Паровоздушная газификация углей

2С + О2 = 2СО + 218,8 МДж/кмоль углерода (2.1)
С + О2 = СО2 + 394,4 МДж/кмоль углерода (2.2)

Образующийся диоксид углерода в восстановительной зоне восстанавливается новыми порциями углерода в оксид углерода:

СО2 + С = 2СО-- 175,6 МДж/кмоль углерода (2.3)

Если вместе с воздухом в генератор подают также водяной пар, то в восстановительной зоне дополнительно протекают реакции:

С + Н2О = СО + Н2 -- 132,57 МДж/кмоль углерода (2.4)

С + 2Н2О = СО2 + 2Н2 -- 89,5 МДж/кмоль углерода (2.5)

В этом случае образующийся газ содержит два горючих компонента: оксид углерода и водород.

В газовой фазе могут протекать и другие реакции. Так, возможна реакция между оксидом углерода и водяным паром:

СО + Н2О=СО2 + Н2 + 43,1 МДж/кмоль (2.6)

При взаимодействии СО и Н2 может образоваться метан:

СО + ЗН2 =СН4 + Н2О + 203,7 МДж/кмоль (2.7)

который в условиях процесса подвергается термическому распаду

СН4 --> С + 2Н2 --71,1 МДж/кмоль (2.8)

Сочетание всех этих реакций и определяет состав образующегося газа, который изменяется по высоте газогенератора. После окислительной и восстановительной зон, называемых вместе зоной газификации, выходят горячие газы при температуре 800--900 °С. Они нагревают уголь, который подвергается пиролизу в вышележащей зоне. Эту зону принято называть зоной пиролиза, или зоной полукоксования. Выходящие из этой зоны газы подогревают уголь в зоне сушки. Вместе эти две зоны образуют зону подготовки топлива. Таким образом, при слоевой газификации сочетается термическая переработка топлива и собственно газификация полукокса или кокса, полученного в зоне подготовки топлива. Поэтому газ, отводимый из аппарата, содержит не только компоненты, образовавшиеся в процессе газификации, но и продукты пиролиза исходного твердого горючего ископаемого (газ пиролиза, пары смолы, водяной пар). При охлаждении отводимого из газогенератора газа происходит конденсация смолы и воды, которые далее необходимо очистить и подвергнуть переработке.

В этом процессе изменяется и состав твердой фазы. В зону газификации, как отмечалось выше, поступает уже не уголь, а кокс, а из окислительной зоны выводится раскаленный шлак, который охлаждается в чаше 4 с водой, выполняющей одновременно функции гидравлического затвора, а затем выводится из аппарата.

Из изложенного выше следует, что газификация представляет собой сложное сочетание гетерогенных и гомогенных процессов. Возможно и последовательное, и параллельное протекание этих реакций. Механизм этих процессов до сих пор еще до конца не выяснен. Так, если первой стадией взаимодействия кислорода и углерода в зоне горения считают образование поверхностного углерод-кислородного адсорбционного комплекса, то вопрос о том, что является первичным продуктом взаимодействия водяного пара с раскаленным коксом, является предметом дискуссий.

В газогенераторе протекает ряд экзотермических и эндотермических реакций. Равновесия реакций (2.1) и (2.2) смещены в сторону образования СО и СО2. Равновесие эндотермических реакций (2.3) -- (2.5) при повышении температуры смещены в сторону образования соответственно СО и Н2, но выход указанных продуктов (равновесный) уменьшается при повышении давления.

Равновесие экзотермической реакции (2.6) сдвинуто в сторону образования исходных продуктов при температурах выше 1000 °С и не зависит от давления.

Образование метана по реакции (2.7) более вероятно при повышении давления газификации.

Термодинамические расчеты позволяют определить равновесные составы газов в зависимости от температуры и давления газификации. Однако использовать результаты этих расчетов для предсказания реального состава газов трудно из-за значительных различий в скоростях реакций и влияния на процесс ряда технологических факторов.

Скорость реакций газификации лимитируется скоростью химических превращений в газовой фазе и на поверхности твердой фазы, а также скоростью диффузии. При температурах 700--800 °С процесс газификации тормозится преимущественно химической реакцией, а при температурах выше 900 °С -- преимущественно диффузией. В реальных условиях суммарный процесс газификации протекает в промежуточной области, и скорость его зависит от кинетических и диффузионных факторов.

Процессы газификации интенсифицируют путем повышения температуры, увеличения давления газификации (что позволяет значительно увеличить парциальные давления реагирующих веществ), а также увеличения скорости дутья, концентрации кислорода в дутье или развития реакционной поверхности.

Для приближения процесса газификации к кинетической области используют тонкоизмельченный уголь и ведут процесс при высоких скоростях газовых потоков.

