Проект - Технологический расчет схемы водоподготовки

моя вода.doc

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
Магнитогорский государственный
технический университет им. Г.И. Носова
Энергетический факультет
Кафедра теплотехнических и энергетических систем
Курсовая работа по дисциплине:
Водоподготовка промышленных предприятий
Задание к курсовому проекту. 6
Задание №1. Технологический расчет предложенной схемы ВПУ 7
1 Расчет декарбонизатора 10
2 Расчет осветлителя 11
4 Пояснение к схеме ВПУ 14
Задание №2 Конспект статьи по водоподготовке. 14
Список используемой литературы. 16
Применение воды в теплоэнергетике.
В настоящее время вода широко используется в различных областях промышленности в качестве теплоносителя чему способствуют широкое распространение воды в природе и ее особые термодинамические свойства связанные со строением молекул. Полярность молекул воды характеризуемая дипольным моментом определяет большую энергию взаимного притяжения молекул воды (ориентационное взаимодействие) при температуре 10—30 °С и соответственно большую теплоту фазового перехода при парообразовании высокие теплоемкость и теплопроводность. Значение диэлектрической постоянной воды также зависящей от дипольного момента определяет своеобразие свойств воды как растворителя.
Основным хранилищем воды на Земле являются океаны в которых сосредоточено более 98 % всего количества воды. Океанская вода содержит до 35 гкг растворенных солей главным образом ионов натрия и хлора. На долю вод с солесодержанием менее 1 гкг (пресных вод) приходится лишь 17 % причем в речных водах находится около 0001 % всех пресных вод так как их основная масса сосредоточена в ледниках. Но и имеющаяся в распоряжении людей вода не может без очистки (обработки) являться теплоносителем в теплоэнергетических установках поскольку современные ТЭС и АЭС в энергетическом цикле используют воду высокого качества с содержанием примесей в пределах 01—10 мгкг.
Оборудование современных ТЭС и АЭС эксплуатируется при высоких тепловых нагрузках что требует жесткого ограничения толщины отложений на поверхностях нагрева по условиям температурного режима их металла в течение рабочей кампании. Такие отложения образуются из примесей поступающих в циклы электростанций в том числе и с добавочной водой поэтому обеспечение высокого качества водных теплоносителей ТЭС и АЭС является важнейшей задачей. Использование водного теплоносителя высокого качества упрощает также решение задач получения чистого пара минимизации скоростей коррозии конструктивных материалов котлов турбин и оборудования конденсатно – питательного тракта. Таким образом качество обработки воды на ТЭС и АЭС тесным образом связано с надежностью и экономичностью эксплуатации современного высокоинтенсивного котлотурбинного оборудования с безопасностью ядерных энергетических установок.
Для удовлетворения разнообразных требований к качеству воды потребляемой при выработке электрической и тепловой энергии возникает необходимость специальной физико-химической обработки природной воды. Эта вода является по существу исходным сырьем которое после надлежащей обработки (очистки) используется для следующих целей: а) в качестве исходного вещества для получения пара в котлах парогенераторах ядерных реакторах кипящего типа испарителях паропреобразователях; б) для конденсации отработавшего в паровых турбинах пара; в) для охлаждения различных аппаратов и агрегатов ТЭС и АЭС; г) в качестве теплоносителя в тепловых сетях и системах горячего водоснабжения.
Одновременно с очисткой природной воды для подготовки используемой на электростанциях чистой воды необходимо решать комплексно вопросы связанные с утилизацией различными методами образующихся при этом сточных вод. Такое решение является мерой защиты от загрязнения природных источников питьевого и промышленного водоснабжения.
Источники загрязнения и методы обработки воды на ТЭС и АЭС
Существует несколько источников загрязнений теплоносителя в пароводяных трактах ТЭС и АЭС: примеси добавочной воды вводимой в цикл для покрытия внутренних и внешних потерь пара и конденсата; присосы в конденсат пара охлаждающей воды в конденсаторах или сетевой воды в теплообменниках; примеси загрязненного конденсата возвращаемого от внешних потребителей пара на ТЭЦ; примеси искусственно вводимые в пароводяной тракт для коррекции водного режима (фосфаты гидразин аммиак другие разнообразные добавки); продукты коррозии конструкционных материалов переходящие в теплоноситель. На АЭС примеси кроме того могут поступать в тракт в виде продуктов деления ядерного топлива через негерметичные участки оболочек тепловыделяющих элементов и образовываться в активной зоне реакторов за счет процессов радиолиза воды а также протекания радиационных превращений и радиационно-химических реакций. В зависимости от типа основного теплоэнергетического оборудования и условий работы вклад и влияние каждого из перечисленных источников в суммарное загрязнение водного теплоносителя ТЭС и АЭС могут значительно варьироваться.
