30 20 pmat 10 Materjali takistuse sõltuvus õhu kiirusest 30 20 pmat 10 0 0,01 0,01 0,04 0,15 0,23 0,35 0,62 0,84 1,06 1,20 1,35 1,57 1,90 9,35 17,20 õhk Keevkihi kõrguse sõltuvus õhu kiirusest 0,15 0,1 h 0,05 0 0,0054 0,0210 0,0970 0,4508 0,9715 1,2657 1,7307 13,0767 õhk Keevkihi poorsuse sõltuvus õhu kiirusest 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0
Tallinna Tehnikaülikool Keemiatehnika instituut Laboratoorne töö õppeaines Gaaside ja vedelike voolamine KEEVKIHI HÜDRODÜNAAMIKA Õpilased: Õppejõud: Õpperühm: Sooritatud: Esitatud: Tallinn 2013 1. Sissejuhatus Selleks, et viia peeneteraline materjal hõljuvasse olekusse ehk keevakihti, on vaja selle materjali kihist läbi juhtida gaasi või vedelikku (fluidumi) kiirusega, mille puhul kihi takistus õhu voole on võrdne kihi kaaluga pinnaühiku kohta
GRAAFIKUD Joonis 1. Resti takistuse sõltuvus õhu kiirusest Joonis 2. Materjali takistuse sõltuvus õhu kiirusest Joonis 3. Keevkihi kõrguse sõltuvus õhu kiirusest. Joonis 4. Kihi poorsuse sõltuvus õhu kiirusest ARVUTUSED de=0,00135m k=1,1839 (õhu tihedus 25°C juures) =161g/250ml=0,644g/cm3=644g/dm3 g=9,81 k=1,8616*10-5 (õhu dünaamiline viskoossus 25°C juures) KOKKUVÕTE Tutvusime keevkihi seadme ehituse ning tööpõhimõttega. Määrasime katseliselt õhu kriitilise kiiruse 0,2373 m/s, sellel kiirusel alustas tahke materjali kiht keemist ja sellest suurema kiiruse juures osakesed alustasid hõljumist. Seejärel määrasime kaasakande kiiruseks 3,8966 m/s, selle kiiruse juures osakesed hõljusid ning osad neist kanti õhuvoolu mõjul kaasa. Toimus pneumotransport. Kirjanduses antud valemitega arvutatud ja katseandmete
10 5 0 -1 1 3 5 7 Õhu kiirus, m/s 5 7 9 11 Õhu kiirus, m/s keevkihi kõrguse sõltuvus õhu kiirusesest kihi poorsuse sõltuvus õhu kiirusest Kihi Õhu kõrgus h, keeva kihi Õhu kiirus, m/s m ruumala, m3 kihi tihedus kiirus, m/s 0,0054 0,036 0,00025 0,644 g/ml 0,0054
suuremad aga langevad kas raskusjõu või tsentrifugaaljõu toimel kolde põhja. Koos põlemisgaasiga koldest väljuvat tuhka nimetatakse lendtuhaks. Lendtuhast 80% moodustavad tuhaosakesed, mis on suuremad kui 46 µm, ülejäänud 20% on väiksemad. Probleemiks selle meetodi puhul on vääveldioksiidi kontsentratsioonpõlemisgaasis ja suur tahkete osakeste sisaldus heitgaasis. CFBS (circulating fluidized bed combustion) ehk tsirkuleeriva keevkihi tehnoloogia omapäraks on koldest lahkuva põlemisgaasi ja tuhaosakeste siirdumine separaatorisse, kus mõõtmetelt ja massilt suuremad tuhaosakesed välja separeeritakse ja koldesse tagasi suunatakse. Koldes on temperatuurid umbes 800850 °C juures. Luuakse tasakaal koldesse antava kütuse ja ringleva tuha vahel, osakesed väljuvad pidevalt separaatorist ja põhjatuhana koldest. CFBC tehnoloogia on keskkonnasõbralikum, väävel saadakse peaaegu täielikult kätte
TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Keemiatehnika Instituut KEEVKIHI HÜDRODÜNAAMIKA Laboratoorne töö õppeaines Keemiatehnika Õppejõud: Jelena Veressinina, Keemiatehnika õppetool lektor Tallinn 2014 SISUKORD Töö ülesanne...............................................................................................................................3 Katseseadme skeem.................
