В настоящей работе был спроектирован колонный аппарат - сушилка кипящего слоя. Сушилки с кипящим слоем являются одним из прогрессивных типов аппаратов для сушки. Процесс в кипящем слое позволяет значительно увеличить поверхность контакта между частицами материала и сушильным агентом, интенсифицировать испарение влаги из материала и сократить продолжительность сушки. Сушилка кипящего слоя является наиболее опасным аппаратом установки для переработки отходов. Поэтому она выбрана в качестве основного объекта анализа с точки зрения безопасности.
6.1 Производственная безопасность
На этапе проектирования были приняты некоторые решения для обеспечения безопасности дальнейшей эксплуатации сушильной установки. В том числе:
1. Произведен расчет тепловой изоляции (пункт 4.1.7), обеспечивающий соблюдение требуемых теплозащитных характеристик. В качестве материала изоляции выбран совелит - наиболее распространенный асбесто-магнезиальный материал (85% магнезии + 15% асбеста). Толщина его слоя для снижения температуры корпуса сушилки с 300 °С до 50 °С составляет 60 мм. Паропровод, сушильные тракты и циклон, который находится в месте прохода обслуживающего персонала, также имеют тепловую изоляцию;
2. Среда внутри сушильного аппарата имеет повышенную температуру, сушилка снабжена необходимым числом штуцеров и фланцевых соединений. Во избежание прорыва горячего газа необходимо обеспечение герметичности. В пункте 4.1.4.3 произведена проверка условий прочности и герметичности соединения конической части корпуса с крышкой аппарата.
3. Сушилка кипящего слоя является аппаратом колонного типа, у которого высота в несколько раз больше диаметра, поэтому он должен быть надежно закреплен во время эксплуатации. В пункте 4.1.6 был произведен расчет массы аппарата и принято решение о креплении его при помощи опорных лап подвесных аппаратов к сварной конструкции, которая в свою очередь крепится к полу при помощи фундаментных болтов.
4. Для снижения количества выбросов в атмосферу и запыленности рабочего помещения сушилка снабжена необходимыми газоочистными аппаратами - циклоном и рукавным фильтром;
5. Во избежание образования пробки и прорыва горячих газов сушильные тракты не имеют участков, мешков и тупиков, где может отлагаться пыль. Угол наклона газоходов к горизонту должен составлять не менее 45°. Скорость теплоносителя на входе в сушилку больше 20 м/с, поэтому принято решение о применении горизонтального газохода;
6. Так как сушильная установка является вновь проектируемым аппаратом, вместимость бункера сырой слюды должна быть не менее часовой производительности сушилки, поэтому бункер спроектирован из расчета на 185 кг материала, подлежащего сушке;
7. Питатель для загрузки влажной слюды имеет устройство для плавного регулирования его производительности, чтобы избежать чрезмерной или недостаточной подачи материала в сушилку, что может привести к спеканию слюды и аварийной ситуации;
8. Температура газов перед дымососом не должна превышать 120 °С, данное условие обеспечивается необходим объемом подсасываемого воздуха;
9. В период пуска и остановки сушилки должен дистанционно подаваться защитный пар над и под газораспределительной решеткой, для чего над решеткой предусмотрен дополнительный штуцер.
Правила безопасности при эксплуатации сушилки с кипящим слоем включают в себя следующие требования:
1. Работники, обслуживающие газовую сушильную установку, должны следить за:
· исправностью механизмов, оборудования и предохранительных клапанов;
· давлением пара в подводящем трубопроводе;
· герметизацией всех трактов сушилки, не допуская увеличения присосов воздуха выше нормированной величины;
· устанавливать строгий контроль за местами возможных отложений частиц слюды;
2. Запрещаются пуск и работа сушильной установки при:
· отсутствии или неисправности КИП, сигнализации и блокировок;
· неисправности оборудования, укрытий и систем промышленной вентиляции;
· отсутствии защитного пара или инертного газа;
· наличии очага горения в сушильном тракте;
· забивке отводов и неисправности предохранительных клапанов;
· забивке отверстий газораспределительной решетки;
· повышении температуры газов перед дымососом более предела;
· достижении нижней величины температуры газов на входе в сушилку;
3. Перед пуском сушильной установки обслуживающий персонал обязан проверить наличие и исправность:
· КИП, сигнализации;
· устройств подачи защитного пара (инертного газа) в сушильный тракт;
· оборудования предохранительных клапанов;
· ограждений и защитных устройств.
