Общие сведения о районе проектирования.

РЕФЕРАТ
     Корева А.С., ВКР «Водоснабжение ТЭЦ города Краснокаменска».
     Пояснительная записка содержит: листов формата А4 –72 , таблиц –17 , рисунков –9, чертежей  формата А1 -6. 
     В данном ВКР рассмотрена технология умягчения и обессоливания технической воды, а также умягчение хозяйственно-птьевой воды. Разработана система оборотного водоснабжения промывных вод и регенерационных растворов.
     Запроектированы очистные сооружения технической воды, технологические схемы первой и второй ступени умягчения и обессоливания воды. Рассмотрен вопрос о создании схемы для промывных вод и регенерационных растворов.
     
ABSTRACT
     Koreva A.S., WRC "Water supply of the heat station of the city of Krasnokamenska".
     The explanatory note contains: sheets of A4 format -72, tables -17, drawings -9, drawings of A1 –6 format.
     In this WRC, technology of softening and desalting of technical water, as well as softening of domestic and drinking water, is considered. A system of recycling water for washing water and regeneration solutions has been developed.
     Designed sewage treatment facilities of technical water, technological schemes of the first and second stage of softening and desalting of water. The problem of creating a scheme for washing water and regeneration solutions is considered.
     


СОДЕРЖАНИЕ
Введение…………………………………………………………………………...6
1 Общие сведения о районе проектирования……………………………….…..8
    1.1 Местоположение……………………………………………………….…...8
    1.2 Климат……………………………………………………………….……...8
    1.. Рельеф……………………………………………………………….…….…9
    1.4 Инфраструктура…………………………………………………….……..10
2 Водное хозяйство на ТЭЦ……………………………………………….…….11
    2.1Водоснабжение ТЭЦ……………………………………………….……..11
            2.1.1 Техническая вода…………………………………………….…….11
            2.1.2 Хозяйственно – питьевая вода…………………………….……...11
    2.2 Водоотведение ТЭЦ……………………………………………….……...12
   2.3 Баланс водопотребления и водоотведения……………………….……..13
    2.4 Анализ водопотребления и водоотведения на ТЭЦ…………….………15
3 Технология умягчения и обессоливание воды……………………...….……16
    3.1Катионирование……………………………………………………..…….16
    3.2Анионирование……………………………………………………..……..18
4 Подбор и расчет оборудования цеха химводоподготовки………….…...….21
    4.1 Осветлитель…………………………………………………………...…..21
4.2 Механический фильтр……………………………………………….……24
    4.3 Катионитовые фильтры первой ступени…………………………..…….27
    4.4Анионитовый фильтр первой ступени……………………………….….32
    4.5Декарбонизатор…………………………………………………………...37
    4.6Катионитовый фильтр второй ступени………………………………….41
    4.7 Анионитовый фильтр второй ступени…………………………………..45
    4.8 Буферные фильтры……………………………………………………….50
5 Подбор насосов насосных станций…………………………………………..52
    5.1 Подбор насосов осветленной воды……………………………………...52
    5.2 Подбор насосов декарбанизованной воды……………………………...53
    5.3 Подбор насосов обессоленной воды…………………………………….53
    5.4 Подбор насосов подпитки теплосети……………………………..……..54
6 Реагенты, используемые при регенераци……………………………….……56
    6.1Серная кислота H_2 SO_4………………………………………………….…56
    6.2 Едкий натр NaOH…………………………………………………….…...57
7Коррекционная обработка воды………………………………………..…..…59
    7.1 Аммиачная вода………………………………………………………..….59
    7.2 Реагент СК – 110………………………………………………………..…60
8 Нейтрализация сточных вод………………………………………………..…63
9 Оборотная система охлаждения воды……………………………………..…64
9.1 Подбор градирни……………………………………………………….…64
    9.2 Эксплуатация градирен……………………………………………….….66
10 Рекомендации по снижению сбросов в водоемы……………………….….68
11 Проектирование оборотного водоснабжения………………………..……..69
    11.1 Расчет резервуар-усреднителя……………………………………….…69
Список литературы………………………………………………………………71

