Выход газа, его состав и теплота сгорания изменяются в зависимости от того, что используется в качестве дутья. Названия газов, получаемых при использовании различных видов дутья, приведены ниже:

Дутье Название

Сухой воздух Воздушный газ
Смесь воздуха и водяного пара Полуводяной газ
Водяной пар (при внешнем подводе тепла) Водяной газ

Смесь кислорода и водяного пара Оксиводяной газ (газ парокислородного дутья)

Для сопоставления составов и свойств этих газов следует сделать следующие допущения: газовая смесь состоит только из горючих компонентов (единственный возможный балласт -- азот воздуха); газифицируется чистый углерод; не учитываются потери тепла. Газы, отвечающие этим допущениям, называют идеальными генераторными газами.

Получаемые на практике генераторные газы отличаются по выходу и составу от идеальных. Во-первых, уголь нельзя считать чистым углеродом, поэтому выход горючих компонентов в расчете на 1 кг органической массы угля всегда значительно меньше. В первую очередь это относится к молодым углям, отличающимся высоким содержанием кислорода, а тем более к торфу.

Во-вторых, в генераторных газах всегда содержится заметное количество СО2. Химическое равновесие в газогенераторах не достигается, поэтому содержание СО2 всегда превышает равновесную концентрацию.

В-третьих, в зоне подготовки угля образуются пары воды и летучие продукты термического разложения, которые попадают в состав газа.

В любом газе содержится большее или меньшее количество азота, что снижает реальную теплоту сгорания газа, так как при сжигании газа часть тепла расходуется на нагревание балластного азота.

В реальных условиях газификации вследствие неравномерного распределения зон и смешения потоков часть горючих газов сгорает с образованием водяного пара и СО2. Кроме того, в реальных условиях газификации неизбежны различные тепловые потери (в окружающую среду, с горячими газами, со шлаком и уносимым топливом). Поэтому фактические значения термических коэффициентов полезного действия значительно меньше величин, рассчитанных для идеальных условий.

Процессы газификации можно классифицировать по следующим признакам:

1) по теплоте сгорания получаемых газов (в МДж/м3): получение газов с низкой (4,18--6,70), средней (6,70--18,80) и высокой (31--40) теплотой сгорания;

2) по назначению газов: для энергетических (непосредственного сжигания) и технологических (синтезы, производство водорода, технического углерода) целей;

3) по размеру частиц используемого топлива: газификация крупнозернистых, мелкозернистых и пылевидных топлив;

4) по типу дутья: воздушное, паровоздушное, кислородное, парокислородное, паровое;

5) по способу удаления минеральных примесей: мокрое и сухое золоудаление, жидкое шлакоудаление;

6) по давлению газификации: при атмосферном (0,1 -- 0,13 МПа), среднем (до 2--3 МПа) и высоком давлении (выше 2--3 МПа);

7) по характеру движения газифицируемого топлива: в псевдостационарном опускающемся слое, в псевдоожиженном (кипящем) слое, в движущемся потоке пылевидных частиц;

8) по температуре газификации: низкотемпературная (до 800 °С), среднетемпературная (800--1300 °С) и высокотемпературная (выше 1300 °С);

9) по балансу тепла в процессе газификации: автотермический (стабильная температура поддерживается за счет внутренних источников тепла в системе) и аллотермические, т. е. нуждающиеся в подводе тепла со стороны для поддержания процесса газификации. Внешний подвод тепла можно осуществлять с помощью твердых, жидких и газообразных теплоносителей [10].

3. ВЫБОР, ОБОСНОВАНИЕ И ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ

В предложенной нами работе принят метод паровоздушной газификации угля в неподвижном (стационарном) слое, позволяющие применять угли почти всех марок и получать химические продукты с минимальным количеством стадий. Применяя паровоздушную газификацию угля позволяет удешевить получение генераторного газа, причем процесс идет при атмосферном давлении.

Выбранный процесс имеет ряд существенных достоинств перед другими способами газификации углерода твердого топлива:

- возможность построения агрегатов большой единичной мощности;

- универсальность метода, который позволяет применять все виды угля, а также переход с паро-воздушного дутья на кислородное и парокислородное дутье;

- небольшая металлоемкость;

- малое количество стадий для подготовки угля.

Основные параметры выбранного процесса газификации представлены в таблице 3.1

Основные параметры выбранного процесса газификации

Таблица 3.1

3.1. Принцип работы лабораторной установки

Изучение процесса паровоздушной газификации низкосортного Павлоградского угля проводили на лабораторной установке периодического действия с газогенератором стационарного типа рис .

Газогенератор имел высоту 0.5 м, внутренний диаметр 0.04 м. Объем реакционной зоны составлял 0.05 м.

Воздух компрессором (1) направляется в парообразователь (5), где смешивается с паром, образующимися в парообразователе при подаче воды из резервуара (3). Полученная паровоздушная смесь заданной температуры поступала в газогенератор (6), на решетку в которую предварительно загружалась навеска угля. Температурный режим в реакторе поддерживался электронагревателем (7). Выходящий из газогенератора газ охлаждался в холодильнике (8), проходил сепаратор (9), фильтр-смолоотделитель (10) и далее направляется на хроматографический анализ (12). Контрольно-измерительная аппаратура обеспечивает учет расхода воздуха, пара, выхода газа, замер температур.

