Водоснабжение промышленного предприятия. Для водогрейных котлов

МОСКОВСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

 

 

 

 

 

Факультет: Водоснабжение  и водоотведение

Кафедра: Водоснабжение 

Специализация:

 

 

 

 

 

 

 

Пояснительно - расчетная записка к курсовому  проекту:

«Водоснабжение  промышленного предприятия.

Для водогрейных  котлов».

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                Выполнила: Мешкова Н.И.

                                                                Факультет ВиВ 5-3

                                                                Руководитель: Первов А.Г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва 2012 год.

Оглавление

 

1.Введение

2.Исходные данные

3.Оценка приведенных затрат  на схемы очистки воды в  зависимости

 от источника

4.Расчет Na – катионитовых фильтров

      4.1. Технологические данные для расчета Na–катионитовых фильтров I ступени

5.Оборудование для хранения  и расходования поваренной соли  NaCl

 Список литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

 

Вода  является обязательным компонентом  практически всех технологических  процессов, поэтому обеспечение  водой промышленных предприятий  в заданных количествах и заданного  качества, при соблюдении требований технологии и надёжности является важнейшей  задачей системы водоснабжения.

Требования  к качеству сводятся к следующему: вода не должна оказывать отрицательного влияния на качества выпускаемого продукта; не должна вызывать образование солевых  отложений, биологических обрастаний и коррозии арматуры, трубопроводов  и сооружений; должна обеспечивать необходимое санитарно-гигиеническое  состояние рабочих мест. Каждая отрасль  промышленности предъявляет свои требования к качеству используемой воды. Для  систем производственного водоснабжения  в основном используется свежая вода из источника водоснабжения, при  необходимости подвергаемая очистке  на водопроводных очистных сооружениях.

Огромные  объёмы потребления воды, дефицит  в источниках водоснабжения и  необходимость их охраны от загрязнения  делают проблему обеспечения водой  промышленных предприятий чрезвычайно  сложной.

Решающую  роль должны сыграть разработка и  применение новых технологических  процессов и методов, которые  позволяют создать высокоэффективные  и высоко экономические системы  водного хозяйства.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исходные  данные

 

Показатели  качества исходной воды из водоисточников приведены в табл. 1. Требуемая производительность по умягчаемой воде Q_ум = 240 м³/ч.

Расход воды с учётом собственных  нужд предприятия (принимаем расход на собственные нужды – 30% от требуемой  производительности):

 

Q_расч = 1,3·240=312 м³/ч;

 

Необходимо  подготовить воду для водогрейных  котлов.

Для водогрейных  котлов базовая технологическая  схема водоподготовки: Na-катионирование.

Исходный химический состав воды реки и подземных вод представлен  в виде сводной таблицы:

Ж ≤ 0,05 мг-экв/л;

 

Таблица 1

№ п/п	Показатель	Ед. изм.	Подземные воды	Поверхн. воды
1	Мутность	мг/л	-	1100
2	Цветность	град	-	50
3	Железо общее	мг/л	0,2	-
4	Сульфаты	мг-экв/л	3,9	3,3
5	Хлориды	мг-экв/л	4,9	1,0
6	Бикарбонаты (щелочность)	мг-экв/л	6,3	6,2
7	Кальций	мг-экв/л	8,8	5,1
8	Магний	мг-экв/л	2,9	1,6
9	Натрий + калий	мг-экв/л	3,4	3,8

 

Сравнение показателей качества водных источников

 

Таблица 2.

                                                                                                                                     

Показатели  качественного состава воды	Речная		Подземная
	мг-экв/л	мг/л	мг-экв/л	мг/л
1.  Кальций	5,1	102	8,8	176
2.  Магний	1,6	19,2	2,9	34,8
3.  Натрий +  Калий	3,8	87,4	3,4	78,2
4. Хлориды	1,0	35	4,9	171,5
5. Сульфаты	3,3	158,4	3,9	187,2
6. Бикарбонаты	6,2	378,2	6,3	384,3
7. Мутность		1100
8.  Железо общее				0,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Оценка приведенных  затрат на схемы очистки воды в  зависимости от источника .