Segamise võimsuse leidmine P = f ( n, D, ρ, µ, g, anuma geomeetria, segisti tüüp ja geomeetria) Kus n – segisti pöörlemiskiirus, D – segisti diameeter, ρ - vedeliku tihedus, µ - vedeliku viskoossus , g – garvitatsiooni kiirendus 7. Millised on hüdrodünaamilised režiimid fluidumi voolamisel läbi tahkete osakeste kihi. Kuidas see muutub kihi takistus fluidumi kiiruse suurenemisel? Mis on keevkiht, millistel tingimustel tekib? Joonis - keevkihi takistuse sõltuvus õhu fiktiivsest kiirusest. Õhu kriitiline kiirus (kiirus, mille juures tahke materjali kiht läheb üle keevkihi olekusse)?Kuidas mõõdetakse kihi takistust? Hüdrodünaamilised režiimid: a) Statsionaarne ehk liikumatu (filtreeriv) kihi režiim – gaasi kiirus mõõdukas, kihti iseloomustavad nätajad ei muutu gaasi kiiruse suurenemisel; b) Keevkihi (hõljuva kihi) režiim - kui gaasi kiirus ületab mingi kriitilise
langevad kas raskusjõu või tsentrifugaaljõu toimel kolde põhja. Koos põlemisgaasiga koldest väljuvat tuhka nimetatakse lendtuhaks. Lendtuhast 80% moodustavad tuhaosakesed, mis on suuremad kui 46 µm, ülejäänud 20% on väiksemad. Probleemiks selle meetodi puhul on vääveldioksiidi kontsentratsioon põlemisgaasis ja suur tahkete osakeste sisaldus heitgaasis. CFBS (circulating fluidized bed combustion) ehk tsirkuleeriva keevkihi tehnoloogia omapäraks on koldest lahkuva põlemisgaasi ja tuhaosakeste siirdumine separaatorisse, kus mõõtmetelt ja massilt suuremad tuhaosakesed välja separeeritakse ja koldesse tagasi suunatakse. Koldes on temperatuurid umbes 800850 °C juures. Luuakse tasakaal koldesse antava kütuse ja ringleva tuha vahel, osakesed väljuvad pidevalt separaatorist ja põhjatuhana koldest. CFBC tehnoloogia on keskkonnasõbralikum, väävel saadakse peaaegu täielikult
katlamaja, kus on kolm katelt. Kummaski elektrijaamas on üks uus keevkihttehnoloogial põhinev energiaplokk, ülejäänud on vanemad tolmpõlevkivi põletavad energiaplokid. Elektrienergiaplokk Eesti ja Balti elektrijaamas on kummaski tolmpõlevkivi põletavad energiaplokid. Uutes ehk keevkihtpõletuskateldes põletatakse peenestatud kütus koldesse alt juhitavas õhuvoolus, mis moodustab nii nähtud keevkihi. Keevkihtplokkides põletetatakse koos põlevkiviga ka kuni 10% biokütust. Kahe uue energiaploki taastuvenergia aastatoodang on keskmiselt 260–280 GWh, mis moodustab kogu Eesti aastasest elektritarbimisest ligi 4%. Vanades kateldes ehk tolmpõletuskateldes puhutakse peeneks jahvatatud kütus koos põlemisõhuga koldesse, kus on väga kõrge temperatuur ning kus toimub põlevkivi põletamine. Keevkihtpõletuskatlad
Joonis 9-3. Liikuvrest Joonis 9-4. Rest liigutatavate ja liikumatute restilülidega Poolmehaanilises (poolautomatiseeritud) koldes põlevkivi põletada ei tasu, tuhk ummistab. 12. Ke evkihtkold e d Mulliline ehk traditsiooniline keevkiht Keevkiht on võimalikult ühtlase tüki suurusega peeneteralise materjali kiht, milles materjaliosakesed hõljuvad kihist läbijuhitava keskkonna (katla puhul õhu) kineetilise energia mõjul. Kõige suurem keevkihi pluss on võimalus põletada aeglaselt, 800- 900°C juures, tänu millele tekib palju vähem NOx-e. Põlevkivi puhul aitab aeglane põletamine kustutama lubjal (absorbendil, mis juba põlevkivi sees olemas) väävlit siduda, nii et ka väävliheitmed on pea olematud. Veel on keevkihil kõrged soojusülekandetegurid, tänu millele on soojusülekandeks vajalik väiksem pind. Keevkiht on hea turba, biokütuste ja puidu põletamisel.
