Технологический расчет водоподготовительной установки ТЭС или ГРЭС

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• Задача
• Определение производительности ВПУ
• Определение источника водоснабжения
• Анионитный фильтр 2-ой ступени (А2)
• Катионитный фильтр 2-ой ступени (Н2)
• Анионитный фильтр 1-ой ступени (А1)
• Катионитный фильтр 1-ой ступени (Н1)
• Расчёт механических фильтров
• Декарбонизатор с насадкой из колец Рашига
• Режимная карта водоподготовки
• Принципиальная схема водоподготовительных установок
• Список литературы
• 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.
• Определение производительности ВПУ.
• Производительность ВПУ нетто (без учета собственных нужд) можно определить по следующей формуле:
• Для промышленных ТЭЦ и ГРЭС, на которых внутристанционные и внешние потери пара и конденсата, а также потери с продувочной водой восполняются химически умягченной или обессоленной водой:
• м³/ч
• где ? ^' = 0,01, ?^" = 0 ? внутристанционные и внешние потери пара и конденсата в долях величины;
• ? = 0,005 ? доля пара, отсепарированного в расширителе непрерывной продувки котлов от величины продувки;
• p = 6 ? величина продувки котлов в процентах;
• D_п = 640 т/ч ? паропроизводительность котла без учета потерь пара и конденсата;
• n = 7 ? число котлов, установленных на станции.
• 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.
• Определение источника водоснабжения.
• В качестве источника водоснабжения выберем реку Кура у города Али-Байрамлы.
• Примерный химический состав источника водоснабжения (р. Кура)
• Таблица 1.

Источ-ник	Место отбора пробы	Содержание ионов и оксидов, мг/кг	Взвешенные вещества, мг/кг	Окис-ляемость, кг/кг	Жесткость, мг-экв/кг
		Ca2+	Mg2+	Na++K+	HCO3-	SO42-	Cl-	NO3-	SiO32-			Ж0	ЖК
Кура	г.Али-Байрамлы	60	53	161	232	197	214	26	20	300	5,5	7,36	3,8

• Далее составляем таблицу изменения качества обрабатываемой воды по ступеням очистки.
• Таблица 2.

Показатели качества воды	Исходная вода	Ик	М	Н1	ОН1	Н2	Д?Б	ОН2
CCa2++CMg2+, мг-экв/кг	7,42	1,673	1,673	0,02	0,02	Следы	-	-
CNa+, мг-экв/кг	7,003	0,15	0,15	0,10	0,10	0,10	0,010	0,010
CHCO3-, мг- экв/кг	3,802	1,35	1,35	-	-	-	-	-
CCO32-, мг-экв/кг	-	0,35	-	-	-	-	-	-
CSO42-, мг-экв/кг	4,104	0,7875	0,7875	0,7875	Следы	-	-	-
CCl-, мг-экв/кг	6,036	0,32	0,32	0,32	0,03	0,03	0,03	Следы
CNO3-, мг-экв/кг	0,419	-	-	-	-	-	-	-
CSiO32-, мг/кг	0,526	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,02
CCO2, мг/кг	-	-	-	23,1	23,1	4,0	4,0	Следы
Взвешенные вещества, мг/кг	300	10	1	-	-	-	-	-
Окисляемость, мг О2/кг	5,5	1,4	Удаляются	-	-	-	-	-

• Расчет анионитных фильтров 2-ой ступени (А2)
• 1. Требуемая площадь фильтрования при скорости фильтрования ? = 45 м/ч
• м² ?_д = м/ч
• Определяем площадь одного фильтра
• м²
• где n?количество фильтров, в данном случае примем n= n_раб + n_рег = 1 + 1 + 1
• 3. Выбираем из справочных данных основные размеры стандартного фильтра:
• f = 7,1 м², высота слоя 1,5 м; а = 8 м³/м³. Реагент: АВ-17-8.
• Рабочая емкость, г-экв/м³:
• Расчетная объемная емкость ионита:
• Длительность фильтроцикла:
• ч
• Суточное число регенераций фильтра:
• Расход 100%?го реагента на регенерацию ( b_К = 100 кг/м³):
• кг
• Суточный расход 100?го реагента на регенерацию:
• кг
• Удельный расход воды на взрыхление фильтра, кг/(с*м²)
• Время взрыхления фильтра, мин
• Расход воды на взрыхление
• м³
• Концентрация регенерационного раствора (NaOH), %
• 12. Расход воды на приготовление регенерационного раствора( NaOH), м³
• Расход воды на отмывку, м³
• м³
• Суммарный расход воды на регенерацию, м³
• Часовой расход воды на собственные нужды, м³/ч
• Скорость пропуска регенерационного раствора (NaOH), м/ч
• Время пропуска регенерационного раствора (NaOH), мин

