Необходимо провести аналитический мониторинг промышленных систем газоснабжения и водоснабжения, технологии и оборудования для рекуперации газовых выбросов, оборудования для очистки питьевой и сточных вод.
Задание 1. Опишите процесс добычи газа
Бурение – это основная работа при добыче газа. Газ не требует отделения от окружающего массива взрывчаткой или машинами, не требует поднятия на поверхность земли в вагонетках или конвейером.
Кроме бурения скважин, газ можно получить и методом добычи "вслепую". Газ заключен в очень мелкие поры, ими обладают некоторые горные породы. Природный газ находится на глубине от 1000 метров до нескольких километров. После того, как проведены геологоразведочные работы, когда известно, где расположены залежи, начинается процесс добычи газа, извлечение его из недр, сбор и подготовка к транспортировке.
Транспортировка природного газа на нефтеперерабатывающие заводы и электростанции осуществляется по автомобильным и железным дорогам, газ перевозят в танкерах или в цистернах. Но часто газ можно подавать по трубам на любые расстояния. Газопроводы, представляющие собой магистрали из стальных труб, которые уложены не очень глубоко в земле, могут протягиваться на тысячи километров.
Главной особенностью добычи газа по сравнению с добычей твердых полезных ископаемых является то, что газ остается скрытым в герметичных конструкциях на всех этапах — с момента извлечения из пласта и до момента, когда попадает к потребителю.
Бурение скважин. Газ извлекается из недр при помощи специально пробуренных скважин, которые называются добывающими или эксплуатационными. Вообще разновидностей скважин существует множество — они используются не только для добычи, но и для изучения геологического строения недр, поиска новых месторождений, вспомогательных работ и так далее.
После скважины. Природный газ поднимается на поверхность за счет естественной энергии — стремления в зону с наименьшим давлением. Поскольку газ, полученный из скважины, содержит множество примесей, его сначала отправляют на обработку. Недалеко от некоторых месторождений строятся установки комплексной подготовки газа, в некоторых случаях газ из скважин сразу попадает на газоперерабатывающий завод.
Задание 2. Охарактеризуйте процесс очистки газов от оксидов азота
Оксиды азота, как и сернистый газ, являются одним из основных загрязнений атмосферы. Наиболее устойчив в атмосфере оксид азота (IY). Предельно допустимая концентрация установлена для всех оксидов азота в пересчете на NO2 и составляет 0,085 мг/м3 в воздухе населенных пунктов. Источниками загрязнения атмосферы оксидами азота являются процессы сжигания топлива, а также производства азотной кислоты, минеральных удобрений.
Наиболее экологичным способом очистки промышленных газовых выбросов от оксидов азота является каталитическое восстановление их до молекулярного азота. При этом в качестве восстановителей могут использоваться СО, Н2, СН4, NН3, различные газовые смеси. Катализаторы – металлы подгруппы платины на различных носителях.
В различных процессах могут образоваться выхлопные газы с различным содержанием оксидов азота. Если содержание их мало, то применяются относительно простые системы очистки. Например, в производстве разбавленной азотной кислоты образуются выхлопные газы с содержанием оксидов азота 0,2 – 0,25%, кислорода - до 3 %, паров воды - до2,0%. Основной компонент таких газов – азот.
Для восстановления оксидов азота используется аммиак при температуре 120ОС и давлении 0,3 МПа:
6 NO + 4 NH3(избыток) = 5 N2 + 6H2O
6 NO2 + 8 NH3 (избыток) = 7 N2 + 12H2O
Оставшийся аммиак окисляется кислородом воздуха:
4 NH3 + 3О2 = 2 N2 + 6H2O
Очищенный от оксидов азота газ выбрасывается в атмосферу. Поскольку все используемые в схеме очистки химические процессы проводятся при повышенных температурах, то выбрасываемый после очистки газ является источником энергетического загрязнения атмосферы. Если содержание оксидов азота в выхлопных газах повышено, то применяют многоступенчатые системы очистки, которые также основаны на каталитическом восстановлении оксидов азота до молекулярного азота.
Задание 3. Определить теоретический и действительный расход воздуха, если расход кислорода на горение составляет 2,26 м3/м3, коэффициент расхода воздуха равен 1,1, а состав сухого газа СН4 = 95,82%, С2Нб = 2,04%, С3Н8 = 1,02; С4Н10 = 0,41%, С02 = 0,2%, N2 = 0,51%.
Решение
L0=4.76·V;
L0=4.76·2,026=9,64 м 3/м3;
L 
= 
=1.1·9.64=10,6 м 3/м3;
Задание 4. Определить размеры горизонтального отстойника для очистки производственных сточных вод Q = 4900 м3/сут; коэффициент часовой неравномерности K = 1,4; начальная концентрация взвешенных веществ C1 = 300 мг/л; конечная концентрация сточных вод должна быть C2 = 300 мг/л.
Решение.
Расчет отстойника выполняется по методу А. И. Жукова.
Расчетный расход на отстойник
Принимаем отстойник из двух отделений. Тогда расход на каждое отделение составит:
Требуемый эффект осветления воды
.
Для получения такого эффекта условная гидравлическая крупность взвешенных частиц должна быть 
.
Принимаем глубину проточной части отстойника 
, а среднюю скорость течения 
. При распределении воды в начале сооружения и сборе ее в конце сооружения с помощью водослива 
, 
°.
Определим длину участка 
, на котором высота активного слоя в отстойнике достигнет расчетной глубины .
Средняя глубина потока на этом участке:
.
Средняя скорость потока на участке:
.
При этом 
, а
.
Продолжительность протекания воды на участке:
.
За это время наименьшая оседающая частица пройде путь:
.
При 
. Оставшуюся часть глубины отстойника частица пройдет за время:
.
За это время частица переместится по горизонтали на расстояние:
Длина участка сужения потока
Общая длина отстойника должна быть (2):
Ширина отделений отстойника
