Расчёт водоподготовительной установки для котельной

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. ХАРАКТЕРИСТИКИ ИСТОЧНИКА ВОДОСНАБЖЕНИЯ

Выбранный источник водоснабжения содержит воду со следующими параметрами:

взвешенные вещества: отсутствует,

сухой остаток: 299 мг/кг,

минеральный остаток: 224,5 мг/кг,

общая жёсткость: 3,47 мг-экв/кг,

карбонатная жёсткость: 2,4 мг-экв/кг,

некарбонатная жёсткость: 1,07 мг-экв/кг.

Показатель	мг/кг	экв	мг-экв/кг
Ca 2+	58,6	20,04	2,92
Mg 2+	6,5	12,2	0,533
Na +	14,2	22,99	0,618
HCO3-	146,5	61	2,402
SO42-	59,2	48,03	1,23
Cl -	14	35.453	0,39
NO3-
NO2-
SiO32-

Эквивалент

Э = М/n,

где М - молярная масса, n - валентность.

Проверим по жёсткости:

ЖО = ЖСа + ЖMg = 2,92+0,533= 3,453 мг-экв/кг.

Жк =С HCO3 = 2,402 мг-экв/кг.

Проверим по сумме катионов и анионов:

?Ск = ?Са

2,92 + 0,533 + 0,618 + 2,402 + 1,23 + 0,39

В результате получаем: 4,071 ? 4,02

По определяющему катиону преобладает кальциевая жёсткость:

ЖСа = 2,92 мг-экв/кг.

Вода относится к водам бикарбонатного класса.

2. ВЫБОР ПРЕДОЧИСТКИ

Выбор типа предочистки производится по величине исходной воды. Если

,

то выбираем обработку воды коагулянтом - сернокислым алюминием.

Если

,

то обработка производится коагулянтом и .

Так как исходная вода имеет

,

то принимаем второй тип предочистки, т.е. коагулянтом и .

Ниже приведено изменение показаний качества воды после предочистки.

Остаточная жесткость:

;

Остаточная щелочность:

,

где - избыток известкования

Концентрация

Концентрация Cl- не изменится:

Cl-ост = Cl-иссх = 0,39 мг-экв/кг.

3. ЭСКИЗ ПРЕДОЧИСТКИ

Рис. 1

водоснабжение предочистка схема фильтр

4. РАСЧЁТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ВПУ КОТЕЛЬНОЙ

Как известно, водоподготовительная установка (ВПУ) предназначена для восполнения потерь пара, конденсата, питательной воды на производстве и в самой котельной. (Котельная состоит из шести котлов Е-25-14 котлов.

Нормы качества питательной воды:

1. Потери внутри котельной

2. Внешние потери

,

где

3.Производительность ВПУ котельной

5 ВЫБОР СХЕМЫ УМЯГЧЕНИЯ ВОДЫ

Выбор конкретной схемы умягчения зависит от качества исходной воды.

Основными схемами умягчения являются: двухступенчатое натрийкатионирование, применяется если

и ;

схема ¦H-Na-катионирования, применяется при ; схема последовательного H-Na-катионирования, применяется при

Т.к. в нашем случае , то выбираем третью схему очистки.

Принципиальная схема последовательного H-Na-катионирования

Рис. 2

6. ИЗМЕНЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ВОДЫ НА

ИОННО-ОБМЕННЫХ ФИЛЬТРАХ

Накипь на H-катионитовом фильтре удаляют катионы в следующем количестве:

, принимаем

Все фильтры загружаются катионитом универсальным КУ-2.

6.1 Расчет группы фильтров второй ступени ()

Технологический расчет начинают с последнего фильтра схемы для возможности учета расхода воды на собственные нужды фильтра (приготовление регенерационных растворов, отмывку катионита и т. д.)