Рис. 1. Схема лабораторной установки по газификации угля. На схеме:

1-компрессор; 2-расходомер; 3-резервуар для воды; 4-гидрозатвор; 5-парообразователь с пароперегревателем; 6-реактор (газогенератор (ГГ)); 7-электронагреватель для ГГ; 8-холодильник; 9-сепаратор; 10-фильтр; 11-газовый счетчик; 12-блок анализа.

33

3.2. Техническая характеристика угля

Для проведения эксперимента применяли обогащенный концентрат Павлоградской ЦОФ ш. Сташкова. Оценка топлива как сырья для газификации проводилась на основании данных технического анализа. Для анализа были взят рядовой уголь марки ДГ ш. Днепровская и обогащенный концентрат Павлоградской ЦОФ марки ДГ ш. Сташкова.

Технический анализ углей выполняли в соответствии с ГОСТами 6379-59, 6383-52, 6382-53.

Влажность угля определялся по формуле W=((a-b)/a)*100 %, где а- навеска угля до сушки, г; в- навеска угля после сушки ,г.

Зольность Аа=(в*100)/а ,% где в- влажность зольного остатка, г

Выход летучих веществ Va=((b*100)/a)-W ,%

Полученные результаты приведены в табл 3.1

Таким образом, в результате проведения исследований установлено, что данные угли отвечают трабованиям, предъявляемому к сырью для газификации. Для проведения экспериментных исследований процесса газификации нами был выбран по содержанию балластных компонентов, выходу летучих веществ обогащенный концентрат Павлоградской ЦОФ ш. Сташкова, фракционного состава.

3.3. Влияние скорости подачи газифицирующих агентов.

Исследовано влияние скорости подачи окислителей на степень конверсии угля в условиях данной лабораторной установки. Серию опытов проводили при постоянном соотношении воздух/пар = 7:1 и температуре в газогенераторе 950 0С. Продолжительность процесса составляла 75 мин. Полученные результаты представлены на рис.3.1 .

Так как скорость газового потока определяет время контакта окислителя с топливом, то установлено, что при одинаковой продолжительности процесса, низкая интенсивность дутья не обеспечивает достаточной конверсии угля. В тоже время при превышении оптимальной скорости подачи, реагирующие вещества не успевают взаимодействовать полностью. В результате получаемый газ содержит больше негорючих компонентов в своем составе и степень превращения угля уменьшается. Кроме того, значительно возрастает вероятность уноса.

Рис. 3.1. Влияние скорости подачи газифицирующих агентов на степень превращения угля.

С учетом выше изложенного, была выбрана скорость подачи газифицирующих агентов 1,7 мл/мин.

3.4. Анализ полученных данных

Чтобы выбрать оптимальный расход показателей газифицирующих агентов был проведена серия экспериментов.

В качестве входных переменных использовали расход воздуха и расход пара.

Температура в реакционной зоне составляла 950 0С, газа на выходе из реактора 700 0С. Скорость роста температуры в газогенераторе 15 0С/мин. Паровоздушная дутьевая смесь подогревалась до 400 0С.

В приведённой табл. 3.2 видно, что если увеличить расхода пара в дутье с 0,4 до 0,6 кг на 1 кг рабочего топлива, степень разложения пара уменьшается. При этом на выходе наблюдается возрастание концентрации водорода и снижение оксида углерода.

Концентрация диоксида углерода в газе возрастает, т.к. реакция его образования является источником тепла для осуществления эндотермических реакций разложения водяного пара, что приводит к некоторому снижению теплоты сгорания газа, и это частично компенсируется за счет увеличения содержания водорода. Кроме того, увеличивается выход газа. Также увеличение пара в дутья приводит к торможению процессов пиролиза, обусловленных спекаемостью исходного угля. Это имеет прежде всего большое технологическое значение, т.к. повышает устойчивость работы установки.

При увеличении расхода воздуха теплота сгорания получаемого газа уменьшается, хотя выход его достаточно высокий. В составе газа наблюдается более высокое содержание азота, диоксида углерода, остаточного кислорода.

Таким образом, при недостатке окислителей наблюдается низкая степень конверсии угля, а излишек компонентов дутья ведет к получению большего количества газа, но низкокалорийного. Поэтому, необходимо произвести серию экспериментов по газификации для определения оптимальных условий. В области расходов, которая составляла для воздуха и пара 2,5-3,5 м3 и 0,4-0,5 кг, соответственно.

57

Сравнительные результаты опытов газификации обогащенного концентрата марки ДГ.

Таблица 3.1

Сравнительные результаты паровоздушной газификации в выбранной области расходов окислителей

Таблица 3.2

4.ОХРАНА ТРУДА

4.1. Оценка условий, в которых проводилась исследовательская работа.

