Водно-химический комплекс промышленно-отопительной ТЭЦ мощностью 800 МВт

Министерство  образования  Республики Беларусь

 

 

Белорусский национальный технический университет

 

                       Энергетический факультет

 

           Кафедра «Тепловые электрические  станции»

 

                                           Группа 106413

 

 

 

 

Курсовой проект

 

по дисциплине «Водно-химические режимы ТЭС»

«Водно-химический комплекс промышленно-отопительной ТЭЦ мощностью 800 МВт»

 

 

 

 

 

 

 

 

                                   Исполнитель: Болтрукевич Павел Олегович

                               Руководитель: Чиж Валентина Александровна

 

 

 

 

 

 

Минск

2006

 

Содержание

 

Введение………………………………………………………………....3

1. Характеристика источника водоснабжения…………………….5
2. Расчет производительности ВПУ………………………………....6
3. Обоснование метода и схемы подготовки воды………………...7
4. Полное описание технологических процессов подготовки воды на ТЭЦ…………………………………………………………………...9
5. Пересчет изменений показателей качества воды по отдельным стадиям обработки……………………………………………………14
6. Расчет схемы ВПУ
1. Расчет ионообменной части ВПУ………………………...16

       6.2.   Расчет схемы подпитки тепловых сетей………………..27

       6.3.  Расчет схемы предочистки …………………………….....29

       6.4.   Расчет и выбор декарбонизатора……………………..….32

       6.5.   Анализ расчета схемы ВПУ……………………………....34

7.   Компоновочное решение химцеха……………………………..37

8. Спецзадание 1: выбор, описание и расчет системы технического водоснабжения

9.  Спецзадание 2: обоснование воднохимического режима ТЭЦ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                   Введение

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

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

Основными задачами водоподготовки и рациональной организации водного режима парогенераторов и тракта питательной воды являются:

а) предотвращение образования  на внутренних поверхностях парообразующих и пароперегревательных труб отложений  кальциевых соединений и окислов  железа, а в проточной части паровых турбин отложений соединений меди, железа, кремниевой кислоты и натрия;

б) защита от коррозии конструкционных  металлов основного и вспомогательного оборудования ТЭС и тепловых сетей  в условиях их контакта с водой  и паром, а также при нахождении их в резерве.

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

Разнообразие примесей, которые должны быть удалены из воды, а также методов, применяемых при ее обработке на ТЭС, усложняет поиск оптимальных решений при выборе схем и аппаратов в том или ином конкретном случае. При выборе метода очистки следует учитывать при надлежащих экономичности и надежности также социальный и экологический факторы.

Очистка добавочной воды для подпитки котлов организуется в  несколько этапов на водоподготовительной установке (ВПУ). На начальном этапе из воды выделяются грубодисперсные и коллоидные вещества, а также снижается бикарбонатная щелочность этой воды. На дальнейших этапах производится очистка воды от истинно растворенных примесей.

Начальный этап очистки  воды - предочистка - осуществляется в  основном методами осаждения. К процессам  осаждения, применяемым в настоящее  время при предочистке воды, относятся коагуляция, известкование и магнезиальное обескремнивание. Первичное осветление воды производится в осветлителях, а окончательная очистка от осадка осуществляется при помощи процесса фильтрования, который также относится к предочистке воды, но является безреагентным методом.

Освобождение воды от истинно растворенных примесей может осуществляться методами ионного обмена, а также мембранными и термическими методами. Ионный обмен на ВПУ ТЭС производится в ионообменных фильтрах, обычно насыпного типа. По технологическому предназначению различают катионитные, анионитные и фильтры смешанного действия. По способу выполнения технологических операций фильтры подразделяются на прямоточные, противоточные, ступенчато-противоточные, двухпоточно-противоточные, ФСД с внутренней и внешней регенерацией.

Насыпные фильтры с  одинаковым по характеру ионообменным материалом (катионит, ионит) подразделяют также на фильтры 1-й и 2-й ступеней. Эти фильтры различаются сортами  засыпаемого в них ионита и  конструктивными особенностями.

Для регенерации ионитных фильтров на каждой ВПУ имеется реагентное хозяйство, включающее в себя склады реагентов, оборудование для приготовления и подачи регенерационных растворов.

