Учебная работа. Водно-химический комплекс ТЭЦ-440

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Водно-химический комплекс ТЭЦ-440

Содержание

Введение

Обоснование метода и выбор схемы ВПУ с учётом качества воды

Расчёт Na-фильтров

Расчёт обессоливающей части ВПУ

Расчет фильтра Н2.

Расчёт схемы подпитки теплосети. Расчет Na-катионитных фильтров

Расчёт и выбор декарбонизатора

анализ результатов расчета ВПУ

Компановка оборудования ВПУ

методы коррекции котловой и питательной воды. Основные мероприятия по поддержанию выбранного ВХР ТЭЦ

Характеристика потоков конденсатов и схемы их очистки

Система технического водоснабжения ТЭЦ

Заключение

Литература

Введение

На проектируемой ТЭЦ предусмотрено 3 блока: ПТ-80/100-130/13 и 2Т-180/210-130. Для обеспечения их паром, установлены барабанные котлы: 4БКЗ-420-140 и Е-500-13,8, основным топливом для которых является газ, а вспомогательным — мазут.

На тепловых электрических станциях вода расходуется на охлаждение (конденсацию) отработавшего пара, охлаждение воздуха, газов, масла, подшипников вспомогательных механизмов. Вода требуется также и для восполнения потерь пара и конденсата, как внутри электростанции, так и у внешних тепловых потребителей, а также для перемещения по трубам подлежащих удалению золы и шлака. кроме того, вода расходуется для хозяйственных и бытовых нужд. наибольшим является расход воды на охлаждение в конденсаторах отработавшего пара турбин.

Величина перечисленных выше расходов воды зависит от типа электростанции, рода и количества сжигаемого топлива, типа и мощности установленного основного и вспомогательного котельного и турбинного оборудования, температуры воды, используемой для охлаждения, а также от условий эксплуатации электростанции.

Для правильного выбора системы водоснабжения электростанции нужно знать расход (дебит) реки, т.е. количество воды, протекающей через поперечное сечение, в кубических метрах в секунду. Расход реки неодинаков в разное время года и в разные годы, поэтому необходимо располагать данными о режиме реки за несколько десятков лет, о наивысшем расходе воды в период весенних паводков и наименьшем — летом. Во время весенних паводков расход рек бывает в 80-100 раз больше, чем в засушливые летние периоды.

Источником водоснабжения данной тепловой электростанции является река. Примем оборотную систему с градирнями.

водный химический комплекс водоснабжение

Оборотная система водоснабжения осуществляется в том случае, когда расход реки меньше потребности электростанции в воде, при большом расстоянии до реки, а так же если электростанция расположена высоко над рекой.

В этой системе вода после конденсаторов направляется в специальное охлаждающее устройство (градирню), после охлаждения снова прокачивается циркуляционными насосами через конденсаторы. При таком замкнутом цикле вода используется многократно.

Организация водного режима, представляет собой совокупность технологических, конструктивных и организационных мероприятий, которые должны обеспечивать содержание определённых примесей в пределах, установленных нормативными методами.

Главная цель водного режима — создание условий для надёжной работы основного и вспомогательного оборудования ТЭС, при любых эксплуатационных режимах, за счёт поддержания требуемого качества пара питательной и котловой воды.

Основными причинами, снижающими экономичность и надёжность работы ТЭО, являются:

образование отложений на поверхностях теплообмена, образование отложений в проточной части турбин.

образование и накопление шлама в теплоносителе энергоблоков.

коррозия конструкционных материалов.

При выборе конкретного ВХР принимают во внимание факторы:

тип оборудования.

параметры рабочей среды.

паропроизводительность.

вид топлива.

наличие или отсутствие промежуточного перегрева пара.

Внедрению выбранного водно-химического режима предшествует проведение экспериментальных и наладочных работ, цель которых определяет оптимальные условия для его ведения.

Обоснование метода и выбор схемы ВПУ с учётом качества воды

Выбор способов обработки добавочной воды котлов ТЭС производится в зависимости от качества исходной воды и типа установленного оборудования.

На КЭС и ТЭЦ восполнение потерь питательной воды производится обессоленной водой, если среднегодовое суммарное содержание анионов сильных кислот () исходной воды менее 5 мг-экв/кг и отсутствуют специфические органические соединения, которые не могут удаляться при коагуляции. Применение испарителей допускается при технико-экономическом обосновании и при наличии в исходной воде упомянутых органических загрязнителей.

Если >5 мг-экв/кг, то применяют химическое обессоливание в сочетании с мембранными методами или испарители.

На ТЭЦ с отдачей пара на Производство восполнение потерь может производиться химически обессоленной водой или дистиллятом испарителей при технико-экономическом обосновании.

Для ТЭС с барабанными котлами в зависимости от параметров пара, способов регулирования температуры перегретого пара и качества исходной воды применяют одно- или двухступенчатое обессоливание, при необходимости совмещаемое с мембранными методами. На ТЭС с прямоточными котлами применяют трёхступенчатое обессоливание.

