Проектирование водоподготовительной установки для ТЭЦ 300 МВт - Дипломная работа

бесплатно 0
4.5 113
Разработка варианта утилизации регенерационных стоков. Расчет схемы водоподготовительной установки для подпитки котлов и теплосети с использованием химического и термохимического способа обессоливания. Расчеты различных фильтров и осветлителя ВПУ.

Скачать работу Скачать уникальную работу

Чтобы скачать работу, Вы должны пройти проверку:


Аннотация к работе
Производственное оборудование, машины, агрегаты, вызывающие шум, вибрацию, тепловое излучение и т.д. устанавливаются так, чтобы снизить их уровень до предельно допустимых величин. Для защиты от поражения электрическим током предусматривается ГОСТ 50571.8-94 «Требования обеспечения безопасности. Мероприятия по защите от воздействия электромагнитных полей: уменьшение составляющих напряженностей электрического и магнитного полей в зоне индукции, в зоне излучения - уменьшение плотности потока энергии, если позволяет данный технологический процесс или оборудование; Нормирование ионизирующих излучений производят в соответствии с санитарными правилами СП 2.6.1.758-99 (НРБ-99) дифференцированно для различных категорий облучаемых лиц: категория А - лица, непосредственно, работающие с источником; Краны до пуска в работу подвергаются полному техническому освидетельствованию.Предложенный вариант позволяет не только дополнительно сконцентрировать, утилизировать продукты отработанных регенерационных растворов обессоливающей установки, концентраты электродиализной установки, но и вновь использовать дилюат в схеме водоподготовительной установки, что приводит к сокращению расхода исходной воды. Результаты проведенных расчетов показали, что разработанный вариант позволяет сократить расход исходной воды на 147,606 тыс. тонн в год и снизить стоимость одной тонны химически очищенной воды с 15,5 рублей до 14,5 рублей.

Введение
Разработка и создание экологически безопасных станций становится генеральным направлением в развитии энергетики. Все большое признание в мировой энергетики получают станции, обеспечивающие экологически безопасный режим водоиспользования. Важную роль при этом играет выбор схемы подготовки добавочной воды и регенерация сточных вод. Эксплуатация, надежность и экономичность работы оборудования станции зависит от многих факторов, однако в значительной степени определяется чистотой рабочего тела воды и водяного пара. Примеси природных вод неизбежно тем или иным путем попадают в тракт энергоустановок, некоторые из них даже при очень малых концентрациях вызывают коррозию оборудования, образование отложений, что приводит к ухудшению показателей работы станции. Поэтому основной задачей при подготовке добавочной воды является эффективное и экономичное удаление примесей входящих в состав исходной воды.

Одновременно все более ощутимым становится дефицит пресной природной воды, поэтому задачи технологии воды на электростанциях существенно усложнились в связи с необходимостью решения экологических проблем, то есть защиты окружающей среды от сброса загрязненных стоков.

Задачи технико-экономической оптимизации водного хозяйства электростанции требует тщательного и незамедлительного решения.

Решение этого вопроса зависит прежде всего от сравнительной оценки «затраты - эффект», то есть от оценки ущерба, причиняемого оборудованием системы водоснабжения электростанции окружающей природе и затрат на минимализацию стоков.

Рассмотренные в данной работе технические предложения являются попыткой найти наиболее рациональное решение, сочетающие требования по экологической эффективности водно-химической части станции с надежностью и экономичностью оборудования.

Расположение проектируемой станции предполагается в Курганской области. Мощность станции 300 МВТ. В составе четыре котла БКЗ-420-140, три турбины Т-100. сток водоподготовительный фильтр обессоливание

1. Расчетная часть

1.1 Техническое обоснование проекта

Предотвращение загрязнения общественных водоемов сточными водами тепловых электростанций, очистка и повторное использование этих вод являются в настоящее время, в соответствии с принятыми законами по охране окружающей среды, важнейшими задачами проектирования и эксплуатации тепловых энергетических объектов и водоподготовительных установок.

Сточные воды после ВПУ состоят из ряда различных по объему, составу и количеству загрязнений видов воды.

Эти воды обычно загрязнены кислотами, щелочами и нейтральными солями и образуются на одной и той же ВПУ на разных этапах обработки воды.

Количество сточных вод зависит как от схемы обработки воды, так и от количества содержащихся в исходной воде и удаляемых при обработке ее загрязнений, от качества реагентов (коагулянта, кислоты, щелочи) и наличия в них балласта.

1.2 Разработка вариантов обессоливания

Первым вариантом ВПУ рассмотренным в данном дипломном проекте, будет химическое обессоливание.

При химическом обессоливании воды все катионы солей в Н-катионитном фильтре замещаются на ионы водорода, катионитные фильтры регенерируются серной кислотой. Из катионитного фильтра удаляются сульфат кальция, магния и натрия.

В анионитных фильтрах анионы кислот замещаются на ионы ОН, анионитовые фильтры регенерируются раствором едкого натра. Из анионита удаляются сульфат, хлорид, карбонат и силикат натрия.

Суммарное количество этих солей эквивалентно сумме анионитов сильных кислот, остатков углекислоты и карбонатной щелочности декарбонизированной воды и кремниевой кислоты в исходной воде.

Таким образом, при методе химического обессоливания количество солей в стоке повышается до уровня, эквивалентного сумме анионов сильных кислот и кремниевой кислоты.

Вторым вариантом ВПУ является термохимическое обессоливание.

Получение обессоленной воды из воды с повышенным солесодержанием путем парообразования с последующей конденсацией пара - один из наиболее старых и распространенных методов опреснения. Основным оборудованием в данном случае являются испарители.

В испаритель подводится тепло из отбора турбины (пар) для испарения воды, прошедший предварительную очистку и умягчение. Далее вторичный пар конденсируется в конденсаторе испарителя.

Полученный дистиллят с доочисткой приравнивается к качеству обессоленной воды, но переход на дистилляцию значительно уменьшает количество стоков ВПУ. Расчеты по сравнению вариантов приведены далее в пояснительной записке.

