АННОТАЦИЯ
Данный курсовой проект предусматривает разработку систем контроля и автоматического измерения технологических параметров, с целью получения практических навыков в решении инженерно-технических задач.
Главным содержанием курсового проекта является выбор и обоснование параметров нормального технологического режима и методов измерения выбранных параметров, а также правильный выбор технических средств измерения.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
1.1 Физико-химические основы процесса
1.2 Описание технологического процесса очистки промышленных стоков
1.2.1 Очистка кислых цинкосодержащих стоков
1.2.2 Очистка щелочных и концентрированных стоков
1.2.3 Очистка общего стока
1.2.4 Реагентное хозяйство
1.2.5 Склад мокрого хранения извести
1.3 Основное оборудование производства
2. ВЫБОР МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ И ИХ СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
2.1 Сравнительная характеристика и выбор методов теплотехнических измерений
2.1.1 Измерение температуры
2.1.2 Измерение давления
2.1.3 Измерение расхода
2.1.4 Измерение уровня
2.2 Сравнительная характеристика и выбор методов физико-химических измерений
2.2.1 Измерение концентрации
2.3 Выбор технических средств измерения технологических параметров и их сравнительная характеристика
3. ОПИСАНИЕ СХЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
4. РАССЧИТАТЬ СУЖАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ВОДЫ
5. МОНТАЖ ДИАФРАГМЫ ДСК-300
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
По мере осуществления автоматизации и механизации производства сокращается тяжёлый физический труд, уменьшается численность рабочих, непосредственно занятых в производстве, увеличивается производительность труда, что сказывается на производимой продукции.
Осуществление автоматического контроля данного технологического процесса существенно облегчит задачу производства. Больше не нужно будет на каждом участке оставлять рабочих для ручного контроля. Благодаря введению автоматического контроля, полностью весь процесс может наблюдать и контролировать один оператор, и, при необходимости, его помощник.
Автоматизация является высшей формой /1/ организации производственного процесса в целом, при этом совокупность технических средств, используемых для автоматизации процесса, совместно с объектом управления образуют систему управления. Система управления включает в себя приборы контроля, задачей которых является получение информации об измерении параметров производственного процесса, то есть изменении состояния объекта контроля.
Нормальное функционирование любого технологического процесса невозможно без контроля его параметров. В системах автоматизации для этих целей используются датчики, работающие в комплекте с вторичными приборами.
1. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
1.1 Физико-химические основы процесса
В технике водоочистки в качестве коагулянтов /2/ наиболее широко применяют сульфат алюминия, сульфат и хлориды железа, алюминиевые квасцы и смесь хлорида и сульфата железа. В редких случаях используют соли магния, цинка и титана.
В большинстве случаев коагулянты представляют собой соли слабых оснований и сильных кислот. При растворении их в воде происходит гидролиз, и образуются малорастворимые основания - гидроксиды алюминия или железа. При этом в результате смещения равновесия диссоциации в воде накапливаются ионы водорода, и в растворе появляется кислота. Растворимость гидроксидов алюминия и железа чрезвычайно мала. Они выделяются из раствора, образуя сначала коллоидные частицы (разбавленные соли гидроксидов), которые под влиянием электролитов, растворенных в воде, коагулируют и выпадают вместе с коллоидами, загрязняющими воду, в осадок. Этот осадок содержит связанную воду, а также несколько слоев молекул «неструктурной» воды, адсорбционно-связанной с поверхностью осадка силами различной прочности.
Скорость гидролиза солей металлов пропорциональна концентрации катионов металла. Поскольку концентрация вводимого в воду коагулянта обычно невелика, можно считать, что скорость гидролиза коагулянта прямо пропорциональна его концентрации или дозе, вводимой в воду. С повышением температуры скорость гидролиза возрастает примерно в 2 раза на каждые 10 градусов. Необходимым условием более полного протекания процесса гидролиза является удаление образующегося гидроксида металла из сферы реакции или связывания ионов водорода в недиссоциированные молекулы. Большему гидролизу подвержены коагулянты с меньшей константой диссоциации или с меньшим произведением растворимости труднорастворимого осадка. В соответствии с этим гидролиз солей трехвалентного железа протекает полнее, чем солей алюминия, и значительно полнее гидролиза солей двухвалентного железа.