Необходимая площадь фильтрования:

где Q - производительность фильтров без учёта расхода воды на их собственные нужды, м3/кг;

- скорость фильтрования, которую принимаю равной - 15 м/ч.

Необходимая площадь фильтрования каждого фильтра:

где m - число установленных фильтров одинакового диаметра. Принимается не менее трёх.

Расчетный диаметр фильтра:

Из табл. П1 [2, с. 93] выбираем ближайший больший стандартный фильтр типа ФИПа-II-2,0-0.6-Na (рабочее давление - 0,6 МПа; диаметр фильтра - 2000 мм; высота фильтрующей загрузки - 1500 мм; расход воды при расчётной скорости фильтрования - 150 м3/ч).

Площадь фильтрования с учетом изменения диаметра:

олезное время фильтроцикла данной ступени составит:

где TNa - полезная продолжительность фильтроцикла, ч;

fст - сечение фильтра, м2 (стандартное);

m - число установленных фильтров одинакового диаметра;

h - высота фильтрующей загрузки.

Количество регенераций в сутки:

где 2,5-3 - продолжительность операции, связанной с регенерацией фильтров.

Объём катионита загруженного в один фильтр:

h - высота фильтрующей загрузки, м.

Объём катионита загруженного в фильтры:

m - число установленных фильтров одинакового диаметра

Расход воды на собственные нужды рассчитываемой группы фильтров:

где Pu - удельный расход воды на собственные нужды, м3/м3 катионита (табл. П3 [2, с. 96]).

Расход поваренной соли на регенерацию одного фильтра:

где b - удельный расход химреагентов в кг/м3 (табл. П2 [2, с. 95]).

Расход технического продукта:

где С - содержание активно действующего вещества в техническом продукте, (= 95%).

Суточный расход поваренной соли на регенерацию фильтров:

Часовой расход воды, который должен быть подан на следующую рассчитываемую группу фильтров(Na1):

6.2 Расчет группы фильтров первой ступени ()

Необходимая площадь фильтрования

Необходимая площадь фильтрования каждого фильтра:

Расчетный диаметр фильтра:

Из табл. П1 [2, с. 93] выбираем ближайший больший стандартный фильтр типа ФИПа-I-2,0-0,6-Na (рабочее давление - 0,6 МПа; диаметр фильтра - 2000 мм; высота фильтрующей загрузки - 2500 мм; расход воды- 80 м3/ч).

Площадь фильтрования с учетом изменения диаметра:

Полезное время фильтроцикла данной ступени составит:

Количество регенераций в сутки:

Объём катионита загруженного в один фильтр:

h - высота фильтрующей загрузки, м.

Объём катионита загруженного в фильтры:

m - число установленных фильтров одинакового диаметра

Расход воды на собственные нужды рассчитываемой группы фильтров:

где Pu - удельный расход воды на собственные нужды, м3/м3 катионита (табл. П3 [2, с. 96]).

Расход поваренной соли на регенерацию одного фильтра:

где b - удельный расход химреагентов в кг/м3 (табл. П2 [2, с. 95]).

Расход технического продукта:



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

Суточный расход поваренной соли на регенерацию фильтра:

Часовой расход воды,

6.3 Расчет группы фильтров первой ступени ()

Доля воды приходящаяся на H-фильтр:

Необходимая площадь фильтрования:

где - производительность фильтра с учётом расхода воды на его собственные нужды, м3/ч; - скорость фильтрования, которую принимаю равной - 15 м/ч.

Необходимая площадь фильтрования

Необходимая площадь фильтрования каждого фильтра:

,

где m - число установленных фильтров одинакового диаметра принимаю равным 3

Расчетный диаметр фильтра:

Из табл. П1 [2, с. 93] выбираем ближайший больший стандартный фильтр типа ФИПа-I-0,7-0,6-Н (рабочее давление - 0,6 МПа; диаметр фильтра - 700 мм; высота фильтрующей загрузки - 2000 мм; расход воды- 10 м3/ч).

