Технологический расчет водоподготовительной установки

Размещено на http://allbest.ru

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОУ ВПО «УДМУРТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ФИЗИКО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКИ

Технологический расчет водоподготовительной установки

Выполнил: студент Бекреев А.А.

Проверила: Шмакова Е.Н.

Ижевск 2011



Задача

В результате расчета необходимо определить количество и габариты фильтров, расход воды на собственные нужды, расход реагентов, а также выбрать декарбонизаторы и осветлители. По полученным данным изобразить технологическую схему ВПУ.

Исходные данные

Источник водоснабжения

Источник водоснабжения - р. Клязьма у г.Владимира.

По таблице 2.6 из учебника Громогласова А.А. «Водоподготовка: процессы и аппараты» определяем химический состав источника водоснабжения.

Содержание ионов и оксидов, мг/кг	Взвешенные вещества, мг/кг	Окисляемость, кг/кг	Жесткость
Ca2+	Mg2+	Na++K+									Ж0	ЖК
47,0	10,3	25,1	158,7	52,7	21,0	1,2	16,6	12,0	8,0	9,0	3,2	2,6



Изменение показателей качества воды по ступеням обработки занесем в таблицу:

Показатель качества воды	Исходная вода	ИК	М	Н1	А1	Н2	Д-Б	А2	ФСД
, мг-экв/кг	3,20	2,0	2,0	0,02	0,02	Следы	-	-	-
, мг-экв/кг	1,08	1,08	0,10	0,10	0,10	0,10	-	-	-
, мг-экв/кг	2,6	0,35	-	-	-	-	-	-	-
, мг-экв/кг	-	0,35	-	-	-	-	-	-	-
, мг-экв/кг	1,1	1,80	1,80	1,80	Следы	-	-	-	-
, мг-экв/кг	0,59	0,59	0,59	0,59	0,03	0,03	0,03	Следы	-
, мг-экв/кг	0,02	0,02	0,02	Следы	-	-	-	-	-
, мг/кг	16,6	10	10	10	10	10	10	0,020	Следы
, мг/кг	4,71	-	-	23,1	23,1	23,1	4,0	Следы	-
Взвешенные вещества, мг/кг	8-100	10	1	-	-	-	-	-	-
Окисляемость, мг О2/кг	9,0	3,0	-	-	-	-	-	-	-

Определение производительности ВПУ

Производительность ВПУ нетто (без учета собственных нужд) можно определить по следующей формуле. Для промышленных ТЭЦ или ГРЭС, на которых внутристанционные и внешние потери пара и конденсата, а также потери с продувочной водой восполняются химически умягченной или обессоленной водой

где - паропроизводительность котла без учета потерь пара и конденсата, т/ч;

n - число котлов, установленных на станции;

- внутристанционные и внешние потери пара и конденсата в долях величины;

Р - величина продувки котлов в процентах;

в - доля пара, отсепарированного в расширителе непрерывной продувки котлов от величины продувки (данные ПТЭ).

Производительность ВПУ, подсчитанная по этой формуле, не учитывает расхода воды на собственные нужды установки. Поэтому технологический расчет необходимо производить с "конца", т.е. в порядке, обратном последовательным стадиям обработки воды, причем при расчете каждой предыдущей стадии технологического процесса учитывается расход воды на собственные нужды последующей стадии. Последней рассчитывается коагуляционная установка на пропуск полного количества, обрабатываемой воды с учетом расхода на собственные нужды всех последующих стадий обработки.

Расчет фильтра смешанного действия (ФСД) с внутренней регенерацией

1. Требуемая площадь фильтрования при скорости фильтрования .

2. Определим площадь одного фильтра, если количество фильтров в работе и на регенерации .

водоснабжение декарбонизатор фильтр реагент



Выбираем размеры стандартного фильтра (по табл. 3 из [2]): , высота фильтрующего слоя , при соотношении . Тогда действительная скорость фильтрования:

3. Длительность фильтроцикла ФСД с учетом регенерируемой шихты после пропуска 10⁴ м³ на 1 м³ смеси ионитов.

4. Суточное число регенераций фильтра

5. Расход 100%-ной на регенерацию ()

6. Суточный расход 100%-ной на регенерацию

7. Расход 100%-ного NaOH на регенерацию ()



8. Суточный расход 100%-ного NaOH на регенерацию

9. Расход воды на разделение смешанной шихты ()

10. Объем воды на установление встречных потоков воды до начала регенерации ()

11. Расход воды на приготовление 3%-ной

12. Расход воды на приготовление 4%-ного NaOH

13. Расход воды на раздельную одновременную отмывку катионита и анионита встречными потоками ()



14. Расход воды на доотмывку смешанной шихты после перемешивания ее воздухом ()

15. Суммарный расход воды на собственные нужды ФСД

16. Часовой расход воды на собственные нужды ФСД

17. Время пропуска регенерационного раствора кислоты (

18. Время пропуска регенерационного раствора щелочи ()

19. Время доотмывки смешанной шихты ()