Данной работой предусматривалось исследование твердых горючих ископаемых в частности угля, в исследовательской лаборатории кафедры химической технологии топлива и углеродных материалов УДХТУ.

К группе физически-вредных промышленных факторов во время проведения работ в исследовательской лаборатории относят:

- повышенная температура 9500С поверхности оборудования, может быть получены ожог руки;

- повышенный уровень шума 20 дБ, в следствии работы лабораторных установок, может привести к снижению слуха, поражение центральной нервной системы, органов пищеварения и др.;

- опасный уровень напряжения в электрической цепи оборудования (380 В), замыкание может произойти через тело человека, это очень опасно, возможны смертельные случаи;

- повышенный уровень вибрации от работы лабораторных установок, негативно действует на нервную систему, приводит к нарушению координации движения человека, возможны виброзаболевания.

Во время исследования в воздух помещения может попадать газообразные вещества: водород, оксид и диоксид углерода, метан. Вдыхаемый в больших количествах оксид углерода поступает в кровь, уменьшает приток кислорода к тканям, повышает количество сахара в крови, ослабляет подачу кислорода к сердцу. У здоровых людей этот эффект проявляется в уменьшении способности выносить физические нагрузки. У людей с хроническими болезнями сердца он может воздействовать на всю жизнедеятельность организма.

По степени влияния на организм человека вредные вещества определяются на четыре класса опасности. Класс опасности вредных веществ определяется в зависимости от предельно допустимой концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны.

Оксид углерода: ПДК= 20 мг/м3, класс опасности - 4-й - вещество малоопасное.

Бензин: ПДК=100 мг/м3 ,класс опасности - 4-й- вещество малоопасное.

4.2. Мероприятия по обеспечению безопасности и здоровых условий труда в лаборатории

Электрическое оборудование в исследовательской лаборатории питается переменным током напряжением 380/220 В, частотой 50 Гц. По степени электроопасности лаборатория относиться к категории помещений с повышенной опасностью, потому что имеет токопроводящий железобетонный пол.

Основным способом по образовании электрической безопасности в лаборатории при применении электрического оборудования это заземление. Для заземления оборудования предусматривается трубчатое заземление, размещенное по контуру постройки, где находится лаборатория.

Для искусственного заземления применяют вертикальные электроды. В качестве вертикальных электродов применяют стальные трубы длиною 2,5 м, диаметром 3 см.

Сопротивление растекания тока одного вертикального электрода определяют по формуле 2.1:

Re= (4.1)

Где p- удельное сопротивление грунта в месте размещения заземления, 100Ом*м,

l- длина трубчатого электрода, 2,5 м;

d- диаметр трубчатого электрода, 0.03 м;

t- глубина размещения середины электрода от поверхности земли,

t=t0+l/2=2 м

t0- расстояние от верхней точки трубчатого заземления до поверхности земли ,0.75 м;

Re= Ом

Поскольку Re>Rдоп , т.е. 36,73 Ом > 4 Ом , определяем количество заземлений без учета соединительного проводника:

n'=Re/Rдоп (4.2)

где Rдоп - допустимое сопротивление заземляющего устройства, 4 Ом.

По формуле (2.2):

n'=36.73/410

Определяем количество вертикальных электродов :

n =n'/e , (4.3)

где e - коэффициент использования вертикальных электродов, который учитывает обоюдное экранирования, e =0.55 (заземление размещено по контуру).

По формуле (4.3):

n =10/0.5518

Определяем длину соединительной полосы:

z =a*n*l

где а -отношение расстояния между электродами к их длине, 1,

z=1*18*2.5=45 м.

Сопротивление растекания тока соединительной полосы, без учета экранирования определяется по формуле :

Rш= (4.4)

где b- ширена соединительной полосы , 0.03 м , По формуле (4.4):

Rш= Ом

Общее сопротивление заземляющего устройства определяется по формуле

R з= (4.5)

где ш- коэффициент использования соединительной штанги , ш= 0.27 (заземление расположено по контуру).

По формуле (4.5):

Rз= Oм

Таким образом Rз<Rдоп , т.е. 3.01 Ом< 4 Ом , что соответствует требованием, ПУЭ поэтому конечным принимаем количество трубчатых заземлений 18 штук.

В исследовательской лаборатории нормальные санитарно-гигиенические требования воздушной среды обеспечивается за счет общей вентиляции.

Во всех помещениях исследовательской лаборатории предусматривается вентиляция, которая обеспечивает нормальную циркуляцию воздуха. Воздухообмен в лабораторном помещении рассчитывается таким образом, чтобы фактическая концентрация ядовитых газов, паров и пыли в воздухе не превышало предельно-допустимых концентраций.

-вытяжная вентиляция в лаборатории включается за 20 минут до начала работы и выключается по окончании рабочего дня. Проводить работы при поломанной или выключенной вентиляции запрещается.

Все работы, которые связаны с выделением вредных паров или газов предусматривается проводить в вытяжных шкафах при надежно рабочей тяги.

