热力发电厂水处理Word文件下载.doc
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2.2.5碱度的校核 10
3.补给水处理系统设备选择 10
3.1离子交换系统的选择 11
3.2预处理系统的选择 12
4.补给水处理系统工艺计算 13
4.1补给水处理系统出力的计算 14
4.2混床的计算 14
4.3阴床的计算 18
4.4除碳器的计算 22
4.5阳床的计算 26
4.6滤池及澄清池的计算 30
5.箱类选择 35
5.1除盐水箱 35
5.2清水箱 35
5.3除盐水箱 35
6.总结 36
7.平面布置图说明 36
8.系统布置图说明 37
9.设计总结与思考 37
10.主要参考文献 38
一、设计任务及基本要求
1.1设计任务
设计内容:
某电厂锅炉补给水处理工艺设计
1.2设计资料
(1)机组形式和装机容量为2×
300MW,锅炉为2台亚临界压力自然循环汽包炉,额定蒸发量:
1025吨/时。
(2)汽水损失:
正常运行时汽水损失及事故状况下汽水损失按规定取值
轴承冷却水系统补充水10吨/时
吹灰及点火燃油系统汽水损失10吨/时
化学及暖通用汽10吨/时
(3)原水水质
设计水源:
地表水
提供水源水温:
最高25℃
最低4℃
水质分析数据:
见表1
表1水质分析结果
水质指标
pH值
悬浮固体
含盐量
总硬度
全碱度
Ca2+
单位
—
mg/L
mmol/L
数据
7.53
49.3
216
2.76
1.82
38.03
Mg2+
Na+
K+
HCO3-
SO42-
Cl-
9.88
8.6
109.6
36.04
15.6
NO3-
游离CO2
全SiO2
活性SiO2
(COD)Mn
8.55
9.54
5.34
(4)工程主要气象特征与环境条件
多年平均气温:
10.3℃
极端最高气温:
39.2℃
极端最低气温:
-28.2℃
多年平均风速:
2.3m/s
全年主导风向:
西北风
年最大冻土深度:
90cm
多年平均降水量:
655.8mm
抗震烈度:
7度
1.3设计原则
1、根据需方给定的设计条件,寻求最佳解决方案;
2、设备必须具有较好的防腐能力;
3、设备技术应该是先进的、可靠的;
4、保证稳定的出水水质。
二、补给水量计算及水质校核
2.1热力设备补给水量计算
设计机组对补给水量的要求,除了要能满足正常补给水量外,还要在非正常情况下也能提供足够的合格补给水量。
非正常情况是指机组启动或事故状况下对水量的增加的需求。
具体的说,参照火力发电厂化学设计技术规程(DLT5068-2006),设计的补给水水量应满足下列诸方面需要:
(1)厂内正常的汽水损失D1
这部分损失不包括排污及生产和非生产用水,对于机组形式和装机容量为300MW的亚临界压力自然循环汽包炉,其汽水损失为锅炉最大连续蒸发量的1.5%(200MW机组,取值2.0%),即
(2)考虑机组启动或事故而要增加的水处理设备出力D2
对于装机容量为2×
300MW的机组,其D2为全厂最大一台锅炉连续蒸发量的6%,即
(3)其他用水汽损失D4
轴承冷却水系统补充水10吨/时
(4)闭式热网损失D5
该数值包括启动等非正常情况的需要,但正常与非正常损失之和不得小于20m3/h,取D5。
(5)锅炉排污损失DP
不论正常与非正常情况,排污率P均按排污最大值取值,此时锅炉排污损失为:
2.2水分析资料的校核
水质资料是选择水处理方案和工艺系统、进行设备设计及确定化学药品耗量的重要基础资料,所以水质资料的正确与否,直接关系到设计结果是否可靠。
为了确保水质资料准确无误,必须在设计开始之前,对水质资料进行必要的校核。
校核.就是根据水质各分析项目之间的关系。
验证其数据的可靠性。
水分析结果的校核,一般分为数据性校核和技术性校核两类。