1.3 Характеристика схемы ВПУ для подпитки пароводяного цикла котлов и теплосети

Источником водоснабжения для химической водоочистки ТЭЦ принята река Тобол. Химический состав источника водоснабжения приведен в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Химический состав источника водоснабжения

Наименование показателей качества воды Количество мг/л мг/-экв/л

Взвешенные вещества 8

Сухой остаток 1077

Окисляемость -

Щелочность 3,75

Жесткость общая 8,22

Кальций 4,65

Магний 3,57

Натрий 10,57

Сульфаты 6,13

Хлориды 8,48

Бикарбонаты 1,43

Кремнекислота 0,12

Исходная вода для химической водоочистки ТЭЦ подается насосами сырой воды, расположенными в береговой насосной, в главный корпус на подогреватели сырой воды и подогревается до температуры плюс 40°С.

Коагуляция воды производится путем присадки в осветлитель сернокислого железа. Дозирование этого реагента осуществляется автоматически насосами- дозаторами.

Режим работы осветлителя проходит в неблагоприятных условиях ввиду малого содержания взвешенных веществ (см. таблицу 1,1), осветлитель с номинальной производительностью 410 м3/ч обеспечивает расход 320 м3/ч. Для обработки воды при полной производительности ХВО на станции установлены 3 осветлителя номинальной производительностью 410 м3/ч.

Из осветлителей обработанная вода поступает в 3 промежуточных бака емкостью по 400 м3/ч, откуда насосами Д 500-65 подается на двухступенчатые механические фильтры.

Всего на ТЭЦ установлено 6 механических фильтра, из которых один резервный один для перегрузки фильтрующих материалов.

После механических фильтров часть воды поступает на ионитные фильтры спараллельным включением, далее вода поступает на подпитку котельных агрегатов. Другая часть воды, в свою очередь, поступает на двух ступенчатые натрий - катионитные фильтры, далее вода поступает на подпитку теплосети.

Для подготовки воды на подпитку котельных агрегатов в данной схеме ВПУ использованы следующие фильтры: - водород-катионитные фильтры первой ступени, загруженные катионитом марки КУ-2-8;

- анионитные фильтры первой ступени, загруженные анионитом марки АВ-17;

- водород-катионитовые фильтры второй ступени, загруженные катионитом марки КУ-2-8;

- анионитовые фильтры второй ступени, загруженные анионитом марки АН-31.

Для подготовки воды на подпитку теплосети в данной схеме ВПУ использованы следующие фильтры: - натрий - катионитные фильтры первой ступени, загруженные катионитом марки - сульфоуголь;

- натрий - катионитные фильтры второй ступени, загруженные катионитом марки - КУ2-8.

Нормы качества питательной воды для котлов высокого давления представлены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 - Нормы качества воды для котлов высокого давления

Наименование показателей качества воды Количество мкг/кг мкгэкв/кг

Сумма катионов всех растворенных солей в пересчете на ?5

Жесткость общая ?2

Кремневая кислота в пересчете на ?15

Кислород ?10

Гидрозин 20 - 60

PH 9,1 ± 0,1

Аммиак 800

Соединение железа в пересчете на ?10

Соединение меди в пересчете на ?5

Принципиальная схема ВПУ№1 представлена на рисунке 1.1 и на листе 1 графической части.

Рисунок 1.1 Принципиальная схема ВПУ: 1 - осветлитель ; 2 - бак коагулированной воды; 3 - механический фильтр; 4 - Na- катионитовый фильтр I ступени; 5-Na- катионитовый фильтр II ступени;6 - H-катионитовый фильтр 1-ой ступени; 7 - анионитный фильтр 1-ой ступени; 8 - H-катионитный фильтр 2-ой ступени; 9 - анионитный фильтр 2-ой ступени; 10 - бак обессоленной воды; 11- насос частично обессоленной воды; 12 - насос коагулированной воды.

1.3.1 Расчет схемы ВПУ№1 для подпитки котельных агрегатов

Расчет начинаем с определения производительности установки для химического обессоливания воды: Qвпу=50 (0,01* Д * n) (0,03* Д * n), (1.1) где Д - паропроизводительность установленных котлов, т/ч;

n - количество установленных котлов, шт.;

Qвпу=50 (0,01*420*4) (0,03*420*4)= 118 м3/ч

Химический состав исходной воды представлен в таблице 1.1 Расчет схемы водоподготовки начинаем с оборудования, установленного в хвостовой части схемы.

1.3.2 Расчет анионитных фильтров второй ступени

Расчетная производительность анионитных фильтров второй ступени, м3/час: QALL=118 (1.2)

Качество воды, поступающей на фильтры: а) содержание СО2

СНС03 = 3,75 мг-экв/л б) содержание кремнекислоты

ССДSIO3= 0,1 мг-экв/л

Характеристика фильтров: количество - два в работе, один в резерве;

а) диаметр d = 2,6 м;

б) площадь фильтрования f = 5,3 м2;

в) высота слоя hcл = 1,7 м.

Действительная скорость фильтрования, м/ч: Wn= QALL / n* f, (1.3) где QALL - расчетная производительность анионитных фильтров второй ступени, м3/час;

n - количество фильтров, шт;

F- площадь фильтра, м2;

Wn= 118/(2 *5,3) = 11,13

Тип загруженного материала: АВ-17

Рабочая емкость: Ер = 1000 г - экв/м3 /4/

Продолжительность фильтроцикла, ч: T t= f* HСЛ* Ер * п / (Qall* С), (1.4) где T t- длительность фильтроцикпа, час;

f- площадь фильтра, м2;

hсл - высота слоя, м;

n - количество фильтров, шт.;

QALL- расчетная производительность анионитных фильтров второй ступени, м3/час;

T t= 5,3 * 1,7 * 1000 * 2 / 118 * ( 3,75 0,1 ) = 40,61 m= 24 * n/ (T t), (1.5) где m- суточное число регенераций всех фильтров, регенерация/сут;

n- количество фильтров, шт.;