Для кипячения и испарения в вытяжном шкафу разрешается применение электроплитки только с закрытой спиралью. Для предотвращения электрической искры в шкафу, необходимо чтобы внутреннее освещение было выполнено в герметических плафонах, а выключатели были размещены внешней стороне стенки шкафа. Шнуры к электроприборов и установок должны иметь надежную изоляцию.

Для предотвращения падения дверей шкафа, они должны иметь внешние ручки и надежные стопорные устройства.

При работе в вытяжном шкафу с целью более эффективного действия тяги необходимую дверь открывать на 1/3 или 1/4 её объема, а другие должны быть закрыты.

Работая под тягой голову необходимо держать с наружи шкафа, иначе человек будет вдыхать все вредные испарения, которые выделяются при реакциях. По окончании работы в шкафу все двери необходимо хорошо закрыть и выключить тягу. При остановке двигателя, который образует тягу, сразу все работы в вытяжном шкафу останавливают.

Расчет местной вытяжной вентиляции проводится по формуле:

W=n*F*Vc*3600 (4.6)

где n- количество вытяжных шкафов в помещении лаборатории, 4;

W- объемная скорость воздуха, которое выводится, м3/ч ;

F- площадь нижнего сечения открытой двери шкафа, 0.385 м2;

V- скорость движения воздуха, которое выводиться в сечение F, 1 м/с;

По формуле (4.6):

W= 4*0.385*1*3600=5544 м3/ч

Таким образом, выбираем вентилятор В-Ц4-70 продуктивностью 5800 м3/ч, номер вентилятора 5, частота вращения 1500 об/мин.

Нормальные и здоровые условия работы в исследовательской лаборатории обеспечиваются с помощью освещения, естественного и искусственного.

Солнечный свет дает оздоровительно-биологическое воздействие на организм человека, поэтому природный свет является наиболее гигиеничным. Таким образом, помещение лаборатории днём, как правило, освещается природным светом.

Основным видом природного освещение это боковое- световые входы в внешних стенах. Разряд работ, которые выполняются-III- высокой точности.

Природное освещение с любой точки в помещении характеризуется коэффициентом природного освещения (КЕО), %:

EIIIH=EB/EH*100%

где EB,EH- освещение соответственно в середине помещения и вне сооружения.

Так как сооружение находится в IV поясе светового климата, то коэффициент естественного освещения имеет значение:

EIIIH= EIIIH*m*c , (4.7)

EIVH- значение КЕО для домов, расположенных в IV поясе светового климата (г. Днепропетровск);

EIIIH- нормативное значение КПО для сооружений, расположенных в III поясе светового климата, для данного разряда работ EIIIH= 2% (табл. 1.3);

m- коэффициент светового климата, 0.9 (табл. 1.3.);

с- коэффициент солнечного климата, 0.9 (табл. 1.4.).

По формуле (2.7):

EIIIH= 2.0*0.9*0.9=1.62%

Основным видом искусственного освещения это общее. В качестве источника света применяют люминесцентные лампы (ЛД-20).

По характеру светового потока предусмотрено применять светильники рассеянного света, типа ШЛП, в котором защитный угол в поперечной и продольной плоскости 300.

Необходимое количество светильников определяется по формуле:

N= , (4.8)

где Emin- минимальное нормативное освещение для данного разряда работы, 300 лк (для работы высокой точности);

S- площадь помещения, 300 м2;

к- коэффициент запаса, 1.5;

z- поправочный коэффициент светильника, 1.2;

F- световой поток одной лампы, 1960 лм;

n- количество ламп в светильнике, 2;

u- коэффициент использования осветительной установки, определяется в зависимости от показателя помещения и коэффициента отражения от стен и потолка.

Показатель помещения определяется по формуле:

f= (4.9)

где a,b-соответственно длина 7,3 и ширена 5 помещения, м

Н- высота подвеса светильника над рабочей поверхностью , 4м.

По формуле (4.9):

f=

На основании показателя помещения, который равен 0.74 и коэффициентов отражения потолка рп=70% и стен рст=50% (т.к. потолок и стены покрашены в светлый цвет) определяем коэффициент использования осветительной установки u= 57% =0.57.

Тогда по формуле (4.8) необходимое количество светильников будет равна:

N= шт

Остаточное принимаем парное количество светильников 10 штук, которые размещены в 2 ряда.

Метеоусловия в помещении лаборатории в холодный период года:

- температура воздуха 18 0С;

- относительная влага 60%;

Воздух рабочей зоны метеоусловия помещения лаборатории соответствуют допустимым нормам по температуре, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне для легкой категории работ.

Отопление помещения лаборатории осуществляется с помощью батарей центрального отопления.

Водоснабжение - очищенная речная вода, которая подается через сеть водопроводов.

Канализация с помощью канализационных сетей осуществляется выведение сточных вод.