ВВЕДЕНИЕ

     Главным направлением в развитии энергетики в России является строительство крупных государственных районных электрических станций (ГРЭС), являющихся конденсационными электростанциями (КЭС), а также чисто отопительных и промышленных теплоэлектроцентралей (ТЭЦ), обеспечивающих комбинированное производство электроэнергии на базе теплового потребления коммунальных и промышленных предприятий городов и рабочих посёлков.  
     Отсюда следует, что тепловые электростанции (ТЭЦ) являются основной энергетической базой народного хозяйства России, водяной пар – основой энергетики, а вода – сырьём для получения пара и теплоносителем.
     Возможность длительной бесперебойной эксплуатации ТЭЦ в значительной степени определяется интенсивностью протекания физико – химических процессов накипеобразования на поверхности нагрева парогенераторов, уноса солей, кремниевой кислоты и окислов металлов паром из испаряемой (котловой) воды и образования отложений их в проточной части паровых турбин, а также коррозии металла энергетического оборудования и трубопроводов. 
     Интенсивность протекания всех этих процессов зависит от качества пара, питательной и котловой воды.
     Основными задачами водоподготовки и рациональной организации водного режима парогенераторов и тракта питательной воды являются:
     1Предотвращения образования на внутренних поверхностях парообразующих и пароперегревательных труб отложений кальцевых соединений и окислов железа, а в проточной части паровых турбин отложений соединений меди, железа, кремниевой кислоты и натрия;
     2 Защита от коррозий конструкционных металлов основного и вспомогательного оборудования ТЭЦ и теплофикационных систем. 
     Для удовлетворения разнообразных требований к качеству воды, потребляемой при выработке электрической и тепловой энергии,           возникает необходимость специальной физико-химической обработки природной воды. Эта вода является, по существу, исходным сырьём,     которое после надлежащей обработки (очистки) используется для        следующих целей:
     а)в качестве исходного вещества для получения пара в котлах, парогенераторах, испарителях,паропреобразователях; 
     б) для конденсации отработавшего в паротурбинах пара; 
     в) для охлаждения различных аппаратов и агрегатов ТЭЦ;
     г) в качестве теплоносителя в тепловых сетях и системах горячего   
водоснабжения. 
     Одновременно с очисткой природной воды для подготовки,              используемой на электростанциях чистой воды необходимо решать     комплексно вопросы, связанные с утилизацией различными методами        образующихся при этом сточных вод. 
     Такое решение является мерой защиты от загрязнения природных
источников питьевогои промышленного водоснабжения. 
     Выбор метода обработки воды, составление общей схемы           технологического процесса при применении различных методов,      определение требований, предъявляемых к качеству её, существенно   зависят от состава исходных вод, типа электростанции, параметров её, применяемого основного оборудования (паровых котлов, турбин),       система теплофикации и горячего водоснабжения. 













     1 Общие сведения о районе проектирования
     
     1.1 Местоположение
     
     Теплоэектроцентраль (ТЭЦ) находится в г. Краснокаменск.
     Город Краснокаменск расположен в предгорьях Аргунского хребта Забайкальского края в 535 км от областного центра г. Читы.Территория городского поселения - 427,70 кв. км. в котором проживает 57,576 тыс. чел., и является вторым по величине город Забайкальского края послеобластного центра.
       
     1.2 Климат
     
     Климат объекта проектирования резко континентальный и характеризуетсязначительным различием между средними температурами зимних и летнихмесяцев, резкими колебаниями температур в пределах одних суток,сравнительно небольшим количеством атмосферных осадков, особенно зимой.Зимы суровые, малоснежные и длятся с середины октября по первую декадуапреля. Высота снежного покрова составляет 10-20 см. Весна наступает поздно(в конце марта - начале апреля) и характеризуется быстрой сменой температури сильными ветрами. Лето короткое (с конца мая до начала сентября), сбольшим колебанием дневных и ночных температур. Осень короткая и, какправило, отличается ясной погодой и сравнительно небольшим количествомосадков.
     Самым холодным месяцем года является январь. Среднемесячная
температура воздуха в январе -27,2 °С, абсолютный минимум температуры – 47°С. Наиболее теплый месяц года – июль. Среднемесячная температура воздуха+20,5 °С. Абсолютные максимумы температуры наблюдаются в июне-июле идостигают + 40 °С.
     Среднегодовая температура воздуха повсеместно отрицательная и
колеблется от -1,1? до - 1,9?; это способствует сохранению здесь островов
многолетней мерзлоты. Среднесуточные отрицательные температуры воздухадлятся почти полгода, но самые низкие приходятся на декабрь, январь ифевраль месяцы; при этом самым холодным является январь, средняятемпература которого изменяется по району от -26? до -28?; абсолютныйминимум температуры воздуха составляет -47?. Среднесуточные температурывыше +10?(нижний порог фенологического лета) устанавливаются в третьейдекаде мая и продолжаются до середины сентября, но самые высокие средниетемпературы устанавливаются в июне, июле и августе, при этом наибольшийих показатель приходится на июль: от +19? до +21?, а абсолютный максимумдостигал +38?. 
     Годовое количество осадков по району составляетоколо 300 мм, в горах – до 350 мм, но в засушливые годы их количество можетуменьшаться до 220-250 мм. Особенно мало их выпадает в зимний период (неболее 10-15% от годовой суммы). Именно поэтому здесь формируетсянемощный снежный покров (не более 10-15 см), который на открытых ивозвышенных местах может сдуваться.
     Ветры на юге Забайкалья наиболеечастые и сильные отмечаются весной и в первой половине лета, зимойпреобладают (в связи с господством Сибирско-Монгольского антициклона сповышенным атмосферным давлением) штилевые или слабоветренные типыпогоды. Постоянно обдуваемый ветер содержит, радиоактивную пыль. В действительности  город построен с учётом розы ветров и ветер с восточного направления дует всего лишь несколько раз в году. С учётом этого фактора в 1971 году построенаКраснокаменская ТЭЦ.
     