Для подготовки подпиточной воды тепловых сетей с закрытой системой горячего водоснабжения могут применяться следующие схемы:

Øпри наличии на ТЭЦ водогрейных котлов — известкование с коагуляцией и Na-катионирование;

Øпри подогреве сетевой воды только в сетевых подогревателях — известкование с коагуляцией.

Водоподготовительные установки ТЭС, работающих на воде поверхностных источников, как правило, имеют стадию предварительной очистки воды, состоящую из осветлителей и осветлительных (механических) фильтров.

Предочистка предназначена для удаления из обрабатываемой воды грубо-, коллоидно- и частично молекулярно-дисперсных веществ.

существуют два типа предочистки:

Øпри карбонатной жёсткости исходной воды менее 2 мг-экв/кг целесообразно применять коагуляцию сернокислым алюминием ;

Øпри карбонатной жёсткости воды более 2 мг-экв/кг применяют обработку воды сернокислым железом с известкованием .

Дальнейшая обработка воды проводится на ионитных фильтрах выбранной схемы обессоливания.

В данном курсовом проекте имеем =2,3>2 мг-экв/кг. следовательно, в схеме предочистки выбираем обработку воды методом известкования с последующей коагуляцией сернокислым железом.

Восполнение потерь питательной воды производится обессоленной на ионообменных фильтрах водой, т.к. ==0,3<5 мг-экв/кг. и в исходной воде нет специфических органических соединений.

Т.к. <2 мг-экв/кг и на ТЭЦ установлены котлы барабанного типа, то выбираем упрощённую двухступенчатую ионообменную схему обессоливания (H1 — Д — Н2 — А2).

Для подготовки подпиточной воды тепловых сетей с закрытой системой горячего водоснабжения и подогревом воды только в сетевых подогревателях применяем известкование с коагуляцией.

Эскиз выбранной схемы и пересчёт показателей качества воды по отдельным стадиям обработки.

Взвешенные вещества — 2,6 мг/кг

Сухой остаток — 154,4 мг/кг. Минеральный остаток — 141,3 мг/кг

жесткость:

Ж0 = 2,6 мг-экв/кг, Жк = 2,3 мг-экв/кг, Жнк = 0,3 мг-экв/кг.

Пересчет показателей качества из мг/кг в мг-экв/кг

Показательмг/кгэквивалентмг-экв/кгCa2+36,96201,848Mg2+9,1120,758Nа+-22,9-НСО-3140,0612,295SО24-10,1480,210Cl-3,235,50,090NO-3-62-NO-2-46-SiO23-11,4380,300

Предочистка — коагуляция с известкованием.

Остаточная жесткость:

мг-экв/кг;

мг-экв/кг;

где =0,2…0,7 — доза для коагуляции, мг-экв/кг;

Щёлочность остаточная:

где =0,3…0,4 — избыток извести при известковании исходной воды, мг-экв/кг.

Концентрация : , мг-экв/кг.

Концентрация не изменяется.

Концентрация : мг-экв/кг.

первая ступень Н-катионирования (Н1).

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

Кислотность равна сумме анионов сильных кислот:

, мг-экв/кг.

В этом фильтре удаляются катионы в количестве

мг-экв/кг,

где — остаточная жесткость после предочистки.

Декарбонизатор.

Остаточная концентрация после декарбонизатора 7 мг/кг, экв. Следовательно, содержание будет мг-экв/кг.

вторая ступень Н-катионирования (Н2).

Кислотность после Н2 не выше 0,05 мг-экв/кг. В Н2 удаляются катионы в количестве 0,3 мг-экв/кг.

вторая ступень анионирования А2 (сильноосновное анионирование).

При упрощенном обессоливании А2 удаляет из воды анионы всех кислот, оставшиеся после предочистки:

Качество обессоленной воды после А2 в схеме упрощенного обессоливания:

Øсолесодержание — 2,5 мг-экв/кг;

Øкремниевая кислота — 0,2 мг-экв/кг.

Расчёт Na-фильтров

Для подпитки теплосетей вода проходит Na-катионитовые фильтры, после чего жёсткость воды становится 0,3 мг-экв/кг.

Полное описание технологических процессов на ВПУ

На проектируемой ТЭЦ в качестве исходной воды используется вода поверхностных источников, которая содержит значительное количество примесей в разнообразных формах, следовательно, очистку воды организуем в два этапа.

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.

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 СаСО3.

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

Fe (OH)2+О2+2Н2О=4Fе (ОН)3¯.

После осветлителей вода направляется в осветлительные фильтры, где окончательно осветляется. ОФ загружаются пористым дробленым материалом.

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.

В работе ионитных фильтров различают следующие стадии:

1.Ионирование воды (удаление примесей).

2.Регенерация после истощения ионитной емкости.

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

Øнепосредственно регенерация (пропуск раствора определенной концентрации).