Большое значение на выбор схемы  водоподготовки оказывают эксплуатационные затраты, которые для ионообменных установок тем выше, чем выше значения жесткости воды и солесодержания.

     Однако в ряде случаев  на выбор схемы оказывают влияние  такие показатели воды как  цветность, мутность, окисляемость, содержание железа и марганца. Ионообменные установки, как известно, требуют тщательной предочистки во избежание “отравления” ионообменных смол органическими веществами, а также ионами железа и марганца. Стоимость схемы предочистки также может оказать решающее значение.

     Для объективной оценки  стоимости различных вариантов  схем водоподготовки (для различных  составов исходной воды) пользуются приведенными затратами на водоподготовку.

     Приведенные затраты  (определяющие затраты на водоподготовку  в течение одного года) определяются  по формуле:

E=K_i×k+Э_i

где Е_i–приведенные затраты по i–му варианту, тыс.руб./год

К_i–капитальные затраты (стоимости оборудования), тыс.руб./год

Таблица 3

Расход Q,м3/час	до 50	50–100	выше 100
Стоимость, рублей за 1 м3/ч для: осветлители+фильтры	41000	36000	33000
Аэрация+обезжелезивание	39000	33000	30000
Na –кат. одноступенчатое	48000	41000	39000

 

k–нормативный коэффициент окупаемости проекта, принимаемый обычно 0,16 при сроке окупаемости 6 лет;

Э_i–эксплуатационные затраты (на реагенты, электроэнергию и т. п.), тыс.руб./год

 

     Экономический эффект  от принятой схемы определяется  как:

 

Для определения стоимости оборудования схем предочистки и ионного обмена пользуются величиной “стоимости” 1м³/час, которая зависит от расхода станции.

При расчете стоимости реагентов  для регенерации исходят из их расхода, приблизительно равному трехкратному расходу:

стоимость соли – 1000 руб/т

кислоты H₂SO₄ – 1500 руб/т

щелочи NaOH – 2000 руб/т

 

 

 

Определение приведенных  затрат при использовании воды из поверхностных источников

 

Е=К_i·k+Э_i

Эксплуатационные затраты:

 

, где

-эквивалентная масса реагента, кг-экв/м³;

3 - при расчете стоимости реагентов  для регенерации исходят из  их расхода, приблизительно равному  трехкратному расходу

7000 – число работы часов в  год

- стоимость реагента, руб/т

- суммарное содержание ионов,  при удалении которых расходуется  соответствующий   реагент, г-экв/м³.

Эксплуатационные затраты  на соль:

 

 

, где

 

;

;

  

Приведенные затраты:

 

Определение приведенных  затрат при использовании воды из подземных источников.

 

Эксплуатационные затраты  на соль:

 

 

, где

 

;

;

 

 

Экономический эффект от принятой схемы определяется как:

 

Исходя из экономического эффекта  для водоснабжения промышленного  предприятия, принимаем отбор воды из поверхностного источника.

Так как содержание мутности и цветности  в реке сравнительно большое, то необходимо ввести ступень предочистки воды.

Расчет  предварительной очистки воды

В качестве предварительной очистки  выбираем технологическую схему  с осветлителями со слоем взвешенного осадка и напорными фильтрами.

Расчет реагентного хозяйства

Расчет сооружений для мокрого хранения коагулянта.

В состав сооружения для мокрого  хранения и приготовления коагулянта входят: емкость мокрого хранения коагулянта; насос подачи раствора коагулянта на осветлительный фильтр; осветлительный фильтр раствора коагулянта; бак-хранилище раствора коагулянта; насосы гидравлического перемешивания раствора коагулянта; расходный бак раствора коагулянта; насос-дозатор; воздушный колпак.

 

Расчёт ёмкости для хранения коагулянта.