T t- длительность фильтроцикла, час;

m= 24 * 2 / 40,61 = 1,2

Удельный расход 100% NAOHНА регенерацию: ?100NAOH=f * hан * Ьщ, (1.6) где ?100NAOH- расход 100%NAOHНА регенерацию, кг/регенерация;

f- площадь фильтра; м2;

haн- высота слоя анионита, м;

Ьщ= 100 кг/м3 - удельный расход 100% NAOHНА регенерацию, кг/м3;

?100NAOH = 5,3 * 1,7 * 100 = 901

Суточный расход 100% NAOHНА регенерацию, кг/сут: (?100NAOH)сут= ?100NAOH* m (1.7) где ?100NAOH- расход 100% NAOHНА регенерацию, кг;

m- суточное число регенераций всех фильтров, регенерация/сут;

(?100NAOH)сут = 901 * 1,2 = 1090

Удельный расход воды на взрыхление фильтра i= 2,8 л/(с*м2)

Время взрыхления фильтра

ТВЗР=20мин расход воды на взрыхление

Расход воды на взрыхление, м3/регенерация: VB3P= f* i* ТВЗР*60/1000, (1.8) где f- площадь фильтра, м2;

i- удельный расход воды на взрыхление фильтра, л/(с*м2);

ТВЗР- время взрыхления фильтра, мин;

VB3P= 5.3 * 2,8 * 20 * 60 /1000 = 17,8

Концентрация регенерационного раствора

Ср.р. = 4 %

Расход воды на приготовление 4%-НОГОNAOH, м3/регенерация: V4NAOH= ?100NAOH* 100 / (Ср.р* 103), (1.9) где ?100NAOH- расход 100%NAOHНА регенерацию, кг;

Ср.р - концентрация щелочи, %;

V4NAOH = 901 * 100 / (4 * 103) = 22,5

Удельный расход воды на отмывку а = 9 м3/м

Расход воды на отмывку, м3/регенерация: VOTM= f * hсл* а, (1.10) где f- площадь фильтра, м2;

hсл - высота слоя анионита, м;

а - удельный расход воды на отмывку, м3/м;

VOTM= 5,3 * 1,7 * 9 = 81,1

Суммарный расход воды на регенерацию, м3/регенерация: V?=VВЗР V4NAOH VOTM, (1.11) где VB3Р- расход воды на взрыхление, м3/регенерация;

V4NAOH- расход воды на приготовление 4%-НОГОNAOH, м3/регенерация;

Votm - расход воды на отмывку, м3/регенерация;

V?= 17,8 22,5 81,1 = 121,4

Часовой расход на собственные нужды, м3/ч:

QCTCH = V?M/24, (1.12) где V?- суммарный расход воды на регенерацию, м3/регенерация;

m- суточное число регенераций всех фильтров, регенерация/сут;

QCTCH = 70,5 *1,2 /24 = 3

Время пропуска регенерационного раствора, мин: tpp= V4Na0H* 60 / (f* Wpp), (1.13) где V4NAOH- расход воды на приготовление 4%-НОГОNAOH, м3/регенерация;

f- площадь фильтра, м2;

Wpp= 5 м3/ч- скорость пропуска регенерационного раствора, м3/ч;

Трр = 22,5 *60/(5.3*5) = 50,9

Время отмывки, мин: Тотм=Votm60 / (f* Wotm), (1.14) где Votm- расход воды на отмывку, м3/регенерация;

f- площадь фильтра, м2;

Wotm= 5 м/ч- скорость отмывки, м/ч;

Тотм= 81,1 * 60 / (5.3 * 5) = 183,6

Суммарное время регенерации, мин: t= твзр трр тотм, (1.15) где твзр- время взрыхления фильтра, мин;

tpp- время пропуска регенерационного раствора, мин;

тотм- время отмывки, мин;

t= 20 50,9 183,6 = 254,5

1.3.3 РАСЧЕТН - катионитных фильтров второй ступени

Расчетная производительность Н - катионитных фильтров II ступени, м3/час: Qhii=Qaii QCTCH, (1.16) где Qaii- расчетная производительность анионитных фильтров второй ступени, м3/час;

QCTCH- часовой расход на собственные нужды, м3/ч;

Qhii= 118 3 = 121

Качество воды, поступающей на фильтры: а) содержание С02

СС02 =0,1 мг-экв/л б) содержание кремнекислоты

ССДSIO3 = 0,02 мг-экв/л

Характеристика фильтров: количество -два в работе, один в резерве;

а) диаметр d = 2 м;

б) площадь фильтрования f = 3,14 м2;

в)высота слоя hcл = 1,5 м.

Скорость фильтрования

Wф = 50 м/ч

Действительная скорость фильтрования,м/ч: Wn= Qhii/ n* f, (1.17) где QHII - расчетная производительность Н-катионитных фильтров II ступени, м3/час;

n - количество фильтров, шт;

f- площадь фильтра, м2;

Wn = 121/(2 *3,14) = 19,3

Тип загруженного материала

КУ-2-8

Рабочая емкость

Ер = 400 г-экв/м3

T t- длительность фильтроцикла, час: T t= f* hсл * Ер * n/ (QHII* С), (1.18) где f - площадь фильтра, м2;

HСЛ - высота слоя, м;

n - количество фильтров, шт.;

QHII- расчетная производительность Н-катионитных фильтров II ступени, м3/час;

T t= 3,14 * 1,5 *400 * 1 /121(0,02 0.1) = 259,5

Суточное число регенераций всех фильтров, регенерация/сут: m= 24 * n/(T t), (1.19) где n - количество фильтров, шт.;

T t - длительность фильтроцикпа, час;

m= 24 * 2 /259,5 = 0,18

Расход 100%-ной H2S04на регенерацию, кг: ?100H2SO4=f * HKAT * bk, (1.20) где f- площадь фильтра, м2;

hkat - высота слоя катионита, м;

Ьк = 60 - удельный расход 100% серной кислоты на регенерацию, кг/м3;

?100H2SO4= 3.14 * 1.5 * 60 = 282.6

Суточный расход 100% H2S04на регенерацию, кг: (?100H2SO4)cyt=?100H2SO4 * m, (1.21) ?100H2SO4 = 282,6 *0.18 = 50,9

