Обоснование и выбор метода и схемы подготовки воды на ГРЭС

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Характеристика источника водоснабжения

2. Расчет производительности ВПУ

3. Обоснование и выбор метода и схемы подготовки воды на ГРЭС

4. Полное описание технологических процессов обработки воды

5. Пересчет показателей качества воды на отдельных стадиях обработки

6. Расчет схемы ВПУ

6.1.Расчёт схемы подпитки теплосети

6.2.Расчет схемы подпитки основного цикла ГРЭС

6.3. Расчёт предочистки

7. Анализ результатов расчета схемы

8. Спецзадание

8.1 Обоснование и расчет системы технического водоснабжения ТЭС

8.2 Описание потоков конденсатов ТЭЦ и схемы очистки

8.3 Обоснование и выбор ВХР ТЭЦ

Литература

Введение

В настоящее время в большинстве промышленно развитых стран выработка электроэнергии в основном производится на электрических станциях с паротурбинными установками, работающими на органическом топливе. Рабочей средой на установках тепловых электростанций является вода.

В атомной энергетике также применяются почти исключительно паротурбинные агрегаты.

Вода на электростанциях используется для заполнения контура паротурбинной установки и компенсации потерь пара и конденсата во время работы, подпитки тепловых сетей, а также для отвода теплоты в конденсаторах турбин и вспомогательных теплообменниках. Во всех случаях применяемая сырая вода проходит соответствующую обработку, однако наиболее высокие требования предъявляются к качеству воды, служащей для заполнения контура паротурбинной установки и подпитки его в процессе эксплуатации.

Основными задачами водно-химического режима на электрических станциях является обеспечение работы основного и вспомогательного оборудования без уменьшения надежности и экономичности, которые могут быть вызваны:

-образованием отложений на поверхностях нагрева,

-наличием шлама в котлах, в тракте питательной воды, в теплосетях.

-процессами коррозии внутренних поверхностей теплоэнергетического оборудования.

Для надежной и экономичной эксплуатации оборудования электростанций правилами технической эксплуатации разработаны нормы качества питательной воды и пара для всех типов котлов, эксплуатируемых в энергосистеме. Для мощных блоков нормы качества по пару практически совпадают для барабанных и прямоточных котлов, в то время как нормы качества по питательной воде отличаются существенно. Это происходит из-за конструкционных различий между котлами.

На данной станции работают 8 блоков, состоящих из 8-ми турбоагрегатов К-300-240 и котлоагрегатов ТГМП-314, паропроизводительностью 1000 т/ч; основное топливо - газ, резервное - мазут; источник воды - оборот с озером.

1. Характеристика источника водоснабжения

Источник водоснабжения для ГРЭС является природная вода со следующими показателями качества:

Показатель	мг/кг	экв	мг-экв/кг
Ca?+	28,1	20	1,4050
Mg?+	17	12,15	1,3992
Na+	36,1	23	1,5696
HCO3-	165	61	2,7049
SO4?-	31,7	48	0,6604
Cl-	34	35,45	0,9591
NO3-	3	62	0,0484
NO2-	0,07	46	0,0015
SiO3?-	5,65	38,05	0,1485

Сухой остаток	344,4
Минеральный остаток	235,5
Окисляемость	14,8
Жёсткость карбонатная	2,7
Жёсткость некарбонатная	0,1
Жёсткость общая	2,8

Данная вода относится к бикарбонатному классу.

2. Расчет производительности ВПУ ГРЭС

Основное назначение ВПУ - восполнить потери пара и конденсата в пароводяном тракте ТЭС. Согласно ПТЭ внутренние потери станции принимаются в пределах 2% от суммарной производительности котлов, установленных на ТЭС.

Qвнутр= D*n*2% = 8*0.02*1000т/ч = 160 т/ч.

Величина продувки для барабанных котлов

QпрБК = p% * ?DБК*n;

Где р - продувка.

Парогенераторы типа ТГМП - прямоточные - поэтому продувку не считаем.

При отпуске пара на производство, восполнение производится из расчета величины не возврата конденсата, увеличенной на 50%.

Qвнеш=1.5 * b% * Qотп;

b% - процент невозврата.

На данной станции отпусков пара на производство нет.

На газомазутных электростанциях при использовании пара на разогрев мазута без возврата конденсата производительность ВПУ увеличивают на 0.15 т на каждую тонну сжигаемого мазута.

Qм.х.=0.15*B*n = 0.15*70*8 = 84 т/ч;

B - количество сжигаемого мазута, B = 70 т/ч.

Запас обессоленной воды принимается по самому мощному блоку ТЭС.

Для блока мощностьюв 300 МВт запас составляет 25 т/ч.

Суммарная производительность установки по подготовке обессоленной воды для подпитки основного пароводяного тракта составит:

Qвпу = Qвнутр + Qмх + 25 = 160 + 84 + 25 = 269 т/ч.

Принимаем Qвпу = 270 т/ч.

Расчёт производительности схемы подпитки теплосети

Подпиточная вода теплосети проходит обработку на Na-катионитовой установке, где освобождается от катионов жёсткости.

Производительность схемы умягчения рассчитывается исходя из общего количества сетевой воды, обогреваемой в сетевых установках ТЭС.

Qжум= 2%*Gсв*n;

Qжум=0,02*350*8=56 т/ч.

Для К-300-240 Gсв= 350 м3/ч.

3. Обоснование и выбор метода и схемы водоподготовки на ГРЭС

Обессоливание воды можно проводить двумя методами: физическим и химическим.

Физические методы применяются в том случае, если сумма анионов сильных кислот природной воды будет больше 5 иг-экв/кг, или вода загрязнена специфическими органическими загрязнениями, не удаляемыми на стадии предочистки.

Сумма анионов воды источника водоснабжения составит:

SO42- + Cl- + NO3- + NO2- = 1.6695 мг-экв/кг.

Выбираем метод химического обессоливания воды.

Обоснование схемы обессоливания.

Выбор схемы обессоливания производят по типу котлов, установленных на станции. На ГРЭС установлены котлы прямоточного типа, следовательно, принимаем схему трёхступенчатого обессоливания.