Расчет дозы коагулянта:

Для ускорения выпадения взвеси применяется коагулирование, осуществляемое путем добавки в обрабатываемую воду химических реагентов (коагулянтов), образующих хлопья, которые оседая, увлекают за собой взвесь.

Коагулянт хранится в резервуарах  мокрого хранения в растворных и  расходных баках. В качестве коагулянта применим Al₂(SO₄)₃ – сернокислый алюминий,  действие которого основано на его гидролизе, заканчивающимся образованием геля гидроокиси алюминия и свободной углекислоты.

 При обработке воды, имеющей большую мутность, выбор  дозы коагулянта производится  по табл.16 СНиП.

При мутности 1100 мг/л доза коагулянта Д = 72 мг/л.  

Выбор дозы коагулянта по цветности определяем по формуле:

 

 

 

Ц – цветность исходной воды в градусах;

Дк – доза коагулянта в расчете на безводный продукт, мг/л.

 

 

 

Принимаем большую дозу коагулянта 72 мг/л.

Расчёт сооружения ведётся для  условий применения неочищенного сернокислого алюминия с содержанием в нем  безводного продукта в количестве 33,5%

 

Суточный расход товарного сернокислого алюминия составит:

 

Где – содержание безводного продукта в коагулянте, %. (33,5%)

Q_сут     = 312*24 = 7488 м³/сут

 

По СНиП 2.04.02-84^* п. 6.2.1, в баке-хранилище должен быть концентрированный 20% раствор коагулянта. Расход 20% раствора сернокислого алюминия из суточного расхода товарного коагулянта составит:

 

где   - концентрация раствора коагулянта в растворном баке,

,257 т/м³ – объемный вес раствора коагулянта (принимаем при Т=15⁰С)

 

Применяем время хранения раствора при максимальном расходе коагулянта 15 суток, тогда объём ёмкости для  хранения коагулянта составит:

W_xp = Q_k^20% * 15 = 6,40 * 15 = 96,00 м³.

Согласно СНиП 2.04.02-84 п.6.205 – количество растворных баков необходимо принимать не менее трех. Принимаем 4  бака-хранилища, по 24 м³ каждый, с размерами в плане 4 х 3 х 2 м.

Принимаем гидравлическое перемешивание  раствора коагулянта при помощи циркуляционного  насоса, который служит и для подачи раствора коагулянта в растворный бак. 

 

Расчет емкости расходного бака:

Ёмкость расходного бака определяется по формуле:

 

где Q_час – часовой расход в м³/ч;

Д_к  - максимальная доза коагулянта в пересчете на безводный продукт в г/м³;

b_p - концентрация раствора коагулянта в расходном баке (принимаем 8 %);

γ – объемный вес коагулянта в т/м³; принимается равным 1,08 т/м³;

 n – время, на которое заготавливают раствор коагулянта; принимаем равным 12ч.

 

Минимальное количество расходных  баков по СНиП 2.04.02-84, п.6.22, не менее 2-х. Принимаем 2 расходных бака, по 1,56 м³ каждый, с размерами в плане 1,2 х 1,2 х 1,1 м.

 

 

Выбор дозы флокулянта.

Процесс осветления (коагулирования и осаждения взвеси) можно интенсифицировать при помощи высокомолекулярных флокулянтов.

В качестве флокулянта используем полиакриламид - ПАА, способ ввода – перед осветлителем со взвешенным осадком.

Технический полиакриламид ПАА – прозрачный, б/ц или желтовато-коричневого цвета, вязкий текучий гель, содержащий 7-9% полимера. Поставляется в деревянных бочках, емкостью 100-150 кг.

Доза ПАА рассчитывается в соответствии со СНиПом 2.04.02-84, п.6.17, табл.17.

При М = 1100 мг/л и Ц=50 град доза безводного ПАА составит Д_ПАА = 1,0 мг/л.

Флокулянт следует вводить в воду после коагулянта. Время разрыва между дозированием этих реагентов должно составлять 1,0-1,5 мин.