Удельный расход воды на взрыхление фильтра i= 3 л/(с*м2)

Время взрыхления фильтра

ТВЗР=20 мин

Расход воды на взрыхление, м3/регенерация: VВЗР= f* i* TB3p60/1000, (1.22) где f- площадь фильтра, м2;

i- удельный расход воды на взрыхление фильтра, л/(с*м2);

ТВЗР- время взрыхления фильтра, мин;

VB3P= 3,14 * 3 * 20 * 60 /1000 = 11,3

Расход воды на приготовление 3%-ной H2S04, м3: V3H2S04= ?100H2SO4* 100 / (С * 103), (1.23) где ?100H2SO4- расход 100%-ной H2S04на регенерацию, кг;

Ср.р. = 3% - концентрация серной кислоты, %;

V3H2SO4= 282,6 * 100/(3 * 103) = 9,4

Расход воды на отмывку, м3/регенерация: VOTM=f * hсл * а, (1.24) где f- площадь фильтра, м2;

hсл- высота слоя катионита, м;

а = 5 - удельный расход воды на отмывку, м3/м;

VOTM= 3,14* 1.5* 5= 23,6

Суммарный расход воды на регенерацию, м3 /регенерация: V?= VВЗР V3H2S04 V0TM, (1.25) где VВЗР - расход воды на взрыхление, м3/регенерация;

V3H2S04- расход воды на приготовление 3%-НОГОН2S04, м3/регенерация;

VOTM- расход воды на отмывку, м3/регенерация;

V?= 11,3 9,4 23,6 = 44,3

Часовой расход на собственные нужды, м3/ч: QCTCH= V? * m/ 24, (1.26) где V?- суммарный расход воды на регенерацию, м3/регенерация; m- суточное число регенераций всех фильтров, регенерация/сут;

QCTCH = 44,3*0.18/24 = 0,35

Время пропуска регенерационного раствора, мин: tpp = V3H2S04*60/(f*Wpp), (1.27) где V3H2SO4- расход воды на приготовление 3%-НОГОН2S04, м3/регенерация;

f- площадь фильтра, м2;

Wpp=10 - скорость пропуска регенерационного раствора, м3/ч;

тр.р= 9,4*60/(3.14*10) = 18

Время отмывки, мин: t0TM =VOTM*60/(f * WOTM), (1.28)

где VOTM- расход воды на отмывку.м3/регенерация f- площадь фильтра, м2;

WOTM= 10 м/ч- скорость отмывки, м/ч;

ТОТМ= 23,6*60/3,14*10 = 45,1

Суммарное время регенерации, мин: t= ТВЗР tp.p TOTM (1.29) где ТВЗР- время взрыхления фильтра, мин;

tp.p.- время пропуска регенерационного раствора, мин;

t0TM- время отмывки, мин;

t= 20 18 45,1 = 83,1

1.3.4 Расчет анионитных фильтров первой ступени

Расчетная производительность анионитных фильтров первой ступени, м3/час: QAI=QHII QCTCH, (1.30) где QHII- расчетная производительность Н - катионитных фильтров II ступени, м3/час;

QCTCH- часовой расход на собственные нужды Н - катионитных фильтров II ступени, м3/ч;

QAI,=121 0.35 = 121,35

Качество воды, поступающей на фильтры: содержание CI

Ccl = 8,6 мг-экв/л содержание S04-2

CSO4-2= 6,1 мг-экв/л

Характеристика фильтров: количество -два в работе, один в резерве;

диаметр, d= 2,6 м;

площадь, f= 5,3 м2;

высота слоя, HСЛ= 2 м

Скорость фильтрования

WФ = 20 м/час

Действительная скорость фильтрования, м/ч: Wn= QAI/ n* f, (1.31) где QAI- расчетная производительность анионитных фильтров первой ступени м3/час;

n - количество фильтров, шт;

f- площадь фильтра, м2;

Wn= 121,35/(2 *5,3) = 10,45

Тип загруженного материала

АН-31

Рабочая емкость

Ер = 800 г-экв/м3

Длительность фильтроцикпа, час: T t= f*HСЛ*Ер*n/(Qai*С), (1.32) где f- площадь фильтра, м2;

hсл - высота слоя, м;

n - количество фильтров, шт.;

QAI- расчетная производительность анионитных фильтров первой ступени м3/час;

T t= 5.3 * 2 * 800 * 2 / (121,35 (6,1 8,6)) = 9,5

Суточное число регенераций всех фильтров, регенерация/сут:

m= 24 * n/ (T t), (1.33) где n - количество фильтров, шт.;

T t- длительность фильтроцикпа, час;

m= 24 * 2 /9,5 = 5,05

Расход 100%NAOH на регенерацию, кг/регенерация: ?100NAOH=f*HСЛ*bщ, (1.34) где ?100NAOH- расход 100% NAOH на регенерацию, кг/регенерация;

f- площадь фильтра, м2;

hсл - высота слоя анионита, м;

Ьщ = 50 кг/м3- удельный расход 100% NAOH на регенерацию, кг/м3;

?100NAOH = 5.3* 20*50 = 530

Суточный расход 100% NAOH на регенерацию, кг/сут: (?100NAOH)cyt=?100NAOH*m, (1.35) где ?100NAOH - расход 100%NAOHНА регенерацию, кг;

m- суточное число регенераций всех фильтров, регенерация/сут;

(?100NAOH)сут = 530 * 5,05= 2676,5

Удельный расход воды на взрыхление фильтра i= 2,8 л/(с*м )

Время взрыхления фильтра

ТВЗР-20 мин

Расход воды на взрыхление, м /регенерация: VВЗР= f* i* ТВЗР*60/1000, (1.36)

где f- площадь фильтра, м2;

i- удельный расход воды на взрыхление фильтра, л/(с*м2);

ТВЗР- время взрыхления фильтра, мин;

VB3P= 5.3 * 2,8 * 20 * 60 / 1000 = 17,8

Расход воды на приготовление 4%-ного NAOH, МЗ/регенерация: V4NAOH= ?100NAOH* 100/(Ср.р. * 103), (1.37) где ?100NAOH - расход 100%NAC)Нна регенерацию, кг;