4. Полное описание процессов, происходящих на ВПУ

В настоящее время в теплоэнергетике в качестве исходной воды используется вода поверхностных источников, которая содержит значительное количество примесей в разнообразных формах. Требования к ВПУ - обеспечить высокоэффективную очистку воды при соблюдении экономичности схемы.

Предварительная стадия очистки позволяет избавиться от основных видов примесей при полном отсутствии сточных вод. На стадии предочистки вода освобождается от грубых, коллоидных, частично молекулярных примесей. Кроме того, снижается её щёлочность, происходит частичная дегазация. Качественная предочистка позволяет существенно улучшить технико-экономические показатели ВПУ в целом.

На стадии предочистки используются в основном методы осаждения, при применении которых примеси выделяются из воды в виде осадка. Данные методы обработки относятся к реагентным, так как в воду дозируют специальные химические реагенты. Обычно эти процессы совмещены и проводятся в осветлителе. В данной схеме предочистка на ВПУ проводится коагуляцией FeSO4 с известкованием Ca(OH)2.

Коагуляция - физико-химический процесс укрупнения коллоидных частиц за счет их слипания под действием молекулярных сил притяжения в результате введения в воду коагулянта. Коллоидные частицы имеют весьма маленькие размеры, поэтому участвуют в броуновском движении, обладаю высокой скоростью диффузии, а это способствует их выравниванию по объему воды. Мелкие коллоидные частицы не способны к укрупнению, так как имеют одноименный заряд, и такая частица окружена двойным слоем ионов, включая потенциалобразующие ионы и противоионы. В результате броуновского движения частица приобретает чаще всего отрицательный заряд. Чтобы укрупнить коллоидные частицы, в обрабатываемую воду необходимо ввести реагент, имеющий положительный потенциал. Такие вещества называют коагулянтами. В данной схеме ВПУ используется коагулянт FeSO4. Введение флокулянта (полиакриламид - ПАА), вещества, ускоряющего процессы образования хлопьев, но не замедляющего коагулянта, способствует более качественной предочистке.

В данной схеме применяется известкование, так как Жк>2мк-экв/кг, для удаления из воды СО2, снижения щелочности (или карбонатной жесткости); происходит удаление взвешенных и коллоидных примесей, а так же соединений Fe,Al,Si. При известковании воды происходит следующие процессы: прежде всего из воды удаляется свободная углекислота, и образуется трудно растворимое, выпадающее в осадок, соединение - углекислый кальций СаСО 3.

СО2+Са(ОН)2=СаСО3+Н2О

Образуется осадок карбоната кальция:

Ca(HCO3)2+Ca(OH)2=2CaCO3+H2OСа2++СО2-3=СаСО3.

Ионы магния, взаимодействуя с гидроксильными ионами, выпадают в осадок:

MgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2+CaCl2Мg2++2OH=Мg(OH)2

При введении извести в большом количестве чем это необходимо для связывания свободной СО2, бикарбонаты НСО3, переходят в карбонаты СО2-3.

ОН-+НСО3=СО2-3+Н2О.

Остаточная жесткость, достигаемая в процессе известкования

.

Коагуляция FeSO4 совместно с известкованием производится в осветлителе при t=30-40 C и оптимальной дозе коагулянта . Первоначально организуется активное перемешивание коагулянта с исходной водой в течении 10 мин., а затем процесс должен протекать в спокойной гидродинамической обстановке, для него в осветлителе предусматривается специальные успокоительные короба. Процесс коагуляции имеет две стадии (скрытую и явную). На первой стадии происходит формирование микрохлопьев Fe(OH)3. На второй стадии образуются флокулы - крупные хлопья 1-3 мм., которые сорбируют на своей поверхности мельчайшие коллоидные частицы, т.е. происходит окончательная очистка воды. Реакция гидролиза сернокислого железа будет происходить в два этапа:

FeSO4+Н2О=Fe(OH)2+Н2О,рН=8-10,5

4Fe(OH)2+О2+2Н2О=4Fе(ОН)3.

После осветлителей вода направляется в осветлительные фильтры, где окончательно освеляется. ОФ загружаются пористым дробленым материалом. Фильтрование воды через слой сернистой загрузки происходит под действием разности давлений на входе в зернистый слой и на выходе из него. Данный перепад давлений зависит от скорости фильтрования, вязкости, диаметра фильтра, высоты загрузки. В процессе фильтрования на загрузке взвешенные вещества, что приводит к увеличению разности давлений. По достижению некоторой предельной величины перепада начинается проскок взвеси через фильтрующий слой или скорость фильтрования падает ниже допустимого предела. В этом случае фильтр необходимо отключить и произвести его промывку путем подачи воды в направлении обратном фильтрованию. Фильтр на промывку может отключатся по одному из следующих показателей.

мутности фильтра;

количеству пропущенной воды за фильтроцикл;

времени работы;

возрастанию перепада давления на слой.

Остаточное содержание взвеси после фильтра 1-1,5 мг/кг. После предочистки вода направляется на ионообменные фильтры. Сущность метода ионного обмена заключается в способности некоторых практически нерастворимых в воде материалов (ионитов) изменять в желаемом направлении ионный состав воды. Способность ионитов к такому обмену объясняется их строением. Он состоит из твердой основы - матрицы, на которую нанесены функциональные группы, способные в растворе к образованию на поверхности потенциалообразующих ионов. Вследствие этого вокруг твердой фазы образуется диффузионный слой из противоположно заряженных ионов. Они обладают высокой кинетической энергией, способны выходить из слоя, а их место занимает эквивалентное количество других ионов того же знака.

В работе ионитных фильтров различают следующие стадии:

Ионирование воды (удаление примесей).

Регенерация после истощения ионитной емкости.

Взрыхления слоя ионита (вода подается в обратном направлении, объем ионита увеличивается на 30-40%)

Непосредственно регенерация (пропуск раствора определенной концентрации).

Отмывка от продуктов регенерации и избытка реагентов

После осветлительных фильтров вода поступает на Н-катионитные фильтры первой ступени. В процессе Н-катионирования вода умягчается за счет удаления из нее всех катионов в том числе катионов жесткости и происходит изменение анионного состава за счет разложения в кислой среде бикарбонатов с выделением СО2. Н - катионирование самостоятельно применения не имеет. Его используют в комбинированных схемах умягчения с Nа - катионитными фильтрами, а также в схемах обессоливания. Фильтр загружен сильнокислотным катионом марки КУ-2. Фильтрат представляет собой смесь сильных и слабых кислот.

