Проектирование тепловой электрической станции для обеспечения города с населением 190 тысяч жителей

(å Аск = SO42- + Cl- = 1.282+3.289 =4.571 мг-экв / кг )

4.571< 5 мг-экв / кг

На электростанциях с прямоточными котлами применяют трёхступенчатое обессоливание /3/.

Водоподготовительные установки включают предочистку и ионитную часть. Предочистка состоит из осветлителей и осветлительных фильтров и служит для удаления из обрабатываемой воды грубодисперсных, коллоидных и частично молекулярнодисперсных веществ. Ионитная часть схемы служит для полного удаления молекулярнодисперсных веществ.

Т.к. Жк исходной воды Жк=4.1 > 2 мг-экв/ кг, то предочистка включает коагуляцию сернокислым железом FeSO4 +Ca(OH)2 c известкованием в осветлителе с последующим осветлением в осветлительных фильтрах /8/.

Жесткость остаточная: Карбонатная ЖКост=0,7мгэкв/кг; Некарбонатная ЖНКост=ЖНкисх+КFe=0,19+0,2=0,39 Где КFe=0,2мгэкв/кг–доза коагулянта Общая ЖОост=0,7+ЖНкост+КFe=0,7+0,19+0,2=1,09 мгэкв/кг

Щелочная остаточная: Щост=0,7+аизв=0,7+0,4=1,1мгэкв/кг Где аизв-избыток извести при известковании исходной воды. Принимаем аизв=0,4 мгэкв/кг.

Концентрация сульфат-ионов: SO42-ост+ КFe=0,3125+0,2=0,5125 мгэкв/кг

Концентрация Cl- не изменится

Концентрация SiO32-ост=0,6 SiO32-исх=0

Дальнейшая обработка воды проводится на ионитной части ВПУ. На проектируемой ТЭЦ планируется установка прямоточных котлов, таким образом обработку воды нужно проводить по схеме трехступенчатого обессоливания, которая включает в себя первую ступень Н-катионирования, слабоосновное анионирование, декарбонизацию, вторую ступень Н-катионирования, сильноосновное анионирование, и третья ступень - ФСД. (Н1-А1-Д-Н2-А2-ФСД), схема водоподготовительной установки ТЭЦ приведена на рисунке 1.

 В обессоливающих схемах катионитные фильтры 1-ой и 2-ой ступени загружаются катионитами КУ-2 и служат для полного удаления из обрабатываемой воды катионов Са2+, Mg2+, Na+ путём обмена их на катион водорода Н+. Регенерация этих фильтров проводится серной кислотой.

 Фильтр А1 предназначен для удаления анионов сильных кислот SO4 2-, Cl- и обмен их на анион ОН-. Этот фильтр загружается низкоосновным анионитом АН-31.

Фильтр А2 в основном служит для обмена на анион ОН- аниона кремневой кислоты и проскоков анионов сильных кислот. Регенерацию фильтров А1 и А2 проводят раствором щёлочи NaOH /17/.

Рисунок 3 – Схема водоподготовительной установки ТЭЦ

Ионитная часть ВПУ

Первая ступень Н- катионирования ( Н1 ):

В этом фильтре удаляются катионы Са2+, Mg2+, Nа+ в количестве

å ИН1= Жобщост+ 2.15Na+=1.09+2.15×0.53=2.23 мг-экв/кг;

Жесткость воды после Н1 составляет 0.3 мг-экв/кг;

Кислотность воды равна:

( SO42- +Cl- )исх+КFe=0.3125+0.138+0.2=0.6505 мг-экв/кг;

Первая ступень анионирования А1 (слабоосновное анионирование ):

В этом фильтре удаляются анионы сильных кислот в количестве

å ИА1= ( SO42- +Cl- )исх+КFe=0.3125+0.138+0.2=0.6505 мг-экв/кг;

Щёлочность воды после фильтра А1 =0.2 мг-экв/кг;

Декарбонизатор

Остаточная концентрация СО2 после декарбонизатора - 5/44=0.144 мг-экв/кг;

Вторая ступень Н - катионирования ( Н2):

В фильтре Н2 удаляются катионы в количестве

å ИН2=0.25 мг-экв/кг;

Кислотность воды после Н2 = 0.05 мг-экв/кг;

Вторая ступень анионирования А2 ( сильноосновное анионирование ):

å ИА2ОСТ= СО2=0.114 мг-экв/кг;

Фильтр смешанного действия в схеме трёхступенчатого обессоливания глубоко удаляет из воды катионы и анионы.

Качество воды после ФСД:

солесодержание - не более 0.1 мг/кг;

кремнесодержание - не более 0.03 мг/кг;

7.3 Расчет производительности ВПУ

 Общая производительность установки состоит из трех потоков воды: на прямоточный КА, на барабанный КА и на подпитку теплосети:

QВПУ=QПК+Qподп; т/ч

где расход обессоленной воды на прямоточные котлы:

QПК=0,02 DПК+25=0,02.3.1000+25=85 т/ч;

расход умягченной воды на подпитку теплосети:

Qподп=0,02Gсв=0,02.3.8000=480 т/ч.

QВПУ=85+480=565 т/ч

7.4 Расчет схемы ВПУ

7.4.1 Расчет и выбор фильтров ионитной части ВПУ

Расчёт схемы ВПУ начинают с конца технологического процесса, то есть, в нашем случае с фильтра ФСД. Для определения числа и размеров фильтров необходимо знать расход воды на данную группу фильтров и качество этой воды.

В данном случае расход воды на фильтре ФСД будет равен количеству воды на подпитку прямоточных котлов, т.е. QПК, а на Na-фильтр - Qподп - подпитка теплосети.