Ср.р. = 4% - концентрация щелочи, %;

V4NAOH= 530* 100/(4 * 103) = 13,3

Расход воды на отмывку, м3/регенерация: VOTM= f* hcл*а, (1.38) где f- площадь фильтра, м2;

hсл - высота слоя анионита, м;

а = 8 - удельный расход воды на отмывку, м3/м;

VOTM = 5.3* 2*8 = 84,8

Суммарный расход воды на регенерацию, м3/регенерация: V? = VВЗР V4NAOH VOTM, (1.39) где VВЗР- расход воды на взрыхление, м3/регенерация;

V4NAOH- расход воды на приготовление 4%-НОГОNAOH, м3/регенерация;

VOTM - расход воды на отмывку, м3/регенерация;

V?=17,8 13,3 84,8 = 115,9

Часовой расход на собственные нужды, м3/ч:

QCTCH = V? *m/24, (1.40) где V?- суммарный расход воды на регенерацию, м3/регенерация;

m- суточное число регенераций всех фильтров; регенерация/сут;

QCTCH= 115,9 * 5,05 / 24 = 24,4

Время пропуска регенерационного раствора, мин: tpp= V4NAOH* 60 / (f* Wpp), (1.41) где V4NAOH- расход воды на приготовление 4%-НОГОNAOH, м3/регенерация;

f- площадь фильтра, м2;

Wpp= 5- скорость пропуска регенерационного раствора, м3/ч;

tpp= 13,3*60/(5.3*5) = 30,1

Время отмывки, мин: тотм = VOTM * 60/ (f *Wotm), (1.42) где тотм - время отмывки, мин;

VOTM- расход воды на отмывку. м3/регенерация;

f- площадь фильтра, м2;

Wotm= 5- скорость отмывки, м/ч;

Суммарное время регенерации, мин: t0TM= 84,8*60/(5.3*5) = 192 t= ТВЗР tp.p. t0TM, (1.43) где ТВЗР- время взрыхления фильтра, мин;

tp.p.- время пропуска регенерационного раствора, мин;

t0TM- время отмывки, мин;

t= 20 30,1 192 = 242,1 мин

1.3.5 РАСЧЕТН - катионитных фильтров первой ступени

Расчетная производительность Н - катионитных фильтров I ступени, м3/час: QHI=QAI QCTCH, (1.44) где Qai- расчетная производительность анионитных фильтров первой ступени, м3/час;

QCTCH- часовой расход на собственные нужды анионитных фильтров первой ступени м3/ч;

Qhi= 118,35 24,4 = 142,75

Качество воды, поступающей на фильтры: содержание Са2 Mg2

Са2 Mg2 =8,2 мг-экв/л;

СОДЕРЖАНИЕNA = 3,98 мг-экв/л.

Характеристика фильтров: количество -два в работе, один в резерве;

диаметр, d= 2,6 м;

площадь, f= 5,3 м2;

высота слоя,hсл= 2 м.

Скорость фильтрования

WСД=30 м/час

Действительная скорость фильтрования, м/ч: Wn= QHI/ n* f, (1.45) где QHI- расчетная производительность Н - катионитных фильтров I ступени, м3/час;

n - количество фильтров, шт;

f - площадь фильтра, м2;

Wn = 142,75/(2*5.3)=13,5

Тип загруженного материала

КУ-2-8

Рабочая емкость

Ер = 600 г-экв/м3

Длительность фильтроцикла, час: T t= f* hсл * Ер * n/ (QHI* С), (1.46) где f- площадь фильтра, м2;

hсл - высота слоя, м;

n - количество фильтров, шт.;

QHI - расчетная производительность Н - катионитных фильтров II ступени, м3/час;

T t= 5,3 * 2 * 650 * 2 / (142,75*(8,2 3,98)) =7,93

Суточное число регенераций всех фильтров, регенерация/сут: m= 24 * n/ (T t), (1.47) где n - количество фильтров, шт.;

T t- длительность фильтроцикла, час;

m= 24 * 2 /7,93 = 6,05

Рсход 100%~ной H2S04на регенерацию, кг: ?100H2SO4 = f* hkat * BK, (1.48) где f- площадь фильтра, м ;

hkat- высота слоя катионита, м;

Ьк = 60 - удельный расход 100% серной кислоты на регенерацию, кг/м3;

?100H2SO4 = 5.3 * 2 * 60 = 636

Суточный расход 100% H2S04на регенерацию, кг: (?100H2SO4)сут =?100H2SO4 * m, (1.49) где m- суточное число регенераций всех фильтров, регенерация/сут;

(?100H2SO4)сут = 636 * 6,05 = 3847,8

Удельный расход воды на взрыхление фильтра i= 3 л/(с*м )

Время взрыхления фильтра

ТВЗР-20 мин

VВЗР= f* i* ТВЗР*60/1000, (1.50) где VВЗР - расход воды на взрыхление, м /регенерация;

f- площадь фильтра, м2;

i- удельный расход воды на взрыхление фильтра, л/(с*м2);

ТВЗР- время взрыхления фильтра, мин;

VB3P= 5.3 * 3 * 20 * 60 / 1000 = 19,1

Расход воды на приготовление 1%-ной H2S04, м3: V1H2S04= ?100H2SO4* 100 / (С * 103), (1.51) где ?100H2SO4- расход 100%-ной H2S04на регенерацию; кг;

Срр= 1- концентрация серной кислоты. %.