Реакции, протекающие при работе фильтра:

CaCl2 + 2HR CaR2 + 2HCl

MgSO4 + 2HR MgR2 + H2SO4

Ca(HCO3)2 + 2HR CaR2 + 2H2O + 2CO2

Mg(HCO3)2 + 2HR MgR2 + 2H2O +2CO2

Регенерацию таких фильтров проводят 1-1,5% раствором Н2SО4, при этом протекают следующие ракции:

CaR2 + H2SO4 CaSO4 + 2HR

MgR2 + H2SO4 MgSO4 + 2HR

Продуктами регенерации являются сульфаты кальция и магния - жесткие стоки.

При использовании Н - катионирования в схемах обессоливания воды на Н - фильтре будут протекать реакции с натриевыми солями имеющимися в воде.

NaCl + HR NaR + HCl

Na2SO4 + 2HR 2NaR + H2SO4.

При использовании Н - фильтров в схемах умягчения фильтр на регенерацию отключают по пропуску катионов жесткости Са и Мg, а в схемах обессоливания процесс ведут до пропуска катиона Na.

Н-катионированная вода является мягкой, так как не содержит катионов жесткости, но использоваться в котлах на может, так как имеет кислую среду и кислотность ее тем выше, чем выше суммарное содержание в исходной воде анионов сильных кислот.

В данной схеме ВПУ фильтр Н1 берет на себя основную нагрузку по удалению катионов, фильтр Н2 улавливает проскоки катионов.

После фильтров Н1 вода попадает в группу фильтров А1, загруженных низкоосновным анионитом АН-31. В этом фильтре происходит удаление анионов сильных кислот.

Реакции протекающие при работе фильтра:

HCl+OH RCl+2H2O

H2NO3+ROHRNO3+H2O

H2SO4+2ROHR2SO4+2H2O

Регенерация слабо и сильноосновных анионитов осуществляется 4% раствором NaOH:

RCl + NaOH ROH + NaCl

R2SO4 + 2NaOH 2ROH + Na2SO4

R2SiO3 + 2NaOH 2ROH + Na2SiO3.

Группа Фильтров А2 служит для удаления анионов слабых кислот и проскоков сольных. Она загружена сильноосновными анионитом марки АВ-17-8. В этой группе фильтров протекают следующие реакции:

H2SiO3 + ROH R2SiO3 + 2H2O

H2CO3 + 2ROH R2CO3 + 2H2O

В данной схеме ВПУ используются фильтры смешанного действия, т.к. на ТЭС установлены прямоточные котлы. ФСД предназначены для глубокого обессоливания и обескремнивания добавочной воды в схеме ВПУ. В такой фильтр загружается одновременно сильнокислотный катионит и высокоосновной анионит. Переходящие в процессе ионитного обмена в воду ионы Н+ и ОН- образуют воду, способствуя этим углублению степени очистки воды.

На данной ВПУ установлены ФСД с внутренней регенерацией, Фильтры оборудованы средней дренажной системой, ограничивает скорость воды до 50 м/ч. Разделение ионитов производится в самом фильтре восходящем потоком взрыхляющей воды, вследствие чего анионит располагается в верхнем слое, а катионит - в нижнем. Качество воды после ФСД Na+<5мкг/кг, SiO2<10мкг/кг.

Na - катионитовый фильтр имеет самостоятельное применение для умягчения воды для подпитки теплосетей и подготовки добавочной воды котлов низкого давления.

Обработка воды путем Nа - катионирования заключается в фильтровании ее через слой ионита, содержащего обменный катион Nа, который обменивается на содержащиеся в воде катионы Са и Мg.

Са(НСО3)2+2NаR СаR2 + 2NаНСО3

MgCl2+2NaR MgR2 + NaCl

CuSO4 + 2NaR CuR2 + Na2SO4

MgSiO3 + 2NaR MgR2 + Na2SiO3.

Суммарная концентрация катионов постоянна, но массовая концентрация их возрастает. За счет этого несколько увеличено солесодержание воды. Na - катионированная вода является мягкой, т.к. все катионы жесткости остаются на ионите. Недостатком фильтра является неизменность анионитного состава воды, т.е. Щост=Щисх.

Регенерация истощенного катионита осуществляется 8 - 10% раствором повареной соли:

CaR2 + 2NaCl 2NaR + CaCl2

MgR2 + 2NaCl 2NaR + MgCl2.

Для удаления из обрабатываемой воды СО2,а в ряде случаев Н2S, NH3 устанавливают декарбонизатор. Декарбонизатор представляет собой цилиндрический аппарат, имеющий штуцера подвода обрабатываемой воды, вывода обработанной воды, выделившегося газа и слива в дренаж. На эффективность декарбонизации влияют:

-температура обрабатываемой воды

-рН среды

-расход подаваемого воздуха

-площадь поверхности контакта фаз.

5. Пересчет показателей качества воды на отдельных стадиях

обработки.

5.1 Выбор и обоснование типа предочистки

Тип предочистки выбирается по величине Жкисх.

При Жкисх ? 2 мг-экв/кг применяют чистую коагуляцию сернокислым алюминием.

При Жкисх = 2.7 > 2 мг-экв/кг применяют известкование с коагуляцией сернокислым железом.

Изменение показателей качества исходной воды на предочистке

Жкост = 0,7 мг-экв/кг;

Жнкост = Жнкисх + КFe;

Принимаем КFe= 0.45, тогда Жнкост = 0,55 мг-экв/кг;

Жоост = Жнкисх + Жк + КFe= 0,7 + 0,1 + 0,45 = 1,25 мг-экв/кг.

Щост = 0,7 + ?изв= 0,7 + 0,3 = 1 мг-экв/кг.

SO42-ост = SO42-исх + КFe= 0,66 + 0,45 = 1,11 мг-экв/кг;

Cl- не изменится;

SiO32-ост = 0,6 SiO32-исх = 0,09 мг-экв/кг.

5.2 Ионитная часть схемы ВПУ

Первая ступень Н - катионирования (Н1).

В этом фильтре удаляются катионы , в количестве мг-экв/кг, где общая остаточная жесткость после предочистки:

.

Жесткость воды после Н1 составляет 0,2-0,3 мг-экв/кг.

