Физические и химические методы обработки воды

    Содержание  соединений железа, мкг/кг                            не нормируется

    Содержание  соединений меди, мкг/кг                               не нормируется                     

    Содержание  растворенного кислорода, мкг/кг                              30

    Значение  Рн при t-25⁰С                                                                8,5 – 10,5

    Содержание  свободной углекислоты, мкг/кг                     не допускается

    Содержание  масел, мкг/кг                                                                3

    Содержание  NO₂, мкг/кг                                                      не нормируется 

    1.3. Результаты предварительного  выбора принципиальной схемы ВПУ и его обоснование

         Выбор схемы ВПУ зависит от состава исходной воды и требований к качеству обработанной воды.

          При работе установки на поверхностных (неосветленных) водах необходима их обязательная предочистка для удаления коллоидных и взвешенных веществ. При окисляемости более 15 мг/кг и содержании взвешенных веществ более 100 мг/кг требуется коагуляция с последующим фильтрованием.

         Применяемая аппаратура: коагуляционная установка (осветлитель со взвешенным шламовым фильтром); последующее фильтрование через механические фильтры. Содержание взвешенных веществ после механических фильтров должно отсутствовать.

        Обессоливание воды производится в ионитных фильтрах, куда поступает вода, прошедшая предочистку. Схему обессоливания выбирают в зависимости от качества исходной воды и типа парогенератора.

        

               Принимаем схему предочистки: коагуляция в осветлителе (коагулянт – FeSO₄), совмещенная с известкованием и осветление на механических фильтрах. Ионнообменная часть: 2 –ступенчатое Na – катионирование.

         Принципиальная схема ВПУ приведена  на рис. 1.1 и рис. 1.2.   
 

 

Рисунок 1.1. Схема предочистки

     1 – исходная вода; 2 – теплообменный  подогреватель; 3 – осветлитель;      4 – ввод извести; 5 – ввод коагулянта ; 6 – бак осветленной воды; 7 –  насос; 

8 – механический  фильтр; 9 – на ионитные фильтры; 10 – сброс осадка с продувочной  водой; 11 – греющий пар; 12 – конденсат  греющего пара. 
 
 

 
 

Рисунок 1.2. Схема ионообменной части ВПУ                                                     

1 – подвод осветленной воды; 2 – Na I– натрий-катионитный фильтр №1;

3 –Na II – натрий-катионитный фильтр №2; 4 – промежуточный насос;  5 – промежуточный бак; 6 – выход обработанной воды. 

1.4. Данные об изменениях  в составе воды, происшедших при  обработке ее по  принятой схеме  ВПУ

Изменение показателей качества воды по ступеням ВПУ

Таблица 1.1.

     Дозу коагулянта  FeSO₄ · 7H₂O  примем равной  0,7 мг-экв/кг.

     Жесткость после коагуляции воды:

     Карбонатная:          = 1,25  мг-экв/кг.                                                                                     

     Некарбонатная:     =    ,  мг-экв/кг.   

     Общая:                    =    =  2,47 мг-экв/кг.

     Остаточная  концентрация   , мг/кг, равна: 

         Щелочность:             Щ_о = 1,25 мг-экв/кг 

1.5. Расчет принятой  схемы ВПУ и  обоснование ее  соответствия требованиям  по величине продувки  котлов, относительной  щелочности котловой  воды и концентрации  углекислоты в  паре

     Принятая схема ВПУ должна соответствовать требуемым критериям качества питательной воды для барабанных котлов по трем параметрам:

1. допустимой величине продувки котлов;
2. относительной щелочности котловой воды;
3. концентрации углекислоты в паре.

     Для котлов ДКВР-20-13 с механической внутрибарабанной сепарацией пара продувка не должна превышать  10%  паропроизводительности.

     Относительная щелочность котловой воды для котлов, имеющих заклепочные соединения и работающих на давлении до 8 ати, не должна превышать 20%. Аналогично требование по щелочности для сварных котлов на давление более 10 ати. Концентрация углекислоты в паре допускается не более 20 мг/кг. Термическая барботажная деаэрация позволяет удалять кислород до 0,03 мг/кг.

     Величина продувки котлов определяется по формуле

Р =    ,  где

         S_о.в– сухой остаток обработанной воды, мг/кг;

_п.к- суммарные потери пара и конденсата в долях от паропроизводительности котельной;

S_к.в – сухой остаток котловой воды, мг/кг: для котла ДКВР-20-13 механической внутрибарабанной сепарацией пара  S_к.в=3000мг/кг.