Порядок сбора, утилизации и удаление с помещений химикатов и ЛВЖ:

- отработанные кислоты и щелочи следует собирать отдельно в специальный сосуд, и после нейтрализации в конце рабочего дня сливать в канализацию или в соответствии с местными условиями в другое, специально предназначенное место;

- запрещается сливать в канализацию концентрированные кислоты и щёлочи;

- отработанные ЛВВ и горючие жидкости следует собирать в герметически закрытую тару, которая в конце рабочего дня удаляется с лаборатории для регенерации или уничтожения этих веществ;

- категорически запрещается сливать горючие жидкости, смолу и ядовитых веществ в канализацию.

4.3. Характеристика помещений по пожаро- и взрывоопасностью

При выполнении исследовательской работе применялись такие вещества как бензин, уголь. По группе горючести они относятся к горючим и легковозгорающим веществам. Основные показатели этих веществ приведены в табл.4.1.

Таблица 4.1. Основные показатели веществ по пожаро- и взрывоопасностью

Хотя при исследовательской работе в лаборатории использовались горючие и легковозгорающие вещества, но применяются они в малых количествах, и работа с ними проводилась в вытяжных шкафах при работающей вентиляции, поэтому помещение лаборатории относят к категории не взрывоопасных, а пожароопасных помещений. Согласно с классификацией помещений и сооружений по пожаровзрывоопасностью в соответствии с ОНТП 24-86 помещение лаборатории относят к пожароопасной категории В. А в соответствии с правилами установки электроустановок (ПУЭ), помещение лаборатории относят к пожароопасной зоны П-I.

Лаборатория находится в четырёхэтажном здании, который имеет три эвакуационные выходы на случай аварийной ситуации. Степень огнестойкости здания, где находится лаборатория-I.

4.4. Противопожарные меры безопасности

Исследовательская лаборатория по пожарной безопасностью и взрывоопасности относится к категории В.

Для предупреждения пожаров и возгорания в исследовательской лаборатории необходимо выполнять следующие правила пожарной безопасности:

- горючие растворители и моющие вещества следует заменять негорючими;

- запрещается применять самодельные нагревательные спирали, устанавливать термостаты в сушильные шкафы на деревянные, не защищенные от возгорания столы и на расстоянии не ближе 1 м от горючих материалов;

- нагрев легковозгорающих материалов необходимо осуществлять на водяных, масляных, песочных и воздушных банях у небольших количествах;

- нагрев легковозгорающих веществ на открытом огне запрещается;

- работу нагревательных устройств необходимо постоянно контролировать.

Порядок и нормы хранения пожаро- , взрывоопасных веществ:

- легковозгорающие и горючие вещества должны хранится в лабораторному помещении в толстостенных банках с притертыми пробками. Банки помещают в специальные металлические ящики с плотно притертыми крышками, стенки и дно которых выложены из асбеста. На внутренней стороне крышки делают четкую надпись с указанием наименований и общим количеством допустимых норм хранения горючих и легковозгорающих веществ, для данного помещения;

- общий запас в каждом рабочем помещении огнеопасных веществ не должен превышать суточные потребности, но не более 2-3 л на одного работника. Общий запас определяется при утверждении с пожарной охраной в каждом отдельном случае и указывается в специальной инструкции;

- бутылки, в которых содержится не более 50 мл легковозгорающей жидкости, должны хранится в железных ящиках для горючих веществ. Запрещается хранить горючие жидкости в полиэтиленовой, а также в тонкостенной посуде емкостью более 200 мл;

- запрещается хранить топливо в вытяжном шкафу, в котором проводится работа с нагревательными приборами, и рядом с окислителями или рядом от горючих предметов;

- при случайных разливах огнеопасных жидкостей сразу выключить все нагревательные приборы и электросеть. Разлитую жидкость засыпают песком, потом осторожно собирают песок с жидкостью на деревянную лопату или фанеру, алюминиевый лист, применять стальной лист за счет искрообразования при ударах нельзя;

- перед началом работы с ЛВЖ работающий должен приготовить предметы пожаротушения.

Способы пожаротушения в исследовательской лаборатории должно находится на видном месте. Основными способами гашения пожаров это огнетушители. Для гашения пожаров применяют огнетушители разных типов: химические, пенные, углекислотные, порошковые.

Наиболее распространение получили жидкие огнетушители марки ОХП-10 и воздушно-пенные огнетушители марки ОХП-10, которые применяются для гашения твердых предметов и горючих жидкостей, которые не смешиваются с водой.

Углекислотные и порошковые огнетушители применяют главным образом для тушения пожаров на электроустановках, автомашинах, в библиотеках и т.д. При тушении на электроустановках, которые находятся под напряжением лучше применять ручной огнетушитель ОУ-5.

Пенные огнетушители нельзя применять при тушении электрооборудования и электроустановок, а также электропроводов, которые находятся под напряжением, вещества, которые взаимодействуют с водой, щелочные металлы.