Кислотность воды равна:

Первая ступень анионирования А1(слабоосновное анионирование)

В этом фильтре удаляются анионы сильных кислот в количестве:

.

Щелочность воды после фильтра А1=0,2мг-экв/кг.

Декарбонизатор. Остаточная концентрация СО2 после декарбонизатора принимается в пределах 3-10 мг/кг. Принимаем 0,16 мг-экв/кг.

Вторая ступень Н-катионирования (Н2).

В фильтре Н2 удаляются катионы в количестве:

.

Кислотность воды после фильтра Н2 не выше 0,05мг-экв/кг.

Вторая ступень анионирования А2 (сильноосновное анионирование):

При 2-х ступенчатом обессоливании на фильтре А2 в основном удаляются после декарбонизатора в количестве:

=

Качество обессоленной воды после А2:

-солесодержание - не более 0,2мг/кг,

-кремнесодержание - не более 0,04 мг/кг.

Фильтр смешанного действия

В схеме трехступенчатого обессоливания глубоко удаляет из воды катионы и анионы. Качество воды после ФСД:

-солесодержание - не более 0,1 мг/кг

-кремнесодержание - не более 0,03 мг/кг.

6. Расчет схемы ВПУ

6.1 Расчёт схемы подпитки теплосети

Расчет Na-фильтра.

;

Принимаем скорость в Na-фильтре ?Na=18 м/ч.

Необходимая площадь фильтрования:

;

Необходимая площадь фильтрования каждого фильтра:

;

Диаметр каждого фильтра:

;

Из таблицы 7[1] выбираем ближайший больший стандартный фильтр типа ФИПа-I-1.5-0.6-Н.

Рабочее давление - 0.6 МПа,

диаметр фильтра - 1500 мм,

высота фильтрующей загрузки - 2000 мм,

расход воды при расчетной скорости фильтрования - 50 м3/ч.

Площадь фильтра с учетом изменения диаметра:

;

Продолжительность каждого фильтроцикла для (m-1) фильтров:

8 ч.

где ТИ - полезная продолжительность фильтроцикла, ч;

U - суммарное содержание катионов или анионов в воде, поступающей на фильтры, г-экв/м3;

h - высота слоя ионита;

fст - сечение фильтра, м2;

Q - производительность рассчитываемых фильтров, м3/ч;

ер-рабочая обменная емкость ионита;

Количество регенераций в сутки:

,

где t - продолжительность операций связанных с регенерацией фильтров, ч; T- полезная продолжительность фильтроцикла;

Объем катионного материала, загруженного в Na-фильтры во влажном состоянии (КУ-2).

вл=fстh= 1.7662=3.53 м3; вл=fстhm= 3.533=10.5 м3;

Расход воды на собственные нужды рассчитываемой группы фильтров:

,

где Ри - удельный расход воды на собственные нужды Na-фильтров, м3/м3 ионита (табл.11[1]), Ри = 4.7 м3/м3

Расход NaCl на регенерацию фильтра:

G100Р=bвл=113 3.53= 398.89 кг,

где b - расход 100 % реагента на 1 м3 ионита (табл.10[1]),

b = 110…115кг/м3.

С - содержание поверхностно активного вещества в техническом продукте

Суточный расход химических реагентов на регенерацию Na - фильтра:

Часовой расход воды, который должен быть подан на следующую рассчитываемую группу ионитных фильтров:

Qбр = QТС+qCH = 56+0,68 = 56,68 м3/ч.

6.2 Расчёт схемы подпитки основного цикла ГРЭС

Расчет фильтров смешанного действия ВПУ.

Qвпу = 270 т/ч - производительность фильтра без учета расхода воды на их собственные нужды;

W = 50м/ч - скорость фильтрования для ФСД (с внутренней регенерацией);

Необходимая площадь фильтрования

Необходимая площадь фильтрования для каждого фильтра:

Число установленных фильтров m одинакового диаметра принимается m=2.

Из таблицы 7[1] выбираем ближайший больший стандартный фильтр типа ФИСД ВР-2,0-0,6.

Рабочее давление - 0.6 МПа,

диаметр фильтра - 2000 мм,

высота фильтрующей загрузки - 1950 мм,

расход воды при расчетной скорости фильтрования - 160 м3/ч.

Площадь фильтра с учетом изменения диаметра:

м2,

Продолжительность фильтроцикла каждого фильтра для (m-1) фильтров, т.е. при одном резервном или ремонтном определяется по формуле:

,

fст=3,14 м2 - сечение фильтра;

m=2 - число установленных фильтров одинакового диаметра;

h=1,95 м - высота слоя ионита;

Q=270 м3/ч - производительность рассчитываемых фильтров;

Продолжительность фильтроцикла должна быть не менее 8 часов.

Количество регенераций в сутки:

;

t - продолжительность операций, связанных с регенерацией фильтров, равная 4ч для ФСД.

Объем ионитных материалов, загруженных в фильтры во влажном состоянии. В ФСД перед регенерацией ионита делятся на слой катионита и слой анионита (50% - катионита, 50% - анионита):

Расход воды на собственные нужды рассчитываемой группы фильтров:

,

=13,0 м3/м3 удельный расход на собственные нужды (т.2, с.38)

м3/м3 удельный расход на собственные нужды (т.2, с.38)Расход химических реагентов (H2SO4, NaOH) на регенерацию фильтра

Суточный расход химических реагентов на регенерацию ионитных фильтров:

Часовой расход воды, который должен быть подан на следующую рассчитываемую группу ионитных фильтров:

QА2=QФСД+qCH=270+0,33+0,37=270.7 т/ч.

Расчет группы анионитных фильтров второй ступени А2.

Необходимая площадь фильтрования определим по формуле:

, м2

Q=270.7 м3/ч-производительность фильтра без учета расхода воды на их собственные нужды; w=25м/ч - скорость фильтрования для А2 - фильтра;

Необходимая площадь фильтрования для каждого фильтра:

Из таблицы 7[1] выбираем ближайший больший стандартный фильтр типа ФИПа П-2,6-0,6-Н.

Рабочее давление - 0.6 МПа,

диаметр фильтра - 2600 мм,

высота фильтрующей загрузки - 1500 мм,

расход воды при расчетной скорости фильтрования - 250 м3/ч.