V1H2S04=636 * 100/(1 * 103) = 63,6

Расход воды на отмывку, МЗ/регенерация:

Votm=f *hсл*а, (1.52) где f- площадь фильтра, м;

hcл- высота слоя катионита, м;

а = 5- удельный расход воды на отмывку, м3/м;

Votm= 5,3 * 2 * 5 = 53

Суммарный расход воды на регенерацию, м3/регенерация: V?= V1H2S04 VВЗР Votm , (1.53) где V1H2SO4- расход воды на приготовление 3%-НОГОН2S04, м3/регенерация;

VOTM- расход воды на отмывку, м3/регенерация;

VВЗР - расход воды на взрыхление, м /регенерация

V? = 19,1 63,6 53=135,7

Часовой расход на собственные нужды, м3/ч: QCTCH= V?* m/ 24, (1.54) где V? - суммарный расход воды на регенерацию, м3/регенерация;

m- суточное число регенераций всех фильтров, регенерация/сут;

QCTCH= 135,7 * 6,05/24 = 34,2

Время пропуска регенерационного раствора, мин: TPP= V1H2S04* 60 / (f * Wpp), (1.55) где V1H2SO4- расход воды на приготовление 1%-НОГОН2S04, м3/регенерация;

f- площадь фильтра, м2;

Wpp=10- скорость пропуска регенерационного раствора, м /ч;

tpp= 63,6*60/(5.3* 10) = 72

Время отмывки, мин: t0TM=VOTM* 60/(f*Wotm), (1.56)

ГДЕV0TM- расход воды на отмывку, м3/регенерация; f- площадь фильтра, м2: WOTM= 10- скорость отмывки, м/ч;

t0TM=53*60/(5,3* 10) = 60

Суммарное время регенерации, мин: t=tpp t0TM твзр , (1.57) где tpp- время пропуска регенерационного раствора, мин;

t0TM- время отмывки, мин;

твзр- время взрыхления фильтра, мин;

t= 120 72 60 = 252

Результат расчета схемы ВПУ №1 для подпитки котельных агрегатов, сводим в таблицу 1.3

Таблица 1.3 - Результат расчета схемы ВПУ №1 для подпитки котлов

Показатель Об-ние А2 Н2 А1 Н1

Расчетная производительность, 118121121.35142.75

Требуемая площадь сечения фильтров, м2 F 5.9 3.03 7.14 6.2

Число фильтров в работе, шт n 1 2 1 2 1 2 1 2 1

Площадь сечения одного фильтра, м2 f 2.95 1.52 3.56 3.1

Характеристика стандартного фильтра, м/м2; м2 D/f; hсл 2,6/5,3; 1,7 2/3,14; 1,5 2,6/5,3; 2 2,6/5,3; 2

Действительная скорость фильтрования, м/ч 11.1319.310.4513.5

Тип загружаемого материала - АВ-17 КУ-2-8 АН-31 КУ-2-8

Рабочая емкость материала, г-экв/л 1000400800600

Продолжительность фильтроцикла, ч 40.61259.59.57.93

Суточное число регенераций всех фильтров, рег/сут M 1.2 0.18 5.05 6.05

Удельный расход реагента, кг/м3 b 100 60 50 60

Расход 100% реагента на одну регенерацию, кг 901282.6530636

Суточный расход 100% реагента, кг/сут 1090,2150,92676,53847,8

Удельный расход воды на взрыхление, дм3/(см2*с) i 2.8 3 2.8 3

Время взрыхления фильтра, мин 20202020

Расход взрыхляющей воды, м3/рег 17.811.317.819.1

Концентрация регенерационного раствора, % 4341

Расход воды на приготовление раствора, м3/рег 22.59.413.363.6

Удельный расход воды на отмывку, м3/м3 а 9 5 8 5

Расход воды на отмывку, м3/рег 81.123.684.853

Суммарный расход воды на регенерацию, м3/рег 121.444.3115.9135.7

Часовой расход на собственные нужды, м3/ч 30.3524.434.2

Скорость пропуска регенерационного раствора, м/ч 510510

Время пропуска регенерационного раствора, мин 50.91830.172

Скорость отмывки, м/ч 510510

Время отмывки, мин 183.645.119260

Суммарное время регенерации, мин t 254.5 83.1 242.1 252

1.3.6 Расчет схемы ВПУ для подпитки теплосети

Рисунок 2- Принципиальная схема ВПУ №1 для подпитки теплосетей

1.3.7 Расчет Na-катионитовых фильтров II ступени

Исходные данные: Производительность Na- катионитовых фильтров II ступени: QIINA= 194 м3/ч

Характеристика фильтров: А) диаметр Д = 2 м;

Б) площадь фильтрования FNA= 3,14 м2 [6]

Характеристика катионита: А) марка - КУ2-8;

Б) насыпная масса набухшего и товарного катионита

Скорость пропуска регенерационного раствора

Удельный расход воды на отмывку

Скорость отмывки катионита

Расчетные технологические показатели Na-катионитного фильтра 2 ступени приведены в таблице 6

Таблица 6 - Расчетные технологические показатели фильтра показатели Значение жесткость фильтрата, поступающего на фильтры,Жо, мг-экв/л 0.1

Скорость фильтрования, м/ч40

Высота слоя катионита, hm 1,5

Удел. Расход соли на регенерацию, г/г-экв400

Концентрация регенерационного раствора, b % 12

Потеря напора, м 13

Рабочая емкость поглощения катионита, г/г-экв300

Интенсивность взрыхления катионита, Іл/(см) 4

Продолжительность взрыхления, мин30

Скорость фильтрования, м/ч: Нормальная - при работе всех фильтров:

WH=QNA/(FNA* nраб), (1.58) где QNA- производительность Na-катионитовых фильтров II ступени, м3/ч;

FNA- площадь фильтрования, м2;

nраб - количество работающих фильтров, шт.;

Находим необходимое количество работающих фильтров, шт: nраб=194/40*3,14=1,55

Следовательно принимаем два фильтра в работе, один в резерве.

Число регенераций фильтра в сутки, раз/сутки: NNA= (QNA* Ж0* 24)/(h* FNA * *nраб), (1.59) где QNA - производительность Na- катионитовых фильтров II ступени, м3/ч;

Ж0 - общая жесткость фильтрата, поступающего на фильтры, мг-экв/кг;

h - Высота слоя катионита, м;

- Рабочая емкость поглощения катионита, г-экв/м3;

FNA- Площадь фильтрования Na - катионитного фильтра, м2;

nраб - число фильтров в работе, шт.