lubjakivid. Järjest rohkem kasutatakse toorainena ka tööstusjääke. Näiteks alumiiniumitööstuse jms. Jäägid. Kips-ja anhüdriitsideained toodetakse looduslikust ÕHKAINE,LUBI Lubi on õhksideaine mida saadakse lubjakivide lagundamisel kõrgel temp. Lubja sideainena kasutatades saadakse õhus aeglaselt kivinev suhteliselt madala tugevuse ja külmakindlusega tehiskivi, mis ei ole püsiv vee keskkonnas. Lubja tootmine toimub põletamisega saht-,pöörd-,keevkihi-v või ka muudes põletusahjudes. Lubjale vee lisamisel toimub lubja kustumine on eksotermiline protsess, mille käigus eraldub soojus. Lubja kustumisel lubi peeneneb ja moodustub taignataoline mass. lubja kivistumine: lubimördid ja tooted kivistuvad alles peale seda kui nende koostises olev lubi on kustunud. Ehituslupja kasutatakse: müür-ja krohvmörtide kui ka kuivsegude valmistamiseks. Autoklaavsed lubi-liivtooted nagu silikaatkivid,-betoonid
Gaas jahutatakse maha, Toodetakse põhiliselt kontakt meetodil : lähtaineks puhas väävel või puriit FeS2 ammoniaak veeldatakse ja lämmastik ning vesinik suunatakse tagasi sünteesi kolonni. Tootmine jaguneb kolme etappi : Fosfor (P) o SO2 saamine keevkihi ahjus Min ox -3 S+O2SO2 / 4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2 Max ox +5 Proukt ahjugaas millest saadud gaas puhastatakse tolmust ning suunatakse kontaktaparaati. Iseloomulikumad -3;+3;+5 Kontaktaparaat on reaktor, milles on katalüsaator. Katalüsaatoriks Manaadium V oksiid Allotroopsed ühendid ehk V2O5 e
juhtida gaasi kiirusega, mille puhul kihi takistus õhu voole on võrdne kihi kaaluga pinnaühiku kohta. Gaasi kiirust, mille juures materjali kiht läheb hõljuvasse olekusse, nimetatakse kriitiliseks kiiruseks. Kriitilisel kiirusel suureneb kihi maht, peeneteralised osakesed omandavad võime üksteise suhtes liikuda ning hakkavad "keema" ja voolama sarnaselt vedelikega. Reziimid: 1) liikumatu reziim gaasi kiirus väike, osakeste kihti iseloomustavad suurused ei muutu 2) keevkihi reziim kui kaasi kiirus ületab kriitilise piiri, hakkavab kihi poorsus ja kõrgus suurenema, kiht läheb üle keevasse olekusse. St et osakesed paiknevad kihis pidevalt aktiivselt ümber. Kui kiirust veel suurendada, suurenevad poorsus ja kõrgus veelgi kuni saavutatakse uus kriitiline piir 3) kaasakandereziim toimub pneumotransport, e gaasi liikumiskiirus muutub nii suureks, et see hakkab osakesi minema kandma Segamise meetodid:
°C. Kuna reaktsioon on tugevalt eksotermiline, siis vabaneb palju soojust, mida osaliselt kasutatakse ära protsessis, osa aga tuleb jahutamise teel (soojusvahetite abil) reaktsioonisfäärist eemaldada. Püriidi põletus on tüüpiline heterogeenne protsess tahke ja gaasilise aine vahel, mille intensiivistamiseks püriiti peenestatakse. Temperatuuri tõstmist üle 900°C piirab osakeste paakumine ja sulamine. Varem kasutati püriidi põletamiseks riiulahjusid, nüüd tolmpõletuse ja keevkihi ahjusid. Saadud ahjugaas sisaldab 8-12% SO2, peale selle lämmastikku, hapnikku, veeauru jt. Põletusjääk (särdam) sisaldab olenevaltpõletusprotsessi intensiivsusest (ahju konstruktsioonist) 1-3% väävlit. Väävli põletamine Tunduvalt lihtsam, kui püriidist, on SO2 toota sula väävli põletamisel reaktsiooni alusel:S + O2 SO2 Väävel sulatatakse enne põletamist (sulamistemperatuur ~ 113°C) ning ahju pihustamisel ta tegelikult aurustub (keemistemperatuur ~ 444°C) ja põleb