          Сухой остаток обработанной в  результате предочистки и катионирования  воды с учетом происходящего  в парогенераторах превращения  кремневой кислоты в  Na₂SiO₃  и щелочных соединений в  NaOH  определяется по формуле:

S_о.в= 0,25С_орг + 71,04+ 58,45 + 85 + 61 + 40 Щ_о.в,

где  С_орг – концентрация взвешенных веществ в исходной воде, мг/кг;

 ,  ,  ,   - остаточные концентрации соответствующих     анионов после предочистки воды, мг/кг;

         Щ_о.в– остаточная нелетучая натровая щелочность обработанной воды,             мг-экв/кг. 
 
 

       Относительная щелочность обработанной  воды определяется по формуле: 
 

      Концентрация углекислоты в паре при деаэрации химически обработанной воды в термически барботажном деаэраторе

СО₂ = 22 ∙ Щ_о.в∙_п.к (0,4 + 0,7) 20 мг/кг,

где  22 – эквивалент СО₂, мг;

       0,4 – доля разложения NaHCO₃ в котле (0,6 разложилось в барботажном деаэраторе)

      0,7 – доля разложения Na₂CO₃ в котле, работающем на давлении 13 ати.

СО₂ = 22 ∙ 1,25 ∙ 0,548 ∙ (0,4 + 0,7) = 19,5  20 мг/кг 

1.6. Результаты выбора  окончательной схемы ВПУ и уточненный состав воды на различных этапах ее обработки.

          По результату расчета предварительно  выбранной принципиальной схеме  ВПУ делаем вывод: принятая  схема  ВПУ соответствует требованиям  по величине  продувки котлов, относительной щелочности котловой  воды и концентрации углекислоты  в паре. Изменения в составе  воды, происшедшие при ее обработке  соответствуют требованиям, предъявляемым  к качеству питательной воды  для паровых котлов данного  типа. 
 

1.7. Расчет производительности нетто

       Производительность ВПУ нетто  Q_н  м³/ч, для промышленных котельных, ТЭЦ, ГРЭС, где внутристанционные и внешние потери пара и конденсата, а также потери с продувочной водой восполняются химически умягченной или обессоленной водой, рассчитывается по формуле:

Q_н = k_зп.к.D_пn ,

где    k_з – коэффициент запаса, k_з = 1,1 1,2;

          D_п – паропроизводительность котла, т/ч;

          n – количество установленных котлов.

Q_н = 1,1 ·0,548 · 20 · 5 = 60,28 т/ч

    Производительность брутто ВПУ определяется по формуле:

Q_бр =   Q_н + q_сн,

где   q_сн – расход воды на собственные нужды ВПУ, м³/ч.

    Поэтому  технологический расчет ВПУ следует  начинать с конца, принимая  для каждой последующей ступени  расход воды в предыдущей. Последней  при этом рассчитывается осветлительная установка. 
 

2. РАСЧЕТ КАТИОНИТНОГО  ФИЛЬТРА

2.1. Расчет Na – катионитного фильтра (при двухступенчатой схеме Na-катионирования рассчитать фильтр 1 ступени)

     Важным элементом схемы ВПУ является катионитный фильтр. Необходимая площадь фильтрования  F_ф, м²  Na – катионитных и Н – катионитных фильтров определяется по формуле: 

где    - производительность ВПУ нетто, м³/ч;

          w = 30 м/ч - скорость фильтрования, (табл. 12, Приложения). 

   Число фильтров должно быть минимальным, но не менее трех (два рабочих). 

где    f = 1,77 м² - площадь фильтрования серийного фильтра 

     Принимаем n = 3 фильтра, из которых 2 – рабочих, 1 - резервный

     Длительность фильтроцикла, Т + t , ч 

где     n_ф – число фильтров;

           Т -  время полезной работы  одного фильтра, ч (Рекомендуется  принимать Т = 22,5 ч при ручном  управлении задвижками и 10,5 при  автоматизированном управлении  фильтрами);

         t – продолжительность регенерации, ч (рекомендуемое значение                                                                      t = 1,5 2,0 ч;

          h = 2,0 м – высота слоя ионита в фильтре;

          - рабочая емкость поглощения катионита, (по табл.11 Приложения);