ØОтмывка 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(HCO3)2 + 2HR ® CaR2 + 2H2O + 2CO2­(HCO3)2 + 2HR ® MgR2 + 2H2O +2CO2­

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

CaR2 + H2SO4 ® CaSO4 + 2HR2 + 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 + HCl2SO4 + 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 декарбонизатор, который предназначен для удаления из обрабатываемой воды СО2, а в ряде случаев Н2S, NH3. На эффективность декарбонизации влияют:

Øтемпература обрабатываемой воды

ØрН среды

Øрасход подаваемого воздуха

Øплощадь поверхности контакта фаз.

После декарбонизатора обрабатываемая вода направляется в группу фильтров А2, которая служит для удаления анионов слабых кислот и проскоков сольных. Она загружена сильноосновным анионитом марки АВ-17-8. В этой группе фильтров протекают следующие реакции:

HCl+OH® RCl+2H2O2NO3+ROH®RNO3+H2O2SO4+2ROH®R2SO4+2H2O

H2SiO3 + ROH ® R2SiO3 + 2H2O2CO3 + 2ROH ® R2CO3 + 2H2O

Регенерация сильноосновных анионитов осуществляется 4% раствором NaOH:

RCl + NaOH ® ROH + NaCl2SO4 + 2NaOH ® 2ROH + Na2SO42SiO3 + 2NaOH ® 2ROH + Na2SiO3.

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 поваренной соли:

CaR2 + 2NaCl ® 2NaR + CaCl2

MgR2 + 2NaCl ® 2NaR + MgCl2.

Определение производительности ВПУ для подпитки котлов и тепловых сетей. Назначение проектируемой ВПУ состоит в восполнении внутренних и внешних потерь теплоносителя на ТЭЦ.

Внутренние состоят из следующих потерь:

Внутристанционные потери пара и конденсата

Для котлов барабанного типа учитываем потери с продувкой

При использовании пара на разогрев мазута без возврата конденсата расчётное

внешние потери связаны с отпуском пара на Производство, и рассчитываются с учётом 50% невозврата конденсата:

Общая производительность ВПУ для восполнения потерь в основном цикле ТЭЦ составит:

При расчёте производительности ВПУ подпитки теплосети учитываем, что в закрытых системах теплоснабжения расчётный часовой расход подпиточной умягчённой деаэрированной воды принимается равным 2% объёма воды в трубопроводах тепловых сетей и присоединённых к ним местных систем потребителей:

,

где 2300 и 7000 соответственно количество сетевой воды, поступающей в сетевые подогреватели турбины ПТ-80/100-130/13 и Т-180/210-130.

Расчёт обессоливающей части ВПУ

Расчет фильтра А2. Необходимая площадь фильтрования:

, м2,

где Q = 179,71 м3/ч — производительность фильтров без учета расхода воды на их собственные нужды;

w = 25 м/ч — скорость фильтрования.

Число установленных фильтров m = 3 одинакового диаметра.

Необходимая площадь фильтрования каждого фильтра:

, м2.

По вычисленной площади определяем диаметр фильтра:

, м,

По справочным данным принимаем фильтр с ближайшим большим стандартным диаметром, равным 2 м, ФИПа-II-2,0-0,6 (1, табл. П1).

затем площадь фильтрования пересчитываем с учетом изменения диаметра:

, м2.

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

, ч.

где Tu — полезная продолжительность фильтроцикла, ч

åU — суммарное содержание катионов или анионов в воде, поступающей на фильтр, мг-экв/л;

Q — производительность рассчитываемых фильтров, м3/ч;

h = 1,5 м — высота слоя ионита;

fсm — сечение фильтра, м2 (стандартного);

m — число установленных фильтров одинакового диаметра;

ер = 400 г-экв/м3 — рабочая обменная емкость ионита (1, табл. П2).

количество регенераций в сутки:

,

где t = 2 — продолжительность операций, связанных с регенерацией фильтров.

объем ионитных материалов, загруженных в фильтры во влажном состоянии:

, м3;

, м3 .

Расход воды на собственные нужды рассчитываемой группы фильтров:

, м3/ч,

где pu = 14,5 м3/м3 ионита — удельный расход воды на собственные нужды ионитных фильтров (1, табл. П3).

Расход химических реагентов на регенерацию одного фильтра:

, кг

или

, кг,

где b — удельный расход химреагентов, кг/м3 (1, табл. П2); = 42 % — содержание активно действующего вещества в техническом продукте.

Суточный расход химических реагентов на регенерацию группы одноименных фильтров:

, кг,

, кг.

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

, м3/ч.

Расчет фильтра Н2.

необходимая площадь фильтрования:

, м2,

где Q = 191,32 м3/ч — производительность фильтров без учета расхода воды на их собственные нужды; w = 25 м/ч — скорость фильтрования.

Число установленных фильтров m = 3 одинакового диаметра.

, м2.

По вычисленной площади определяем диаметр фильтра:

, м,

По справочным данным принимаем фильтр с ближайшим большим стандартным диаметром, равным 2 м, ФИПа-II-2,0-0,6 (1, табл. П1). затем площадь фильтрования пересчитываем с учетом изменения диаметра:

, м2.

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

, ч.