tugevuse ja külmakindlusega tehiskivi, mis ei ole püsiv vee keskkonnas. · Õhklubja saamiseks põletatakse lubjakivi, kriiti või dolomiitset lubjakivi allpool paakumis temperatuuri võimalikult kogu süsihappegaasi eraldumiseni. See tähendab, et eesmärgiks on saada kustutamata lubi · Põlemistemperatuur sõltub lubja liigist ja puhtususe 1000....1200 kraadi.lubja tootmise toimub põletamisega sahtis-, pöörd-, keevkihi- või ka muudes põletusahjudes. LUBJA KIVISTUMINE · LUBJAMÖRDID JA TOOTED KIVISTUVAD ALLES peale seda kui nende koostises olev lubi on kustunud. Toodeteks: · Kustutamata tükklupja · Jahvatatud kustutamata lupja · Kustutatud lubjapulbrina(hüdraatlubi) Ehituslupja kasutatakse: · Müürimörtide, krohvide ja ka kuivsegude valmistamiseks. · Autoklaavsed lubi-liivtooted nagu silikaatkivid, -betoonid.
Fuussid (kõige ohtlikumad vedeljäägid) on põlevkivi, tõrva, tuha, poolkoksi pürogeneetilise- ja tehnoloogilise vee, pooltahke segu mis sisaldavad 40 - 60% tõrva, 20 - 40% mineraalainet ja kuni 30% vett. Fuusside keskkonnaohtlikkus väljendub ökoloogiliste saasteainete pikaajalises emissioonis pinnasesse, vette ja atmosfääri. Põlevkivitöötlemise riskide vähendamiseks on: Tehnoloogia täiustamine Tolmpõletuse asendamine keevkihi tehnoloogiaga Ladestamise tehnoloogia ja emissioonide seire täiustamine Generaatorite töörežiimi optimeerimine poolkoksi orgaanika sisalduse vähendamiseks Poolkoksi keemilise soojuse utiliseerimine eelpõletamisega
Fuussid (kõige ohtlikumad vedeljäägid) on põlevkivi, tõrva, tuha, poolkoksi pürogeneetilise- ja tehnoloogilise vee, pooltahke segu mis sisaldavad 40 - 60% tõrva, 20 - 40% mineraalainet ja kuni 30% vett. Fuusside keskkonnaohtlikkus väljendub ökoloogiliste saasteainete pikaajalises emissioonis pinnasesse, vette ja atmosfääri Põlevkivitöötlemise riskide vähendamiseks on: tehnoloogia täiustamine tolmpõletuse asendamine keevkihi tehnoloogiaga ladestamise tehnoloogia ja emissioonide seire täiustamine generaatorite töörežiimi optimeerimine poolkoksi orgaanika sisalduse vähendamiseks poolkoksi keemilise soojuse utiliseerimine eelpõletamisega
peenestatakse. Temperatuuri tõstmist üle 900°C piirab jääksisaldustel) lämmastikhappega (joonis 9). Segunemine toimub täidise osakeste paakumine ja sulamine. Varem kasutati püriidi 5. Ammoniaagi süntees . N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g); kihis. Tekkinud veeaur eraldatakse separaatoris. NH3 (g) + põletamiseks riiulahjusid, nüüd tolmpõletuse ja keevkihi Tasakaalukonstandi avaldus: Kp = pNH3 / pN2 0.5 x pH2 1.5 HNO3 (aq) NH4NO3 (aq) - H = 86,2 kJ ahjusid. Saadud ahjugaas sisaldab 8-12% SO2, peale selle Kuna gaaside maht võrrandi paremal pool on väiksem kui Suure reaktsioonisoojuse tõttu vesi aurustub intensiivselt lämmastikku, hapnikku, veeauru jt. Põletusjääk (särdam) vasakul, siis ning saab toota 95-