• Скорость отмывки, м/ч
• Время отмывки, мин
• Суммарное время регенерации фильтра, мин
• Расчет катионитного фильтра 2-ой ступени (Н2)
• 1. Расчетная производительность, м³/ч:
• м³/ч
• 2. Для OH ? катионитного фильтра 2-ой ступени выберем скорость фильтрования ?= 50 м/ч
• 3. Требуемая площадь фильтрования, м²:
• м²
• 4. Выберем число фильтров: n = n_раб + n_рег = 1 + 1 + 1.
• 5. Площадь одного фильтра, м²:

• м²
• 6. Характеристика стандартного фильтра, м/м²:
• м/м²
• конденсат паропроизводительность фильтроцикл
• где d = 3000 мм; f = 7,1 м²
• Действительная скорость фильтрования, м/ч
• ?_д = м/ч
• Выберем тип загруженного материала: КУ - 2-8.
• Определяем расчетную обменную емкость, г-экв/м³:
• г-экв/м³
• где г-экв/м³, а = 9 м³/м³
• Определяем для стандартного фильтра h_сл = 1,5 м.
• Находим продолжительность фильтроцикла, ч:
• Суточное число регенераций всех фильтров, рег./сут:

• рег./сут
• Удельный расход 100%?ого реагента: b=60 кг/м³.
• Расход реагента на регенерацию, кг:
• кг
• Суточный расход реагента, кг:
• кг
• Удельный расход воды на взрыхление фильтра i = 3 кг/(с•м²):
• Время взрыхления фильтра ?_взр=10 мин.
• Расход воды на взрыхление, м³:
• м³
• Концентрация регенерационного раствора С_р.р = 3 %
• Расход воды на приготовление регенерационного раствора, м³:
• м³
• Удельный расход воды на отмывку а = 6,5 м³/м³.
• Расход воды на отмывку, м³:
• м³

• Суммарный расход воды на регенерацию, м³:
• м³
• Часовой расход воды на собственные нужды, м³/ч:
• м³/ч
• Скорость пропуска регенерационного раствора ?_р.р = 5 м/ч.
• Время пропуска регенерационного раствора, мин:
• мин
• Скорость отмывки ?_отм = 5 м/ч.
• Время отмывки, мин:
• мин
• мин
• Расчет анионитного фильтра 1-ой ступени (А1)
• Расчетная производительность, м³/ч:
• м³/ч

• Для анионитового фильтра 2-ой ступени выберем скорость фильтрования ? = 25 м/ч
• Требуемая площадь фильтрования, м²:
• м²
• Выберем число фильтров: n = n_раб + n_рег = 3 + 1 + 1.
• Площадь одного фильтра, м²:
• м²
• Характеристика стандартного фильтра, м/м²:
• м/м²
• где d = 2600 мм; f = 5,3 м²
• Действительная скорость фильтрования, м/ч:
• ?_д = м/ч
• Выберем тип загруженного материала АН - 31.рабочая емкость, г-экв/м³
• - рабочая обменная емкость
• Определяем для стандартного фильтра h_сл = 2,5 м.
• Находим продолжительность фильтроцикла, ч:
• мг-экв/дм³
• г-экв/м³
• Суточное число регенераций всех фильтров, рег./сут:
• рег./сут.
• Удельный расход 100%?ого реагента: b= 50 кг/м³.
• Расход реагента на регенерацию, кг:
• кг
• Суточный расход реагента, кг:
• кг
• Удельный расход воды на взрыхление фильтра i = 3 кг/(с•м²):
• Время взрыхления фильтра ?_взр=10 мин.
• Расход воды на взрыхление, м³:

• м³
• Концентрация регенерационного раствора(NaOH): С_р.р=4 %
• Расход воды на приготовление регенерационного раствора, м³:
• м³
• Удельный расход воды на отмывку а = 8 м³/м³.
• Расход воды на отмывку, м³:
• м³
• Суммарный расход воды на регенерацию, м³:
• м³
• Часовой расход воды на собственные нужды, м³/ч:
• м³/ч
• Скорость пропуска регенерационного раствора ?_р.р = 5 м/ч.
• Время пропуска регенерационного раствора, мин:
• мин
• Скорость отмывки ?_отм = 10 м/ч.
• Время отмывки, мин:
• мин
• Суммарное время регенерации фильтра, мин:
• мин
• Технологический расчет катионитовых фильтров (Н1)
• Расчетная производительность, м³/ч:
• м3/ч
• Для канионитного фильтра 1-ой ступени выберем скорость фильтрования
• ?=25 м/ч
• ребуемая площадь фильтрования, м2
• м²
• Выберем число фильтров: n = n_раб + n_рег = 3 + 1 + 1
• Площадь одного фильтра, м²:
• м²
• Характеристика стандартного фильтра, м/м²:

• м/м²
• где d = 2600 мм; f = 5,3 м²
• Действительная скорость фильтрования, м/ч:
• ?_д = м/ч
• Выберем тип загруженного материала КУ - 2-8.
• Определяем для стандартного фильтра h_сл = 2,5 м
• Определяем расчетную обменную емкость канионита КУ-2-8:
• г-экв/м3
• г-экв/м³
• Находим продолжительность фильтроцикла, ч:
• ч
• Суточное число регенераций всех фильтров, рег./сут:
• рег./сут
• Удельный расход 100%?ого реагента: b = 60 кг/м³.
• Расход реагента на регенерацию, кг:
• кг
• Суточный расход реагента, кг:
• кг
• Концентрация регенерационного раствора С_р.р = 1 %
• Расход воды на приготовление регенерационного раствора, м³:
• м³
• Удельный расход воды на отмывку а = 5 м³/м³.
• Расход воды на отмывку, м³:
• м³
• Суммарный расход воды на регенерацию, м³:
• м³
• Часовой расход воды на собственные нужды, м³/ч:
• м³/ч
• Скорость пропуска регенерационного раствора ?_р.р = 10 м/ч.
• Время пропуска регенерационного раствора, мин:
• мин
• Скорость отмывки ?_отм = 10 м/ч.ремя отмывки, мин:
• мин
• уммарное время регенерации фильтра, мин:
• мин
• Расчет механических фильтров 1-ой ступени. Расчетная производительность, м³/ч:
• Для механического фильтра выберем скорость фильтрования ?=10 м/ч
• Требуемая площадь фильтрования, м²:
• м²
• Выберем число фильтров: n = n_раб + n_рег = 3 + 1 + 1
• Площадь одного фильтра, м²:
• м²
• Характеристика стандартного фильтра, м/м²:
• м/м²
• где d = 2600 мм; f = 10,6 м²
• Действительная скорость фильтрования, м/ч:
• ?_д = м/ч
• Выберем тип загруженного материала Антрацит.
• Определяем для стандартного фильтра h_сл = 0,9 м
• Находим продолжительность фильтроцикла, ч:
• ч
• где - общая грязеемкость фильтров, кг;
• Г = 1,5 кг/м³ - удельная грязеемкость фильтрующего материала (с коагуляцией);
• С_B = 0,01 мг/кг - концентрация взвешенных веществ в воде, поступающей на фильтры, выбирается по таблице 2.
• Суточное число регенераций всех фильтров, рег./сут:
• рег./сут
• Удельный расход воды на взрыхление фильтра i = 12 кг/(с•м²):
• Время взрыхления фильтра ?_взр=15 мин.
• Расход воды на взрыхление, м³:
• м³

• Удельный расход воды на отмывку а = 1 м³/м³.
• Расход воды на отмывку, м³:
• м³
• Суммарный расход воды на регенерацию, м³:
• м³
• Часовой расход воды на собственные нужды, м³/ч:
• м³/ч
• Скорость отмывки ?_отм = 8 м/ч.
• Время отмывки, мин:
• мин
• Суммарное время регенерации фильтра, мин:
• мин
• Расчет декарбонизатора с насадкой из колец Рашига
• Исходными данными при проектировании декарбонизатора являются производительность, определяемая местом включения декарбонизатора в схему ВПУ, концентрация СО₂ на входе и выходе из декарбонизатора, температура обрабатываемой воды.
• 1. Концентрация СО₂, мг/кг, на входе в декарбонизатор для схем в отсутствие известкования определяется по соотношению
• бикарбонатная щелочность после предочистки.
• Концентрация СО₂ на входе в декарбонизатор в схемах предочистки с рН = 10,2 рассчитывается с учетом удаления СО2 исходной воды при известковании и остаточных бикарбонатной и карбонатной щелочностей и соответствующих мольных масс и эквивалентов. Для рассмотренных условий концентрация CO2 перед декарбонизатором равна:
• Количество С0₂, удаленного в декарбонизаторе:
• = 94,94 (23,1 -- 4)/10³ = 1,813 кг/ч.
• Необходимая площадь десорбции при температуре 30 °С [с учетом коэффициента десорбции Кж = 0,50 м³/(м²-ч) и средней движущей силы десорбции, определяемых по справочной литературе]
• = 1,813/(0,50 * 0,015) = 241,78 м².
• Площадь требуемой поверхности насадки
• F_HАC = (1-- 0,075) F_ДЕС = 223,65 м².
• Объем насадки при удельной поверхности колец Рашига ;
• = 223,65/206=1,086
• Плошадь поперечного сечения декарбонизатора при плотности орошения
• ; = 94,94/60 = 1,582 м².
• Диаметр декарбонизатора:
• = 1,42м
• Высота насадки колец Рашига
• =1,086/1,582=0,686м
• Расход воздуха на декарбонизацию воды
• =40*94,94 =3797,6 м³/ч.
• Аэродинамическое сопротивление декарбонизатора
• = 30*0,686+40= 60,58 мм вод. ст.