Присос охлаждающей воды в конденсаторах турбин обусловлен более высоким давлением с водной стороны конденсатора по сравнению с паровой находящейся под глубоким вакуумом. Необходимо иметь в виду что присосы воды наблюдаются практически во всех конденсационных установках (исключая воздушно-конденсационные так называемые «сухие» градирни) и составляют обычно 0005—0003 % количества конденсирующегося пара повышаясь до 001—002 % при наличии коррозионных свищей или микротрещин в конденсаторных трубках и примерно до 02 % при разрыве одной трубки.
В качестве конструкционных материалов ТЭС на органическом топливе широко применяются стали перлитного и аустенитного классов сплавы на основе меди в том числе латуни а также алюминиевые сплавы. Для контуров АЭС наиболее характерно использование нержавеющих аустенитных сталей высоколегированных хромом и никелем. В активных зонах реакторов применяются обычно циркониевые сплавы. Продукты коррозии конструкционных материалов переходят в теплоноситель большей частью в виде коллоидных и грубодисперсных форм.
В воде реакторных контуров обычно присутствуют радионуклиды хрома марганца железа кобальта йода цезия и другие радионуклиды определяющие удельную активность в пределах 106—108 Бккг.
Повышение температуры и давления в ^ойтурах ТЭС и АЭС значительно изменяет способность воды растворять содержащиеся в ней примеси. Это связано с перестройкой структуры проявляющейся в частности в уменьшении диэлектрической проницаемости воды что отражает ослабление полярности ее молекул. При высокой температуре растворяющей способностью обладает не только жидкая вода но и водяной пар сближение растворяющих свойств которых обусловлено уменьшением разности их плотностей (соотношение 1050: 1 при 100 °С и 1:1 при критической температуре 37415 °С на линии насыщения). Способность пара растворять примеси и осложнение в связи с этим работы пароперегревателей котлов и паровых турбин за счет образования отложений и интенсификации коррозионно-эрозионных процессов вызывают необходимость поддерживать чистоту питательной воды энергетических блоков за счет как приготовления подпиточнои воды высокого качества так и очистки' питательной воды от растворенных и взвешенных примесей.
При эксплуатации современного энергетического оборудования ТЭС и АЭС используются разнообразные методы обработки воды. Так приготовление добавочной воды для различных теплоиспользующих контуров осуществляется обычно в две основные стадии. На первой из них из природной воды удаляются главным образом взвешенные примеси на второй вода подвергается очистке химическими (умягчение обессоливание) или термическими (получение дистиллята) методами. При обработке контурных вод высокой чистоты (конденсатов) обе стадии очистки могут протекать одновременно в одном аппарате. В ряде случаев водоиспользования в низкотемпературных контурах достаточным бывает только физическое воздействие на водный теплоноситель. Физико-химические основы процессов обработки воды (природной сточной конденсатов) схемы аппараты и технологические процессы используемые в этих целях достаточно полно рассматриваются в этой книге применительно к различным типам и контурам ТЭС и АЭС.
Общие положения Расчет ВПУ и конденсатоочисток различного назначения начинают с определения их производительности и выбора схемы на основе данных приведенных в гл. 25 с учетом характеристик основного и вспомогательного энергетического оборудования и источника водоснабжения. При проектировании необходимо вначале повторно проработать те разделы книги в которых приведено описание технологии и конструкций соответствующего оборудования что позволит четко представить работу оборудования технологической схемы во взаимосвязи с типом ионитов и с такими параметрами как рабочие емкости удельный расход и доза реагентов расход воды собственных нужд на различные операции и т. п. Необходимо также использовав учебные пособия и справочную литературу оценить а для некоторых показателей и рассчитать (например концентрацию С02 в воде перед декарбонизатором) изменение качества обработанной воды по ступеням очистки при определенных технологических параметрах. При проектировании ВПУ производят расчет погрешности анализа исходной воды по уравнению электронейтральности которая не должна по абсолютному значению превышать 1 % при проектировании конденсатоочисток оценивают качество исходного конденсата по растворенным и взвешенным примесям с учетом расчетного присоса охлаждающей воды в конденсаторах и эксплуатационных данных по качеству и количеству продуктов коррозии нефтепродуктов и других загрязняющих примесей. Далее по приведенным методикам проводят расчет выбранной технологической схемы водробработки с определением числа и типов основного и вспомогательного оборудования необходимого расхода воды реагентов и электроэнергии на собственные нужды установки выполняют чертежи развернутой схемы водоочистки с включением основного и вспомогательного оборудования заполнением всех позиций спецификации на оборудование составляют расчетно-пояснительную записку к проекту с обязательными разделами по обезвреживанию сточных вод приемами их утилизации физико-химическими и технико-экономическими расчетами. В дополнение к чертежам технологической схемы выполняют компоновочные чертежи или чертежи нестандартного оборудования (осветлителей баков мерников мешалок эжекторов различного назначения декарбонизаторов и т. п.) в соответствии с заданием на проектирование. Качество воды после ее предварительной очистки рассчитывают применительно к конкретному типу исходной воды на основе данных.