1) looduse kaitsmine selle mitmekesisuse säilitamiseks, looduslike elupaikade ning loodusliku loomastiku, taimestiku ja seenestiku liikide soodsa seisundi tagamisega; 2) kultuurilooliselt ja esteetiliselt väärtusliku looduskeskkonna või selle elementide säilitamine; 3) Loodusvarade kasutamise säästlikkusele kaasaaitamine. 14.Keskkonnakaitse põlevkivitööstuses Vastus: Põlevkivitöötlemise riskide vähendamiseks on: tehnoloogia täiustamine (1) tolmpõletuse asendamine keevkihi tehnoloogiaga ladestamise tehnoloogia ja emissioonide seire täiustamine generaatorite tööreziimi optimeerimine poolkoksi orgaanika sisalduse vähendamiseks poolkoksi keemilise soojuse utiliseerimine eelpõletamisega fuusside orgaanika utiliseerimine generaatorprotsessis toodete valmistamine põlevkivi töötlemise jääkidest (2). tuhktelliste, soojusisolatsioonplokkide, tsemendiklinkri jt ehitusmaterjalide tootmine tuhast tsemendisegude ja soojusisolatsiooni tootmine poolkoksist
1) looduse kaitsmine selle mitmekesisuse säilitamiseks, looduslike elupaikade ning loodusliku loomastiku, taimestiku ja seenestiku liikide soodsa seisundi tagamisega; 2) kultuurilooliselt ja esteetiliselt väärtusliku looduskeskkonna või selle elementide säilitamine; 3) Loodusvarade kasutamise säästlikkusele kaasaaitamine. 14.Keskkonnakaitse põlevkivitööstuses Vastus: Põlevkivitöötlemise riskide vähendamiseks on: tehnoloogia täiustamine (1) – tolmpõletuse asendamine keevkihi tehnoloogiaga ladestamise tehnoloogia ja emissioonide seire täiustamine generaatorite töörežiimi optimeerimine poolkoksi orgaanika sisalduse vähendamiseks poolkoksi keemilise soojuse utiliseerimine eelpõletamisega fuusside orgaanika utiliseerimine generaatorprotsessis toodete valmistamine põlevkivi töötlemise jääkidest (2). tuhktelliste, soojusisolatsioonplokkide, tsemendiklinkri jt ehitusmaterjalide tootmine tuhast
suurtes piirides, ilma et see oluliselt mõjutaks katla kasutegurit. Keevkihtkoldega katelagregaatidele on valmistajafirmad andnud erinevaid konstruktiivseid lahendusi eesmärgiga tõsta katelagregaatide kasutegurit, parandada nende töökindlust ja suurendada katelde universaalsust. Klassikalist keevkihti nimetatakse ka mullivaks või aeglaseks keevkihiks. Selle keev- kihttehnoloogia puhul on õhu (gaasi) kiirused keevkihis kõige väiksemad. Aeglase keevkihi puhul kandub kihist välja vähe sinna juhitud kütuse osakesi ja ülejäänud kütuse mass põleb keevkihi mahus. Et hoida kihi temperatuuri soovitud piires (800 900 °C), tuleb enamikel juhtudel kihti paigutada soojusvahetuspinnad. Klassikalise keevkihtkoldega katla üheks positiivseks näitajaks võib pidada asjaolu, et otse koldest eraldatav tuha kogus on tunduvalt suurem kui näiteks tsirkuleeriva keevkihtkoldega katla puhul.