Для количественной характеристики степени гидролиза удобно пользоваться концентрацией водородных ионов в растворе или рН. Изменяя рН раствора, можно регулировать течение процесса в желаемом направлении и обеспечить полный гидролиз введенного в воду коагулянта. Для этого необходимо связать образующиеся при гидролизе ионы водорода в недиссоциированные молекулы, а также удалить один из продуктов гидролиза из сферы реакции. Хотя гидроксиды алюминия и железа имеют малую растворимость (0,6-1,5 мг/л), все же эти величины при небольших дозах коагулянта (до 150 мг/л) достаточны для торможения процесса гидролиза. Поэтому рН среды играет большую роль в процессе коагуляции. В этом отношении положительное буферное действие оказывают растворенные в воде бикарбонатные соли. В совокупности с растворенным в воде диоксидом углерода они образуют буферную систему с рН, близким к нейтральной точке. В тех случаях, когда емкости буферной смеси не хватает для нейтрализации образующейся кислоты, воду подщелачивают, вводя известь, соду и т.п.
Применение коагулянтов в водоочистке требует, прежде всего, обеспечения таких условий для протекания процесса, при которых растворимость продуктов гидролиза была бы минимальной. Это определяется, главным образом, значением рН системы.
Таким образом, введение в воду коагулянта при определенных условиях приводит к выпадению малорастворимого соединения. Система с таким осадком термодинамически неравновесна и с большей или меньшей скоростью стремится к равновесному состоянию. Этот процесс рассматривают как трехстадийный: скрытый период, рост частиц твердой фазы и старение осадка. Скрытый период - это образование зародышей в пересыщенном растворе, на которых накапливается выпадающее из растворов вещество. Так как в технике водоочистки процесс гидролиза обычно протекает в разбавленных растворах, т.е. при незначительном пресыщении, то зародышей образуется мало, и они медленно растут до частиц крупного размера. На практике в сточных водах, содержащих микрогетерогенные примеси, зародыши могут образовываться в результате осаждения растворенного вещества на чужеродных частицах, присутствующих в воде, но при этом возможен и процесс возникновения зародышей в результате столкновения ионов или молекул.
Агрегаты, образующиеся при гидролизе коагулянтов, взаимодействуют с коллоидными и тонкодисперсными частицами, приводя их к гетерокоагуляции. На эффективность процесса гетерокоагуляции оказывают влияние количество и состав растворенных в воде примесей, концентрация коллоидных примесей, температура, перемешивание, электрические и магнитные поля и др.
Механизм влияния примесей сточных вод на кинетику кристаллизации коагулянта многообразен. Он может быть обусловлен процессами комплексообразования, адсорбции, химического взаимодействия и т.д.
С возрастанием концентрации коллоидных и мелкодисперсных примесей в воде увеличивается скорость коагуляции. Доза коагулянта зависит от концентрации и степени дисперсности примесей.
При невысоком содержании мелкодисперсных и коллоидных примесей в воде процесс коагуляции часто протекает неудовлетворительно. Образующиеся мелкие хлопья выносятся из отстойников вместе с осветленной водой. Происходит это вследствие недостаточного количества центров кристаллизации коагулянта и спонтанного зародышеобразования в объеме. Для уменьшения дозы коагулянта и повышения эффективности очистки в очищаемую воду добавляют небольшое количество тонкодисперсных порошков - бентонитовой глины, магнезита, мела и т.п. Частицы порошков, наряду с частицами примесей воды, служат центрами зародышеобразования при кристаллизации коагулянта. В результате коагуляции получаются крупные хлопья, хорошо отделяющиеся от воды.
С ростом температуры увеличивается интенсивность броуновского движения, а, следовательно, и вероятность столкновения частиц, возрастает скорость кристаллизации коагулянта и уменьшается продолжительность инкубационного периода.
При невысоких температурах образуются мелкие медленно оседающие хлопья, увеличиваются необходимые дозы коагулянтов и снижается эффективность очистки воды.
С увеличением интенсивности перемешивания возрастает вероятность столкновения частиц, повышается скорость кристаллизации коагулянта и уменьшается продолжительность инкубационного периода. Однако существует некоторая скорость перемешивания, выше которой продолжительность инкубационного периода не изменяется.