NNA = 194 * 0,1 * 24 / (1,5 * 300 * 3,14 * 2) = 0,165

Расход соли на одну регенерацию, кг: Qc= *h* FNA *qc/1000, (1.60) где - Рабочая емкость поглощения катионита, г-экв/м3;

h - Высота слоя катионита, м;

FNA- Площадь фильтрования Na - катионитного фильтра, м2;

qc- удельном расходе соли, г/г-экв.

Qc= 300 * 3,14* 1,5 * 200 /1000 = 282,6

Расход технической соли в сутки на регенерацию фильтра, кг/сутки: Qt.c. = Qc * NNA * nраб* 100 / 93, (1.61) где Qc- расход соли на одну регенерацию, кг;

NNA - число регенераций фильтра в сутки, раз/сутки;

nраб - количество работающих фильтров, шт.;

Qt.c= 282,6 * 0,165 * 2* 100 / 93 = 100,3

Расход воды на регенерацию Na- катионитового фильтра слагается из: -расхода воды на взрыхляющую промывку фильтра, м3: QB3P = i * FNA * 60 * ТВЗР/1000, (1.62) где i- интенсивность взрыхляющей промывки фильтров, л/сек*м /б/;

FNA- площадь фильтрования, м2;

TB3P- продолжительность взрыхляющей промывки;

QB3P= 4 * 3.14*60* 30/1000=22,6

-расхода воды на приготовление регенерационного раствора соли, м3: Qpc = Qc* 100/(1000 *b*ррр), (1.63) где Qc- расход соли на одну регенерацию, кг;

b - концентрация регенерационного раствора, % ррр- плотность регенерационного раствора, т/м3

Qpc= (282,6*100)/(1000*12* 1,086) = 2,17

-расхода воды на отмывку катионита от продуктов регенерации, м3: QOT=q0T*FNA *h, (1.64)

где q0T- удельный расход воды на отмывку катионита, м3/м3;

FNA- площадь фильтрования, м2;

h- высота слоя катионита (сульфоугль), м.

Q0T= 8 * 3,14 *1,5 = 37,68

Расход воды на регенерацию Na-катионитового фильтра, с учетом использования отмывочных вод при взрыхлении, м3: QC.H.=Qpc. Qot. (1.65) где Qpc.- расход воды на приготовление регенерационного раствора соли, м3;

Qot- расход воды на отмывку катионита от продуктов регенерации, м3;

Qc.h= 2,17 37,68 = 39,85

Расход воды на регенерацию фильтров в сутки, м3/сутки: Qcytc.н, = Qc.h.* 2 * NNA, (1.66) где NNA - число регенераций фильтра в сутки, раз/сутки;

Qcytc.н. = 39,85*2*0,165= 13,15

Расход воды на регенерацию фильтров в час, м3/час: Qчc.н. = Qcytc.н./24 (1.67)

Qчc.h.=13,15/24 = 0,55

Межрегенерационный период каждого Na-катионитного фильтра, мин:

(1.68)

где - количество регенераций каждого катионитного фильтра в сутки;

- время регенерации фильтра.

Определяем время регенерации фильтра, мин:

(1.69) где - продолжительность взрыхляющей промывки, мин;

- время пропуска регенерационного раствора через фильтр, мин;

- время отмывки фильтра от продуктов регенерации, мин.

(1.70) где - количество регенерационного раствора, м3;

- скорость пропуска регенерационного раствора, (м/ч);

- площадь фильтрования, м2.

(1.71) где - расход воды на отмывку фильтра,м3;

- скорость отмывки катионита.

1.3.8 Расчет Na-катионитовых фильтров I ступени

Исходные данные: Производительность Na- катионитовых фильтров I ступени, м3/ч: QINA = QIINA QЧC.H, (1.72) где QIINA - производительность Na- катионитовых фильтров II ступени, м3/ч;

QЧCH- расход воды на регенерацию Na- катионитовых фильтров II ступени в час, м3/ч;

QINA= 194 0,55 = 194,55

Характеристика фильтров: Фильтр ФИПА1-3,4-0,6

А) диаметр Д = 3,4 м;

Б) площадь фильтрования FNA= 9,1 м2 [6]

Характеристика катионита: А) марка - сульфоуголь;

Б) насыпная масса набухшего и товарного катионита

Скорость пропуска регенерационного раствора

Удельный расход воды на отмывку

Скорость отмывки катионита

Расчетные технологические показатели Na-катионитного фильтра 1 ступени приведены в таблице 7

Таблица 7 - Расчетные технологические показатели фильтра показатели Значение жесткость фильтрата, поступающего на фильтры,Жо, мг-экв/л 5,75

Скорость фильтрования, м/ч25

Высота слоя катионита, hm 2,5

Удел. Расход соли на регенерацию, г/г-экв120

Концентрация регенерационного раствора, b % 8

Потеря напора, м 6

Рабочая емкость поглощения катионита, г/г-экв258

Интенсивность взрыхления катионита,Іл/(см) 4

Продолжительность взрыхления, мин30

Макс. Скорость фильтрования, м/ч35

Скорость фильтрования, м3/ч: Нормальная - при работе всех фильтров: WH =QNA/(FNA* nраб), (1.73)

Максимальная - при регенерации одного из фильтров: Wmax =QNA/(FNA* (nраб-1)) (1.74) где QNA- производительность Na-катионитовых фильтров II ступени, м3/ч;

FNA- площадь фильтрования, м2;

nраб - количество работающих фильтров, шт.;

Находим необходимое количество работающих фильтров при нормальной скорости, шт: nраб=194,55/25*9,1=0,855

Находим необходимое количество работающих фильтров при нормальной скорости, шт: nраб=(194,55/35*9,1) 1=1,61

Следовательно, принимаем два фильтра в работе, один в резерве.

Число регенераций фильтра в сутки, раз/сутки: NNA= (QNA* Ж0* 24)/ (h* FNA * *nраб), (1.75) где QNA - производительность Na-катионитовых фильтров II ступени, м3/ч;

Ж0 - общая жесткость фильтрата, поступающего на фильтры, мг-экв/кг;

h - Высота слоя катионита, м;

- Рабочая емкость поглощения катионита, г-экв/м3;

FNA- Площадь фильтрования Na-катионитного фильтра, м2;

nраб - число фильтров в работе, шт.