Выбор схемы подготовки добавочной и подпиточной воды определяется, с одной стороны, качеством исходной воды и требуемым качеством очищенной, а с другой стороны - условиями надежности, экономичности и минимального количества сбросов примесей в водоемы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Характеристика  источника водоснабжения

   В качестве  источника водоснабжения данной  промышленно-отопительной ТЭЦ я выбрал водоем со следующими показателями качества воды:

 

Взвеш. вещества мг/кг	Сухой остаток мг/кг	Минер. остаток мг/кг	Окис. по О2 мг/кг	Жесткость мг-экв /кг
				Жо	Жк	Жнк
18	-	231	5	4,2	4,1	0,1

 

 

Показатель	мг/кг	Э	мг-экв/кг
	56,4	20	2,82
	16,8	12	1,4
	10,4	23	0,452
	250,1	61	4,1
	8,9	48	0,185
	13	35,5	0,366
	0,08	62	0,0013
	–	–	–
	2,17	38	0,057

 

= 2,82 + 1,4 = 4,2 = Ж_о

4,1 = Ж_к

                            

находится в коллоидной форме

      По преобладающему катиониту жесткость кальциевая, вода относится к гидрокарбонатному классу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.  Расчет производительности ВПУ

 ВПУ ТЭС предназначена для покрытия потерь пара и конденсата, возникающих в процессе эксплуатации ТЭО. Установки должны работать непрерывно, так как подпитка котлов и теплосетей неподготовленной водой не допускается. Возникающие на станции потери подразделяются на внутренние и внешние.

 Внутренние потери  согласно ПТЭ регламентируются  в количестве не более 2% суммарной паропроизводительности установленных котлов:

 

   Потеря с продувкой  барабанных котлов:

 

Потеря на мазутном хозяйстве  рассчитывается исходя из условий расхода 0,15 тонн пара на 1 тонну сжигаемого мазута:

 

На промышленно-отопительной ТЭЦ существуют внешние потери, которые определяются потребителем:

Производительность ВПУ  проектируемой ТЭЦ по обессоливающей части (для подпитки основного цикла) составит:

Расчет производительности ВПУ для восполнения потерь в тепловых сетях:

Потери составляют 2% сетевой  воды, циркулирующей в тепловых сетях.

      3. Обоснование метода и схемы  подготовки воды

Метод подготовки воды на ТЭС зависит от степени загрязнения исходной воды органическими веществами, не удаляемыми на предочистке методом осаждения, и от суммы анионов сильных кислот в воде. В природной воде водоисточника специфические органические вещества отсутствуют, а сумма анионов сильных кислот равна:

    Следовательно,  целесообразно выбрать метод ионного обмена.

Выбор конкретной схемы  обессоливания воды проводим по показателям  качества воды и типу установленных котлов. В связи с тем, что на станции будут установлены прямоточные котлы, подготовка воды будет вестись по трехступенчатой схеме обессоливания. Подготовка воды для подпитки теплосетей производится по схеме умягчения на Na-катионитовых фильтрах.

Выбор типа предварительной  подготовки воды зависит от карбонатной  жесткости исходной воды. В зависимости от величины карбонатной жесткости воды на ТЭС используют два типа предочистки:

 

1. Ж_к исходной воды менее 2 мг-экв/кг: вода в осветлителе обрабатывается сернокислым алюминием   для укрепления и удаления калоидно-дисперсных  примесей.

 

2. Ж_к исходной воды более 2 мг-экв/кг: кроме коагуляции воды сернокислым железом применяют умягчение воды методами осаждения. Наиболее часто используют известкование .

В выбранном мной источнике водоснабжения Ж_к = 4,1 > 2 мг-экв/кг, следовательно, выбираю второй вид предочистки: коагуляцию сернокислым железом с известкованием в осветлителе.

 

Коагуляция FeSO₄ c известкованием:

 

Жесткость остаточная:

 

        

          -  доза для коагуляции

              

Принимаю 

        

Остаточная щелочность:

 

     

          – избыток извести при известковании исходной воды;

         

Принимаю 

     Концентрация  :

        

        

 

      Концентрация не изменяется.

 

      Концентрация :

             

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                     Эскиз схемы ВПУ ТЭЦ

4.Полное описание  технологических процессов подготовки воды на ТЭЦ

 

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

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

• На стадии предочистки используются в основном методы осаждения, при применении которых примеси выделяются из воды в виде осадка. Данные методы обработки относятся к реагентным, так как в воду дозируют специальные химические реагенты. Обычно эти процессы совмещены и проводятся в осветлителе. В данной схеме предочистка на ВПУ проводится коагуляцией FeSO₄ с известкованием Ca(OH)₂.
• Коагуляция – физико-химический процесс укрупнения коллоидных частиц за счет их слипания под действием молекулярных сил притяжения в результате введения в воду коагулянта. Коллоидные частицы имеют весьма маленькие размеры, поэтому участвуют в броуновском движении, обладаю высокой скоростью диффузии, а это способствует их выравниванию по объему воды. Мелкие коллоидные частицы не способны к укрупнению, так как имеют одноименный заряд, и такая частица окружена двойным слоем ионов, включая потенциалобразующие ионы и противоионы. В результате броуновского движения частица приобретает чаще всего отрицательный заряд. Чтобы укрупнить коллоидные частицы, в обрабатываемую воду необходимо ввести реагент, имеющий положительный потенциал. Такие вещества называют коагулянтами. В данной схеме ВПУ используется коагулянт FeSO₄. Введение флокулянта (полиакриламид – ПАА), вещества, ускоряющего процессы образования хлопьев, но не замедляющего коагулянта, способствует более качественной предочистке.