Площадь фильтра с учетом изменения диаметра:

Продолжительность фильтроцикла каждого фильтра для (m-1) фильтров, т.е. при одном резервном или ремонтном определяется по формуле:

,

fст=5.31 м2 - сечение фильтра;

m=3 - число установленных фильтров одинакового диаметра;

h=1,5 м - высота слоя ионита;

Q=270.7 м3/ч - производительность рассчитываемых фильтров;

суммарное содержание катионов или анионов поступающей к воде, г-экв/м3

ep=250 рабочая обменная емкость ионита г-экв/м3;

Продолжительность фильтроцикла должна быть не менее 8 часов.

Количество регенераций в сутки:

;

t - продолжительность операций, связанных с регенерацией фильтров, равная 1.8ч.

Объем ионитных материалов, загруженных в фильтры во влажном состоянии:

Расход воды на собственные нужды рассчитываемой группы фильтров:

.

АВ-17-8Ри=14,5 м3/м3 удельный расход на собственные нужды;

Расход NaOH на регенерацию фильтра:

G100Р=bвл=120 7.96= 955.2 кг,

где b - расход 100 % реагента на 1 м3 ионита (табл.10[1]),

b = 120 кг/м3.

СNaOH - содержание поверхностно активного вещества в техническом продукте

Суточный расход химических реагентов на регенерацию фильтра:

Часовой расход воды, который должен быть подан на следующую рассчитываемую группу ионитных фильтров:

Qбр=Q+qCH=270.7+5.71=276.41м3/ч.

Расчет группы Н - катионитных фильтров второй ступени (Н2 ).

Необходимая площадь фильтрования определим по формуле:

, м2

Q=276.41 м3/ч-производительность фильтра без учета расхода воды на их собственные нужды;

w=45м/ч - скорость фильтрования для Н2 - фильтра;

Необходимая площадь фильтрования для каждого фильтра:

Из таблицы 7[1] выбираем ближайший больший стандартный фильтр типа ФИПа П-2,0-0,6-Н.

Рабочее давление - 0.6 МПа,

диаметр фильтра -2000 мм,

высота фильтрующей загрузки - 1500 мм,

расход воды при расчетной скорости фильтрования - 150 м3/ч.

Площадь фильтра с учетом изменения диаметра:

м2,

Продолжительность фильтроцикла каждого фильтра для (m-1) фильтров, т.е. при одном резервном или ремонтном определяется по формуле:

,

fст=3.14 м2 - сечение фильтра;

m=3 - число установленных фильтров одинакового диаметра;

h=1,5 м - высота слоя ионита;

Q=276.41 м3/ч - производительность рассчитываемых фильтров;

суммарное содержание катионов или анионов поступающей к воде, г-экв/м3

ep=400 рабочая обменная емкость ионита г-экв/м3;

Продолжительность фильтроцикла должна быть не менее 8 часов.

Количество регенераций в сутки:

;

t - продолжительность операций, связанных с регенерацией фильтров, равная 1.8ч.

Объем ионитных материалов, загруженных в фильтры во влажном состоянии:

Расход воды на собственные нужды рассчитываемой группы фильтров:

.

КУ-2Ри=13 м3/м3 удельный расход на собственные нужды;

Расход H2SO4 на регенерацию фильтра:

G100Р=bвл=45 4.71= 211.95 кг,

где b - расход 100 % реагента на 1 м3 ионита (табл.10[1]),

b = 45 кг/м3.



CH2SO4 - содержание поверхностно активного вещества в техническом продукте

Суточный расход химических реагентов на регенерацию фильтра:

Часовой расход воды, который должен быть подан на следующую рассчитываемую группу ионитных фильтров:

Qбр=Q+qCH=276.41+3.261=279.67м3/ч.

Расчет группы анионитных фильтров первой ступени А1.

Необходимая площадь фильтрования определим по формуле:

, м2

Q=279.67 м3/ч-производительность фильтра без учета расхода воды на их собственные нужды;

w=15м/ч - скорость фильтрования для А1 - фильтра;

Необходимая площадь фильтрования для каждого фильтра:

Площадь фильтра с учетом изменения диаметра (т.7,с.33[1])

Из таблицы 7[1] выбираем ближайший больший стандартный фильтр типа ФИПа I-3.05-0,6.

Рабочее давление - 0.6 МПа,

диаметр фильтра - 3000 мм,

высота фильтрующей загрузки - 1500 мм,

расход воды при расчетной скорости фильтрования - 350 м3/ч.

Площадь фильтра с учетом изменения диаметра:

м2,

Продолжительность фильтроцикла каждого фильтра для (m-1) фильтров, т.е. при одном резервном или ремонтном определяется по формуле:

,

fст=7.07 м2 - сечение фильтра;

m=3 - число установленных фильтров одинакового диаметра;

h=1.5 м - высота слоя ионита;

Q=279.67 м3/ч - производительность рассчитываемых фильтров;

суммарное содержание катионов или анионов поступающей к воде, г-экв/м3

ep=800 рабочая обменная емкость ионита г-экв/м3;

Продолжительность фильтроцикла должна быть не менее 8 часов.

Количество регенераций в сутки:

;

t - продолжительность операций, связанных с регенерацией фильтров, равная 1.8ч.

Объем ионитных материалов, загруженных в фильтры во влажном состоянии:

Расход воды на собственные нужды рассчитываемой группы фильтров:

.

АН-31Ри=21.8 м3/м3 удельный расход на собственные нужды;

Расход реагента на регенерацию фильтра:

G100Р=bвл=50 10.6= 529.88 кг,

где b - расход 100 % реагента на 1 м3 ионита (табл.10[1]),

b = 50 кг/м3.

СNaOH - содержание поверхностно активного вещества в техническом продукте

Суточный расход химических реагентов на регенерацию фильтра:

Часовой расход воды, который должен быть подан на следующую рассчитываемую группу ионитных фильтров:

Qбр=Q+qCH=279.67+22.8=302.47м3/ч.

Расчет группы Н-катионитных фильтров первой ступени (Н1).

Необходимая площадь фильтрования определим по формуле:

, м2

Q=302.47м3/ч - производительность фильтра без учета расхода воды на их собственные нужды;

w=25м/ч - скорость фильтрования для Н1 - фильтра;

Необходимая площадь фильтрования для каждого фильтра:

Из таблицы 7[1] выбираем ближайший больший стандартный фильтр типа ФИПа I-2.0-0,6.