Площадь фильтрования с учетом изменения диаметра:



Полезное время фильтроцикла данной ступени составит:

,

Количество регенераций в сутки:

Объём катионита загруженного в один фильтр:

h - высота фильтрующей загрузки, м.

Объём катионита загруженного в фильтры:

m - число установленных фильтров одинакового диаметра

Расход воды на собственные нужды рассчитываемой группы фильтров:

где Pu - удельный расход воды на собственные нужды, м3/м3 катионита (табл. П3 [2, с. 96]).

Расход на регенерацию одного фильтра:

где b - удельный расход химреагентов в кг/м3 (табл. П2 [2, с. 95]).

Расход технического продукта:

где С - содержание активно действующего вещества в техническом продукте, % (= 75%).

Суточный расход на регенерацию фильтров:

Часовой расход воды,

6.4 Расчёт осветлительных фильтров

Производительность осветлительных фильтров:

где Qo - производительность осветлительных фильтров, м3/ч.

Необходимая площадь фильтрования:

где o - скорость фильтрования принимаем 8 м/ч.

Необходимая площадь фильтрования каждого фильтра:

где mo - число установленных фильтров.

Диаметр каждого фильтра:

Исходя из полученных данных, по табл. 7 [ с. 32] выбираю ближайший больший стандартный осветлительный фильтр типа ФОВ-2,6-0,6 (рабочее давление - 0,6 МПа; диаметр фильтра - 2600 мм; высота фильтрующей загрузки - 1000 мм; расход воды при расчётной скорости фильтрования - 50 м3/ч).

Площадь фильтрования с учетом изменения диаметра:

Расход воды на взрыхляющую промывку каждого осветлительного фильтра:

где i - интенсивность взрыхления фильтра, загруженного антрацитом 12 л/(см2);

tвзр - продолжительность взрыхления 5-10 минут, принимаем 5 минут.

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

где o - скорость фильтрования, 8 м/ч;

tотм - продолжительность отмывки (10 мин).

Часовой расход воды на промывку осветлительных фильтров:

где mo - число осветлительных фильтров;

no - число промывок каждого фильтра в сутки, принимаем одну промывку.

Суточный расход воды на промывку осветлительных фильтров:

Производительность брутто с учетом расхода воды на промывку осветлительных фильтров:

Действительная скорость фильтрования во время выключения одного фильтра на промывку (при работе (mо - 1) фильтров):

Т.к. действительная скорость превысила максимально допустимую 10 м/с, то вводим дополнительный фильтр.

Условие выполняется.

6.5 Расчет осветлителей

Суммарная производительность осветлителей принимается равной 110% расчетного расхода осветленной воды, при этом устанавливается не менее двух осветлителей.

Емкость каждого из двух осветлителей определяем по формуле:

где Qoбр - полная производительность всей установки, м3/ч;

- продолжительность пребывания воды в осветлителе 11,5 ч, (принимаю 1 час). Исходя из полученных данных, по табл. 4 [ с. 31] выбираю ближайший больший стандартный осветлитель марки 2ВТИ-63и (производительность - 63 м3/ч; геометрический объём - 76 м3; диаметр - 4250 мм). Расход коагулянта FeSO47Н2О в сутки:

где Gк - расход безводного 100 %-го коагулянта, кг/сут;

Эк - эквивалент безводного коагулянта, для FeSO4 - 75,16;

КFe - доза коагулянта в сутки, мг-экв/кг, принимаем 0,3 мг-экв/кг.

Расход технического коагулянта в сутки:

где C - процентное содержание коагулянта FeSO4 в техническом продукте, СFeSO4 = 50 %.

Расход полиакриламида (ПАА) в сутки:

где GПАА - расход полиакриламида, кг/сут;

dПАА - доза полиакриламида, равна 0,21,8 мг/кг, принимаем 1 мг/кг.

