подъемников.

Перед выдачей потребителю известковое молоко подвергают осветлению в гидроциклонах для очистки его от песка и твердых частиц.

Для обеспечения сохранности вагонов при разгрузке их гид­ равлическим способом следует руководствоваться «Руководящи­ ми указаниями по эксплуатации станций приготовления извест­ кового молока из комовой извести, доставляемой железнодорож-

Рис. 54. Технологическая схема получения извести-кипелки из известняка в циклонно-вихревой печи для условий сухого дозирования:

дувка ТВ-80-1,2 производительностью 5000 м3/ч.

ным транспортом (при гидромеханическом способе разгрузки»), разработанными в 1972 г. ГПИ «Укрводоканалпроект» и согла­ сованными с МПС СССР.

Устранение пыления и потерь активной части СаО при хране­ нии и перевозке комовой извести достигается и при получении извести-кипелки из карьерного известняка в циклонно-вихревых печах (рис. 54). Технико-экономическая эффективность приме­ нения вихревых печей обусловлена расширением сырьевой базы, снижением в 1,5—2 раза удельных капитальных затрат по сравнению с шахтными и вращающимися печами для обжига из­ вести (по данным института ВНИИСТРОМ) и существенным по­ вышением производительности печей (удельный съем на уста­ новках с вихревыми печами составляет 150— 200 кг/м3/ч вместо 25— 40 на существующих печах), так как в вихревых печах про­ исходит скоростной в течение 20—30 сек обжиг известняка. Ви­ хревые печи могут быть полностью автоматизированы.

Исходным сырьем для вихревых печей является карьерный из­ вестняк, который после предварительного измельчения в щековой дробилке и помола в молотковой мельнице с шахтным сепа­ ратором через систему пылеулавливания, состоящую из груп­ пы циклонов и рукавного фильтра, поступает в бункер. Из бункера исходное сырье дозатором и питателем подается в тру­ бопровод, где подхватывается воздухом и подается в металличе­ ский короб спирального теплообменника. Пылевоздушный поток движется внутри короба, раскручиваясь от центра к периферии, и нагнетается, нагреваясь через стенки короба встречным пыле­ газовым потоком, выходящим из обжиговой камеры по спираль­ ному каналу, закручивающемуся от периферии к центру тепло­ обменника.

Подогретое сырье и воздух из спирального короба по двум каналам подаются в вихревую обжиговую камеру, где воздух участвует в горении топлива, подаваемого в камеру, а сырье в закрученном потоке горячих газов нагревается до температуры диссоциации известняка на СаО и СОг.

Образовавшаяся пылевидная известь (СаО) выносится газо­ вым потоком и, проходя по каналам спирального теплообмен­ ника, отдает, как уже было сказано, свое тепло потоку воздушно­ сырьевой смеси. Охлажденный пыле-газовый поток, состоящий из дымовых газов и готового продукта, поступает в систе­ му пылеочистки, где готовый продукт отделяется от газа и попадает в бункер, а дымовые газы выбрасываются в атмо­ сферу.

Из бункера готовый продукт — известь-кипелка — с помощью автоматического дозатора непрерывного действия подается по­ требителю для сухого дозирования, либо для приготовления из­ весткового молока.

В Англии применяется гашение извести в виде теста. Этот способ имеет некоторое преимущество по сравнению с процес­

сом гашения извести в виде суспензии. При соотношении 2 кг воды на 1 кг извести смесь имеет консистенцию пасты. Тепла, выделяющегося при реакции воды с известью, достаточно для повышения температуры подаваемой воды, благодаря чему пред­ варительный нагрев воды не обязателен, даже если вода пода­ ется в известегасилку при температуре 0°С.

Образование пара внутри или на поверхности комьев извести облегчает измельчение комьев и существенно ускоряет процесс гашения независимо от сорта извести. Процесс гашения завер­ шается за 5 мин\ благодаря этому объем камеры гашения тако­ го аппарата намного меньше объема, который требуется для обычных известегасилок. Удельный расход электроэнергии так­ же уменьшается.

Контроль за качеством смеси осуществляется путем определе­ ния крутящего момента или энергии, необходимых для переме­ шивания смеси. Изменением крутящего момента регулируется подача воды в смесь. Таким образом для обеспечения желаемых характеристик перемешивания и гашения поддерживается и ре­ гулируется нужное соотношение ингредиентов.

В извесгегасилке серии А-758 для гашения извести в виде те­ ста дозатор для негашеной извести монтируется непосредствен­ но над известегасилкой. Известь поступает в камеру гашения через вертикальный желоб слева. Гидратный известковый шлам сбрасывается самотеком через отверстие на дне.

За установкой расположен элеватор для непрерывного или периодического удаления крупного песка. Смесь извести с водой тщательно перемешивается и перемещается к месту удаления с помощью двух рядов противоположно вращающихся взаимозацепляющихся лопастей. Смесительные лопастные валы приво­ дятся в действие зубчатой передачей. Крутящий момент, нала­ гаемый на зубчатую передачу, механически регулирует при помощи клапана подачу воды для гашения извести. При увеличе­ нии крутящего момента вследствие увеличения вязкости мас­ сы — открывается клапан для дополнительной подачи воды в от­ даленный конец камеры гашения.

