Обмывочные воды поверхностей нагрева пиковых котлов воздухоподогревателей.

Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

Политехнический институт

 

 

Кафедра Тепловые Электрические Станции

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

 

Обмывочные воды поверхностей нагрева пиковых котлов воздухоподогревателей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Преподаватель                                              _________   Криворучко В.В.

                                                                                                           подпись, дата      инициалы, фамилия

 

Студент ФЭ11-01Б             071103992         _________    Игнатов А.В.

                         номер группы        номер зачетной книжки         подпись, дата     инициалы, фамилия

 

 

 

 

 

Красноярск 2014

 

Очистка обмывочных вод поверхностей нагрева котлов 
 
Обмывочные воды регенеративных воздухоподогревателей (РВП) представляют собой кислые растворы (рН= 1,3...3), содержащие грубодисперсные примеси: оксиды железа, кремнекислоту, продукты недожога, нерастворившуюся часть золы, свободную серную кислоту, сульфаты тяжелых металлов, соединения ванадия, никеля, меди и др. 
 
В среднем обмывочная вода содержит, г/л: свободную кислоту (в пересчете на Н2SО4) 4...5, железо 7...8, никель0,1...0,15, ванадий 0,3...0,8, медь 0,02...0,05, взвешенные вещества 0,5, сухой остаток 32...45. 
 
Сточные воды от обмывок РВП и конвективных поверхностей нагрева котлов обезвреживаются нейтрализацией их щелочами. При этом ионы тяжелых металлов осаждаются в шлам в виде соответствующих гидрооксидов. Так как обмывочные воды мазутных котлов содержат ванадий, шлам, образующийся при их нейтрализации, является ценным сырьем для металлургической промышленности. Поэтому процесс нейтрализации и очистки обмывочных вод организуется так. чтобы конечными продуктами являлись обезвреженная осветленная вода и обезвоженный ванадиевый шлам, который направляется на металлургические заводы. 
 
Нейтрализация обмывочных вод производится в одну или две стадии. При нейтрализации в одну стадию сточные воды обрабатываются известковым молоком до рН=9,5...10 и выпадения всех токсичных компонентов в осадок. 
 
На рис.1 показан разработанный ВТИ и Теплоэлектропроектом и внедренный на Киевской ТЭЦ-5 вариант схемы нейтрализации и обезвреживания обмывочных вод РВП. В этой схеме обмывочные воды подаются в бак-нейтрализатор, в который также дозируется и раствор извести. Раствор перемешивается насосами рециркуляции и сжатым воздухом, затем отстаивается в течение 7...8 ч, после чего часть осветленной воды (50—60%) используется повторно на обмывку котлов, а шлам подается для обезвоживания на фильтр-прессы типа ФПАКМ. Шлам шнековым транспортером отправляется на расфасовку и на склад. Производительность фильтр-пресса 70 кг/(м2×ч). Фильтрат из фильтр-пресса поступает на катионитный фильтр для улавливания остатков катионов тяжелых металлов. Фильтрат катионитных фильтров сбрасывается в водоем. 
 
 
 
 
^ Рис.1. Схема установки для обезвреживания и нейтрализации обмывочных вод котлов и РВП: 
 
1—обмывочная вода; 2—бак-нейтрализатор; 3—насос; 4—фильтр-пресс; 5—техническая вода на промывку фильтровальной ткани; шнековый транспортер; 7—машина для зашивания мешков; 8—погрузчик; 9—бак-сборник; 10—насос фильтрата; 11—насос раствора соли; 12—бак-мерник раствора соли; 13—фильтрат; 14—регенерационный раствор; /5—катионитный фильтр; 16—известковое молоко; 17—мешалка; 18—насос; 19—осветленная вода на повторное использование; 20—сжатый воздух 
Регенерация фильтра производится раствором NаСl, регенерационные воды сбрасываются в бак-нейтрализатор. Вода обезвреживается, однако получаемый шлам обогащен оксидами железа, сернокислым кальцием и беден соединениями ванадия (пентаоксида ванадия менее 3...5%).  
 
Челябинским научно-исследовательским институтом металлургии (ЧНИИМ) совместно с Киевской ТЭЦ-5 разработан метод повышения содержания ванадия в осадке. При одностадийной нейтрализации в качестве реагента-осадителя используют смесь, содержащую гидрооксид железа Fе(ОH)2, кальция Са(ОН)2, магния Мg(ОН)2 и силикат-ион SiO32-. Процесс осаждения производится при рН=3,4...4,2. 
 