Расход извести (в виде Ca(OH)2) в сутки:

где Gизв - суточный расход извести, кг/сут;

37,05 - эквивалент Ca(OH)2;

dизв - доза извести, мг-экв/кг.

dизв = Жоисх + ЖМgисх + КFe + изв, мг-экв/кг,

dизв = 3,47 + 0,533 + 0,3 + 0,3 = 4,603 мг-экв/кг.

6.6 Выбор декарбонизатора

Выбираем декарбонизатор производительностью 125 м3/ч, диаметром 1630 мм, площадью поперечного сечения 2,08 м2, с расходом воздуха 3100 м3/ч.

7. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЕТА СХЕМЫ ВПУ

Анализ результатов расчета включает следующие таблицы:

-состав выбранного оборудования - таблица 1;

-суточный технический расход реагента - таблица 2;

-суммарный расход - таблица 3;

Таблица 1

N п/п	Наименование и тип	Коли-чество	Основные характеристики
1	Фильтр ионитный параллельноточный первой ступени ФИПа-I-0,7-0,6-Н	3	рабочее давление - 0,6 МПа; диаметр фильтра - 700 мм; высота фильтрующей загрузки - 2000 мм; расход воды при расчётной скорости фильтрования - 10 м3/ч.
2	Фильтр ионитный параллельноточный первой ступени ФИПа-I-2,0-0,6	3	рабочее давление - 0,6 МПа; диаметр фильтра - 2000 мм; высота фильтрующей загрузки - 2500 мм; расход воды при расчётной скорости фильтрования - 80 м3/ч.
3	Фильтр ионитный параллельноточный второй ступени ФИПа-II-2,0-0,6	3	рабочее давление - 0,6 МПа; диаметр фильтра - 2000 мм; высота фильтрующей загрузки - 1500 мм; расход воды при расчётной скорости фильтрования - 150 м3/ч.
4	Фильтр осветлительный ФОВ-2,6-0,6	4	рабочее давление - 0,6 МПа; диаметр фильтра - 2600 мм; высота фильтрующей загрузки - 1000 мм; расход воды при расчётной скорости фильтрования - 50 м3/ч.
5	Осветлитель 2ВТИ-63и	2	производительность 63, геометрический объем 76 , диаметр 4250 мм.
6	Декарбонизатор	1	Производительность 125 м3/ч; Диаметр 1630 мм; Площадь поперечного сечения 2,08 м2; Расход воздуха 3100 м3/ч.

Таблица 2

Реагент	Na2	Na1	H
NaCl, кг/сут	262,89	292,1	-	554,99
H2SO4,кг/сут	-	-	201,9	201,9
, м3/ч	1,084	1,41	1,16	3,654

Таблица 3

Материал	Расход, кг/сут
Известь	441,7
Коагулянта (FeSO4)	116,81
Флокулянта (ПАА)	2,6

8. КОМПОНОВКА ВПУ

Для ВПУ котельной наиболее распространенным способом соединения фильтров в ступени является коллекторный или параллельный способы соединения. При данном способе включения фильтров обрабатываемая вода из общего коллектора параллельными потоками поступает на каждый работающий фильтр ступени, а обработанная вода также собирается в общий коллектор. Между сбой ступени соединяются параллельно. Коллекторный способ соединения обеспечивает автономное состояние каждого отдельного фильтра. Он может находится в состоянии: работа, резерв, регенерация. Каждый фильтр работает периодически, но ступень должна обрабатывать воду непрерывно. Такая схема универсальна, хорошо адаптируется к изменениям химического состава обрабатываемой воды и производительности. У нее достаточно высокая надежность и экономичность по количеству оборудования.

ЛИТЕРАТУРА

1. Золоторева В.А., Чиж В.А. ,Методическое пособие по курсу «Водоподготовка ТЭС» для студентов заочной формы обучения 10.07 - Промышленная теплоэнергетика.

Размещено на Allbest.ru