где Tu — полезная продолжительность фильтроцикла, ч, åU — суммарное содержание катионов или анионов в воде, поступающей на фильтр, мг-экв/л (г-экв/м3) ; Q — производительность рассчитываемых фильтров, м3/ч; h = 1,5 м — высота слоя ионита; fсm — сечение фильтра, м2 (стандартного); m — число установленных фильтров одинакового диаметра; ер = 400 г-экв/м3 — рабочая обменная емкость ионита (1, табл. П2).

количество регенераций в сутки:

,

где t = 2 — продолжительность операций, связанных с регенерацией фильтров.

объем ионитных материалов, загруженных в фильтры во влажном состоянии:

, м3; , м3 .

Расход воды на собственные нужды рассчитываемой группы фильтров:

, м3/ч,

где pu = 13 м3/м3 ионита — удельный расход воды на собственные нужды ионитных фильтров (1, табл. П3).

Расход химических реагентов на регенерацию одного фильтра:

, кг

или

, кг,

где b — удельный расход химреагентов, кг/м3 (1, табл. П2);

= 75 % — содержание активно действующего вещества в техническом продукте.

Суточный расход химических реагентов на регенерацию группы одноименных фильтров:

, кг,

, кг.

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

, м3/ч.

Расчет фильтра Н1. необходимая площадь фильтрования:

, м2,

где Q = 194 м3/ч — производительность фильтров без учета расхода воды на их собственные нужды; w = 20 м/ч — скорость фильтрования. Число установленных фильтров m = 3 одинакового диаметра. Необходимая площадь фильтрования каждого фильтра:

, м2.

По вычисленной площади определяем диаметр фильтра:

, м,

По справочным данным принимаем фильтр с ближайшим большим стандартным диаметром, равным 2,6 м, ФИПа-I-2,6-0,6 (1, табл. П1). затем площадь фильтрования пересчитываем с учетом изменения диаметра:

, м2.

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

, ч.

где Tu — полезная продолжительность фильтроцикла, ч

åU — суммарное содержание катионов или анионов в воде, поступающей на фильтр, мг-экв/л (г-экв/м3) ;

Q — производительность рассчитываемых фильтров, м3/ч;

h = 2,5 м — высота слоя ионита;

fсm — сечение фильтра, м2 (стандартного);

m — число установленных фильтров одинакового диаметра;

ер = 640 г-экв/м3 — рабочая обменная емкость ионита (1, табл. П2).

количество регенераций в сутки:

,

где t = 2 — продолжительность операций, связанных с регенерацией фильтров. объем ионитных материалов, загруженных в фильтры во влажном состоянии:

, м3;

, м3 .

Расход воды на собственные нужды рассчитываемой группы фильтров:

, м3/ч,

где pu = 10,5 м3/м3 ионита — удельный расход воды на собственные нужды ионитных фильтров (1, табл. П3).

Расход химических реагентов на регенерацию одного фильтра:

, кг или

, кг,

где b — удельный расход химреагентов, кг/м3 (1, табл. П2); = 75 % — содержание активно действующего вещества в техническом продукте.

Суточный расход химических реагентов на регенерацию группы одноименных фильтров:

, кг,

, кг.

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

, м3/ч.

Расчёт схемы подпитки теплосети. Расчет Na-катионитных фильтров

необходимая площадь фильтрования:

, м2,

де Q = 326 м3/ч — производительность фильтров без учета расхода воды на их собственные нужды; w = 30 м/ч — скорость фильтрования.

Число установленных фильтров m = 3 одинакового диаметра.

Необходимая площадь фильтрования каждого фильтра:

, м2.

По вычисленной площади определяем диаметр фильтра:

, м,

, м2.

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

, ч.

где Tu — полезная продолжительность фильтроцикла, ч

åU — суммарное содержание катионов или анионов в воде, поступающей на фильтр, мг-экв/л (г-экв/м3) ;

Q — производительность рассчитываемых фильтров, м3/ч;

h = 2,5 м — высота слоя ионита;

fсm — сечение фильтра, м2 (стандартного);

m — число установленных фильтров одинакового диаметра;

ер = 700 г-экв/м3 — рабочая обменная емкость ионита (1, табл. П2).

количество регенераций в сутки:

,

где t = 2 — продолжительность операций, связанных с регенерацией фильтров.

объем ионитных материалов, загруженных в фильтры во влажном состоянии:

м3; м3 .

Расход воды на собственные нужды рассчитываемой группы фильтров:

, м3/ч,

где pu = 7,7 м3/м3 ионита — удельный расход воды на собственные нужды ионитных фильтров (1, табл. П3).

Расход химических реагентов на регенерацию одного фильтра:

кг

или

кг,

где b — удельный расход химреагентов, кг/м3 (1, табл. П2);

= 95 % — содержание активно действующего вещества в техническом продукте.

Суточный расход химических реагентов на регенерацию группы одноименных фильтров:

кг,

кг.

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

м3/ч.

Расчет схемы предочистки

Расчет осветлительных фильтров.

необходимая площадь фильтрования определяется по формуле:

, м2,

где Q0 = 536,5 м3/ч — производительность осветлительных фильтров;

w0 = 8 м/ч — скорость фильтрования;

Число установленных фильтров m0 = 8.

