Автор работы: Пользователь скрыл имя, 15 Ноября 2014 в 07:08, курсовая работа
Цель данного курсового проекта – разработать малоотходную технологию химводоочистки для производства тепла и энергии на ТЭЦ.
Задачи курсового проекта:
Создание технологической схемы химводоочистки для подпитки паровых котлов.
Расчет материального баланса.
3 Выбор основного оборудования химводоочистки.
Контроль за процессом осветления. На стадии предварительной очистки производится химический контроль по следующим показателям: в сырой воде определяется щелочность общая, прозрачность по "шрифту", все анализы записываются в журнале анализов сырой воды. Записывается также расход сырой воды, температура до подогревателя и после. В коагулированной воде до осветлителей определяется щелочность. Разность между щелочностью сырой воды и щелочностью коагулированной воды определяет дозу коагулянта. Коагулированная вода после осветлителей анализируется по прозрачности. Норма прозрачности осветлителей не менее 50 см по "шрифту". В осветленной воде после механических фильтров производятся анализы щелочности и прозрачности осветленной воды. Норма прозрачности осветленной воды не менее 70 см по "шрифту".
Умягчение воды. Осветленная вода подается на катионитовые фильтры для умягчения .
Умягчение осуществляется путем фильтрования осветленной воды через слой катионита. При этом находящиеся в воде катионы Са, Мg и др. поглощаются катионитом, а вместо них в фильтрат переходят катионы Nа или Н, ранее содержавшиеся в катионите. В результате фильтрования воды через катионит вода становится мягкой. В качестве катионита на данной установке применяется сульфоуголь и ионообменная смола КУ-2-8. Сульфоуголь является продуктом обработки крепкой серной кислотой дробленных каменных углей, в результате чего органическая часть угля обогащается активными группами (SО3Н и СООН), ион водорода которых придает сульфоуглю способность к катионному обмену.
Ионообменная смола представляет собой высокочистый катионит гелиевого типа, обладающий полистиролдивинилбензольной матрицей.
Схема установки - параллельное Н - Nа- катионирование, т.е. одновременно в работе находятся две группы катионитовых фильтров (4,5). В одной из групп катионит насыщен катионами водорода (группа Н-катионитовых фильтров), в другой - катионами натрия (группа Nа-катионитовых фильтров), причем принадлежность фильтра к той или иной группе определяется тем, чем сульфоуголь находящийся в фильтре, был ранее регенерирован.
Декарбонизация. После Н, Nа-катионитовых фильтров вода подается на декарбонизаторы (6) для удаления агрессивной свободной углекислоты, которая образуется в процессе Н-катионирования и при нейтрализации.
Сущность декарбонизации основана на зависимости растворимости - свободной углекислоты от ее парциального давления и заключается в создании над поверхностью обрабатываемой воды возможно более низкого парциального давления углекислоты, для чего воду продувают воздухом. Десорбция из воды углекислоты усиливается путем разделения воды на ряд тонких струй, для чего в удалителях углекислоты (декарбонизаторах) применяют внутренние насадки.
Устройство и эксплуатация насосов декарбонизированной воды аналогичны насосам коагулированной воды.
Самотеком декарбонизированная вода поступает в баки декарбонизированной воды (7) .
Вторая ступень умягчения. Декарбонизированная вода подвергается умягчению на буферных фильтрах (8).
Буферные фильтры - это обычные Nа-катионитовые фильтры. Устройство, эксплуатация и неполадки такие же, как и у Nа-катионитовых фильтров первой ступени.
Регенерация буферных фильтров производится только солью.
Вода, выходящая после буферных фильтров, называется химически очищенной и поступает на деаэраторы турбинного цеха по трем трубопроводам диаметром 250 мм.
Рисунок 1- Технологическая схема химводоотчистки для подпитки паровых котлов ТЭЦ
2.2 Расчет материального баланса
Расчет химических реагентов, необходимых для непрерывной работы водоподготовительной установки производительностью 70000 м3/сут.
где ∑Gприх состоит из
GН2О –количество поступившей на очистку воды, кг/ч,
Gприх.= GН2О +GПАА+GAL2(SO4)3 +GNaCl (2)
Gприх.=4166,7+13,25+625+0,
где ∑Gрасх состоит из
Gрасх.= GН2О+ + GПАА+GAL2(SO4)3
Gрасх.=4163,19+625+17,45+=
GН2О=Gобр.H2O+Gсоб.нужд H2O, (4)
GН2О=4166,7+372=4539 кг/ч
Формула для расчета дозы ПАА:
, |
|
(5)
где D – доза ПАА, мг/л,
К - коэффициент активной части ПАА %;
d – доза ПАА по активной части, г/м3,
q – количествово ПАА, кг/сут;
Q – количество воды, м3/сут.