Перемешивание способствует увеличению скорости роста кристаллов, которая зависит от условий диффузии.
На процессы коагуляционной очистки сточных вод значительное влияние могут оказывать электрические и магнитные поля, ультразвуковые колебания и др. Так, наложение электрического и магнитного полей может приводить к снижению устойчивости дисперсной системы.
Для создания оптимальных условий коагуляции при высоких концентрациях примесей необходимо увеличить долю заряда положительно заряженных продуктов гидролиза и повысить их заряд, т.е. целесообразно проводить процесс при рН несколько меньшем, чем рН изоэлектрического состояния. Существенное значение при выборе оптимальных условий коагуляции имеет размер частиц дисперсной фазы: с уменьшением размера частиц увеличивается удельный расход коагулянта. Коллоидные примеси, содержащиеся в воде, удаляются в результате сорбции на развитой поверхности образовавшихся комплексов.
Применение коагулянтов позволяет очищать сточные воды от коллоидных и высокомолекулярных вредных примесей. Однако при этом образуется хлопьевидный осадок, компонентами которого являются продукты гидролиза химических реагентов в сочетании с загрязняющими примесями. Этот осадок содержит значительное количество влаги, находящейся как в различных связанных формах с компонентами осадка, так и в свободном состоянии. Захоронение этого объемистого обводненного шлама оказывается все более сложным, так как потребление коагулянтов для очистки промышленных сточных вод быстро возрастает и условия аккумуляции шламов противоречат требованиям охраны окружающей среды. Поэтому в технологии водоочистки все более актуальной становится задача регенерации и утилизации осадка.
1.2 Описание технологического процесса очистки промышленных стоков
Метод очистки заключается в удалении из стоков механических примесей с помощью решеток, песколовок, отстойников, отдувки сероуглерода, сероводорода и других вредных паров и газов в усреднителях, реакторе-аэраторе; нейтрализации стоков известковым молоком.
1.2.1 Очистка кислых цинкосодержащих стоков
Кислые цинкосодержащие стоки /2/ по самотечным трубопроводам поступают на площадку механо-химической очистки. Пройдя решетки, где задерживаются крупные механические примеси, стоки поступают в горизонтальные песколовки с круговым движением воды. В песколовках осаждаются механические примеси размерами 0,25 мм и более, которые накапливаются в конической части и периодически выгружаются при помощи гидроэлеватора на песковые площадки. Пройдя водоизмерительный лоток, стоки поступают в резервуар-усреднитель, обеспечивающий возможность равномерной подачи стоков на следующие сооружения и усреднение их состава.
Для перемешивания стоков, удаления сероводорода и сероуглерода и предотвращения выпадения взвесей по перфорированным трубам из блока воздуходувной станции подается воздух. Отдуваемые газы с воздухом отводятся в вентиляционную трубу.
Усредненные стоки через камеру регулирования направляются в реактор-аэратор.
1.2.2 Очистка щелочных и концентрированных стоков
Щелочные стоки по самотечному трубопроводу поступают /2/ на площадку механо-химической очистки, проходят решетки, где задерживаются крупные механические примеси и поступают в горизонтальные песколовки с круговым движением воды. В песколовках осаждаются механические примеси крупностью 0,25 мм и более, которые накапливаются в конической части и периодически выгружаются при помощи гидроэлеватора на песковые площадки.
Пройдя водоизмерительный лоток, стоки поступают в резервуар-усреднитель, где происходит усреднение их по расходу концентрации. Для интенсификации перемешивания стоков, частичной отдувки сероводорода и сероуглерода и предотвращения выпадения взвесей в усреднитель по перфорированным трубам подводится воздух. Отдуваемые газы с воздухом отводятся в вентиляционную трубу. Усредненные стоки направляются в лоток перед реактором-аэратором на смешение с кислыми цинкосодержащими стоками.
Концентрированные щелочные стоки по напорному трубопроводу поступают на площадку механо-химической очистки в резервуар-усреднитель.
Для перемешивания стоков и предотвращения выпадения взвесей в усреднитель по перфорированным трубам подводится воздух. Затем усредненные стоки направляются в лоток перед реакторм-смесителем для подщелачивания кислых стоков.