Оборотное водоснабжение доменного цеха

 

4.2.3. Узел фильтрования воды

Для загрузки фильтров следует  применять кварцевый песок и  другие материалы, обеспечивающие технологический  процесс и обладающие требуемой  механической прочностью и химической стойкостью. В курсовом проекте предусматриваются  фильтры, загруженные кварцевым  песком фракции 1-2 мм. Скорость фильтрования принимается согласно табл.24                     СНиП 2.04.02-84* и составляет 10-12 м/ч, условия промывки – согласно п.6.123 СНиП 2.04.02-84* (водовоздушная промывка с интенсивностью 3,5-5 л/(с∙м²) воды и 15-25 л/(с∙м²) воздуха - 5 мин).

Площадь крупнозернистых  фильтров следует определять согласно п.6.98 СНиП 2.04.02-84*:

,

где  - полезная производительность станции, м³/сут;

 - продолжительность работы станции  в течение суток, ч;

 - расчетная скорость фильтрования при нормальном режиме , м/ч;

 - число промывок одного фильтра в сутки при нормальном режиме эксплуатации;

 - удельный расход воды на одну промывку одного фильтра, м³/м²;

 - время простоя фильтра в  связи с промывкой, принимаемое  для фильтров, промываемых водой, - 0,33 ч, водой и воздухом - 0,5 ч.

 м²

Подберем напорные фильтры, выпускаемые промышленностью (ООО  «Производственное предприятие  «ТЭКО-ФИЛЬТР, г. Тольятти).

Осветлительные фильтры (ФОВ) широко применяются на ВПУ ТЭЦ, ГРЭС, промышленных и коммунальных котельных; при очистке стоков; в меньшей степени - в других, специальных, схемах очистки для удаления на ступени предочистки взвешенных механических примесей. Осветление входящего потока происходит в результате прилипания загрязнений к поверхности и порам зерен фильтрующего материала, а также заполнения загрязнениями свободного пространства между частицами материала по всему объему фильтрующей загрузки.

Принимаем фильтр ФОВ-1,5-0,6.

 

 

 

 

Таблица 4. Технические характеристики фильтра ФОВ-1,5-0,6

Тип фильтра	Диаметр, мм	Производитель-ность, м3/час	Давление рабочее, МПа	Высота, мм	Масса, кг
ФОВ-1,5-0,6	1500	18	0,6	3150	1970

 

 

4.2.4. Узел отстаивания  воды

В курсовом проекте необходимо выполнить расчет отстойников и  реагентного хозяйства для обработки воды флокулянтом.

1. Расчет отстойников

Площадь радиального отстойника в плане:

,

где - расчетный расход воды в м³/ч;

- площадь вихревой зоны радиального  отстойника в м²;

- скорость выпадения взвеси, задерживаемой отстойником,  мм/с.

Радиус вихревой зоны:

 м,

где - радиус цилиндрического водораспределительного устройства, величина которого должна быть в пределах 2 – 4 м. Принимаем м, тогда м и м². Следовательно,

 м²

Внутренний радиус отстойника:

 м

Отсюда  м.

Применительно к типовому оборудованию, выпускаемому отечественной  промышленностью, диаметр радиального  отстойника принимаем равным 30 м (радиальный отстойник по типовому проекту 902-2-85/75).

 

Таблица 5. Технические характеристики радиального отстойника по типовому проекту 902-2-85/75

Номер типового проекта	Отстой-ник	Диаметр, мм	Глубина, м	Объем зоны, м3		Пропускная способность  м3/ч, при времени отстаивания 1,5 ч
				отстойной	осадка
902-2-85/75	Первичный	30	3,4	2190	340	1460

 

 

2. Расчет реагентного хозяйства

В курсовом проекте предусмотрена  реагентная обработка воды высокомолекулярным катионным полиэлектролитом «Праестол-650ВС». Доза реагента составляет г/м³. Концентрация рабочего раствора кг/м³. Раствор флокулянта готовят из сухого порошкообразного продукта.