необходимая площадь фильтрования каждого фильтра:

, м2,

По вычисленной площади определяем диаметр фильтра:

, м.

По справочным данным принимаем фильтр с ближайшим большим стандартным диаметром, равным 3,4 м (1, табл. П1).

затем площадь фильтрования пересчитываем с учетом изменения диаметра:

, м2.

Расход воды на взрыхляющую промывку каждого осветлительного фильтра:

, м3;

где = 9,07 м2 — сечение стандартного осветлительного фильтра;

i = 12 л/ (с·м2) — интенсивность взрыхления фильтра, загруженного антрацитом;

tвзр = 7 мин — продолжительность взрыхления.

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

, м3,

где tотм = 10 мин — продолжительность отмывки.

Часовой расход воды на промывку осветлительных фильтров:

, м3/ч,

где n0 = 2 — число промывок каждого фильтра в сутки.

Производительность брутто с учетом расхода воды на промывку осветлительных фильтров:

, м3/ч.

Действительная скорость фильтрования во время выключения одного фильтра на промывку (при работе (m0 — 1) фильтров):

, м/ч.

выбираем 4 двухкамерных фильтра ФОВ-2К-3,4-0,6.

Расчет осветлителей.

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

Емкость каждого из двух осветлителей определяется по формуле:

, м3,

где = 575 м3/ч — полная производительность всей установки;

t = 1,3 ч — продолжительность пребывания воды в осветлителе.

По Vосв выбирается осветлитель ВТИ-400и с учётом того, что =575 м3/ч (1, табл. П4).

необходимое количество реагентов при коагуляции и известковании подсчитывается следующим образом:

Расход коагулянта FeSO4·7H2O в сутки:

, кг/сут,

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

КFe = 0,7 мг-экв/кг — доза коагулянта.

Расход технического коагулянта в сутки:

, кг/сут,

где = 50% — процентное содержание коагулянта в техническом продукте.

Расход полиакриламида (ПАА) в сутки:

, кг/сут,

где dПАА = 1 мг/кг — доза полиакриламида.

Расход извести (в виде Ca (OH)2):

, кг/сут,

где 37,05 — эквивалент Ca (OH)2;

dизв — доза извести.

мг-экв/кг.

Расчёт и выбор декарбонизатора

исходными данными при расчёте декарбонизатора являются производительность, определяемая местом включения декарбонизатора в схему ВПУ, концентрация CO2 на входе и выходе из декарбонизатора, температура обрабатываемой воды.

Концентрация CO2 , мг/кг, на входе в декарбонизатор в схемах предочистки известкования с коагуляцией рассчитывается с учётом удаления CO2 исходной воды при известковании и остаточной бикарбонатной и карбонатной щёлочностей и соответствующих мольных масс и эквивалентов.

Для рассмотрения условий концентрация CO2 перед декарбонизатором равна:

, мг/кг

количество CO2, удалённого в декарбонизаторе:

, кг/ч

Необходимая площадь десорбции при температуре 30 oC (с учётом коэффициента десорбции Кж=0,5 м3/ (м2ч)) и средней движущей силы десорбции =0,015 кг/м3 :

, м2

Площадь требуемой поверхности насадки:

, м2

Объём насадки определяется по формуле:

, м3

где — удельная поверхность колец Рашига; =206 м2/м3

Площадь поперечного сечения декарбонизатора при плотности орошения δ=60 м3/ (м2·ч) определяется по формуле:

, м2

диаметр декарбонизатора:

, м

По справочным данным выбираем ближайший больший стандартный, равный 3,4 м (1, табл. П5).

Высота насадки колец Рашига:

, м

Расход воздуха на декарбонизацию воды:

, м3/ч

Анализ результатов расчета ВПУ

Табл.1 Оборудование предочистки и ионообменной части.

№НаименованиеТипКол.Характеристики1ОсветлительВТИ- 400и2Производительность — 400 м3/ч Геометрический объем — 650 м3 Диаметр — 11000 мм Высота — 14889 мм2Осветлительный фильтрФОВ-2к-3,4-0,68Рабочее давление — 0,6 МПа Диаметр — 3400 мм Высота фильтрующей загрузки — 900*2 мм Расход воды при расчетной скорости фильтрования — 200 м3/ч3Н1 — фильтрФИПа-I- 2,6-0,63Рабочее давление — 0,6 МПа Диаметр — 2600 мм Высота фильтрующей загрузки — 2500 мм Расход воды при расчетной скорости фильтрования — 130 м3/ч4Н2 — фильтрФИПа-II- 2,0-0,63Рабочее давление — 0,6 МПа Диаметр — 2000 мм Высота фильтрующей загрузки — 2500 мм Расход воды при расчетной скорости фильтрования — 80 м3/ч5А2 — фильтрФИПа-II- 2,0-0,63Рабочее давление — 0,6 МПа Диаметр — 2000 мм Высота фильтрующей загрузки — 1500 мм Расход воды при расчетной скорости фильтрования — 150 м3/ч6Nа — фильтрФИПа-I-2,6-0,63Рабочее давление — 0,6 МПа Диаметр — 1500 мм Высота фильтрующей загрузки — 2000 мм Расход воды при расчетной скорости фильтрования — 50 м3/ч

Табл. 2 Расход реагентов на ионитные фильтры в сутки.