Задание к курсовому проекту.
Провести технологический расчет предложенной схемы ВПУ с определением числа и габаритов основного и вспомогательного оборудования потребление расхода реагентов и расходов воды на собственные нужды установки. Выполнить чертеж развернутой схемы ВПУ с включением основного и вспомогательного оборудования трубопроводов арматуры КИП. Составить пояснительную записку к проекту со спецификацией оборудования.
Законспектировать статью из научно-популярного журнала.
Задание №1 Технологический расчет предложенной схемы ВПУ
Принципиальная схема ВПУ: ИК – М – Н1п – Н2 – Д – Б–А1п –А2
Исходные данные по реке Волга в городе Ярославль:
Таблица 1 Изменение показателей качества воды по ступеням обработки
Технологический расчет схемы ВПУ
Расчетная производительность
Скорость фильтрования
Требуемая площадь фильтрования
Число фильтров (в работе+регенерация)
Площадь одного фильтра
Характеристика стандартного фильтра
Действительная скорость фильтрования
Тип загруженного материала
Принятая высота слоя
Продолжительность фильтроцикла
Суточное число регенерации всех фильтров
Удельный расход 100% реагента
Расход реагента на регенерацию
Суточный расход реагента
Удельный расход воды на взрыхление фильтра
Время взрыхления фильтра
Расход воды на взрыхление
Концентрация регенерационного раствора% (по Громогласову)
Расход воды на приготовление регенерационного раствора
Удельный расход воды на отмывку
Расход воды на отмывку
Суммарный расход воды на регенерацию
Часовой расход воды на собственные нужды
Скорость пропуска регенерационного раствора
Время пропуска регенерационного раствора
Суммарное время регенерации фильтра
Расчет декарбонизатора.
Количество удаленного в декарбонизаторе:
Необходимая площадь десорбции (с учетом коэффициента десорбции и средней движущей силы десорбции определяемых по справочной литературе)[4]
Площадь требуемой поверхности насадки
Объем насадки при удельной поверхности колец Рашига
Площадь поперечного сечения декарбонизатора при плотности орошения
Диаметр декарбонизатора
Высота слоя насадки колец Рашига
Расход воды на декарбонизацию воды
Аэродинамическое сопротивление декарбонизатора
Примем к установки осветлитель учитывая что требуемая площадь фильтрования
Число фильтров 4+1(рез) [1]
Стандартный фильтр двухкамерный
Действительная скорость фильтрования
Доза коагулянта (сернокислого железа при известковании)
Доза извести удаляемой при известковании
- содержание свободной углекислоты в исходной воде
- карбонатная щелочность исходной воды
- остаточная карбонатная щелочность исходной воды
Количество шлама образовавшегося при известковании и коагуляции
- количество взвешенных в исходной воде (из табл.)
- кальциевая жесткость удаляемая при известковании
- количество примесей в дозируемом исходном молоке
- магниевая жесткость удаляемая при известковании
Величина продувки осветлителя
- остаточное содержание взвешенных веществ в обработанной воде после осветлителя
- средняя концентрация взвешенных веществ в уплотненном осадке 75-100%
Количество воды подаваемое в осветлитель
Спецификация водоподготовительного оборудования[1][3]
Наименование и характеристика оборудования
катионитный фильтр (1 ступени);
анионитный фильтр (1 ступени);
катионитный фильтр (2 ступени);
анионитный фильтр (2 ступени);
Задание №2 Конспект статьи по водоподготовке.
Микроволоконая фильтрация воды
В настоящее время вопрос водоподготовки особенно актуален изза зна-
чительно увеличившихся объемов чистой воды необходимой для коммуналь-
ных бытовых и промышленных нужд. Обеспечить высокое качество очистки
воды позволяют последние достижения в области технологий тонкой очистки
и разработки соответствующего оборудования.
Механическая фильтрация воды как правило первый и очень важный
этап процесса очистки воды на любом объекте. Принципиально ее разделяют
на два способа обработки воды:
поверхностную фильтрацию — с помощью металлических и полимерных
сеток мембран и прочих поверхностей с заданным размером пор;
глубинную (объёмную) фильтрацию — с помощью слоя кварцевого
песка антрацита гранулированных синтетических материалов хлопчатых
и полимерных картриджей.