     1.3 Рельеф
     
     Для рельефа Краснокаменского районахарактерно, как и для всего Забайкалья, сочетание хребтов с впадинами, многиеиз которых заняты речными долинами или озерными котловинами. Хребтовыхморфоструктур в районе две: Кличкинская и Аргунская. Оба хребтаначинаются в соседнем Забайкальском районе, пересекают Краснокаменскийрайон (первый – на северо-западе, второй – на юго-востоке) и продолжаются насеверо-восток в Приаргунском районе, а Кличкинский достигает долины р.Нижняя Борзя (Нерчинско-Заводский район). В пределах Краснокаменскогорайона длина Кличкинского хребта 45 км, Аргунского – 60 км; оба хребтанизкогорные, в них преобладают абсолютные отметки до 1000 м. 
     
     1.4 Инфраструктура
     
     Город Краснокаменск – второй по величине город Забайкальского края. Возник как посёлок геологов в 1968 году, после того, как в 1963 году в Приаргунской степи геологами Сосновской экспедиции было найдено месторождение урана. Название получил по имени одной из расположенных неподалёку скал, приобретавших красный цвет на закате. Геолог Владимир Зенченко утверждает, что название городу дал именно он:
     «Когда открыли первое месторождение, вокруг была безводная степь. И лежал примечательный камень с лимонитовыми натёками, который в лучах заходящего солнца становился красноватым. Поэтому я взял и написал на колышке карандашом "п. Краснокаменск". Так и закрепилось это название. Статус города приобрел 16 июля 1969 года.
     В городе находятся два профессиональных училища ПУ,имеется десять общеобразовательных школ, как минимум в двух из них даётся образование по модифицированной усложнённой программе, медицинский колледж, филиал Aнгарского политехнического техникума, филиал Московского инженерно-физического института (КПТ НИЯУ МИФИ) и филиал читинского горного техникума, Сибирская региональная школа бизнеса. Есть аэропорт, к 2018 году согласно комплексному инвестиционному плану должен быть реконструирован. В настоящее время здание аэропорта не работает, но дважды в неделю выполняются рейсы из Читы авиакомпанией Aeroservis.  Приаргунское производственное горно-химическое объединение (градообразующее предприятие)  —  крупнейшее в России уранодобывающее предприятие. На разрезе Уртуй  ведется добыча угля и находиться месторождение цеолита.
     
     2 Водное хозяйство на ТЭЦ 
     
     2.1 Водоснабжение ТЭЦ
     
     2.1.1 Техническая вода
     
     Источником техническоговодоснабжения ТЭЦ являются поверхностные воды реки Аргунь. Вода из этой реки подается в резервуары, а затем насосами насосной станции по водоводам поступает на ТЭЦ. Показатели качества воды приведены в таблице 2.1.
     Таблица 2.1 – Показатели качества воды
Показатели качества
Единица измерения
Концентрация веществ


В источнике водоснабжения
ПДК по СанПиН 2.1.4.1074-01
1
2
3
4
1. Водородный показатель (рН)
-
7,22
6,0 – 9,0
2. Мутность
мг/л
4,8
2,6
3. Цветность 
град
13,0
20,0
4. Запах
баллы
-
2
2. Жесткость общая
мг-экв/л
7,28
7,0
3. Содержание железа
мг/л
0,278
0,3
4.Взвешенные вещества
мг/л
13,7
<10
     
     Поступившая на ТЭЦ техническая вода подается в турбинный цех, где нагревается до 25? - 30?, откуда насосами поступает в химический цех для умягчения воды. После того, как техническая вода, пройдя очистку на двухступенчатых катионитовых и анионитовых фильтрах, данная вода (обессоленная вода) соответствует требованиям для котловой воды  и используется для приготовления пара.
     