Также в домах, где находится лаборатория, предусматривается внутренняя противопожарное водообеспечение, которое осуществляется от внутренних пожарных кранов.

В случае пожара необходимо вызвать пожарную команду по телефону “01”. Указать точный адрес, где горит, наличие людей и их количество, сообщить свою фамилию. Выключить силовую и осветительную линию, приступить к тушению пожара, применяя способами пожаротушения.

5. ЭКОНОМИЧЕССКАЯ ЧАСТЬ

Целью написания данного подраздела дипломной работы с определением расходов на проведения исследовательской работы, а также определения цены опыта.

Сумма расхода будет суммироваться с последующих систем расходов:

основные и дополнительные материалы;

заработная плата;

начисления на заработную плату;

энергетические расходы;

амортизационные отчисления;

накладные расходы.

В дипломной работе проводилась исследования на счет выбора вариантов переработки угля Павлоградского бассейна. Для этого в исследовательской лаборатории была проведена паровоздушная газификация с различным расходом подачей пара.

5.1. Определение длительности исследования

Для определения длительности работы необходимо для каждого эксперимента составить сетевой график, а расчеты длительности работы и план их проведения привести в таблице.

Таблица 5.1 План проведения паровоздушной газификации

180 5

60 80 80

1 0 2 0 3 0

75

5

Рис 5.1 Сетевой график проведения паровоздушной газификации

Таким образом, длительность проведения газификации составляет 340 мин, но в ходе проведения эксперемента этот циклработ повторяеться четыре раза , поэтому общая длительность будет составлять 1360 минут.

Для расчета сетевого графика табличным методом исходными есть номера предварительных и последующих действий, а также ожидание длительности работы tожij. Ранний срок выполнения действия - Tpi , ранний срок окончания работы- Троij.

Ранний срок выполнения действия находится по формуле:

Трi=t*[L*(j/i)max], (5.1)

где t*[L*(j/i)max] -длительность максимельного из путей от исходного события до данного проишествия.

Поздний срок окончания действия - Tпi, поздний срок окончания работы- Tпзij, поздний срок начала работы- Тпнij. Поздний срок выполнения действия опредиляется по формуде:

Тнi=t*(Lкр)-t*[L*(i/C)max], (5.2)

где t*[L*(i/C)max]-длительность максимальноготиз путей от события к завершению событию С;

t*(Lкр)-длительность критического пути.

Таблица 5.2 Расчет сетевого графика проведения газификации.

5.2. Денежные расходы на проведение исследования

5.2.1. Расчет расходов на сырьё и материалы

Исследования проводились в Украинском государственном химико-технологическом университете в исследовательской лаборатории кафедры химической технологии топлива.

Для проведения исследований ,необходимы основные и вспомогательные материалы .

К основным материалам относят: уголь (его стоимость и необходимое количество приведено в таблице 5.3). Вспомогательным материалом есть техническая вода (её стоимость и необходимое количество приведено в таблице 5.4)

Таблица 5.3 расчет необходимого количества основных материалов и их стоимость.

Таблица 5.4 Расчет необходимого количества вспомогательных материалов и их стоимость

Таким образом, расход на сырье и материалы будут составлять 12+0.02=12.01 грн.

5.2.2 Расчет расхода на заработную плату

Для проведения исследований был задействован персонал исследовательской лаборатории кафедры химической технологии топлива. В связи с этим, в числе других расходов на проведение исследований следует учитывать расходы и на заработную плату всех кто принимал участие в исследовании. Расход на заработную плату приведены в таблице 5.5

Таблица 5.5 Расчет расхода на заработную плату

Таким образом, расходы на заработную плату будут составлять

8.87+5.68=14.55

5.2.3 Расчет объёма начисления на заработную плату составляет 37,5% от основной заработной платы и составляется из:

-пенсионный фонд (32%):

-фонд занятости (1,5%);

-фонд социального страхования (4%).

Таким образом, объём начисления на заработную плату будет составлять

(14.55*37,5)/100=5.46 грн.

5.2.4. Расчет расхода на электроэнергию

Некоторые устройства, которые использовались в исследовании, были электрические, т.е. питались от сети переменного тока, напряжением 220 В, частотой 50 Гц. Исходя из этого, каждое устройство потребляет некоторое количество электроэнергии.

Расход электроэнергии (Е) находится по формуле:

Е=М*к*Е*а,

где М-мощность двигателя оборудования, кВт;

к- коэффициент использования мощности , 0,9;

Е- время работы, на данной установки в процессе проведения исследования;

а- тариф за 1 кВт*час электроэнергии, 0,2 грн.

Расход на электроэнергию, которое потребляется в процессе исследования, приведены в таблице 5.6

Таблица 5.6 Расход на электроэнергию

Таким образом, расход на электроэнергию будет составлять 3.52 грн.