Для повышения концентрации соединения ванадия в шламе процесс осаждения можно организовать в две стадии. На первой стадии производится обработка щелочью (NаОН) до рН=4,5—4,0, при котором происходит осаждение Fе(ОН)3 и основной массы ванадия, а на второй стадии процесс нейтрализации проводится при рН=8,5...10, при котором осаждаются остальные гидроокиси. Вторая стадия осуществляется известью. В этом случае ценность представляет шлам, полученный на первой стадии нейтрализации. Регенерация фильтра производится раствором NаСl, регенерационные воды сбрасываются в бак-нейтрализатор. Вода обезвреживается, однако получаемый шлам обогащен оксидами железа, сернокислым кальцием и беден соединениями ванадия (пентаоксида ванадия менее 3…5%).

Челябинским научно-исследовательским институтом металлургии (ЧНИИМ) совместно с Киевской ТЭЦ-5 разработан метод повышения содержания ванадия в осадке. При одностадийной нейтрализации в качестве реагента-осадителя используют смесь, содержащую гидрооксид железа Fе(ОH)2, кальция Са(ОН)2, магния Мg(ОН)2 и силикат-ион SiO32- Процесс осаждения производится при рН=3,4…4,2.

Для повышения концентрации соединения ванадия в шламе процесс осаждения можно организовать в две стадии. На первой стадии производится обработка щелочью (NаОН) до рН=4,5-4,0, при котором происходит осаждение Fе(ОН)3 и основной массы ванадия, а на второй стадии процесс нейтрализации проводится при рН=8,5…10, при котором осаждаются остальные гидроокиси. Вторая стадия осуществляется известью. В этом случае ценность представляет шлам, полученный на первой стадии нейтрализации.

 

 

 

 

Обмывочные воды регенеративных воздухоподогревателей и конвективных поверхностей нагрева котлоагрегатов, работающих на мазуте

 Необходимо предусматривать нейтрализацию и обезвреживание токсичных веществ, содержащихся в сточных водах от обмывки РВП и конвективных поверхностей нагрева котлоагрегатов, работающих на мазуте. Сброс этой группы вод в водоемы без нейтрализации и обезвреживания токсичных веществ недопустим.

При проектировании узла нейтрализации и обезвреживания этих вод надлежит руководствоваться следующими данными:

а) для обмывки РВП принимать:

количество обмывочной воды 5 м3 на 1 м2 сечения ротора;

продолжительность обмывки - 1 ч;

периодичность обмывки - один раз в 30 суток.

Общее количество обмывочных вод для РВП различного диаметра принимать по табл. 1.

Таблица 1

Диаметр ротора, м	Сечение ротора без ступицы вала, м2	Общее количество воды за промывку, м3
4,1	12,0	60
5,0	18,5	93
5,4	22,0	110
6,8	35,5	178
7,0	37,5	188
9,8	73,5	370
14,0	151,2	750

 

б) для обмывки конвективных поверхностей нагрева котлоагрегата принимать:

периодичность обмывки один раз в год перед ремонтом;

продолжительность обмывки - 2 ч;

расход воды на обмывку котла паропроизводительностью 320 т/ч и более - 300 м3.

в) для обмывки пиковых котлов принимать:

среднюю периодичность обмывки - один раз в 15 суток работы;

продолжительность обмывки - 30 мин.

Расход воды на обмывку котлов различного типа принимать:

Тип котла	Расход воды на одну обмывку, м3
ПТВМ-50-1	15
КВГМ-100 (ПТВМ)	20
КВГМ-180 (ПТВМ)	25

 

Для пиковых котлов, оборудованных дробеструйной очисткой поверхностей нагрева, периодичность обмывок принимать один раз в год.

Расчетный состав обмывочных вод как РВП, так и мазутных котлоагрегатов, принимать по табл. 2.

Таблица 2

Вещества, содержащиеся в воде после обмывки	Содержание вещества
	в пересчете на соединения	г/л
Механические примеси	-	0,5
Свободная серная кислота	H2SO4	4 - 5
Железо	Fe	7 - 8
Никель	Ni	0,1 - 0,15
Ванадий	V	0,3 - 0,8
Медь	Cu	0,02 - 0,05
Сухой остаток	-	32 - 45

 

При проектировании узла нейтрализации и обезвреживания обмывочных вод необходимо, как правило, предусматривать осаждение ванадийсодержащего шлама, удовлетворяющего требованиям металлургических заводов. Этому условию соответствует нейтрализация обмывочных вод в две стадии:

первая - обработка вод едким натром до величины рН, равной 4,5 - 5, для осаждения окислов ванадия и отделение ванадийсодержащего шлама на фильтр-прессах типа ФПАКМ;

вторая - обработка осветленной после первой стадии воды известью до величины рН равной 9,5 - 10 - для осаждения окислов железа, никеля, меди, а также сульфата кальция.