Рабочее давление - 0.6 МПа,

диаметр фильтра - 2000 мм,

высота фильтрующей загрузки - 2500 мм,

расход воды при расчетной скорости фильтрования - 80 м3/ч.

Площадь фильтра с учетом изменения диаметра:

м2,

Продолжительность фильтроцикла каждого фильтра для (m-1) фильтров, т.е. при одном резервном или ремонтном определяется по формуле:

,

fст=3.14 м2 - сечение фильтра;

m=6 - число установленных фильтров одинакового диаметра;

h=2.5 м - высота слоя ионита;

Q=302.47 м3/ч - производительность рассчитываемых фильтров;

суммарное содержание катионов или анионов поступающей к воде, г-экв/м3

ep=640 рабочая обменная емкость ионита г-экв/м3;

Продолжительность фильтроцикла должна быть не менее 8 часов.

Количество регенераций в сутки:

;

t - продолжительность операций, связанных с регенерацией фильтров, равная 1,8ч.

Объем ионитных материалов, загруженных в фильтры во влажном состоянии:



Расход воды на собственные нужды рассчитываемой группы фильтров:

.

КУ-2Ри=10,5 м3/м3 удельный расход на собственные нужды;

Расход H2SO4 на регенерацию фильтра:

G100Р=bвл=60 1.57= 471 кг,

где b - расход 100 % реагента на 1 м3 ионита (табл.10[1]),

b = 60 кг/м3.

CH2SO4 - содержание поверхностно активного вещества в техническом продукте

Суточный расход химических реагентов на регенерацию фильтра:

Часовой расход воды, который должен быть подан на следующую рассчитываемую группу ионитных фильтров:

Qбр=Q+qCH=302.47+25.1=327.23м3/ч.

6.3 Расчёт предочистки

Расчет осветительных фильтров.

QОФ=Qбр(NA)+Qбр(H1)= 56.68+327.23= 384 м3/ч

- производительность фильтра без учета расхода воды на их собственные нужды;

Необходимая площадь фильтрования определим по формуле:

, м2

w=7м/ч - скорость фильтрования для осветительных фильтров;

Задаемся 12 фильтрами.

Необходимая площадь фильтрования для каждого фильтра:

Из таблицы 7[1] выбираем ближайший больший стандартный фильтр типа ФОВ-2,6-0,6.

Рабочее давление - 0.6 МПа,

диаметр фильтра - 2600 мм,

высота фильтрующей загрузки - 1000 мм,

расход воды при расчетной скорости фильтрования - 50 м3/ч.

Площадь фильтра с учетом изменения диаметра:

м2,

Расход воды на взрыхляющую промывку каждого осветлительного фильтра:

,

tвзр=10 мин - продолжительность взрыхления;

i=12л/(с*м2) - интенсивность взрыхления фильтра, загружен антрацитом 12л/(с*м2);

Расход воды на отмывку осветлительного фильтра

tотм=10 - продолжительность отмывки мин,

0=7м/ч - скорость фильтрования

Часовой расход воды на промывку осветлительных фильтров:

n0=2 - число отмывок каждого фильтра,

m0=12 - число осветлительных фильтров.

Производительность брутто с учетом расхода воды на промывку осветлительных фильтров:

;

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

Действительная скорость фильтрования во время включения одного фильтра на промывку не превышает допустимого значения 10 м3/ч.

Расчет осветлителей.

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

Емкость каждого из 3-х осветлителей определяется по формуле:

По Vосв выбираем ВТИ - 160и для известкования:Vосв=172.8 м3

D=7000мм

h=12247мм

для коагуляции:D=9000мм

h=7650мм

Необходимое количество реагентов при коагуляции и известковании:

Расход безводного 100%-го коагулянта FeSO4·7H2O:

=75,16 - эквивалент безводного коагулянта:

КFe= 0,45 мг-экв/кг доза коагулянта

Расход технического коагулянта в сутки:

- процентное содержание коагулянта FeSO4.

Расход коагулянта (ПАА) в сутки.

dПАА - доза полиакриламида 0,2-1,8, мг/кг;dПАА=1

Расход извести (в виде Сa(OH)2;

.

37,05 - эквивалент Са(ОН)2;

доза извести.

Расчет декарбонизатора.

В декарбонизаторе удаление СО2 осуществляется методом аэрации. Его суть заключается в осуществлении тесного контакта воздуха с водой для поддержания возможно более низкого парциального давления СО2 над поверхностью воды.

Расчет декарбонизатора состоит в определении необходимой поверхности геометрических размеров, заполненной кольцами Рашига и определение напора, создаваемого вентилятором. Площадь поперечного сечения декарбонизатора определяется по плотности орошения насадки, т.е. по расходу воды, приходящейся на единицу площади единичного сечения декарбонизатора. Плотность орошения с насадкой из колец Рашига принимаем 60м3/(м2ч):

Площадь десорбции:

;

G - количество газа кг/ч:

G=Q(Cвх+Свых)/1000=46,65 (59,4-7)/1000=2,44кг/ч;

Свх=44Щбост+22Щкост =441+220,7=59,4 мг/кг;

Свых=7 мг/кг;

Площадь требуемой поверхности насадки:

Объём насадки :

206 - площадь поверхности единицы объёма слоя насадки;

Площадь поперечного сечения декарбонизатора при плотности орошения ?=60 м3/(м2/ч)

Диаметр декарбонизатора:

Выбираем декарбонизатор с производительностью Q=50м3/ч; d=1030мм; F=0,417м2; Qвозд=1250м3/ч.

Высота насадки колец Рашига:

Бак декарбонизированной воды:

Vд.б=1,1*QД=332.7м3/ч.

7. Анализ результатов расчета ВПУ

Таблица основного оборудования.

