Спроектироватьустановку регенерациитрансформаторных масел по типу УРТМ-200

 

Техническая характеристика установки приведена ниже в таблице 3.

Стоимость 1 т регенерационного на установке  масла (без учета стоимости сырья) составляет в среднем 20 руб., экономический  эффект от регенерации 1 т масла – 125 руб. Все техническое оборудование установки Р-1000М смонтированно на двух металлических каркасах. На месте эксплуатации установку дополнительно оборудуют емкостью 1,5 м³, центрифугой типа НСМ-3 или вакуумной типа  ПСМ-1-3000 и сырьевым насосом производительностью до 3 м³/ч (типа ШДП-50 или РЗ-4,5).

 

 

Таблица 3 – Техническая характеристика установки Р-1000М

 

Техническая характеристика	Р-1000М
Производительность установки по перерабатываемому сырью, кг/цикл	1000
Продолжительность цикла, ч	7-9
в том числе
сорбционный процесс	4,5-6
фильтрация	2,5-3
Мощность, квт
электропечи	12
Фильтрующая поверхность рамочного фильтрпресса, м2	2
Производительность скальчатого насоса, л/ч	460
Емкость одного адсорбера по силикагелю, кг	60
Габариты установки, мм
длина	3200
ширина	1700
высота	3000
Вес установки, кг	1957
Обслуживающий персонал, чел.	1

 

Мешалка представляет собой вертикальную цилиндрическую емкость с коническим дном, снабженную краном для спуска отстоя и плоской  крышкой с откидной частью. На крышке установлены вытяжная вентиляционная труба, электродвигатель  и бункер для отбеливающей глины (при контактной очистке). Внутри мешалки расположены змеевик для подогрева масла и перемешивающее устройство.

Адсорбер  – вертикальный цельносварной цилиндр, заполняемый крупнозернистым адсорбентом. Верхняя и нижняя крышки адсорбера  откидные. В нижней части установлена  решетка с отверстиями (перфорированное  дно), поддерживающая всю массу адсорбента, и, кроме того, предназначенная для  равномерного распределения фильтруемого масла по всей площади адсорбера.

Для очистки масла от унесенных им мелких частиц адсорбента в верхней  части аппарата имеется фильтрующее  устройство (перфорированная решетка  и стальные сетки). Поток масла  направлен снизу вверх. При этом наполнение адсорбера маслом и скорость прохождения последнего при первоначальном пуске установки происходит более  равномерно и наиболее полно и  быстро вытесняется воздух из аппарата.

С увеличением высоты адсорберов значительно  снижается удельный расход адсорбента. Однако изготовление высоких адсорберов нецелесообразно не только по конструктивным соображениям, но и из-за неудобства работы. Поэтому используют два последовательно  соединенных между собой адсорбера  с попеременной сменой  в них  адсорбента, что обеспечивает наиболее эффективную очистку масла.

Высота  каждого из двух адсорберов равна 1050 мм, следовательно, полная рабочая высота адсорберов 2100 мм, диаметр их 400 мм. Электронагревательная  печь типа «труба в трубе»  состоит  из трех вертикально расположенных  электронагревательных секций, соединенных  переточными трубками.

Загруженное в мешалку отработанное масло (1000 кг) подается через электропечь, где  нагревается до 60 - 70 ^оС, в адсорберы. Из адсорберов масло возвращается в мешалку (замкнутая схема циркуляции) или направляется в дополнительную емкость.

    Если масло после однократного  пропуска через адсорберы соответствует  нормам ГОСТ на свежее масло  (рабочий контроль – кислотное  число и реакция  водной вытяжки), то его подвергают фильтрации. В противном случае его вновь пропускают через адсорберы до достижения необходимого качества.

    Регенерация  масла по замкнутой  схеме циркуляции (мешалка-электропечь-адсорберы-мешалка)  менее эффективна, так как удлиняется  время очистки из-за смешения  масла, прошедшего через адсорберы,  с неочищенным маслом.  Поэтому  в схему установки вводится  дополнительная емкость.

При наличии в отработанном масле  взвешенного шлама первоначально  регенерацию целесообразно проводить  по схеме мешалка-электропечь-фильтрпресс-адсорберы-мешалка (дополнительная емкость). В этом случае в адсорберы поступает очищенное от шлама масло, что повышает эффективность их работы и увеличивает срок службы адсорбента. После освобождения от шлама масло регенерируют по обычной схеме.

Для активации  адсорбентов применяется  газообразный аммиак. Адсорбер с неактивированным адсорбентом включается в схему на входе в фильтрпресс.