NNA = 194,55 * 5,75 * 24 / (2,5 * 9,1 * 258 * 2) = 2,04

Расход соли на одну регенерацию, кг: Qc = *h* FNA *qc/1000, (1.76) где - Рабочая емкость поглощения катионита, г-экв/м3;

h - Высота слоя катионита, м;

FNA- Площадь фильтрования Na-катионитного фильтра, м2;

qc- удельном расходе соли, г/г-экв.

Qc= 258 * 9,1* 2,5 * 120 /1000 = 704,3

Расход технической соли в сутки на регенерацию фильтра, кг/сутки: Qt.c. = Qc * NNA * nраб* 100 / 93, (1.77) где Qc- расход соли на одну регенерацию, кг;

NNA - число регенераций фильтра в сутки, раз/сутки;

nраб - количество работающих фильтров, шт.;

Qt.c= 704,3 * 2,04 * 2* 100 / 93 = 3029,5

Расход воды на регенерацию Na- катионитового фильтра слагается из: 1) расхода воды на взрыхляющую промывку фильтра, м3: QB3P = i * FNA * 60 * ТВЗР/1000, (1.78) где i- интенсивность взрыхляющей промывки фильтров, л/сек*м /б/;

FNA- площадь фильтрования, м2;

TB3P- продолжительность взрыхляющей промывки;

QB3P= 4 * 9,1*60* 30/1000=65,52

2) расхода воды на приготовление регенерационного раствора соли, м3: Qpc = Qc* 100/(1000 *b*ррр), (1.79) где Qc- расход соли на одну регенерацию, кг;

b - концентрация регенерационного раствора, % ррр=1,056- плотность регенерационного раствора, т/м3

Qpc= (704,3*100)/(1000*8* 1,056) = 8,34

3) расхода воды на отмывку катионита от продуктов регенерации, м3: QOT=q0T *FNA *h, (1.80) где q0T- удельный расход воды на отмывку катионита, м3/м3;

FNA- площадь фильтрования, м2;

h- высота слоя катионита (сульфоугль), м.

Q0T= 4 * 9,1 *2,5 = 91

Расход воды на регенерацию Na-катионитового фильтра, с учетом использования отмывочных вод при взрыхлении, м3: QC.H.=Qpc. Qot QB3P (1.89) где Qpc.- расход воды на приготовление регенерационного раствора соли, м3;

Qot- расход воды на отмывку катионита от продуктов регенерации, м3;

QB3P - расход воды на взрыхляющую промывку фильтра, м3

Qc.h= 8,34 65,52 91 = 164,86

Расход воды на регенерацию фильтров в сутки, м3/сутки: Qcytc.н, = Qc.h.* 2 * NNA, (1.90) где Qc.h.- расход воды на регенерацию Na-катионитового фильтра, с учетом использования отмывочных вод при взрыхлении, м3;

NNA - число регенераций фильтра в сутки, раз/сутки;

Qcytc.н. = 164,86*2*2=659,44

Расход воды на регенерацию фильтров в час, м3/час: Qчc.н. = Qcytc.н./24 (1.91)

Qчc.h.=659,44/24 =27,48

Время между регенерациями фильтра, ч:

(1.92) где - количество регенераций каждого катионитного фильтра в сутки;

- время регенерации фильтра.

Определяем время регенерации фильтра:

(1.93) где - продолжительность взрыхляющей промывки, мин;

- время пропуска регенерационного раствора через фильтр, мин;

- время отмывки фильтра от продуктов регенерации, мин.

(1.94) где - количество регенерационного раствора, м3;

- скорость пропуска регенерационного раствора, (м/ч);

- площадь фильтрования, м2.

(1.95) где - расход воды на отмывку фильтра,м3;

- скорость отмывки катионита.

Вывод
Целью дипломного проекта являлась разработка варианта утилизации регенерационных стоков. Предложенный вариант позволяет не только дополнительно сконцентрировать, утилизировать продукты отработанных регенерационных растворов обессоливающей установки, концентраты электродиализной установки, но и вновь использовать дилюат в схеме водоподготовительной установки, что приводит к сокращению расхода исходной воды.

Результаты проведенных расчетов показали, что разработанный вариант позволяет сократить расход исходной воды на 147,606 тыс. тонн в год и снизить стоимость одной тонны химически очищенной воды с 15,5 рублей до 14,5 рублей.

Так же в дипломном проекте рассматривалось применение технологии АМБЕРПАК, главным образом для сокращения затрат на собственные нужды. Предложенный вариант дает возможность почти в полтора раза сократить затраты воды на собственные нужды, в полтора раза уменьшается количество сточных вод, а так же дает возможность сократить количество работающего оборудования в схеме без потери производительности.

С применением этой технологии стоимость одной тонны химически очищенной воды сократилась 14,5 рублей до 13,9 рублей, что составило 10%. Снижение годовых затрат только за счет сокращения потребления воды на собственные нужды составит 2277,6 тыс. рублей.

Список литературы
1. Руководящие указания по проектированию ХВО ТЭС. 2-я редакция. -133 с.

2. Нормы технологического проектирования ТЭС. - 214 с.

3. Справочник химика-энергетика, том 1, ° М.: Энергия, 1976. 326с.

4. Водоподготовка. Процессы и аппараты / Под редакцией О.И. Мартыновой, - М.: Атомиздат, 1977. - 352 с.

5. Тепловые и атомные электрические станции. Дипломное проектирование /Под редакцией Леонкова А.М, Качана А.Д.

-М.: Высшая школа; 1991. - 336 с.

6. Лившиц О.В. Справочник по водоподготовке котельных установок малой мощности, - М.: Энергия, 1969. -144 с.

7. Белан Ф.И. Водоподготовка / Под редакцией Гурвича С.М. -М.-Л., Госэнергоиздат, 1979, 320 с.

Размещено на .ru

Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность
своей работы


Новые загруженные работы

Дисциплины научных работ





Хотите, перезвоним вам?