	Наименование	Тип	Кол.	Характеристики
1	Осветлитель	ВТИ -160и	3	Производительность -160 м3/ч Геометрический объем - 236 м3 Диаметр - 7000 мм Высота - 12247 мм
2	Осветлительный фильтр	ФОВ - 2.6-0.6	12	Рабочее давление - 0,6 мПа Диаметр - 2600 мм Высота фильтрующей загрузки - 1000 мм Расход воды при расчетной скорости фильтрования - 50 м3/ч
3	Н1 - фильтр	ФИПа-1-2,0-0,6	6	Рабочее давление - 0,6 мПа Диаметр - 2000 мм Высота фильтрующей загрузки - 2500 мм Расход воды при расчетной скорости фильтрования - 80 м3/ч
4	А1 - фильтр	ФИПа-I-3.05-0,6	3	Рабочее давление - 0,6 мПа Диаметр - 3000 мм Высота фильтрующей загрузки - 1500 мм Расход воды при расчетной скорости фильтрования - 350 м3/ч
5	Н2 - фильтр	ФИПа П-2.0-0,6-H	3	Рабочее давление - 0,6 мПа Диаметр - 200 мм Высота фильтрующей загрузки - 1500 мм Расход воды при расчетной скорости фильтрования - 150 м3/ч
6	А2 - фильтр	ФИПа-П-2,6-0,6-H	3	Рабочее давление - 0,6 мПа Диаметр - 2600 мм Высота фильтрующей загрузки - 1500 мм Расход воды при расчетной скорости фильтрования - 250 м3/ч
7	ФСД	ФИСД ВР-2,0-0,6	2	Рабочее давление - 0,6 мПа Диаметр - 2000 мм Высота фильтрующей загрузки - 1950 мм Расход воды при расчетной скорости фильтрования - 160 м3/ч
8	Nа - фильтр	ФИПа-1-3,0-0,6	3	Рабочее давление - 0,6 мПа Диаметр - 3000 мм Высота фильтрующей загрузки - 2500 мм Расход воды при расчетной скорости фильтрования - 180 м3/ч
9	Бак осветленной воды		3	V = 160 м3, d = 5.6 м, h = 7.9 м.
10	Бак декарбонизован-ной воды		1	V = 400 м3, d = 7.9 м, h = 9.8 м.
	Бак умягчённой воды		1	V = 63 м3, d = 3.9 м, h = 6.3 м.
	Бак обработанной воды		1	V = 400 м3, d = 7.9 м, h = 9.8 м.
11	Декарбонизатор		1	Q = 50м3/ч, d =1030 мм, S =0.417м2, Qвозд = 1250 м3/ч

Анализ расхода реагентов

Расход реагентов на предочистке.

Расход технического коагулянтаGт.к.=772.77кг/сут

Расход полиакриламидаGПАА=18.5кг/сут

Расход известиGИ=1847.35кг/сут

Табл. 2 Расход реагентов на ионитную часть ВПУ.

Реагент, кг/сут	Н1	А1	Н2	А2	ФСД	Na
H2SO4	4581.8	-	361.23	--	57.2	--
NaOH	--	2988	--	2701.7	145.8	--
NaCl	--	-	--	--	-	415.8

Общий суточный расход реагентов на регенерацию.

H2SO4=5000.23 кг

NaOH=5835.5 кг

NaCl=415.8 кг.

Табл. 3 Расход ионита на ВПУ

Ионит, м3	Н1	Н2	А1	А2	ФСД	Na
КУ-2	47.1	14.13	--	-	6,125	10,5
АВ-17-8	--	--	-	23.88	6,125	--
АН-31	-	-	31.79	-	-	-

Суммарное количество загруженного в фильтры анионита

АВ-17-8 =30 м3.

Суммарное количество загруженного в фильтры катионита

КУ-2 = 77,855м3

АН-31=31,79м3.

водоснабжение схема водоподготовка конденсат

8. Спецзадание

8.1 Расчет и описание системы технического водоснабжения ТЭС

Тепловые станции являются крупными потребителями технической воды, основное количество которой поступает в конденсаторы турбин для конденсации отработавшего пара. Значительное количество воды подводится также к воздухо- или газоохладителям электрогенераторов, воздухоохладителям питательных электронасосов, маслоохладителям турбин и вспомогательного оборудования, системе охлаждающей подшипники. Определенное количество воды используется также для восполнения потерь в основном пароводяном цикле ТЭС и тепловых сетях. Суммарный расход технической воды на ТЭС зависит от мощности станции, типа основного установленного оборудования, температуры охлаждающей воды и др.

Расчет потребности станции в технической воде

№	потребители	расход воды
		%	тыс.,
1	конденсаторы турбин* (8 шт.)	100	268
2	охлаждение водорода, воздуха, конденсата электрогенератора и крупных электродвигателей	2,5-4	10.72
3	охлаждение подшипников вспомогательных механизмов	0,8-1,2	2.68
4	охлаждение масла турбин и питательных насосов	1,2-2,5	6.7
5	восполнение потерь и утечек ПВТ и ТС	из расчета ВПУ	0,43

*Расход пара на конденсацию

.(8 шт.)

Общая потребность ТЭС в технической воде составит 288223.

Конкретная система технического водоснабжения выбирается в зависимости от характеристики источника теплоснабжения, типа электростанции и общей потребности в охлаждающей воде. Учитывая вышеперечисленные характеристики, для проектируемой ТЭС выбираем оборотную систему водоснабжения озером.

Существуют как прямоточные так и оборотные системы водоснабжения.

Наиболее экономичной и эффективной является прямоточная система технического водоснабжения. Забор воды из реки производят из створа, расположенного выше по течению, чем сброс воды. Такая система разрешена в том случае, если дебит реки в 3-4 раза превышает потребление технической воды на электростанции. Учитывая что нагрев воды в конденсаторе составляет 8-10 С и количество этой воды огромно, должны быть приняты меры по сведению к минимуму влияния этой теплоты на экологическую обстановку реки. По санитарным нормам нагрев воды в створе сброса не должно превышать нормальную температуру водоема летом на 3 С , зимой - на 5 С. в случае несоблюдения этих норм выбирается оборотная система технического водоснабжения. В этом случае используют естественные и искусственные водохранилища, пруды, градирни.

В оборотных системах с водоёмом-охладителем для его сооружением используют небольшие реки, которые перегораживают плотинами, затапливая определённые территории. Глубина водоёма должна составлять 3.5 - 4 м.

К преимуществам такой системы перед градирнями можно отнести надёжное техническое водоснабжение, боле лучшие и устойчивые температуры охлаждающей воды, значительно меньшие потери на испарение в охладителе, возможность комплексного использование водоёма для отдыха, рыбного хозяйства.