数据性校核式对数据进行核对,保证数据不出出错:
技术性校核式根据天然水中各成分的相互关系,检查水分析资料是否符合水质组成的一般规律,从而判断分析结果是否正确。
经过校核如发现误差较大时,应重新取样分析。
校核一般包括以下几个方面。
2.2.1阴阳离子含量的审查
根据电荷平衡原理,水中各种阴离子单位电荷的总和必须等于各种阳离子单位电荷的总和,所以
阳离子单位电荷总和为:
阴离子单位电荷总和为:
因此,此水样数据总体符合电荷平衡,数据在误差范围内,可参考计算。
2.2.2含盐量与溶解固体的校核
水的含盐量表示水中阴阳离子之和,即
式中:
——水中除铁、铝之外的所有阳离子之和
——水中除溶解硅酸根外的所有阴离子之和
所以,对含盐量与溶解固体的校核后,其误差为:
此水样含盐量与溶解固体相近,数据在误差范围内,可参考计算
2.2.3pH的校核
实测的pH值可能存在一些误差,因此利用水中的碳酸氢根和二氧化碳的浓度,依据碳酸平衡关系,计算水的理论pH值,借此检查实测的pH值的准确性。
对于pH<8.3的水样,可知:
其与实际测量pH的误差为:
因此,此水样实际测定pH与理论pH相近,数据在误差范围内,可参考计算。
2.2.4硬度的校核
水中碳酸盐硬度可分为钙硬和镁硬,在天然水中,硬度值约为钙硬和镁硬的总和,少量的铁等物质含量很少,可忽略。
实际测得硬度为2.76
水样实际测定硬度与理论硬度相近,数据在误差范围内,可参考计算。
2.2.5碱度的校核
对于pH<8.3的水样,水中的碱度在数值上约为碳酸氢根的浓度。
此时:
实际测得全碱度为1.82
水样实际测定碱度与理论碱度相近,数据在误差范围内,可参考计算
三、补给水处理系统设备选择
水处理系统设计包括两个方面,一是合理的选择系统,二是进行系统的工艺设计计算。
选择系统是非常重要的,因为系统选择的好坏,直接关系到后运行的安全性和经济性。
因此应当根据锅炉型式、蒸汽参数、减温方式、原水水质等因素,并考虑技术经济两方面因素对系统进行综合比较,选择在技术上先进,能满足热力设备对水质的要求,在经济上又合理的水处理系统。
本设计所选的系统主要是指补给水处理系统。
补给水处理系统包括两个部分:
预处理及预脱盐系统和离子交换系统。
每一部分的选择都必须考虑后续系统(设备)对其出水水质的要求及本身进水水质两方面的因素。
水处理系统的工艺计算是对所选定的系统,通过工艺计算来确定各种设备的规格及主要的运行参数。
本设计选定混凝—澄清—过滤—一级复床除盐—混床系统。
3.1离子交换系统的选择:
锅炉补给水处理系统的最后一级目前都采用离子交换的深度处理,以保证彻底去除硬度及其他盐类。
离子交换系统有许多种,具体选择应根据热力设备对补给水水质的要求和各自系统的出水水质并考虑原水水质等情况决定。
离子交换系统选择的一般步骤是:
先将热力设备要求的补给水水质与各种水处理系统的实际出水水质进行对照,找出出水水质符合要求的系统,然后再对选出的系统进行详细的技术经济比较,最后确定在技术上先进、经济上合理、又切实可行的系统作为最后选定的系统。
对于亚临界压力汽包锅炉,它们对炉水和给水水质要求很高,必须采用一级复床除盐加混床系统。
1.系统选择
(1)根据锅炉参数选择系统
对于本设计的锅炉,即亚临界汽包锅炉,它们对炉水和给水水质要求很高,必须采用一级复床除盐加混床系统;
某些情况下,可以采用简化的一级复床除盐加混床系统、二级复床除盐和二级复床加混床系统。
(2)根据锅炉减温方式选择系统
采用混合式减温,减温灵活度比较大,对减温水水质要求很严,特别是,其含量宜在以下,所以补给水必须是除盐水或蒸馏水,水处理系统也应该是相应的除盐系统。
(3)根据离子交换设备进水水质选择系统
本组水质总盐含量不高,总阳离子含量小于,强酸阴离子含量小于,可以采用强型树脂的一级复床除盐系统或一级复床除盐加混床系统。