     2.1.2 Хозяйственная – питьевая вода
     
     Источником хозяйственная–питьевого водоснабжения города являются подземные воды восточного Урулюнгуйского артезианского бассейна. Водозабор состоит из 27 артезианских скважин. Вода из этих скважин подается в резервуары – запасы, а затем насосными станциями по водоотводам на существующую площадку водопроводных сооружений. Показатели качества воды приведены в таблице 2.2.
     Таблица 2.2 – Показатели качества воды
Показатели качества воды
Единица измерения
Концентрация веществ


В источнике водоснабжения
ПДК по СанПиН 2.1.4.1074-01
1
2
3
4
1.Водородный показатель (рН)
-
8,73
6,0 – 9,0
2. Жесткость общее
мг-экв/л
9,6
7,0
3. Содержание железа
мг/л
0,28
0,3
4. Содержание магния 
мг-экв/л
21,0
50,0
5. Гидрокорбанаты
мг/л
400,0
1000,0
6. Щелочность
мг-экв/л
39,0
1,0
7.Мутность
мг/л
75,1
2,6
     
     Хозяйственно–питьевая вода поступившая на ТЭЦ подается в котельный цех, где подвергается очистки от содержания железа в напорных фильтрах, затем насосами перекачивается в турбинный цех, где нагревается до 30? - 40?, откуда насосами поступает в химический цех, для умягчения воды для подпитки теплосети.
     
     2.2 Водоотведение ТЭЦ
     
     На территории предприятия существует раздельная система водоотведения, как для производственных, так и для хозяйственно - бытовых сточных вод.
     Хозяйственно–бытовые сточные воды  образуются в результате жизнедеятельности (остатки пищи, моющее средство, фекальные отходы и т.д.). Хозяйственно–бытовые сточные воды в самотечном  режиме идут на городские очистные сооружения, где подвергаются механической и биологической очистки, затем насосами вода отправляется на Умыкейские озера.
     Производственные сточные воды образуются от технологических отходов (взрыхляющие промывки, регенерационные отмывки, продувки, гидроуборок цехов и оборудования и т.д.). Производственные сточные воды в самотечном режиме по трубопроводам ТЭЦ (здесь происходит контроль рН производственных сточных вод)поступают в приемный резервуар, затем насосами вода без очистки перекачивается на Умыкейские озера.
     Производственная сеть сильно загрезнена от взрыхляющей промывки механических фильтров и продувок.
     Показатели качества производственных сточных вод, образующихся на предприятии, приведены в таблице 2.3.
     Таблица 2.3 – Показатели качества промышленных стоков
Показатели качества воды
Единица измерения
Концентрация веществ


В источнике водоотведения
ПДС в  промстоке
1
2
3
4
1.Взвешенные вещества
мг/л
243
15,0
2. Нефтепродукты
мг/л
2,16
0,5
3. Сульфаты
мг/л
54
10,0
4. Хлориды
мг/л
216
30,0
5. Щелочность



     
     2.3 Баланс водопотребления и водоотведения
     
     Балансовая схема водопользования предприятия приведена на рисунке 2.1.
     Согласно схеме расходов воды в сутки наибольшего водопотребления в зимний и летний период составляет:
     1) Всего по предприятию: 1 543 м^3/сут -1 360 м^3/сут 
     2) Техническая вода: 664 м^3/сут -772 м^3/сут 
     3) Хозяйственно–питьевая вода: 879 м^3/сут -588 м^3/сут 
     4) Регенеративная вода (система): 1 165 м^3/сут -785 м^3/сут 
     Расход сточных вод:
     1) Хозяйственно – бытовых: 129 м^3/сут -59 м^3/сут 
     2) Производственных: 137м^3/сут -111 м^3/сут 
     Безвозвратные потери воды: 472 м^3/сут -694 м^3/сут 

Рисунок 2.1 – Фактическое потребление технической и хозяйственно – питьевой воды.
     2.4 Анализ водопотребления и водоотведения на ТЭЦ
     
     Большое количество воды на предприятии используется нерационально. 
     Как видно из балансовой схемы, используемая вода в производственных и хозяйственно–питьевых целях, подвергается очистки на механических фильтрах. Промывка фильтров по прямоточной схеме, т.е. промывные воды сбрасываются в канализацию.
     Умягчение воды на предприятии осуществляется традиционным ионным методом, а именно – двухступенчатое Н-катионирование и ОН- анионирование. Сточные воды после умягчения содержат взвешенные вещества и соли кальция, магния, натрия, щелочи и хлориды. Сбрасывать такие стоки в городскую канализацию – запрещено.
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     