Расчетный расход реагентов для нейтрализации обмывочных вод принимать:

едкого натра в первой стадии - 6,0 кг/м3 в пересчете на NaOH;

извести во второй стадии - 5,6 кг/м3 в пересчете на CaO.

Объем жидкого шлама в баке-нейтрализаторе после 5 - 6-часового отстаивания осадка в первой стадии принимать равным 20 % от первоначального объема обмывочной воды, а содержание твердого вещества в нем - равным 5,5 %.

Объем жидкого шлама в баке-нейтрализаторе после 7 - 8 часового отстаивания осадка во второй стадии принимать равным 30 % от первоначального объема осветленной воды в первой стадии, а содержание твердого вещества в нем - равным 9 %. При нейтрализации вод технической известью содержание твердого вещества в осадке принимать с учетом балласта в известковом молоке.

Жидкий шлам после первой стадии направлять в специальный бак сбора шлама.

Бак оборудуется трубопроводом рециркуляции для получения шлама равномерной концентрации и подачи его на фильтр-пресс. Полученный после фильтрования шлам пакуется в мешки, складируется и направляется для переработки на металлургические заводы.

Временно, при отсутствии фильтр-прессов, предусматривается емкость с нефильтруемым основанием из расчета складирования шлама от первой стадии нейтрализации в течение 5 лет.

Нейтрализацию обмывочных вод в две стадии следует предусматривать в различных баках-нейтрализаторах с целью получения более чистого ванадийсодержащего шлама.

Жидкий шлам после второй стадии нейтрализации необходимо направлять на шламоотвал с устройством противофильтрационного покрытия, емкость которого рассчитывается на 10 лет работы ТЭС полной проектной мощности.

Осветленные воды после второй стадии нейтрализации направляются на повторное иcпользование для обмывки РВП и конвективных поверхностей нагрева котлоагрегатов. Продувка этой системы осуществляется водой, транспортирующей шлам на шламоотвал. Вода после отстаивания подается в поток засоленных сточных вод согласно пункту 6.7.

 Средний состав нейтрализованных  обмывочных вод принимать:

содержание ванадия, никеля, меди, железа - менее 0,1 мг/л каждого;

рН - от 9,5 до 10; содержание СаSО4 - до 2 г/л.

 

Средний состав шлама после нейтрализации следует принимать по табл. 3.

Таблица 3

Вещества, входящие в состав сухого шлама	Весовые %
	при осаждении в первой стадии	при осаждении во второй стадии
Соединения ванадия в пересчете на V2O5	20 - 30	-
Соединения железа в пересчете на Fe2O3	40 - 60	35 - 40
Окись никеля и окись меди	-	2 - 3
Сульфат кальция	4 - 8	40 - 55
Прочие вещества	10 - 20	10 - 15

 

Каждый бак-нейтрализатор должен вмещать обмывочные воды от обмывки одного РВП и реагенты для их нейтрализации Число баков-нейтрализаторов на ТЭС следует принимать не менее двух и не более четырех в зависимости от конкретных условий.

При обмывке пиковых котлов на пылеугольной ТЭС допускается нейтрализация обмывочных вод известью. Нейтрализованную воду вместе со шламом возможно направлять в систему гидрозолоудаления при рН осветленной воды не ниже 7. При рН осветленной воды ниже 7 необходимо предусматривать отдельный шламонакопитель.

Расчетный расход извести при нейтрализации обмывочных вод по предыдущему пункту принимать 7 кг/м3 в пересчете на СаО.

   Должна осуществляться антикоррозионная защита емкостей для сбора и нейтрализации обмывочных вод, а также трубопроводов подачи обмывочных вод в узел нейтрализации.

Емкости оборудуются насосами рециркуляции, разводкой воздуха и подводом реагентов.

Насосы для перекачки и рециркуляции нейтрализуемых вод надлежит принимать в кислотостойком исполнении.

 

 

Список использованных источников.

В.В. Жабо охрана окружающей ϲᴩеды на ТЭС и АЭС (1992г.)