Водное хозяйство ТЭС и расчёт мощности ВПУ

• 1. Исходные данные
• 2. Расчёт производительности ВПУ
• 3. Выбор типа предварительной очистки воды
• 4. Выбор ионообменной части фильтра
• 5. Расчет предварительной очистки ВПУ
• 6. Водно-химический режим котельной
• 7. Сточные воды с Na-катионитных фильтров 1-ой ступени
• 8. Расчет осветлителей
• 9. Анализ результатов расчета ВПУ
• 10. Компоновка оборудования ВПУ

1. Исходные данные

Na⁺+K⁺ — 10,8 мг/дм³; SO₄^{2 -} 48 мг/дм³;

Cl ^- 38 мг/дм³;

SiO₂+SiO₃^{2 -} 22 мг/дм³;

Щёлочность Щ=3,2 мг-экв/дм³;

Жёсткость Ж_о=4,8 мг-экв/дм³, Ж_Са=4,2 мг-экв/дм³;

2 котла Т-50−40;

Продувка p=3,5%;

Потеря на производстве b=30%;

Ж_Mg=Ж_о-Ж_Са=4,8−4,2=0,6 мг-экв/дм³;

Ж_нк=Ж_о-Ж_к= Ж_о-Щ=4,8−3,2=1,6 мг-экв/дм³;

Проверяем равенство :

4,2+0,6+0,47=3,2+1+1,07;

Равенство соблюдается, следовательно, кремний находится в коллоидной форме. По преобладающему катиону в воде преобладает кальциевая жёсткость, по преобладающему аниону — вода гидрокарбонатного класса.

2. Расчёт производительности ВПУ

Суммарная производительность котельной:

Потери с продувкой котла:

Внутренние потери котельной — 3%:

Количество пара, отпущенное потребителю:

Внешние потери:

водное хозяйство оборудование компоновка

3. Выбор типа предварительной очистки воды

Исходная жесткость воды котельной, значит, воду обрабатывают совместно с сернистым железом и известковым молоком .

Изменение показателей качества воды на предочистке:

Остаточная щелочность:

Концентрация :

Концентрация не изменилась.

Схема предочистки воды:

1 — осветитель,

2 — бак осветленной воды,

3 — насос,

4 — осветительный фильтр.

4. Выбор ионообменной части фильтра

После предочиски исходная карбонатная щелочность воды снизилась до 0,7мг-экв/кг, это позволяет упростить схему умягчения воды и принять двухступенчатую схему натрий-катионирования.

Расчет фильтров второй ступени

Расчет схемы умягчения начинаем со второй ступени для того, чтобы учесть собственные нужды ВПУ, т. е. воду необходимую для приготовления регенерирующих растворов и проведения процессов отмывки фильтров.

Общая площадь фильтрования:

Площадь фильтрования каждого фильтра (принимаем число фильтров m=3):

выбираем d_ст=1500мм;

Фильтр ФИПа-II-1,5−0,6Na (рабочее давление 0,6МПа; высота фильтрующей загрузки 1,5 м; расход воды при расчетной скорости фильтрования 90 м³/ч).

Площадь фильтра с учетом изменения диаметра:

2-я ступень загружается катионитом универсальным КУ2, рабочая обменоемкость е_р=200−300г-экв/м³, расход (100% -го реагента) на 1 м³, 80−90кг. Полезная продолжительность фильтроцикла:

Количество регенераций в сутки:

Объем ионитных материалов, загруженных во влажном состоянии:

— на один фильтр;

— на все фильтры.

Расход воды на собственные нужды:

p_u=9,1 м³/м³ — удельный расход воды.

Расход химических реагентов на регенерацию одного фильтра:

b=350кг/м³ — удельный расход химреагентов.

Расход технического продукта:

С=95% - содержание активно действующего вещества в техническом продукте. Суточный расход химреагенов на регенерацию фильтра:

Расчет фильтров первой ступени

Суточный расход воды, который должен быть подан на следующую расчетную группу ионитных фильтров:

Общая площадь фильтрования:

Площадь фильтрования каждого фильтра (принимаем число фильтров m=3):

выбираем d_ст=1500мм;

Фильтр ФИПа-I-1,5−0,6Na (рабочее давление 0,6МПа; высота фильтрующей загрузки 2 м; расход воды при расчетной скорости фильтрования 50 м³/ч).

Площадь фильтра с учетом изменения диаметра:

Полезная продолжительность фильтроцикла:

1-я ступень загружается катионитом универсальным, рабочая обменоемкость е_р=600−800г-экв/м³.