Вязкость известкового теста можно изменять регулированием сжатия на рессоре. По мере продвижения ленты теста по водо­ сливу, она омывается брызгами и каплями воды и в камере разбавления превращается в известковую суспензию. Скребки, прикрепленные к тому же валу, что и лопасти камеры гашения, перемешивают шлам для того, чтобы удаляемый крупный песок не захватывал осаждающиеся частицы извести. Затем шлам по­ ступает под экран для пыли и по водосливу — к сбросным от­ верстиям известегасилки.

Крупный песок отделяется от гашеной извести в данной сек­ ции элеватора при помощи классификатора. Для непрерывной промывки извести от частиц крупного песка в элеваторе исполь­ зуется свежая вода.

Приводимое в действие водой приспособление задерживает пыль и предохраняет дозатор негашеной извести от попадания пара. Рабочая вода может направляться в камеру разбавления или сбрасывается.

УМЯГЧЕНИЕ ВОДЫ АММИАКОМ И КАРБОНАТОМ АММОНИЯ

Источником гидроксильных ионов, вводимых в воду для устранения магниевой и временной кальциевой жесткости, может быть не только известь и едкий натр, но и водный раствор аммиака. Использование аммиака для умягчения воды наибо­ лее целесообразно на предприятиях азотной промышленности, где он является продуктом собственной выработки.

Стехиометрическое уравнение реакции

Са (НС03)2 + 2NH4 (ОН) -* СаС08 + (NH4)2 С 0 3 + 2Н20 (117) I

показывает, что устранение временной жесткости воды приводит

к осаждению только 50% ионов СОз~, образовавшихся при ней­ трализации бикарбонатов. Поэтому дозы аммиака, необходи­

мые для нейтрализации НСОз" позволяют не только осадить

ионы кальция, скомпенсированные в воде ионами НСОз и обу­ словливающие временную жесткость воды, но и эквивалентную

часть ионов Са2+ и Mg2+, скомпенсированную анионами S04~ и С1“, т. е. уменьшить и постоянную жесткость воды в соответ­ ствии со стехиометрическими уравнениями:

Для более полного устранения постоянной жесткости воды ис­ пользуют растворы карбоната аммония, эквивалентные содово­ известковым смесям, применяемым для умягчения воды.

В качестве источника аммиака и его смесей с карбонатом аммония на азотно-туковых предприятиях могут быть использо­ ваны барометрические конденсаты подходящего состава либо растворы аммиака, через которые барботируется богатый угле­ кислотой экспанзерный газ. При определении необходимой до­ зировки аммиака и карбоната аммония следует иметь в виду, что СаСОз и M g(O H )2 осаждаются при рН ^ Ю , в связи с чем расход аммиака превышает стехиометрически необходимое коли­ чество на 1— 0,5 мг-экв/л.

Скорость кристаллизации СаС03 при умягчении воды аммиа­ ком должна обеспечивать завершение процесса в очистных со­ оружениях, так как иначе СаС03 будет отлагаться на стенках

трубопроводов и усиливать их инкрустацию. При умягчении вод средней жесткости смешение их с аммиаком приводит к образо­ ванию пересыщенных растворов СаСОз, из которых кристаллы выпадают лишь через несколько часов. Поэтому аммиачный спо­ соб умягчения воды требует обязательного использования ап­ паратов с большой поверхностью контакта для того, чтобы кристаллизация СаС03 и M g(O H )2 была завершена в течение короткого времени (не превышающего 20— 30 мин).

Исследования показали, что из воды, в которой отсутствуют взвешенные вещества и другие центры кристаллизации, выделе­ ние кристаллов СаС03 протекает крайне медленно даже при многократном превышении дозы аммиака против стехиометрически необходимой. Из табл. 35 видно, что в таких условиях да-

Таблица 35. Снижение временной жесткости воды при добавлении различных доз аммиака и отстаивании в течение 20 ч при температуре 18—20°С

же одиннадцатикратный избыток аммиака не привел практиче­ ски к снижению временной жесткости воды за время, приемле­ мое для оформления технологического процесса, так как лишь через 20 ч наблюдалось снижение временной жесткости на 86— 87%. Эффект внесения в обрабатываемую воду затравок кри­ сталлизации в виде предварительно свежеосажденного карбона­ та кальция оказался весьма значительным. Как видно из дан­ ных, приведенных в табл. 36, введение в реактор осажденного карбоната кальция приводит к ускорению кристаллизации СаСОз при аммиачном умягчении воды более, чем в 60 раз. Практически полное устранение временной жесткости в реакто­ ре, загруженном свежеосажденным карбонатом кальция, дости­ галось за 20—30 мин при 20°С и дозе аммиака 180% от стехиометрически необходимой.

Таким образом, в реакторе, обеспечивающем достаточное раз­ витие контактной поверхности и турбулентный режим движения