Мы рассмотрим технологию тонкой микроволоконной фильтрации реа-
лизуемой с помощью фильтров Amiad AMF2 совмещающей в себе оба этих
Фильтры Amiad AMF2 оснащены уникальными фильтрующими элемен-
тами — многослойными микроволоконными кассетами. Фильтрующие эле-
менты могут иметь разный уровень фильтрации 2 3 7 10 20 мкм. Конс-
трукция фильтрующей кассеты представляет собой тонкую полиэфирную
нить намотанную на пластиковое основание на поверхности которого име-
ется сеть канавок (рис. 1). В процессе фильтрации исходная вода проходит
сквозь слои нити механические примеси и взвеси задерживаются а чистая
вода по канавкам пластикового основания поступает к выходным отверстиям
Качество фильтрации в значительной степени улучшается в результате
совмещения принципа поверхностной и глубинной фильтрации т. е. за счет
того что мелкие частицы задерживаются между слоями нити а крупные частицы осаждаются на поверхности фильтрующей кассеты и образуют тем самым дополнительный фильтрующий слой.
Процесс очистки фильтров также заслуживает внимания. По мере накопления загрязнений
на поверхности фильтрующих кассет возрастает перепад давления между входом и выходом фильтра. При заданном значении перепада давления или временного интервала блок управления акти визирует цикл самоочистки. Полная и качественная очистка фильтра происходит путём промывки фильтрующих кассет очищенной водой накопленной в процессе цикла фильтрации. Промывочный механизм оснащен промывочной головкой с форсунками через которые вода тонкой струей и под высоким давлением (до 10 бар) подается на поверхность фильтрующих кассет. Струя воды под высоким давлением проникает сквозь слои полиэфирной нити и отражаясь от жёсткого пластикового основания вымывает обратным током загрязнения из фильтрующего слоя. Количество сбрасываемой воды за цикл самоочистки составляет около 1 % от объема очищенной воды. Это несомненно является большим плюсом фильтров Amiad AMF2. Также практика использования фильтров Amiad AMF2 показала что даже в случаях несоблюдения правил эксплуатации ведущих к нарушению циклов промывки удается довольно
быстро привести фильтрующии кассеты в исходное состояние (промывка фильтров не проводилась около двух недель после устранения неисправности кассеты были отмыты за один цикл промывки).
В заключение статьи можно сказать что технологии микроволоконной фильтрации
позволяют создавать полностью автоматические фильтрующие системы которые обладают рядом неоспоримых преимуществ в сравнении с классическими (осадочными) фильтрами с кварцевым песком а именно:
-высокое качество механической очистки воды
-уровень фильтрации до 2 мкм.
-высокая производительность на 1 м2 занимаемой площади.
-малое количество сточных вод образующихся
-в процессе промывки фильтров;
-минимальный расход воды (менее 1 %);
-отсутствие расходных материалов;
-не требуется ежедневное обслуживание.
Список используемой литературы:
Матвеева Г.Н. Толмачева В.Ф. «Расчет водоподготовительной установки ТЭС»
Лифшиц О.В. “Справочник по водоподготовке котельных установок”. Москва. Энергия. 1976 1979 гг.
Журнал «Водоснабжение и канализация» под ред. Финаева С.В.

моя схема.cdw

импульсная линия автоматического воздействия
на насосы-дозаторы пропорционально расходу воды
Н-катионитный фильтр первой ступени
Н-катионитный фильтр второй ступени
-мерник крепкой серной кислоты; 2-декарбонизатор; 3-вентилятор; 4-бак декарбонизированной воды;
-в дренаж; 6-насос декарбонизированной воды для паровых котлов; 7-бак промывочной воды Н-кат.
фильтров; 8-из водопровода; 9-бак промывочной воды анионитных фильтров; 10-раствор щелочи со склада;
-расходный бак NaОН; 12-поплавковый регулятор уровня NаОН; 13-поплавковый регулятор постоянного
уровня серной к-ты; 14-серная кислота со склада; 15-эжектор р-ра кислоты; 16-эжектор р-ра NаОН к
ФСД; 17-эжектор р-ра NаОН к анионитным фильтрам.
Схема автоматизированной
водоподготовительной
трубопровод предочищеной воды
прошедшей анионитный фильтр
трубопровод декарбонизованной воды
трубопровод регенерационного р-ра щёлочи (NaOH)
трубопровод крепкой серной кислоты
трубопровод регенерационного р-ра серной кислоты
трубопровод промывки Н-катионитных фильтров
трубопровод промывки анионитных фильтров
мембранно-исполнительный клапан с гидроприводом (МИК)
диафрагма показывающего расходомера