В технологической схеме  установки  предусмотрена  возможность  регенерации мала изношенных масел контактированием  с отбеливающей глиной (которую также можно активировать аммиаком) непосредственно в мешалке, минуя адсорберы, с последующей фильтрацией.

При отсутствии на месте эксплуатации специальных  отстойников и центрифуг для  отделения воды может быть использована мешалка регенерационной установки. Отработанное масло нагревают в  мешалке до 70 -80 ^оС паром или в отсутствие пара циркуляцией масла через печь, затем отстаивают от воды и грязи 18 - 24 ч.

Адсорбенты  перед засыпкой в адсорберы просушивают  при 130 - 160 ^оС в течение 3 - 4 ч (в крайнем случае, возможно применение адсорбентов в воздушно-сухом состоянии). Содержание в них остаточной влаги не должно превышать 0,3 - 0,5%.

В качестве адсорбентов применяют  силикагель, крупку отбеливающей глины (зикеевская опока и др.), отсев алюмосиликатного катализатора, активную окись алюминия и т.п. Активация адсорбента газообразным аммиаком проводится непосредственно в одном из адсорберов.

При наличии на маслорегенерационной установке двух адсорберов (установки Р-1000М, РИТМ-62, РТМ-200) целесообразно проводить активацию газообразным аммиаком в первом по ходу масла адсорбере, а во втором – применять неактивированный адсорбент, чтобы исключить попадание аммиака в масло. Применение двух адсорберов с попеременной активацией адсорбента в них аммиаком имеет большое значение  в практике регенерации.

Адсорберы заполняют маслом по возможности  равномерно, под небольшим давлением (0,1 - 0,4 кг/см²). В дальнейшем скорость подачи масла устанавливают в зависимости от качества получаемого масла (контроль-кислотное число). При снижении качества выходящего из адсорберов масла пропускную способность их уменьшают.

Производительность  установки (сорбционный процесс) в  зависимости от качества отработанного  масла изменяется в среднем от 165 до 220 кг/ч.

При регенерации в адсорберах (с одной  загрузкой адсорбента) двух партий масла различной степени отработанности вначале следует очищать менее изношенное масло. Признаком полного использования адсорбента служит примерно одинаковое количество (кислотное число) пропускающего и выходящего из адсорберов масла. В первую очередь перезаряжают адсорбер, в котором наиболее резко снизилась эффективность очистки. Адсорбер, заполненный свежим адсорбентом, включают вторым по ходу очищаемого масла. Температуру масла на входе в адсорберы поддерживают 55 - 70 ^оС.

Выход регенерированного масла составляет 95% на сырье.

 

7.3 Установка типа УТМ

        Установку типа УТМ, предназначенную  для фильтрования, обезвоживания  и перекачки масла при централизованном  ремонте трансформаторов и приспособленной  для работы как в летних, так и в зимних условиях в неотапливаемом помещении.

В комплект УТМ (рисунок 4) входит: маслоочистительная установка типа ПСМ1-3000 с сепаратором типа CM 1-3000, фильтр-прессом и фильтром грубой очистки, вакуум-насос типа ВН-1МГ, шестеренчатые насосы типа РЗ-30, вакуумный бак с электроподогревателем, трубчатый холодильник и бачок для конденсата.

Рисунок  3 - Принципиальная схема работы установки УТМ

 

 

 

 

1 —  фильтр грубой очистки; 2— шестеренчатые  масляные насосы; 3 — электроподогреватель; 4 — вакуумный бак; 5 — вакуумный насос; 6 — маслосепаратор; 7 — фильтр-пресс; 8 — поддон; 9 — сборник масла; 10 — краны для отбора проб

 

Как показано по схеме, масло, подлежащее очистке, из бака через фильтр грубой очистки  насосом подается в электроподогреватель. Нагретое до 60—65°С масло поступает в барабан сепаратора, где от него отделяются вода и механические примеси, а затем в вакуумный бак, работающий при остаточном давлении 8—18 кПа (60—140 мм рт. ст.). Водяные пары из вакуумного бака отсасываются вакуум-насосом, а обезвоженное масло маслонасосом нагнетается в фильтр-пресс, а оттуда — в емкость с обработанным маслом, готовым для заливки в трансформаторы.

 

 

7.4 Установка УРТМ-200

 

Вакуумно-адсорбционная  установка УРТМ-200 (рисунок 4), производительностью 200 л/ч, предназначена для регенирации трансформаторных масел при выходе годного 90%. Процесс включает их очистку от крупных частиц осушкой и фильтрацию регенерированного продукта.