1) looduse kaitsmine selle mitmekesisuse säilitamiseks, looduslike elupaikade ning loodusliku loomastiku, taimestiku ja seenestiku liikide soodsa seisundi tagamisega; 2) kultuurilooliselt ja esteetiliselt väärtusliku looduskeskkonna või selle elementide säilitamine; 3) Loodusvarade kasutamise säästlikkusele kaasaaitamine. 15. Keskkonnakaitse põlevkivitööstuses Põlevkivitöötlemise riskide vähendamiseks on: tehnoloogia täiustamine (1) - tolmpõletuse asendamine keevkihi tehnoloogiaga - ladestamise tehnoloogia ja emissioonide seire täiustamine - generaatorite tööreziimi optimeerimine poolkoksi orgaanika sisalduse vähendamiseks - poolkoksi keemilise soojuse utiliseerimine eelpõletamisega - fuusside orgaanika utiliseerimine generaatorprotsessis toodete valmistamine põlevkivi töötlemise jääkidest (2). - tuhktelliste, soojusisolatsioonplokkide, tsemendiklinkri jt ehitusmaterjalide tootmine tuhast
Jäätmepõletusjaamadele on väga ranged keskkonnanormid. Suitsugaaside puhastamise seadmed võivad maksta üle 1/3 jaama maksumusest. Tekkiv tuhk tuleb ladustada prügilasse rangeid norme järgides. wikipedia.org Tuhaärastussüsteemid Tahkekütuste puhul on kolde ja ka elektrijaama tähtis osa tuhaärastus ja tuhakäitlemis- /ladustamissüsteemid. Kolde alt võetakse tuhk ja räbu välja, kas kruvi, keevkihi, lintkonveieri või muude tehnoloogiatega. Lendtuhk sadestatakse välja suitsugaasidest gravitatsiooni, inertsi (tsüklonid), elektrifiltrite, kottfiltrite või muude tehnoloogiatega. Edasi tuhk ladustatakse tuhaväljadele/-mägedele või läheb kasutusele tööstuses. Tuhaväljatele viivad tuha konveierid või hüdrotuhaärastussüsteemid. Balti Elektrijaam millalgi sügaval nõukaajal http://www.kylauudis.ee
pooltahke segu mis sisaldavad 40 - 60% tõrva, 20 - 40% mineraalainet ja kuni 30% vett. Fuusside keskkonnaohtlikkus väljendub ökoloogiliste saasteainete pikaajalises emissioonis pinnasesse, vette ja atmosfääri. Põlevkivitöötlemise riskide vähendamiseks on tehnoloogia täiustamine (1) ja toodete valmistamine põlevkivi töötlemise jääkidest (2). 1. Tehnoloogia täiustamine: - tolmpõletuse asendamine keevkihi tehnoloogiaga - ladestamise tehnoloogia ja emissioonide seire täiustamine - generaatorite tööreziimi optimeerimine poolkoksi orgaanika sisalduse vähendamiseks - poolkoksi keemilise soojuse utiliseerimine eelpõletamisega - fuusside orgaanika utiliseerimine generaatorprotsessis. 2. Toodete valmistamine põlevkivi töötlemise jääkidest - Tuhktelliste, soojusisolatsioonplokkide, tsemendiklinkri jt ehitusmaterjalide tootmine tuhast - tsemendisegude ja soojusisolatsiooni tootmine poolkoksist
annaabi.ee 