Реагент, кг/сутН1Н2А2NaH2SO41431329,7—NaOH—4575,4-NaCl—3129,77

Общий суточный расход реагентов на регенерацию.

H2SO4 — 1760,7 кг — 4575,4 кг

NaCl — 3129,77 кг

Извести — 2229,2 кг

Коагулянта — 1452 кг

Флокулянта — 13,8 кг

Табл. 3 Расход фильтрующих материалов на ВПУ.

Материал, м3Н1Н2А2NaКУ-239,7514,13-39,75АВ-17-8—14,13-

Суммарное количество загруженного в фильтры анионита:

АВ-17-8 = 14,13 м3.

Суммарное количество загруженного в фильтры катионита:

КУ-2 = 93,65 м3

Табл. 4 Расход на собственные нужды фильтров.

Расход воды, м3/чH1H2A2NaОФ7,8314,1311,618,6738,5

Компановка оборудования ВПУ

При производстве комплекса ВПУ предусматривается максимальная его блокировка со складскими помещениями и очистными сооружениями, а также возможность дальнейшего расширения с учётом подвоза реагентов без промежуточной перегрузки.

На крупных ТЭС водоподготовительные установки обычно выносятся в отдельное здание либо размещаются в здании объединённого вспомогательного корпуса. Отдельное здание ВПУ удобнее располагать со стороны постоянной торцовой стены главного здания ТЭС. Торцовая нерасширяемая часть здания выполняется обычно в виде трёх или четырёхэтажной башни, предназначенной для установки промывочных баков, химической лаборатории, служебных и бытовых помещений.

Для регенерации ионитных фильтров ВПУ располагает реагентным хозяйством, которое включает склады для хранения химических реагентов, оборудованием для приготовления и подачи регенерационных растворов.

Для хранения кислот и щелочей устанавливается не менее чем по две ёмкости для каждого реагента с учётом месячного запаса. Из складских баков реагенты поступают в баки-мерники, оттуда насосами-дозаторами или эжекторами подаются на регенерацию фильтров. Сточные воды ВПУ поступают либо в баки-нейтрализаторы, либо в схемы их утилизации.

Компоновка оборудования должна учитывать возможность дальнейшего расширения установки. При компановке основного оборудования ВПУ должны быть обеспечены: удобное расположение аппарата, облегчающее работу обслуживающего персонала; полное использование помещения, вентиляция, возможность хорошего естественного освещения.

Осветлители, декарбонизаторы, громоздкие баки располагаются, как правило, на открытом воздухе с применением в необходимых случаях обогрева и теплоизоляции.

Т.к. в данном курсовом проекте производительность ВПУ меньше 400 м3/ч, то предпочтение отдаём коллекторному способу включения фильтров.

При данном способе включения фильтров исходная вода из общего коллектора параллельными потоками к каждому фильтру данной ступени. Фильтрат после фильтров также собирается в общий коллектор и поступает на группу фильтров следующей ступени. Таким образом, ионитные фильтры в схеме соединены параллельно, а ступени обессоливания — последовательно. В коллекторных схемах отдельный фильтр автономен, т.е. его состояние (работа — резерв — регенерация) не определяет состояние группы однородных фильтров. Группа однородных фильтров обрабатывает воду непрерывно, а отдельный фильтр — периодически. Число работающих фильтров в ступени можно изменять в зависимости от требуемой производительности. Частота регенерации отдельных фильтров непосредственно не связана с частотой регенерации в разных ступенях и определяется ионным составом обрабатываемой воды. Схема универсальна, хорошо адаптируется к изменениям состава воды и производительности, надёжность её достаточна высока, экономична по количеству оборудования и ионита, имеет более простые алгоритмы управления, но расход химических реагентов на регенерацию значительно выше, чем в блочной схеме, и при автоматизации требует большего количества датчиков химического контроля.

Нормы качества котловой, питательной воды, перегретого пара, воды теплосетей и сетевой воды

Основной задачей ВХР каждой ТЭС является обеспечение работы теплосилового оборудования без повреждений и снижения экономичности, которые могут быть вызваны следующими причинами:

образование отложений на поверхностях нагрева котлов, в проточной части турбины, на поверхностях трубок конденсаторов и т.п.

образованием и накоплением шлама в котловой воде, тракте питательной воды, в тепловых сетях.

коррозией внутренних поверхностей теплоэнергетического оборудования.

Для предотвращения перечисленных выше негативных явлений на ТЭС предусматривается организация целого ряда технических мероприятий, объединённых общим понятием «ВХР». Внедрению конкретного ВХР на ТЭС предшествует проведение экспериментальных и наладочных работ, цель которых — определить оптимальные условия для его осуществления.