     3 Технология умягчения и обессоливания воды
     
     Обработка воды основана на способности некоторых практически нерастворимых в воде органических материалов - ионитов - вступать в ионный обмен с растворенными в воде солями. Иониты сорбируют или обменивают ионы солей, отдавая в воду эквивалентное количество ионов, которыми ионит насыщается при регенерации.
     Ионит, имеющий обменным ионом катион, называется катионитом; ионит, имеющий обменным ионом анион, - анионитом.
     Истощение ионита происходит послойно. При этом обменные ионы одной природы, находящиеся в ионной атмосфере ионита, заменяются ионами другой природы, содержащимися в обрабатываемой воде. 
     Этот процесс протекает на довольно ограниченной высоте слоя, обычно называемом работающим слоем. Высота работающего слоя зависит от качества ионита, скорости фильтрации воды, ее солесодержания и солевого состава.
     Содержание поглощаемых ионов на входе в работающий слой равно
исходному в воде, а на выходе - минимально допустимому по условиям режима работы данного фильтра
     По мере фильтрования воды через слой ионита все большая часть его активных групп замещается ионами, поглощаемыми из воды. Когда обменная емкость ионита исчерпана, все его активные группы замещены соответствующими ионами солей, поглощенных из воды. 
     Регенерация ионита, т.е. обратное замещение его активных групп обмениваемым ионом, может быть достигнута промыванием ионита раствором с высокой концентрацией этого иона. 
     
     3.1Катионирование.
     
     Назначением водород - катионирования является удаление всех     катионов из воды с заменой их на ионы водорода. Оно применяется в   схемах совместно с другими  процессами ионирования.  Обмен катионов
при   водород - катионировании протекает согласно реакциям:                                        
     2R/Н+ + Ca2+ ?   R2/Ca2+ + 2Н+;
     2R/Н+ + Mg2+? R2/Mg2+ + 2Н+;
     R/H+ + Na+ ? R/Na+ + H+.
     Все катионы, поступающие вместе с водой на фильтрующий слой, сорбируются в начале процесса в верхних участках этого слоя. Однако по мере срабатывания части слоя катионы, обладающие большей                  селективностью, вытесняют сорбированные на этом участке катионы,    обладающие меньшей сорбционной способностью, и последние               сорбируются на последующих по ходу воды участках фильтрующего слоя.
     Таким образом, образуются зоны поглощения катионов.
     Ближе к нижней границе слоя располагается зона поглощения ионов натрия, над ней – смешанная зона поглощения магния и натрия, а еще выше – зона поглощения кальция, магния и натрия. 
     Суммарная ширина этих зон определяет высоту рабочей зоны           катионита. Над ней располагается зона истощенного катионита, а под ней – свежего катионита. 
     При работе водород - катионитногофильтранаблюдаютсядвапериода. В первом периоде происходитполное поглощение всех              катионов до момента достижения зоной поглощения ионов натрия нижней границы слоя катионита (до проскока натрия). До этого момента на каждый   эквивалент поглощенных из раствора ионов кальция, магния и натрия в раствор поступает один эквивалент ионов водорода.
     Выделяющиеся в воду ионы  водорода реагируют с бикарбонат-ионом: 
     H+ +HCO3- ? H2CO3? CO2 +H2O.
     Таким образом, при Н-катионировании одновременно с основным процессом происходит разрушение бикарбонатной щелочности воды. 
     Фильтрат приобретает кислотность, равную остаточной ионов Н+.Регенерацию  водород  - катионитного  фильтра проводят 1,5- 3,0% процентнымраствором серной кислоты, как более дешевой и удобной   эксплуатации, согласно   реакциям:
     R2/Ca2+ + Н2SO4? 2R/Н+ + CaSO4;
     R2/Mg2+ + Н2SO4 ?2R/Н+ + MgSO4;
     R/Na+ + Н2SO4?  R/Н+ + Na2SO4.
     Серьезным ограничением при регенерации серной кислотой является возможное загипсовывание катионита в результате образования CaSО4.
     