· температуру в контролируемых точках сушильного тракта;
На основании настоящих требований составляется рабочая инструкция по безопасной эксплуатации сушильной установки, которая проходит экспертизу промышленной безопасности в специализированных организациях и утверждается техническим руководителем. По результатам режимных испытаний инструкция корректируется, и в соответствии с этим срок ее действия продлевается на два года.
6.2 Экологическая безопасность
В сушильной установке с кипящим слоем подогрев сушильного агента осуществляется за счет сжигания газообразного топлива с высоким избытком воздуха в топке. При этом требуемая температура сушильного агента обеспечивается за счет дополнительного смешения продуктов сгорания и воздуха перед сушильной камерой. В качестве топлива используется природный газ.
Продукты горения природного газа отрицательно влияют на экологию.
Источники диоксида углерода могут быть с достаточной уверенностью выражены количественно. Одним из наиболее значительных источников роста концентрации СО2 в атмосфере является сгорание ископаемого топлива. Природный газ производит меньше СО2 на единицу энергии, чем другие виды ископаемых топлив. Поэтому подогрев сушильного агента производится за счет сгорания именно газа, а не, к примеру, мазута.
Кроме того использование природного газа вместо других видов ископаемых топлив является экономически привлекательным и может внести важный вклад в выполнение обязательств, принятых отдельными странами в соответствии с РКИК. Это топливо, которое оказывает минимальное воздействие на окружающую среду по сравнению с другими видами ископаемых топлив. Переход с ископаемых углей на природный газ при сохранении того же соотношения эффективности преобразования энергии топлива в электроэнергию сократил бы выбросы на 40%. Природный газ генерирует меньше СО2 при том же количестве вырабатываемой энергии, чем уголь или нефть, поскольку он содержит больше водорода по отношению к углероду, чем другие виды топлива.
Выбросы в атмосферу при сжигании ископаемого топлива зависят не только от вида топлива, но от того, насколько эффективно оно используется. Газообразное топливо обычно сжигается легче и эффективнее, чем уголь или нефть. Утилизация сбросной теплоты от отходящих газов в случае природного газа осуществляется также проще, так как топочный газ не загрязнен твердыми частицами или агрессивными соединениями серы. Благодаря химическому составу, простоте и эффективности использования природный газ может внести существенный вклад в снижение выбросов диоксида углерода путем замены им ископаемых видов топлив.
В целом установка для переработки отходов производства слюдопластовой бумаги положительно влияет на состояние экологии. Отходам слюды присвоен 4 класс опасности, степень вредного воздействия на окружающую природную среду - низкая. Критерием отнесения к данному классу является нарушение экологической системы с периодом самовосстановления не менее 3-х лет. Слюда флогопит мелкодисперсная имеет 3 класс опасности, для которого период восстановления - не менее 10 лет после снижения вредного воздействия от существующего источника. Существующие сейчас на «Слюдяной фабрике» способы утилизации отходов слюдяного производства имеют огромное количество недостатков. Для складирования требуются все большие и большие территории, отходы проникают в почву, нарушая обменные процессы в природной среде. Дальнейшее захоронение отходов опять же требует новых территорий. Подземные свалки не заметны на первый взгляд, но на поверхности земли над ними почва отравлена и разрыхлена, она не пригодна, ни для строительства, ни для земледелия, ни для выпаса скота. Таким образом, единственным, относительно экологически чистым, способом борьбы с промышленными отходами, на сегодняшний день, является переработка отходов. Вовлечение отходов в переработку позволяет решить проблему их утилизации и снизить себестоимость основной продукции - слюдопластовой бумаги.
6.3 Возможные неполадки и аварийные ситуации, способы их устранения
Как уже говорилось раньше, спроектированная установка находится в одном цеху с установкой для производства слюдопластовой бумаги. Технологические процессы осуществляются в соответствии с режимными картами и рабочими инструкциями по безопасной эксплуатации, разработанными на основании требований по безопасной эксплуатации. Режимные карты и рабочие инструкции утверждены техническим руководителем организации, прошли экспертизу промышленной
безопасности в специализированных организациях. Поэтому уже определены и утверждены определенные меры безопасности в случае аварийных ситуаций.
В случае аварийной ситуации на этапе сушки предусмотрена автоматическая остановка работы сушильной установки. Вынужденная (автоматическая) остановка должна производиться в случаях:
· остановки механизмов топочного устройства;
· нарушения параметров топочного режима - обрыва факела, снижения давления топлива и воздуха перед горелкой (форсункой);