При выборе ВХР для конкретной ТЭС принимают во внимание:

параметры рабочей среды;

паропроизводительность;

вид топлива;

теплонапряжение генерирующей поверхности нагрева;

наличие или отсутствие промежуточного нагрева пара и т.д.;

Правильно выбранный и грамотно реализованный ВХР позволяет строго соблюдать установленные нормы качества питательной и котловой воды, перегретого пара, что в свою очередь гарантирует обеспечение безаварийной работы теплоэнергетического оборудования.

Эти нормы приведены в ПТЭ конкретно для каждого типа котлов, эксплуатируемых в энергосистеме, а также подпиточной воды тепловых сетей.

Согласно ПТЭ нормирование водного режима котлов барабанного типа включает в себя нормы качества перегретого пара (1, табл. 2.10), питательной (1, табл. 2.11) и котловой (1, табл. 2.12) воды:

Таблица 2.10

Нормируемый показательДавление более 10 МПаСоединения натрия, мкг/кг15Кремниевая кислота, мкг/кг25

Таблица 2.11

Нормируемый показательДавление более 10 МПаОбщая жесткость, мкг-экв/кг1Содержание кремния, мкг/кг120Содержание кислорода за деаэратором, мкг/кг10Соединения железа, мкг/кг30Соединения меди, мкг/кг5Содержание масел и нефтепродуктов, мкг/кг0,3рН (при 25° С)9,1±0,1свободная СО2ОтсутствуетНитраты и нитриты, мкг/кг20

Таблица 2.12

Показатель качества котловой водыСхема со ступенчатым испарениемОтносительная щелочностьЧистый отсекСолевой отсекПоказатель рН≥9,3≤10,7 —

К основным мероприятиям по поддержанию нормируемых показателей водно-химического режима энергоблоков ТЭЦ относятся: предпусковые промывки оборудования; постоянная продувка котлов при установившихся режимах и усиленная продувка во время переходных режимов; проведение эксплуатационных промывок оборудования; консервация оборудования во время простоев; герметизация баков питательной воды и ее составляющих в целях предотвращения попадания кислорода в пароводяной цикл; обессоливание и обескремнивание добавочной воды; удаление свободной угольной кислоты из добавочной химически обработанной воды; оснащение конденсаторов специальными дегазирующими устройствами в целях удаления кислорода из конденсата; обеспечение достаточной герметичности конденсаторов турбин со стороны охлаждающей воды и воздуха; постоянный вывод неконденсирующихся газов из паровых камер теплообменников; тщательное уплотнение конденсатных насосов, арматуры и фланцевых соединений трубопроводов, находящихся под разряжением; антикоррозионное покрытие оборудования и применение коррозионно-стойких материалов; введение в пароводяной цикл корректирующих химических реагентов, соответствующих данному водно-химическому режиму; автоматическая дозировка добавок, корректирующих водный режим.

Нормы качества котловой воды для подпитки тепловых сетей и сетевой воды приведены в (1, табл. 2.17)

Таблица 2.17

ПоказательСистема теплоснабжения закрытаяТемпература сетевой воды, ºС115150200Прозрачность по шрифту, см, не менее303030Карбонатная жесткость: При рН не более 8,5 При рН более 8,5700600300По расчёту ОСТ 108.030.47-81Содержание растворенного кислорода, мкг/кг503020Содержание соединений железа (в пересчете на Fe), мкг/кг500400300методы коррекции котловой и питательной воды. Основные мероприятия по поддержанию выбранного ВХР ТЭЦ

К основным методам коррекции водного режима с котлами барабанного типа относят: фосфатирование совместно с подщелачиванием едким натром котловой воды, амминирование и гидразинную обработку питательной воды. Каждый метод коррекции теплоносителя решает свою конкретную задачу.

В настоящее время достаточно широкое применение для коррекции теплоносителя находит хеламин. Его использование позволяет одновременно решать проблемы коррозии (включая стояночную) и отложений в конденсатно-питательном и водопаровом трактах. использование хеламина позволяет исключить дозирование аммиака, гидразина, фосфатов, едкого натра.

характеристика потоков конденсатов и схемы их очистки

Конденсаты являются основной составляющей частью питательной воды котлов любых давлений и производительностей, но особенно для высоких и сверхвысоких давлений. Их ценность состоит в отсутствии кремниевой кислоты, солей и высокой температуры некоторых потоков.

Конденсаты ТЭС разделяются на следующие группы:

. Турбинные конденсаты: Т = 25 — 45 °С, наиболее чистые, содержат лишь газы NH3, CO2 и следы O2, незначительное количество продуктов коррозии.

. Конденсаты пара регенеративных подогревателей низкого и высокого давлений, содержащие в значительно больших количествах, чем турбинные конденсаты, продукты коррозии. Т = 50 — 100 °С.

. Конденсаты пара сетевых подогревателей: Т = 80 °С, более коррозийно-агрессивные, при нарушении трубной системы может попасть сетевая вода.

. Конденсаты подогревателей сырой и химически очищенной воды: Т = 50 — 100 °С, содержат продукты коррозии, при неплотностях трубных систем, и соли жесткости.