Количество регенераций в сутки:

Объем ионитных материалов, загруженных во влажном состоянии:

— на один фильтр;

— на все фильтры.

Расход воды на собственные нужды:

p_u=7,7 м³/м³ — удельный расход воды.

Расход химических реагентов на регенерацию одного фильтра:

b=350кг/м³ — удельный расход химреагентов.

Расход технического продукта:

С=95% - содержание активно действующего вещества в техническом продукте.

Суточный расход химреагенов на регенерацию фильтра:

5. Расчет предварительной очистки ВПУ

Площадь фильтрования:

.

Число устанавливаемых фильтров m₀ принимаем равным 3. Необходимая площадь фильтрования каждого фильтра:

.

Выбираем фильтр ФОВ — 2 — 0,6. Его характеристики:

Рабочее давление 0,6 МПа,

высота фильтрующей загрузки h=1 м,

расход воды при расчетной скорости фильтрования: 30 м²/с, .

Расход воды на взрыхляющую промывку:

.

Расход воды на отмывку ОФ (спуск первого фильтра в дренаж):

.

Производительность брутто с учетом расхода воды на промывку ОФ:

.

Действительная скорость фильтрования во время включения одного фильтра на промывку:

.

Т.к. скорость фильтрации не превышает допустимой, то принимаем количество фильтров m=3.

Объём гидроантрацита для засыпки в ОФ:

.

6. Водно-химический режим котельной

К задачам ВХР относятся:

1. Обеспечение работы тепломассообменного оборудования котельной и предприятия без повреждений и снижения экономичности, которые могут быть вызваны следующими причинами:

а) образованием отложений на поверхностях нагрева котлов, теплообменного оборудования, и т. д.;

б) образованием и накоплением шлама в котловой воде, в теплоносителе систем теплоснабжения и т. д.

в) коррозией конструкционных материалов теплообменного оборудования.

2. Обеспечение норм качества питательной воды.

Таблица. Нормы качества питательной воды водотрубных котлов с р=4 МПа

При питании котла водой, содержащей взвешенные примеси и повышенную щелочность, возможно вспенивание котловой воды и заброс её в газопроводы.

В результате ухудшается качество вырабатываемого пара, повышается его влажность.

При пониженной щелочности и наличии в ней газов активизируется процесс коррозии конструкционных материалов котла. Низкое качество питательной воды приводит к образованию на внутренних поверхностях нагрева котла твердых отложений. Наиболее опасным свойством накипи является её низкая теплопроводность, которая в 20−30 рах ниже, чем у стали.

Опыт эксплуатации показывает, что наличие на поверхностях нагрева слоя накипи в 1 мм снижает паропроизводительность котла на 3%, одновременно увеличивая расход топлива порядка на 8%. Дальнейшее увеличение толщины отложений, повышая температуру металла труб, может вызвать образование отдулин, свищей, привести к пережогу металла.

7. Сточные воды с Na-катионитных фильтров 1-ой ступени

Количество воды, сбрасываемое от Na-катионитных фильтров в сутки:

Количество продуктов регенерации, сбрасываемое за одну регенерацию:

Количество, сбрасываемое за одну регенерацию:

Количество, сбрасываемое за одну регенерацию:

Количество и, сбрасываемое в течение суток:

Избыток соли, сбрасываемой в дренаж от одной регенерации фильтра:

Количество поваренной соли, сбрасываемое в течение суток:

Годовой износ катионита:

.

8. Расчет осветлителей

Ёмкость каждого из двух осветлителей:

.

Выбираем осветлитель ВТИ — 63и, его технологические характеристики: производительность 63 м³/ч; геометрический объём 76 м³; диаметр 4250 мм; высота 10 200 мм. Расход коагулянта в сутки:

э_к — эквивалент безводного коагулянта для .

Расход технического коагулянта в сутки:

.

Расход полиакриламина (ПАА) в сутки:

.

Расход извести в виде :

где доза извести .

9. Анализ результатов расчета ВПУ

Таблица 1

Таблица 2

10. Компоновка оборудования ВПУ

При компоновке оборудования в основу соединения ионитных фильтров будет положен параллельный тип. При данном способе обрабатываемая вода по общему коллектору подается на группу одноименных фильтров. Фильтрат также собирается в общий коллектор и поступает на следующую ступень обработки.

При такой компоновке каждый отдельный фильтр ступени находится в одном из состояний: работа, резерв или регенерация.

Ступени между собой соединены последовательно и ВПУ должна работать непрерывно, т.к. работа котлов на неочищенной воде недопустима.