20. Суммарное время регенерации ФСД с учетом перемешивания шихты воздухом () и затрат времени на неучтенные операции ()

21. Объем набухших катионита и анионита в фильтрах

22. Объем каждого ионита в воздушно-сухом состоянии (

23. Количество воздушно-сухих ионитов, загруженных в фильтры (

24. Расход катионита и анионита за первый год эксплуатации при температуре до 40є (потеря катионита составляет 15%, анионита - 10%)



25. Расход катионита и анионита в каждый последующий год (потеря катионита составляет 10%, анионита - 5%)

26. Полное количество катионита КУ-2 (срок службы катионита 5 лет), которое надо заготовить для работы ФСД в течение 5 лет

27. Полное количество анионита АВ-17 (срок службы анионита 8 лет), которое надо заготовить для работы ФСД в течение 8 лет

Расчет анионитных фильтров II ступени

1. Расчетная производительность



2. Требуемая площадь фильтрования при скорости фильтрования .

3. Площадь одного фильтра, если количество фильтров в работе и на регенерации .

Выбираем размеры стандартного фильтра (по табл. 3 из [2]): , высота фильтрующего слоя . Тип загруженного материала АВ-17.

4. Действительная скорость фильтрования:

5. Рабочая емкость (а=8 м³/м³, г-экв/м³, мг-экв/дм³

6. Продолжительность фильтроцикла, мг-экв/дм³



7. Суточное число регенераций всех фильтров

8. Расход реагента на регенерацию (реагент - NaOH; b=100 кг/м³)

9. Суточный расход реагента

10. Расход воды на взрыхление (удельный расход воды на взрыхление i=3 кг/(с·м²); )

11. Расход воды на приготовление регенерационного раствора (концентрация регенерационного раствора С_р.р.=4%)

12. Расход воды на отмывку (удельный расход воды на отмывку а=9 м³/м³)



13. Суммарный расход воды на регенерацию

14. Часовой расход воды на собственные нужды

15. Время пропуска регенерационного раствора (скорость пропуска регенерационного раствора )

16. Время отмывки ()

17. Суммарное время регенерации фильтра

Расчет катионитовых фильтров II ступени

1. Расчетная производительность



2. Требуемая площадь фильтрования при скорости фильтрования .

3. Площадь одного фильтра, если количество фильтров в работе и на регенерации .

Выбираем размеры стандартного фильтра (по табл. 3 из [2]): , высота фильтрующего слоя . Тип загруженного материала КУ-2.

4. Действительная скорость фильтрования:

5. Рабочая емкость

6. Продолжительность фильтроцикла, мг-экв/кг

7. Суточное число регенераций всех фильтров



8. Расход реагента на регенерацию (реагент - , b=60 кг/м³)

9. Суточный расход реагента

10. Расход воды на взрыхление (удельный расход воды на взрыхление i=3 кг/(с·м²); )

11. Расход воды на приготовление регенерационного раствора (концентрация регенерационного раствора С_р.р.=3%)

12. Расход воды на отмывку (удельный расход воды на отмывку а=5 м³/м³)

13. Суммарный расход воды на регенерацию



14. Часовой расход воды на собственные нужды

15. Время пропуска регенерационного раствора (скорость пропуска регенерационного раствора )

16. Время отмывки ()

17. Суммарное время регенерации фильтра

Расчет анионитных фильтров I ступени

1. Расчетная производительность



2. Требуемая площадь фильтрования при скорости фильтрования .

3. Площадь одного фильтра, если количество фильтров в работе , в резерве - 1 и на регенерации .

Выбираем размеры стандартного фильтра (по табл. 3 из [2]): , высота фильтрующего слоя . Тип загруженного материала АН-31.

4. Действительная скорость фильтрования:

5. Рабочая емкость Е_р, где а=10 м³/м³, , , К=0,9



6. Продолжительность фильтроцикла, при мг-экв/кг

7. Суточное число регенераций всех фильтров

8. Расход реагента на регенерацию (реагент - NaOH; b=50 кг/м³)

9. Суточный расход реагента

10. Расход воды на взрыхление (удельный расход воды на взрыхление i=3 кг/(с·м²); )

11. Расход воды на приготовление регенерационного раствора (концентрация регенерационного раствора С_р.р.=4%)



12. Расход воды на отмывку (удельный расход воды на отмывку а=8 м³/м³)

13. Суммарный расход воды на регенерацию

14. Часовой расход воды на собственные нужды

15. Время пропуска регенерационного раствора (скорость пропуска регенерационного раствора )

16. Время отмывки ()

17. Суммарное время регенерации фильтра



Расчет катионитовых фильтров I ступени

1. Расчетная производительность

2. Требуемая площадь фильтрования при скорости фильтрования .

3. Площадь одного фильтра, если количество фильтров в работе , в резерве - 1 и на регенерации .

Выбираем размеры стандартного фильтра (по табл. 3 из [2]): , высота фильтрующего слоя . Тип загруженного материала КУ-2.