На последующие группы фильтров количество воды будет определяться производительностью установки плюс расход воды на собственные нужды рассчитанной группы фильтров.

Необходимая площадь фильтрования:

,[м2],

где Q – производительность фильтров без учета расхода воды на их собственные нужды, м3/ч;

w – скорость фильтрования, м/ч.

Число установленных фильтров одинакового диаметра принимается не менее трех.

Необходимая площадь фильтрования каждого фильтра:

f=F/m, [м2],

По вычисленной площади определяем диаметр фильтра и по справочным данным принимаем ближайший больший стандартный.

d= 4f/, [м],

Затем площадь фильтра пересчитывается с учетом изменения диаметра:

fcm=dcm2/4, [м2],

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

Ти=fcm.h.ep(m-1)/QU, [ч],

Для ФСД:

Ти=104. fcm.(m-1)/Q [ч],

где Тu – полезная продолжительность фильтроцикла, ч;

U- суммарное содержание катионов или анионов в воде, поступающей на фильтр, мг-экв/кг;

Q – производительность фильтров, м/ч;

h - высота слоя ионита, м;

fcm – сечение фильтра, м2(стандартного);

m – число фильтров;

ер – рабочая обменная ёмкость ионита, г-экв/м3;

Количество регенераций в сутки:

n=24/(T+t)

где t – продолжительность операций, связанных с регенерацией фильтров, t=1,5-2ч, принимаем t=1,7ч, и t=3-4ч для ФСД, принимаем t=3,5ч.

Объем ионитных материалов, загруженных в фильтры во влажном состоянии:

Uвл=fст.h, [м3],

 Uвл=fст.h.m, [м3].

Расход воды на собственные нужды рассчитываемой группы фильтров:

gcн= Uвл.Pu.n/24, м3/ч,

где Pu – удельный расход на собственные нужды фильтров, м3/м3 ионита

Расход химических реагентов (Н2SO4, NaOH, NaCl) на регенерацию одного фильтра:

Gp100=b.Vвл, [кг],

Gpтехн= Gp100.100/с, [кг],

где b – удельный расход химреагентов, кг/м3

с – содержание активно действующего вещества в техническом продукте, % (СNaOH=42%, СH2SO4=75%, CNaCl=95%).

Суточный расход химических реагентов на регенерацию группы одноименных фильтров:

Gpсут= Gp100 (m-1)n, [кг],

Gp суттехн =Gpтехн(m-1)n, [кг].

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

Qбр=Q+qсн, [м3/ч].

Результаты расчета приведены в таблице 4

Таблица 10 – Результаты расчета фильтров H1,H2,A1,A2,Na

7.4.2 Расчет и выбор осветлительных фильтров

Определим необходимую площадь фильтрования:

где

Q0=Qбр+QбрNa==93,986+489,69=583,68 м3/ч,

Для осветительных фильтров w=5-10м/ч, принимаем w=8м/ч.

Принимаем диаметр равным dcm =3,4м вычислим необходимую площадь фильтрования каждого фильтра:

Выбираем фильтры типа ФОВ-3,4-0,6 с h=1 м; fост=9.08 м2 /8/.

Далее определим необходимое число фильтров:

m0=F0/fост=73/9,08=9 фильтров

Расход воды на взрыхление, промывку и отмывку ОФ:

где fост-сечение осветлительного фильтра, м;

i – интенсивность взрыхления фильтра, загруженного антрацитом, 12л/с.м;

tотм-продолжительность отмывки, 10 мин;

n0-число промывок каждого фильтра в сутки (1-3), принимаем n0=2.

Производительность брутто:

Q0бр=Q0+q0=583,68+43,4=627,08 м3/ч.

 Действительная скорость фильтрования:

w0m-1<w0доп=10 м/ч

Нет необходимости в установке резервного фильтра.

Для удобства компоновки ОФ установим три 3-х камерных фильтра ФОВ-2К-3.4-0.6 /8/.

7.4.3 Расчет и выбор осветлителей

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

Ёмкость каждого осветлителя:

где Q0-полная производительность всей установки, м3/ч;

продолжительность пребывания воды в осветлителе 1-1,5ч, принимаем=1,5ч.

Выбираем осветлители типа ВТИ-400 (V=650 м3) /17/.

Необходимое количество реагентов при коагуляции и известковании:

Расход коагулянта FeSO4×7H2O в сутки:

где Эк - эквивалент безводного коагулянта ( FeSO4 - 75.16 )

Кк - доза коагулянта, мг-экв/кг ( Кfe=0.2 );

GКтехн=GK100/c=226,2.100/50=452,46 кг/сут

где с-процентное содержание коагулянта в техническом продукте, с=47-53%, принимаем с=50%.

Расход ПАА в сутки:

где dПАА - доза полиакриламида, равная 0.2-1.8 мг/кг, принимаем dПАА=1,5мг/кг

Расход извести Са(ОН)2 в сутки:

где 37.05 - эквивалент Ca(OH)2;

dи - доза извести, мг-экв/кг;

dи=Жкисх+Жmgисх+Кк+aизв=4.29+0.858+0.2+0.4=5.748

где aизв-избыток извести, aизв=0,3мгэкв/кг.

Результат анализа расчета схемы ВПУ явился выбор состава оборудования схемы (табл.5), расчет суммарного суточного расхода реагентов на регенерацию фильтров (табл.6), определение расхода ионитных материалов на загрузку фильтров(табл.7) и воды на собственные нужды (табл.8).

Таблица 5. Оборудование предочистки и ионообменной части ВПУ

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9