Расход оборотной воды, подвергающийся реагентной обработке, равен м³/ч. Тогда массовый расход флокулянта по товарному продукту составит:

 г/м³ x 1732,5 м³/ч = 173,25 г/ч (0,173 кг/ч).

При концентрации раствора флокулянта кг/м³ расход флокулянта составит:

 м³/ч (173 л/ч)

На основе этой величины выбирают производительность насоса-дозатора. Принимаем плунжерный насос-дозатор НД3П200/10 Е(Д,К)13 А(В) производства ОАО «НЕФТЕМАШ» - Сапкон, г. Саратов (один рабочий и один резервный агрегаты).

 

Таблица 6. Технические характеристики плунжерного насоса-дозатора НД3П200/10 Е(Д,К)13 А(В)

Наименование  агрегата	Подача, л/ч	Давление, кгс/см2	Мощность
НД3П200/10 Е(Д,К)13 А(В)	200	8	0,25

 

Суточный расход раствора флокулянта составит:

 м³/сут

К устройству принимаем две  емкости рабочим объемом 4,5 м³ каждая. Емкости оснащены перемешивающими устройствами рамного типа. Режим работы емкостей периодический: из первой емкости осуществляют дозирование реагента, во второй – приготовление.

 

4.2.5.Узел обезвоживания  осадка

Узел обезвоживания осадка из радиальных отстойников включает в себя аппараты для сгущения осадка (сгустители), аппараты механического  обезвоживания (дисковые вакуум-фильтры  или камерные фильтр-прессы) и аппараты для сушки осадка.

1. Расчет количества осадка

В курсовом проекте принимаем, что удельный объем осадка, образующегося  в радиальных отстойниках, составляет от объема оборотной воды, поданной на очистку.

Таким образом, в отстойнике непрерывно образуется м³/ч осадка.

Осадок представляет собой  суспензию, состоящую из двух фаз: жидкой – оборотной воды, твердой –  сформированной, в основном, взвешенными  веществами.

Количество осадка по сухому веществу (твердой фазе) определяем исходя из того, что известны концентрация взвешенных веществ в исходной воде ( ), подаваемой в радиальный отстойник, и концентрация взвешенных веществ в очищенной воде после радиального отстойника ( ).

В радиальные отстойники подают воду с расходом м³/ч и содержанием взвешенных веществ мг/дм³, а отводят с концентрацией мг/дм³, то в отстойнике непрерывно выделяется:

 г/ч = 6058,6 кг/ч твердой фазы, обусловленной взвешенными веществами из оборотной воды. Таким образом, расход осадка по сухому веществу составит кг/ч.

Концентрация твердого вещества в осадке равна:

 кг/м³

2. Определение рабочих объемов сгустителей

Применяют различные способы  для уменьшения объема осадка. В  рамках курсового проекта рассматривается  метод гравитационного сгущения.

Содержание твердой фазы в рассматриваемом осадке таково, что происходит стесненное осаждение, т.е. имеет место столкновение частиц, в результате которых малые частицы  тормозят движение более крупных, а  крупные ускоряют движение мелких частиц. В итоге наблюдается более медленное коллективное (стесненное) осаждение.

В курсовом проекте продолжительность  процесса гравитационного сгущения осадка принята  ч. За это время объем осадка снижается в раза, а концентрация твердой фазы увеличивается в три раза.

В сгуститель подают осадок из радиальных отстойников с расходом м³/ч и концентрацией кг/м³. Тогда из сгустителя откачивают сгущенный осадок с расходом м³/ч и концентрацией кг/м³. При этом из сгустителя отводят осветленную (надосадочную) воду с расходом м³/ч.

Объем сгустителя должен обеспечивать продолжительность пребывания в  нем осадка ч. Таким образом, минимальный объем сгустителя должен быть:

 м³

Поскольку процесс сгущения происходит непрерывно, не в «идеальных»  условиях («идеальные» условия - лабораторный цилиндр) и свойства осадка могут  меняться, то необходимо ввести коэффициент  запаса 1,5.