4. Действительная скорость фильтрования:

5. Рабочая емкость ,



6. Продолжительность фильтроцикла, мг-экв/кг

7. Суточное число регенераций всех фильтров

8. Расход реагента на регенерацию (реагент - , b=60 кг/м³)

9. Суточный расход реагента

10. Расход воды на приготовление регенерационного раствора (концентрация регенерационного раствора С_р.р.=1%)

11. Расход воды на отмывку (удельный расход воды на отмывку а=5 м³/м³)



12. Суммарный расход воды на регенерацию

13. Часовой расход воды на собственные нужды

14. Время пропуска регенерационного раствора (скорость пропуска регенерационного раствора )

15. Время отмывки ()

16. Суммарное время регенерации фильтра

Расчет механических фильтров

1. Расчетная производительность



2. Требуемая площадь фильтрования при скорости фильтрования .

3. Площадь одного фильтра, если количество фильтров в работе , в резерве - 1 и на регенерации .

Выбираем размеры стандартного фильтра (по табл. 3 из [2]): (двухкамерный), высота фильтрующего слоя . Тип загруженного материала антрацит.

4. Действительная скорость фильтрования:

5. Рабочая емкость

6. Продолжительность фильтроцикла, при мг-экв/кг

7. Суточное число регенераций всех фильтров



8. Расход воды на взрыхление (удельный расход воды на взрыхление i=12 кг/(с·м²); )

9. Расход воды на отмывку (удельный расход воды на отмывку а=1 м³/м³)

10. Суммарный расход воды на регенерацию

11. Часовой расход воды на собственные нужды

12. Время отмывки ()

13. Суммарное время регенерации фильтра



Определим характеристики водоподготовительной установки

1. Часовой расход воды после осветлителя

2. Производительность каждого осветлителя (n=2 и 1 в резерве)

3. Суточный расход 100%-ной кислоты на регенерацию катионита в фильтрах Н₁ и Н₂

4. Вместимость баков-мерников 92%-ной серной кислоты с плотностью 1,824 т/м³ определяется из расчета суточного расхода с запасом 25%:

5. Вместимость цистерн хранения 92%-ной из расчета тридцатисуточного запаса



6. Суточный расход 100%-ного едкого натра на регенерацию анионита в фильтрах А₁ и А₂

7. Вместимость баков-мерников 42%-ного едкого натра с плотностью 1,45 т/м³ определяется из расчета суточного расхода с запасом 25%:

8. Вместимость цистерн хранения 42%-ного NaOH из расчета тридцатисуточного запаса

9. Стехиометрический суточный расход 100%-ной на регенерацию катионита в фильтрах Н₁ и Н₂



10. Стехиометрический суточный расход 100%-ного NaOH на регенерацию анионита в фильтрах А₁ и А₂

11. Избыток 100%-ной в сточных водах за 1 сут

Избыток отсутствует.

12. Суммарный избыток кислоты на регенерацию катионита в фильтрах Н₁ и Н₂ по сравнению со стехиометрическим

13. Избыток 100%-ного NaOH в сточных водах за 1 сут



12. Суммарный избыток щелочи на регенерацию анионитов в фильтрах А₁ и А₂ по сравнению со стехиометрическим

13. Для сбора и нейтрализации кислотных и щелочных вод на ВПУ устанавливают два бака-нейтрализатора (рабочий и резервный) вместимостью, рассчитанной на суточный объем регенерационных растворов и отмывочных вод катионитных и анионитных фильтров и суточный расход нейтрализующего реагента (8%-ного известкового молока или кислоты)

14. Для уточнения количества щелочи, расходуемой при последовательном пропуске через фильтр А₂ и А₁, находим избыток щелочи при регенерации А₂:

15. Количество активной щелочи, содержащейся в суточных стоках А₂



16. Снижение количества 100%-ной щелочи, подаваемого на регенерацию фильтров А₁ при последовательном пропуске раствора, составляет

17. Уточненный расход свежей 100%-ной щелочи на регенерацию фильтра А₁ при установке промежуточных баков и насосов для перекачки регенерационного раствора фильтров А₂

Расчет декарбонизатора с насадкой из колец Рашига

1. Концентрация CO₂ на входе в декарбонизатор в схемах предочистки с рассчитывается с учетом удаления CO₂ исходной воды при известковании и остаточных бикарбонатной и карбонатной щелочностей и соответствующих мольных масс и эквивалентов. Для рассмотренных условий концентрация CO₂ перед декарбонизатором равна:

2. Количество CO₂, удаленного в декарбонизаторе



3. Необходимая площадь десорбции при температуре 30є (с учетом коэффициента десорбции и средней движущей силы десорбции )

4. Площадь требуемой поверхности насадки

5. Объем насадки при удельной поверхности колец Рашина f_кр=206 м²/м³

6. Площадь поперечного сечения декарбонизатора при плотности орошения

7. Диаметр декарбонизатора



8. Высота насадки колец Рашига

9. Расход воздуха на декарбонизацию воды

10. Аэродинамическое сопротивление декарбонизатора

Размещено на Allbest.ru