. Дренажные конденсаты, пар от расширителей, непрерывных продувок и т.п.: Т = 100 °С и выше (для барабанных котлов), высокое содержание оксидов железа.

. Внешние производственные конденсаты: могут содержать кроме оксидов Fe, Cu, Zn, CO2 и О2, масла, нефтепродукты, смолы и т.д. Особенно опасно содержание в них хлороформа, дихлорэтана, нитробензола, т.к. в котловой воде они разлагаются с образованием сильных минеральных кислот.

Сокращение потерь конденсата, предотвращение загрязнения, сбор, возврат на ТЭЦ и в случае необходимости очистка являются основными задачами персонала турбинного и химического цехов ТЭЦ. Для этой цели на всех тепловых станциях проектируются специальные конденсатоочистки.

Для очистки конденсатов от продуктов коррозии с учётом температуры конденсата применяем механические, а также катионитные фильтры, загруженные сульфоуглем при температуре конденсата <50 °С, либо КУ-2 при температуре ≤100 °С.

Очистка конденсатов от нефтепродуктов осуществляется методом отстоя в специальных ёмкостях и сорбцией в фильтрах, загруженных антрацитом, коксом, полукоксом, активированным углем.

Система технического водоснабжения ТЭЦ

основными потребителями технической воды на тепловых и атомных станциях являются конденсаторы паровых турбин, которые используют охлаждающую воду для конденсации пара. кроме того, техническая вода используется в маслоохладителях турбин и вспомогательного оборудования, в охладителях водорода статоров электрогенераторов, в системах охлаждения подшипников, вспомогательных механизмов, а также для восполнения потерь в основном цикле станции и теплосетях.

В водохозяйственном балансе ТЭС расход воды на охлаждение конденсаторов измеряется десятками тысяч тонн. Для 2Т-180/210-130 расходуется — 44000 т/ч, ПТ-80/100-130/13 — 8000 т/ч.

, м3/ч

№ п/пПотребление технической воды на процессыРасход воды%м3/ч1Конденсация пара в конденсаторах турбин100520002охлаждение водорода, воздуха, конденсата статоров электрогенератора и крупных электродвигателей2,5-414203Охлаждение подшипников вспомогательных механизмов0,7-13884Охлаждение масла турбоагрегата и питательных насосов1,2-2,57285Восполнение потерь парового тракта и тепловых сетейиз ВПУ575Итого55111

Принимаем оборотную систему с градирнями. Градирня отличается большой производительностью и компактностью. Для целей охлаждения на проектируемой ТЭЦ будут использованы башенные градирни с пленочным оросителем.

основной характеристикой такой градирни является плотность орошения, которая характеризует отношение расхода циркуляционной воды к площади орошения.

К установке применяем 2 градирни с производительностью 23000-30000 м3/ч.

Fcт=4000 м2, высотой 90 м, основанием 76,5 м, устьем 43 м.

На станции располагается центральная насосная станция. Охлаждающая вода после градирни самотеком по железо-бетонным панелям поступает к циркуляционным насосам. На насосной станции применяются циркуляционные насосы в количестве 4 шт. типа ОПВ2-110 с подачей воды 18000 м3/ч каждый (без резерва).

Заключение

В проекте была разработана водоподготовительная установка ТЭЦ мощностью 440 МВт.

В первой части проекта были изучены показатели исходной воды, сделан их пересчет в мг-экв/кг. затем была выбрана схема обработки воды: предочистка — коагуляция с известкованием, обессоливающая часть — ионный обмен (упрощенная схема Н1 — Д — Н2 — А2), для подготовки подпиточной воды в теплосеть на второй стадии обработки используется ионный обмен (Na-ионитные фильтры).

Далее был проведен пересчет показателей качества исходной воды по отдельным стадиям обработки и полное описание процессов, происходящих на ВПУ.

Рассчитали схему ВПУ и определили, что на станции должно быть установлено следующее оборудование: два осветлителя типа ВТИ-400и, восемь осветлительных фильтров типа ФОВ-2к-3,4-0,6, три фильтра Н1 типа ФИПа-I-2,6-0,6, три фильтра Н2 типа ФИПа-II-2,0-0,6, три фильтра А2 типа ФИПа-2,0-0,6 и три фильтра Na типа ФИПа-I-2,6-0,6.

Во второй части курсового проекта были описаны водно-химические режимы и выбран оптимальный режим для данной станции, нормы качества воды и пара, характеристики потоков конденсатов и способы их очистки.

Также в спецзадании была рассчитана и описана схема технического водоснабжения ТЭЦ. Для системы требуется две стандартных градирни по 4000 м2.

Было определено, что на насосной станции применяются циркуляционные насосы в количестве 4 шт. типа ОПВ2-110 с подачей воды 18000 м3/ч каждый (без резерва).

Литература

1.В.А. Чиж, Н.Б. Карницкий Водоподготовка и водно-химические режимы теплоэлектростанций — Учебное пособие, Минск 2004.

2.Рыжких В.Я. тепловые электрические станции. — М.: Энергоиздат,1987

Учебная работа. Водно-химический комплекс ТЭЦ-440