Следовательно, количество ПАА в сутки равно
q =
где d – доза ПАА по активной части;
Q – м3 кол-во подаваемой с I подъема;
К - коэффициент активной части ПАА, %.
К =6,3 %
Количество ПАА в год:
Qгод ПАА= q · 365 т/год;
Qгод ПАА = 634,92 · 365 = 231745,8кг/год = 231,75т/год
QПАА = q · 24 кг/ч;
QПАА = 634,92 : 24 = 26,46 кг/ч.
Расчет дозы коагулянта . В качестве коагулянта применяем сернокислый алюминий: Al2 (SO4)3 18H2O.
При его введении в воду происходит диссоциация:
Al2 (SO4)3 ↔ 2Al3+ + 3SO42-
Ионы алюминия участвуют в обменной адсорбции катионов, при которой снижается устойчивость частиц загрязнения. После этого избыток ионов алюминия гидролизуется по уравнению:
Al3+ + 3H2O ↔Al (OH)3 + 3H+
Выделяющиеся при этом ионы водорода снижают pH воды и ухудшают процесс агломерации хлопьев. Поэтому ионы водорода необходимо удалять из зоны реакции это происходит за счёт природной щёлочности воды:
H+ + HCO3 -↔ CO2↑ +H2O
Важным условием успешного протекания процесса хлопьеобразования является оптимальная доза коагулянта
Дк = 4√Ц≈ 49 мг/л,
где Ц – цветность воды.
Дк = 4√150 ≈ 49 мг
Приход |
кг/ч |
Расход |
кг/ч |
1 |
2 |
3 |
4 |
Вода очищаемая |
8333,3 |
Вода |
8324,9 |
техническая соль |
0,693 |
техническая соль |
0,693 |
ПАА |
26,46 |
ПАА |
26,46 |
Aℓ2(SO4)3 |
1240 |
Aℓ2(SO4)3 |
1240 |
ИТОГО: |
9633,02 |
ИТОГО: |
9633,02 |
2.3 Техническая характеристика технологического оборудования
Техническая характеристика технологического оборудования предоставлена в таблице 2.
Таблица 2 - Техническая характеристика технологического оборудования
Наименование |
Техническая характеристика |
Кол-во |
Насос сырой воды |
Тип………………………………..……..5 НДВ Производительность, м³/час………..…….215 Рабочее давление, кгс/см²…………….…...3,5 Мощность электродвигателя ,кВт…….…..40 Число оборотов, об/мин………………….1450 |
3 |
Теплообменник |
Площадь нагрева, м²………………….……32 Рабочее давление, кгс/см²…………….……6,0 Производительность, м³/час………………400 |
1 |
Осветлитель ЦНИИ-2 |
Производительность, м³/час………..…….150 |
3 |
Насос-дозатор ПАА |
Тип…………………….……..НД ПАА 160/25 Давление макс., кгс/см²……..………………10 Производительность, л/час…..……………160 Мощность двигателя, кВт………………….0,6 Число оборотов, об/мин………………….1500 |
6 |
Насос-дозатор коагулянт |
Тип…………………………………..НД 630/10 Давление макс., кгс/см²……………………..10 Производительность, л/час……………….630 Мощность двигателя, кВт………………….1,1 Число оборотов, об/мин………………….1500 |
2 |
Бак коагулированной воды |
Объем, м³…………………………………..160 |
2 |
Насос коагулированной воды |
Тип………………………………………...6 ДВ Производительность, м³/час……………..360 Рабочее давление, кгс/см²………………….4,6 Мощность двигателя, кВт………………….75 Число оборотов, об/мин…………………1450 |
3 |
Механический фильтр |
Загрузка…………………….кварцевый песок Диаметр, мм……………………………….3000 Рабочее давление, кгс/см²………………….6,0 Средняя производительность,м/час……40- Скорость фильтрации, м/час………………..7 Высота фильтра, мм………………………1800 |
10 |
Н-катионитовый фильтр |
Средняя производительность,м³/час………40 Максимальная производительность,м³/час..60 Рабочее давление,кгс/см²…………………..6,0 Площадь фильтрации, м²………………...3,14 Диаметр,мм……………………………….2000 |
8 |
Nа-катионитовый фильтр |
Средняя производительность, м³/час…..…40 Максимальная производительность,м³/час..60 Рабочее давление, кгс/см²………………….6,0 Площадь фильтрации, м²…………………3,14 Диаметр, мм……………………………….2000 |
6 |
Декарбонизатор |
Производительность, м³/час…………….200 Диаметр, м…………………………………..2,1 Объем, м³…………………………………….10 Высота загрузки колец Рашига, м………….2 |
2 |
Продолжение таблицы 2
Бак декарбонизированной воды |
Объем , м³…………………………………..150 |
3 |
Вентилятор декарбонизатора |
Производительность,м³/час…………… Мощность электродвигателя, кВт…………...7 Число оборотов,об/мин………………….1440 |
2 |
Насос декарбонизированной воды |
Тип……………………………………….6НДВ Производительность ,м³/час………………250 Рабочее давление, кгс/см²………………….5,4 Мощность электродвигателя, кВт………….75 Число оборотов,об/мин………………….1450 |
3 |
Буферные фильтры-Nа катионитового фильтра второй ступени |
Средняя производительность,м³/час……. Максимальная производит-сть,м³/час 200 Рабочее давление, кгс/см²………………….6,0 Площадь фильтрации,м2………………….7,06 Диаметр,мм……………………………….3000 |
4 |
2.4 Nа- катионитовый фильтр
Катионитовый фильтр представляет собой вертикальный цилиндрический сосуд с приваренными сферическими днищами. На корпусе фильтра имеются два ремонтных люка, два верхних и один нижний вводы.