     3.2Анионирование
     
     ОН - Анионирование воды производится с целью удаления из нее       анионов; при сочетании анионирования с катионированием происходит удаление из воды как  анионов, так и катионов, т. е. химическое          обессоливание воды. При фильтровании через слой анионита происходит сорбция анионов согласно следующим реакциям: 
     R/OH+Cl- ?R/Cl- +OH-;
     2R/OH +SO42-? R2/SO42- +2OH-.
     Следовательно, они также могут участвовать в реакциях обмена, но лишь при использовании высокоосновных анионитов: 
     R/OH-+H++HCO-  ? R/HCO- +H2O;
     R/OH-+H++HSiO3-  ? R/HSiO3- +H2O.
     При анионировании кислой воды возможность повышения             концентрации ионов ОН- в воде исключается, так как эти ионы при        переходе в воду связываются ионами водорода. 
     Если высокоосновный анионит находится в Cl-форме, то из воды   сорбируются ионы NO3-, SO42-и бикарбонат-ионы: 
     R/Cl-+HCO3-  ? R/HCO3-+Cl-;
     2R/Cl-+SO42- ? R2/SO42-+2Cl-;
     R/Cl-+NO- ? R/NO3-+Cl-.
     Согласно ряду селективности для анионов, в ОН - анионитном фильтре при использовании низкоосновных анионитов впереди идущей является зона ионов хлора, и они первыми проскакивают в фильтрат. 
            Это дает возможность определять время выхода  анионитного         фильтра  на  регенерацию  по  концентрации  хлоридов.  
     При использовании высокоосновных анионитов впереди идущей      является зона наименее сорбируемой кремниевой кислоты, над ней        располагается смешанная зона поглощения кремниевой кислоты и        бикарбонат-иона, а еще выше – смешанная зона этих анионов и анионов сильных кислот.
     По достижении фронта сорбции кремниевой кислоты нижней        границы анионита начинается ее проскок, и это соответствует моменту отключения фильтра на регенерацию. 
     Регенерация анионита производится раствором щелочи (едкого натра) с высокой концентрацией гидроксила:
     Ra+2 /SO42- + NaOH = 2 Ra+ /OH- + Na2SO4
     Ra+ /Cl- + NaOH = Ra+ /OH- + NaCl
     Ra+ /HSiO3- + NaOH = Ra+ /OH- + NaHSiO3
     Остаточное содержание ионов кремниевой кислоты зависит от     условий регенерации фильтра. При прямоточной регенерации получения воды с кремнесодержанием 0,1–0,15 мг/дм3 SiO32-  удельный расход щелочи должен более чем в 5 раз превышать стехиометрический (5,6 моль/моль против 1 моль/моль). 
     Режим эксплуатации водоподготовительной установки и водно-химический режим должны обеспечить работу оборудования станции без повреждений и снижения экономичности, вызванных коррозией          внутренних поверхностей водоподготовительного и энергетического  оборудования, а также образованием накипи и отложений на                  теплопередающих поверхностях, отложений в проточной части турбин, шлама в оборудовании и трубопроводах станции.Качество обессоленной воды для подпитки котлов приведена в тпблице 3.1. 
     Таблица 3.1 – Качество обессоленной воды для подпитки котлов
Показатели качества обессоленной воды
Единица измерения
ПДК
1
2
3
1. Общая жесткость
мкг-экв/л
1,0
2. Содержание соединений железа
мкг/л
20,0
Продолжение таблицы 3.1
Показатели качества обессоленной воды
Единица измерения
ПДК
1
2
3
3.Содержание соединений меди 
мкг/л
5,0
4.Содержание нефтепродуктов
мкг/л
0,3
5. Содержание кремниевой кислоты
мкг/л
60,0
6. Содержание соединений натрия
мкг/л
50,0
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     4 Подбор и расчет оборудования химводоподготовки
     
     4.1 Осветлитель
     
     Осветлитель служит для удаления крупных механических примесей, находящихся в форме взвешенных частиц, которые оседают в конической части осветлителя и скапливаются в грязевике. Отстаивание воды является естественным процессом, при котором взвешенные в воде грубодисперсные частицы с плотностью, превышающей плотность воды, осаждаются под действием силы тяжести.
     
     1 – вход воды; 2 – воздухоотделитель; 3 – распределительная труба; 4 – сопло; 5 – вертикальная смесительная  перегородка; 6 – шламоприемное окно; 7 – шламоуплотнитель; 8 – «стакан»; 9 – верхняя распределительная решетка; 10 – сборный желоб; 11 – задвижки отсечки; 12 – трубопровод отсечки; 13 – распределительное устройство с успокоительной перегородкой; 14 – выход обработанной воды; 15 – задвижка на линии опорожнения осветлителя.
     Рисунок 4.1 – Устройство осветлителя типа ЦНИИ – 1.
     Исходная вода подаётся по трубопроводу в воздухоотделитель, где она освобождается от избытка воздуха. Откуда, через распределительную трубу, тангенциально  подводится в нижнюю конусную часть осветлителя путём разветвления на два трубопровода, снабжённых на концах соплами.
          Благодаря тангенциальному вводу исходной воды через сопла, создаётся вращательное движение. По мере подъёма воды из конической части в цилиндрическую часть, вращательное движение гасится, встречая на своём пути вертикальные смесительные перегородки. Вертикальные смесительные перегородки придают воде поступательно восходящее направление движения. 
         Пройдя верхнюю распределительную решётку, выравнивающую нагрузку по площади сечения, вода проходит через отверстия сборного желоба и по нему отводится в коллектор обработанной воды. Далее вода поступает в баки осветлённой воды (БОСВ).В таблице 4.1 приведены основные характеристики части типовых осветлителей тип ЦНИИ – 1.
     Таблица 4.1 – Основные характеристики части типовых осветлителей типа ЦНИИ – 1.
Показатели
Обозначение, размерность
Осветлитель типа ЦНИИ - 1
1
2
3
1. Производительность
q, м^3/ч
200
2. Объем общий
W,  м^3
460
3. Диаметр
d, мм
9000
     