Кроме того, такие системы более просты в эксплуатации, особенно в зимнее время.

На ТЭС применяется оборотная система охлаждения . В качестве источника охлаждения используется водохранилище.

Расчет охладителя сводится к определению площади водохранилища, но при этом необходимо учитывать коэффициент формы водохранилища.

Правильная вытянутая форма: k = 0,9.

Неправильная форма: k = 0,7 - 0,8.

Округлая форма: k = 0,5 - 0,6.

Для озера Лукомльского коэффициент использования пруда, k=0.9.

На 1 кВт установленной конденсационной мощности для ГРЭС

fуд.=5-6 м2.

Площадь водохранилища определяется по формуле:

Fобщ = 5.5*2400000=13200000 м2=13.2 км2.

Активная площадь определяется по формуле:

Fa=k*Fобщ=0,9*13,2=11,88 км2.

8.2 Характеристика потоков конденсата и схемы их очистки

Конденсаты являются основной и наиболее ценной составляющей частью питательной воды котлов любого давления и производительности.

Основные конденсаты ТЭС подразделяются на следующие группы:

1)турбинные конденсаты, температурой 25-45C, наиболее чистые, могут содержать лишь газы, , следы , незначительное количество продуктов коррозии (оксидыFe, Cu, Zn) при условии гидравлической плотности конденсата;

2)конденсаты пароподогревателей ПВД, ПНД, температурой 100-110С. Содержат продукты коррозии в больших количествах, чем турбинные конденсаты;

3)конденсаты подогревателей сетевой воды, t=80C. Возможно загрязнение солями при нарушении плотности трубной системы, продуктами коррозии;

4)внешние производственные конденсаты от технологических потребителей кроме продуктов коррозии, коррозионно-агрессивных газов, солей жесткости могут содержать нефтепродукты и другие специфические примеси, зависящие от характера производств.

Сокращение потерь конденсата, предотвращение его загрязнения, сбор и очистка являются основными задачами персонала турбинного и химического цехов ГРЭС. Одним из основных путей решения является проектирование на ГРЭС специальных конденсатоочисток.

На ГРЭС с прямоточными котлами очистка турбинного конденсата является основным обязательным мероприятием по поддерживанию оптимального водно-химического режима станции. За конденсационной турбиной устанавливается оборудование, обессоливающее весь поток конденсата на блочной обессоливающей установке (БОУ). Блочная установка располагается между конденсатными насосами первой и второй ступени. Существует много схем БОУ, но наиболее распространенной является следующая.

Очистка конденсата турбины осуществляется в 2 стадии:

1)конденсат освобождается от механических загрязнений на осветлительных фильтрах;

2)конденсат освобождается от истинно растворенных примесей за счет пропуска через ФСД с внутренней регенерацией.

В последнее время в качестве 1-ой ступени используются фильтры, загруженные катионитом в Н-форме. Это позволяет облегчить работу ФСД. Применительно к данному проекту для турбин К-300 устанавливается 3 осветлительных фильтров и 2 ФСД. Оборудование БОУ размещается в машинном зале на нулевой отметке. Фильтры компонуются в 2 яруса для полного использования объема помещения. Для регенерации фильтров там же размещается реагентное хозяйство и узел восстановления.

Кроме турбинных конденсатов на ТЭС необходимо обезжелезивать и обессоливать и другие общестанционные потоки. Для этого проектируется автоматическая обессоливающая установка АОУ, производительностью в данном случае, т.к. мощность блока более 500 МВт, 150 м3/ч. Обессоливание конденсатов на АОУ производится на ФСД с внутренней регенерацией.

Для очистки конденсатов от продуктов коррозии в зависимости от температуры этого конденсата могут применяться:

до 50С катионитовые фильтры, загруженные сульфоуглем;

до 100С катионитовые фильтры, загруженные катионитом КУ-2;

возможно использование намывных, целлюлозных ионитных фильтров (это электромагнитные аппараты и фильтры, без пределов по температуре).

Замазученные конденсаты могут также очищаться по нескольким схемам в зависимости от содержания мазута.

Схема очистки:

приемный резервуар

нефтеловушка

механические фильтры

Емкость приемного резервуара выбирается из расчета 2-х часового поступления загрязненных конденсатов. Нефтепродукты, уловленные в приемных резервуарах и нефтеловушках возвращают в расходные емкости мазутов для сжигания в котлах. В механических фильтрах используют 2-х слойную загрузку: кварцевый песок, дробленый антрацит или кокс. Остаточное содержание нефтепродуктов - 5-10 мг/л.

8.3 Обоснование водно-химического режима ТЭС

ВХР ТЭС должен обеспечивать работу теплосилового оборудования без повреждений и снижения экономичности, вызванных образованием: накипи, отложений на поверхностях нагрева; шлама в котлах, тракте питательной воды и тепловых сетей; отложений в проточной части паровых турбин; отложений на поверхностях трубок конденсаторов турбин.

С целью обеспечения рационального ВХР станции осуществляется нормирование качества пара и воды.

Табл.9

Нормы для пара
Нормируемый показатель	Значение
Соединения Na, (в пересчете на Na в мкг/кг не более)	5
Кремниевая кислота (в пересчете на SiO2 в мкг/кг не более)	15
Удельная электрическая проводимость H-катионированной пробы, мкСм/см, не более	0,3
Значение РН, не менее (при окислительном режиме без подщелачивания)	7,5(7,0±0,5)
Нормы для питательной воды
Общая жесткость, мкг-экв/кг не более	0,2
Соединения Na, (в пересчете на Na в мкг/кг не более)	5
Кремниевая кислота (в пересчете на SiO2 в мкг/кг не более)	15
Соединения железа, (в пересчете на Fe в мкг/кг не более)	10
Соединения перед деаэратором ( в пересчете на Сu), мкг/кг не более	5
Удельная электрическая проводимость H-катионированной пробы воды, мкСм/см, не более	0,3
Вещества, экстрагируемые эфиром (масла), мкг/кг не более	0,1

Для котла ТГМП-314 принимаем окислительный режим, основанный на дозировании в питательную воду кислорода с поддержанием РН в пределах 7,0±0,5.

Размещено на Allbest.ru