Таким образом, следует предусмотреть  сгуститель рабочим объемом  м³.

К устройству принимаю два  сгустителя (один рабочий и один резервный аппараты).

3. Выбор типа фильтровального оборудования и подбор типоразмеров аппаратов

Для обезвоживания рассматриваемого типа осадка могут быть применены  камерные фильтр-прессы и дисковые вакуум-фильтры.

Примем к использованию  камерные фильтр-прессы. При этом в фильтр-прессы будут подавать из сгустителя осадок с расходом 17,3 м³/ч и концентрацией 351 кг/м³. Массовый расход осадка по сухому веществу составит кг/ч.

Поскольку производительность фильтр-прессов по сухому веществу будет равна  кг/(м2·ч), то потребуется м² рабочей площади фильтрования. При этом, поскольку процесс осуществляют в производственных условиях, то необходимо ввести коэффициент запаса . Таким образом, потребуются фильтр-прессы с общей площадью фильтрования равной м². По каталогу принимаем три фильтр-пресса ЧМ 80/50 - 1200x1200 с рабочей площадью фильтрования каждого 80 м² (производитель фильтр-прессов - «НПК - Восточная Украина»).

Влажность осадка после фильтрования равна 20-30%.

4. Выбор сушилки для осадка

Осадок после фильтровального  оборудования с влажностью 20-30% необходимо дальше обезвоживать для возможности  его транспортировки по железной дороге к месту утилизации (на агломерационное  производство). Для транспортировки  осадка необходимо выполнение требований перевозчика: влажность не более 6-10 % зимой и 10-15 % летом.

Для дополнительного обезвоживания  осадка следует предусмотреть сушилку  барабанного типа.

В узел фильтрования подают осадок с массовым расходом по сухому веществу равным 6072,3 кг/ч. После фильтрования осадок имеет влажность 25%, т.е. массовый расход влажного осадка составляет кг/ч ≈ 9 т/ч. Тогда можно принять к устройству две сушилки барабанные (обе рабочие) марки СБ-4,5 с производительностью каждой до 6 т/ч.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

В курсовом проекте были рассмотрены вопросы современного состояния оборотного водоснабжения  в российских условиях. При проектировании систем водоснабжения промышленного  предприятия был составлен водный баланс, в котором указываются  расходы воды для всех категорий  потребителей и потери воды. При  составлении водного баланса  учитываем  потери:

А) «Чистого» оборотного цикла:

- расход воды, теряемой  у потребителей ЧОЦ, составляет 20 м³/ч;

- потери на градирне (на  капельный унос и испарение)  составляют 33,656 м³/ч;

- расход воды, подаваемой  в «грязный» оборотный цикл (продувка  в ГОЦ) составляет 140 м³/ч;

- расход подпиточной воды составляет 193,7 м³/ч.

Б) «Грязного» оборотного цикла:

- расход охлажденной воды, отводимой из градирни в резервуар  охлажденной воды, составляет 1610 м³/ч;

- расход нагретой воды, подаваемой на градирню, составляет 1732,5 м³/ч;

- расход воды, подаваемой в радиальные отстойники, составляет 1732,5 м³/ч;

- потери на градирне (на  капельный унос и испарение)  составляют 31,877 м³/ч;

Кроме этого, был произведен расчет сооружений оборотного водоснабжения. В «чистом» оборотном цикле для  охлаждения воды принимаются вентиляторные градирни БМГ – 2000 ООО «ТМИМ», г. Нижнекамск, насосы горизонтальные двустороннего входа 1Д630-90 с подачей 500  м³/ч – 4 рабочих и 2 резервных (ОАО «ГМС Насосы», г. Ливны).

Для борьбы с коррозией  и солеотложениями в применяется реагент на основе органофосфатов.  Готовая потребность в товарном растворе реагента «КИСК-1» составит 18,57 м³/год.