     Расчет осветлителя с взвешенным осадком
     
     Площадь зоны осветления осветлителей определяется по формуле:
     F_(з.о.)=(K_(р.в.)?q)/V_осв 
     где  K_(р.в.)– коэффициент распределения воды между зоной осветления и шламоуплотнителем, для осветлителей типа ЦНИИ  - 1 равный 0,7 – 0,8;q - расчетный расход воды поступающей на осветлители, м^3/ч; V_осв - скорость восходящего потока в зоне осветления, для осветлителей равная 4,2 – 4,5 м/ч.
     F_(з.о.)=(0,8?200)/4,5=35,5 м^2
     Площадь зоны сбора воды в шламоуплотнителе определяется по формуле:
     F_(з.ш.)=(?(1-K?_(р.в.))?q)/V_осв 
     где  K_(р.в.) – коэффициент распределения воды между зоной осветления и шламоуплотнителем, для осветлителей типа ЦНИИ  - 1 равный 0,7 – 0,8;q - расчетный расход воды поступающей на осветлители, м^3/ч; V_осв - скорость восходящего потока в зоне осветления, для осветлителей равная 4,2 – 4,5 м/ч.
     F_(з.ш.)=((1-0,8)?200)/4,5=8,8 м^2
     Площадь воздухоотделителя определяется по формуле:
     F_(в.о.)=q/V_(в.о.) 
     где  V_(в.о.) – скорость движения нисходящего потока воды, принимаемая не более 18 м/ч.
     F_(в.о.)=200/18=11,1 м^2
     Суммарная площадь осветлителя равна:
     F_осв=F_(з.о.)+F_(в.о.)=35,5+11,1=46,6 м^2
     Принимаем к установке 2 рабочих осветлителя общей площадью каждого f = 46,6/2 = 23,3 м^2, площадью воздухоотделителя 5,5 м^2. Расход воды одного осветлителя равен половине общего расхода обрабатываемой воды, то есть q_осв=100 м^3/ч.
     Размеры осветлителей по высоте приняты по технологической инструкции обессоливающей установки. Высота слоя взвешенного осадка принята равной 6000мм, высота зоны осветления 4800мм, высота воздухоотделителя 6500мм, угол конусности нижней части осветлителя равным 60?. Общая высота осветлителя определяется геометрическим построением и равна 12000 мм. Остальные размеры конструктивны.

     4.2 Механический фильтр
     
     Принцип работы фильтров основан на механическом улавливании засыпанным в фильтры материалом нерастворимых примесей фильтруемой воды.
     Фильтрующий материал должен обладать определенным гранулометрическим составом, не должен испаряться и измельчаться в процессе эксплуатации фильтров, не должен обогащать воду в процессе обработки различными примесями (железом, солями жесткости, кремнекислотой, органическими соединениями и т.д.). Для данных требований хорошо подходит фильтрующий материал «пуролат из антрацита».
               
               
     1 – корпус; 2 – верхнее дренажно-распределительное устройство; 3 – нижнее дренажно-распределительное устройство; 4 – фильтрующий материал; 5 – кислотостойкий бетон.
     Рисунок 4.2 – Вертикальный однокамерный механический фильтр.
     Обрабатываемая вода поступает в фильтр через ВДРУ и, проходяфильтрующий слой, освобождается от механических примесей. При этом в процессе работы происходит постепенное загрязнение фильтрующего слоя и, как следствие этого, возрастает сопротивление фильтра, снижаетсяскорость фильтрования.
     Сопротивление включенного в работу фильтра составляет примерно0,1 кгс/см2; фильтр отключается на промывку для удаления загрязненийпри перепаде 1,0-1,2 кгс/см2. Период от включения фильтра в работу до вывода его на промывку составляет фильтроцикл, продолжительность которого зависит в основном от загрязненности исходной воды, скорости фильтрации и обычно составляет на практике не менее 25 - 30 ч.В таблице 4.2 приведены основные характеристики  механического фильтра (однокамерный, вертикальный).
     Таблица 4.2 – Характеристикимеханического фильтра.
Показатели
Размерность
ФОВ 3,0 – 0,6
1
2
3
1. Диаметр
м
3,0
2. Площадь фильтрования
м^2
10
3. Высота
мм
4370
4. Слой загрузки
м
1,0
5. Нагрузочная масса
т
37
     