5.2.5. Амортизационные отчисления

норма амортизации представляет собой установленный годовой процент погашения стоимости основных фондов, в соответствии с которым предприятие осуществляют амортизационные отчисления. Для оборудования, которое применялось в исследовательской работе и которое относится к третьей группе, среднегодовая норма амортизации составляет 15%, другое оборудование относят ко второй группе и их среднегодовая норма амортизации составляет 25%.

Время отведенное на проведение эксперимента составляет 2 месяца, т. о. расчет амортизации оборудования приводится на весь период.

Расходы на амортизацию оборудования рассчитывается по формуле:

А=Ф*Н*t/12*100 , (5.4)

где А- объём амортизационных отчислений, грн:

Ф- стоимость оборудования, грн;

Н- норма амортизации, %;

t- время работы оборудования , мес.;

12- количество месяцев в году.

Объём амортизационных отчислений приведены в таблице 5.7

Таблица 5.7 Объём амортизационных отчислений

Итого 32.83

Таким образом , объём амортизационных отчислений будет составлять 32.83 грн.

5.2.6. Накладные расходы

Накладные расходы включают разные расходы, которые связанные с обслуживанием оборудования (ремонт, освещение, отопление помещений, командировочные и др.). сумма накладных расходов принимается в размере 120% от суммы заработной платы исполнителей исследовательской работы.

( 14.55*120)/100=17.46 грн.

Таким образом, накладные расходы будут составлять 17.46 грн.

5.2.7 смета затрат на проведение исследовательской работы

Имея все необходимые данные можно получить общее количество расхода, необходимых для проведения исследования.

Смета затрат на проведение исследовательской работы приведено в таблице 5.8

Таблица 5.8 Смета затрат на проведение исследования

Таким образом, расход на проведение исследовательской работы составляют 85.84 грн.

5.3. Расчет цены исследования

Цена исследования рассчитывается на основе расхода на исследования и нормативной рентабельности по формуле 5.5

Ц=С+ , (5.5)

Где Ц- цена исследования, грн;

Р- нормативная рентабельность ,30%;

С- расход на исследование, грн.

Таким образом, цена исследования будет равняться:

Ц=грн.

Вывод

Результаты расчетов экономической части дипломной работы свидетельствует про то, что затраты на проведения исследования составило 85.84 грн., а цена исследования составила 111.6 грн. При этом наибольшая часть затрат пошла на амортизационные отчисления, поскольку при проведении исследований было задействована значительное количество денежного оборудования.

6. ВЫВОДЫ

В данной работе применяли метод паровоздушной газификации угля, которая позволяет использовать угли практически всех марок и получать газовую смесь (генераторный газ), который пригоден для замены природного газа.

Технический анализ сырья показал возможность использования выбранного угля.

Разработана и произведена сборка, монтаж установки по переработки низкосортного угля методом паровоздушной газификации.

Таким образом, в результате данного исследования выбраны оптимальные условия процесса паровоздушной газификации в стационарном слое низкосортного концентрата Павлоградской ЦОФ:

расход воздуха 2,9 м3/кг угля;

расход пара 0,5 кг/кг угля;

температура газификации 950 0С;

при продолжительность газификации 1,5 часа, теплоёмкость полученного газа 4,78 МДж/м3, а количество образующейся смолы 1.5 г.

ЛИТЕРАТУРА

1. Гамбург Д.Ю, Семёнов, В.П. производство генераторного газа на базе твердого топлива //Химическая промышленность.-1983.- №5.-с. 4-10.

2. Химические вещества из угля. Пер. с нем./ Под ред. Ю.Фальбе - М: Химия, 1980. - 616 с.

3. Бекаев Л.С., Марченко О.В., Пинегин С.П. и др. Мировая энергетика и переход к устойчивому развитию - Новосибирск: Наука, 2000. - 300 с.

4. Шиллинг Г.-Д., Бонн Б., Краус У. Газификация угля / Пер. с нем. и ред. С.Р. Исламова - М: Недра, 1986 - 175 с.

5. Тереньтьев Т.А., Тюков В.М., Смаль Ф.В. Моторное топливо из альтернативных сырьевых ресурсов -М.: Химия 1989.- 271с.

6. Капустин М.А., Нефедов Б.К. Окись углерода и водород- перспективное исходное сырье для синтезов продуктов нефтехимии. // Тематический обзор. Сер. Нефтехимия и сланцепереработка. М.: ЦНИТ, -1981.- 58с.

7. Зорина Т.И. и др. Современные тенденции развития технологии газификации твердого топлива. // Химия твердого топлива. - 1986.- №3.-с.82-93.

8. Yanome Senrou, abe Seiichi, Tanako Eitaro // Ishik anajuma- Narita English.- 1991.- №5.- с.309-314.

9. Альтшулер В.С. Современное состояние и развитие технологии газификации твердого топлива // Химическая технология. - 1985.- №1.- с.309-314.

10. Химическая технология твердых горючих ископаемых: Учеб. Для вузов/Под ред. Г.Н Макарова, Г.Д. Харламповича. - М.: Химия. 1986.-496., ил.

Страницы: 1, 2