Через один верхний ввод фильтра подается осветленная вода. В фильтрах этот ввод заканчивается в центре корпуса воронкой, обращенной кверху, на расстоянии 250-300 мм от верхнего днища.
Через другой верхний ввод подается раствор соли или кислоты при регенерации. Он соединен внутри фильтра с кольцевой трубой с отверстиями. Все внутренние верхние устройства предназначены для равномерного распределения (разбрызгивания) воды и раствора.
Нижний ввод фильтра соединен с дренажным устройством, служащим для равномерного распределения потока воды по сечению фильтра. Дренажное устройство представляет из себя трубу-коллектор диаметром 125 мм с системой патрубков, присоединенных к коллектору на фланцевых соединениях и расположенных в горизонтальной плоскости сечения фильтра. Патрубки с торцов заглушены. На патрубках имеются вертикальные штуцера с резьбой. На штуцерах навернуты карболитовые колпачки со щелями. Ширина щелей 0,2-0,4 мм, на каждом колпачке имеется 6-12 щелей. Один конец коллектора соединен с нижним вводом фильтра, другой заглушен.
К нижнему вводу фильтра присоединены: трубопровод промывочной воды, трубопровод умягченной воды, нижний дренаж. Днища фильтров и коллектор до уровня вертикальных штуцеров забетонированы. Все внутренние поверхности катионитовых и буферных фильтров покрыты противокислотным лаком. Каждый фильтр оборудован: расходомером (на линии осветленной воды), воздушником, двумя пробоотборниками, двумя манометрами (на линии, осветленной и на линии умягченной воды).
Фильтры загружены кварцевым песком и сульфоуглем или катионитом КУ-2-8. Нижний слой кварца из фракции 5-2,5 мм высотой 100-150 мм, второй слой катионит - высота слоя сульфоугля 2500 мм, КУ-2-8 - 1600 мм.
Рисунок 2 - Схема вертикального фильтра
а) - вид в профиль;
б) - план; 1- подача исходной воды; 2 - сброс первого фильтрата; 3 - подвод промывной воды; 4 - сброс сточных вод; 5 - отвод фильтрата; 6 - водораспределитель; 7 - люк; 8 - трубчатый дренаж из щелеванных труб;
9 – фильтрующая загрузка
3 Отходы производства и охрана окружающей среды
На участке осветления воды к отходам производства можно отнести взрыхляемую воду с механических фильтров. В ней содержится большое количество взвеси, которая смывается с зерен фильтрующего материала. Эта вода собирается в бак, разбавляется другими сточными водами и сбрасывается в промышленную канализацию.
Продувка – отсечка шлама из осветлителя также осуществляется в промканализацию. Это допустимо нормами проекта, т.к. общее количество сбросных вод незначительно и содержащиеся в них взвешенные вещества не относятся к классу вредных загрязнителей.
Кроме шлама с водоочистки сбрасываются «кислые» воды и засоленные с Nа- катионитовых фильтров. «Кислые» воды подаются в бак- нейтрализатор и нейтрализируются известковым молоком до pН= 6,8-8,5. Разбавление сточных вод является одним из приемов снижения концентраций примесей до предельно – допустимых. Это относится к мероприятиям по охране окружающей среды.
На крупных станциях
для утилизации шлама с
Заключение
Библиографический список
1 Гурвич С.М., Кострикин Ю.М., Оператор водоподготовки/ Энергия, М., 1974.
2 Стерман, Л.С.Тепловые и атомные
электростанции: учеб./ Л.С. Стерман, С.А.
Тевлин, А.Т.Шарков.-М.:Энергоиздат,
3 Инструкция по эксплуатации химводоочистки для подпитки котлов ТЭЦ цеха 16. - ОАО «Чепецкий Механический Завод»,2001.
4 Лифшиц О.В., Справочник по водоподготовке котельных установок / Энергия, М.,1976.
5 Справочник по водоподготовке
и водному режиму
Информация о работе Технология химводоочистки для производства тепла и энергии