     Расчет механического фильтра
     
     Расчёт механических фильтров заключается в определении количества фильтров предназначенных для очистки воды, а также в определении времени работы до появления в фильтрате заданных концентраций и  расхода воды на собственные нужды.
     Расход воды Q, подаваемый от осветлителей, составляет 70м^3/ч. Концентрация взвешенных веществ в ней С_о составляет 10 мг/л. Выбраны к применению однокамерные осветлительные фильтры с антрацитовой загрузкой высотой фильтрующего слоя h равной 1,0 м и диаметром зерен антрацита 0,8 – 2,0 мм.Грязеемкость Гр фильтров составляет 2 кг/м^3; интенсивность промывки i=12 л/с?м^2; время взрыхления ?_взр=20 мин.
     Определяем требуемое количество фильтров по формуле:
n=Q/F
     где  F – площадь фильтрования, принимаемая 10м^2.
     n=70/10=7
     Принимаем расчетную скорость фильтрования V=10 м/ч. Определяем межпромывочный период работы фильтра по формуле:
     T_o=(h?Гр??10?^3)/(V?C_o )
     где  h – высота слоя фильтрующего материала; C_o – концентрация взвешенных веществ в фильтруемой воде, мг/л;  Гр – грязеемкость фильтрующего материала,  принимаемая 2 кг/м^3.
      T_o=(1,0?2??10?^3)/(10?10)=20 ч
     Количество промывок одного фильтра определяется по формуле:
    n=24/(T_o+t)
     где  24 – количество промывок фильтра в сутках; t – время простоя фильтра при промывке, обычно 0,5 ч.
     n=24/(29+0,5)=1,2. 
     Принимаем n=2 раз/сут.
     По окончании фильтроцикла производим взрыхление фильтрующего слоя, в результате которого из фильтра удаляются измельчённые частицы, что уменьшает гидравлическое сопротивление.
     Объемный расход воды на взрыхление фильтра:
     V_взр=(F?i??_взр?60)/1000
     где  F – площадь фильтрования, м^2; i – интенсивность промывки, л/(с?м^2);  ?_взр – время взрыхления, мин.
     V_взр=(7,1?12?20?60)/1000=102,3 м^3
     По окончании взрыхления проводим отмывку. Удельный  расход воды  на  отмывку, принимаем a = 1м3/м3.	
     Расход  воды  на отмывку определяем по формуле:
     V_отм=F?h_сл?a
     где  F – площадь фильтрования, м^2; h_сл– высота фильтрующего материала, м; a – удельный расход воды на отмывку,м^3/м^3.
     V_отм=7,1?1?1=7,1 м^3
     Суммарный  часовой расход воды на отмывку определяется по формуле:
     V=V_взр+V_отм
     где  V_взр– расход воды на взрыхление, м^3; V_отм - расход воды на отмывку,м^3.
     V=102,3+7,1=109,4 м^3
     Расход воды на собственные нужды (на промывку всех) фильтров равен:
     Q_сн=(V?n?N)/24
     Q_сн=(109,4?2?7)/24=63,8 м^3/ч 
     
     4.3Катионитовый фильтр первой ступени
     
     Катионитное умягчение воды самый важный процесс для подготовки питательной воды для теплоэнергетических установок. Умягчение воды катионированием производится путем фильтрования через катионит в специальных фильтрах.
     Назначением катионитовых фильтров первой ступени является максимально возможное, при данном расходе кислоты на регенерацию, поглощение всех катионов солей жесткости (кальций, магний, натрий и калий), содержащихся в обрабатываемой воде, и замена их катионом водорода, имеющимся в катионите, с образованием соответствующих кислот. 
     Катионитовый фильтр первой ступенизагружен среднекислотным сульфоуглём.
            
1 - подводящий патрубок воды;  2 - корпус фильтра; 3 - отводящий патрубок обработанной воды; 4 - нижнее дренажно-распределительное устройство;  5 - фильтрующий материал; 6 - верхнее дренажно-распределительное устройство; 7 - кислотостойкий бетон
Рисунок 4.3 –Катионитный фильтр
     Обрабатываемая вода поступает в фильтр через ВДРУ и, проходяфильтрующий слой, освобождается от солей жесткости (кальция, магния, натрия и калия) заменяя их на катионит водорода.При этом в процессе работы происходит постепенное загрязнение фильтрующего слоя. Катионитные фильтры первой ступени работают только в кислом режим.При увеличение пропуска солей жесткост.......................