Режимная карта водоподготовки

Показатель	Расчётная формула или обозначение	Тип фильтра
		А2	Н2	А1	Н1	М
Расчётная производительность, м3/ч		312,256	315,376	316,346	318,05	340,34
Скорость фильтрования, м/ч		45	50	25	25	10
Требуемая площадь фильтрования, м2	F=Qст/w	6,9	6,3	12,65	12,7	34,03
Число фильтров (в работе + регенерация+запас), шт.	n + np+ nз	1+1+1	1+1+1	3+1+1	3+1+1	3+1+1
Характеристика стандартного фильтра, м/м2	d/f	3/7,1	3/7,1	2,6/5,3	2,6/5,3	2,6/10,6
Действительная скорость фильтрования, м/ч	wд	43,98	44,42	20	20	9,7
Тип загруженного материала	-	АВ-17-8	КУ-2-8	АН-31	КУ-2-8	Антрацит
Рабочая ёмкость, г-экв/м3	Ер	420	500	863,13	1500	2кг/м3
Принятая высота слоя, м	hсл	1,5	1	2,5	2,5	0,9
Продолжительность фильтроцикла, ч		22,01	168,63	70,4	19,6	12,61
Суточное число регенераций всех фильтров, рег./сут		1,09	0,14	1,02	3,67	5,7
Удельный расход 100% реагента, кг/м	b	100	60	50	60	-
Расход реагента на регенерацию		1065	639	662,5	795	-
Суточный расход реагента, кг		1160,85	89,46	205,38	2917,7	-
Удельный расход воды на взрыхление фильтра, кг/(с*м2)	i	3	3	3	-	12
Время взрыхления фильтра, мин		10	10	10	-	15
Расход воды на взрыхление, м3		12,78	12,78	9,54	-	114,48
Концентрация регенерационного раствора, %	Cр.р	4	3	4	1	-
Расход воды на приготовление регенерационного раствора, м3		26,625	19,6	16,56	79,5	-
Удельный расход воды на отмывку, м3/м3	а	8	6,5	8	5	1
Расход воды на отмывку, м3	Vотм=fhсла	85,2	69,23	106	66,25	9,54
Суммарный расход воды на регенерацию, м3		124,605	101	132,1	145,75	124,02
Часовой расход воды на собственные нужды, м3/ч		3,12	0,97	1,7	22,29	29,46
Скорость пропуска регенерационного раствора, м/ч	wp.p	5	5	5	10	-
Время пропуска регенерационного раствора, мин		45	33,13	37,5	90	-
Скорость отмывки, м/ч	wотм	5	5	10	10	8
Время отмывки, мин		144	117	120	75	6,75
Суммарное время регенерации фильтра, мин		199	160,13	167,5	165	21,75

Принципиальная схема водоподготовительных установок



1

M H₁ A₁ H₂ Д А₂

3

ПБ 2

5

1) подвод исходной воды;

2)выход фильтрата;

3)вход воздуха в декарбонизатор;

4)выход углекислого газа из декарбонизатора;

5)промежуточный насос.

Для подготовки химически обессоленной воды производится последовательное комбинирование процессов Н - катионирования и ОН - анионирования. Данной схеме соответствует полное химическое обессоливание. Выбор местоположения декарбонизатора обеспечивает наиболее глубокое удаление углекислоты из кислой воды, но требует установки кислостойких насосов.

Список использованной литературы

1. В.Т. Разумова, Е.Н. Шмакова, А.И. Лобастов: "Лабораторный практикум по курсу физико-химические основы использования воды".

2. Ю.М. Кострикин, Н.А. Мещерский, О.В. Коровина: "Водоподготовка и водный режим энергообъектов низкого и среднего давления"; Справочник.

3. А.А. Громогласов, А.С. Копылов, А.П. Пильщиков: "Водоподготовка: процессы и аппараты".

Размещено на Allbest.ru