         Отработанное масло из емкости Е-1 предварительно очищается от механических примесей в фильтре грубой очистки ФГ. Насосом Н-1 подается для предворительного подогрева в электропечь ЭП-1. Подогретое масло подают в отгоняющий куб Е-2, где происходит отделение масла от воды. Для более эффективного процесса отделения вниз отгоняющего куба Е-2  подается воздух. Пары воды, уходящие сверху отгоняющего куба Е-2,охлаждаются в холодильнике Х и подаются в виде конденсата в емкость Е-3. Отделенное от воды масло с низа отгоняющего куба Е-2 частично возвращается в емкость Е-1, а другая часть , предварительно подогретая в электропечи ЭП-2,поступает в адсорбер А для дальнейшей очистки. В адсорбере А происходит отделение окисленных углеводородов и присадок. После адсорбера а масло с механически унесенными частицамиадсорбента поступает в фильтр-пресс ФП, где происходит  окончательная очистка отработанного масла.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 4 – Принципиальная схема вакуумно-адсорбционной  установки УРТМ-200: Е-1 – емкость  с сырьем; ФГ – фильтр грубой очистки; Н-1, Н-2 – насосы; ЭП-1, ЭП-2 – электропечи; Е-2 – отгоняющий куб; Х – холодильник; Е-3 – емкость с конденсатом; ФП – фильтр-пресс.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8 Технологический  расчет основного оборудования

 

8.1 Методика расчета адсорбера периодического  действия

 

Рассчитывается  адсорбер периодического действия для  улавливания паров адсорбтива из газовой фазы адсорбентом, работающего по двухфазному циклу при следующих условиях:

 

1	Расход газовой смеси G, м3/ч
2	Температура газовой смеси  t, 0C
3	Давление насыщенных паров адсорбтива pн2, мм рт. ст.
4	Давление насыщенных паров бензола рн1, мм рт. ст.
5	Начальная концентрация адсорбтива в смеси ун, кг/м3
6	Допустимая концентрация адсорбтива за слоем адсорбента ук, кг/м3
7	Плотность адсорбтива ρ1 ,г/см3
8	Плотность масла ρ2, г/см3
9	Молярная масса адсорбтива М1, г/моль
10	Молярная масса масла М2, г/моль
11	Коэффициент аффинности β
12	Длина цилиндрических гранул адсорбтива l, мм
13	Диаметр гранул адсорбента  d, мм
14	Марка адсорбента

 

При проектировании аппарата периодического действия задаются одной из двух взаимосвязанных  величин – высотой слоя (для  кольцевого адсорбера – толщина  слоя) или продолжительностью фазы адсорбции.

В кольцевом адсорбере толщина  слоя адсорбента определяется размерами  концентрических решеток (D_нар, м; D_вн, м; высота решетки H, м), заключающих угольную шиху. Высота (толщина) слоя адсорбента определяется по формуле L=(D_нар - D_вн)/2, м.

Эта высота значительно превышает высоту работающего слоя (зоны массопередачи), что исключает возможность проскока адсорбтива. Высота слоя, большая высота зоны массопередачи, определяет только его гидравлическое сопротивление и необходимую продолжительность стадии адсорбции.

Высота  решеток, обеспечивающая сечение, через  которое проходит исходная смесь, определяется производительностью аппарата и  скоростью газового потока. Большая  высота концентрических решеток  обеспечивает уменьшение скорости потока газовой смеси. Скорость потока больше 0,3 м/с нецелесообразна вследствие возрастания гидравлического сопротивления при Re > 20 – 30.

1) Пользуясь равновесными значениями х₁ и у₁ по адсорбции бензола (стандартное вещество) на активном угле, рассчитываем соответствующие значения х₂ и у₂ для выбранного адсорбтива по следующим уравнениям, кг/м³:

=

 

lg y2=lg yн2 – β

 

где Т₁ = Т₂ – температура, К; у_н1 и у_н2 – концентрации поглощаемого компонента в газовой фазе, соответствующие условиям насыщения, кг/м3. В расчете у_н1 соответствует концентрации бензола, а у_н2 – концентрации адсорбтива. Эти величины определяются по уравнению газового состояния

 

 

 

2) Результаты расчета равновесных данных для системы газовая фаза (масло + адсорбтив) – активный уголь сводятся в таблицу

 

у1 бензола, кг/м3	х1 бензола, кг/м3	у2 адсорбтива, кг/м3	х2 адсорбтива, кг/м3

 

По  полученным данным строим изотерму адсорбции.

3) Изотерму адсорбции делим на три области (рисунок 5). По изотерме, зная у_{н ,} определяем х_н, кг/м³

x\xx

III

II

I