综合考虑,为了保证热力设备对水质的要求,并在经济上合理,选用一级复床除盐加混床系统。
2.床型选择和树脂选择
(1)床型选择
床型不同,其运行方式也不同,为了克服顺流式固定床的再生剂量大,出水水质差,浮动床的需要体外擦洗设备,设备复杂,树脂损耗大,不以低流速及间断运行等缺点,采用逆流再生固定床。
其运行时水流从上往下,而再生液是从下向上通过树脂层,再生剂量省,而出水水质好,废液排放少,但设备构造和运行比较复杂。
(2)树脂选择
凝胶型树脂比大孔型树脂价格便宜,货源充足,一般情况下首先考虑选用凝胶型树脂。
本组给定水源水质较好,阴阳离子总含量较低,有机物及氧化物含量均较小,对树脂没有特殊要求。
所以,选用凝胶型树脂。
3.2预处理系统的选择:
预处理系统是指离子交换系统或预脱盐系统的前处理部分。
它是根据原水水质和后续系统(离子交换或预脱盐系统)对水质的要求来确定的。
(1)本组以地表水作水源,水中悬浮物含量为,接近用混凝澄清过滤。
如果水在某些时候含砂量或悬浮物含量较高,影响混凝澄清处理时,则要设置预沉淀设施。
因悬浮物含量不高,为保证悬浮物的去除直接用混凝澄清过滤。
(2)混凝剂的选择
目前在水处理中,多采用聚合硫酸铁,它是一种棕红色粘稠液体,相对密度1.45~1.50,碱化度在8%~14%。
设计中水处理的混凝剂选择聚合硫酸铁。
聚合硫酸铁的优点:
①适用范围广。
适应原水浊度变化范围(60~225mg/L)比较宽。
②对原水中溶解性铁去除率高,设备正常运行时,不会发生混凝剂本身铁离子后移现象,且药剂用量少。
③与铝相比,铁盐生成的絮凝状物密度大,沉降速度快,最优pH值范围比铝盐宽。
受温度影响比铝盐小。
④运行一旦不正常,用铁盐处理的出水中的铁离子会使水带色。
铁盐和吕盐联合使用,有利于处理低温水。
2.预脱盐系统
预脱盐装置在水处理系统中一般安置于预处理装置和离子交换器之间,对水进行部分脱盐,这样可减轻离子交换器装置的负担。
预脱盐装置一般用于原水含盐量较高的场合,本组含盐量为,所以不用进行预脱盐处理。
由于余氯不高,没有有机物,所以无需增加后续活性炭床进行吸附处理。
四、补给水处理系统工艺计算
补给水处理系统的工艺计算,一般是由后向前逐级进行,即先计算混床,再计算阴床、除碳器、阳床、过滤设备、澄清设备。
采用这样的计算顺序,原因有两方面:
一是根据锅炉类型确定的补给水的水质和水量是指补给水处理系统最后一级出水;
二是是因为补给水处理系统各级都有自用水,自用水量要由前一级设备提供,不计算后一级,前一级就无法计算。
每一级设备的工艺计算顺序是:
计算需要的出力,根据出力和允许流速选择设备规格和台数,核算运行周期,再计算自用水量及药剂消耗。
补给水处理系统的工艺计算及设备选择一般有如下原则:
1.水处理系统设计出力(设备最大供水量),应能满足发电厂正常汽水损失和因机组启动或事故而需增加的汽水损失之和,各种药品耗量则按正常供水量计算。
2.设计水质是采用有代表性的年平均水质进行工艺计算,再以年最差水质对系统设备台数和运行周期进行校核,要保证在最不利的条件下,设计的系统也能满足发电厂正常生产的要求。
3.澄清池(器)设计不宜少于两台,对凝汽式电厂当有一台检修时,其余的澄清池应能保证正常供水量(不考虑启动用水)。
对热电厂澄清池检修可考虑在机组低负荷时进行。
若澄清池只用于短期悬浮物含量高的季节性处理时,可只设一台,但应有旁路及接触混凝设施。
4.过滤器(池)设计不应少于两台,当有一台检修时,其余过滤器应能在正常供水量时滤速不超过规定值的上限。
每昼夜每台反洗次数宜按1~2次安排。
5.一级除盐的各类离子交换器设计台数不宜少于两台,其计算出力应包括系统中自用水量。
正常再生次数宜按每台每昼夜1~2次考虑。
当采用程序控制时,可按2~3次考虑。
除盐设备可不设检修备用,当一台检修时,其余设备应能满足全厂正常补给水量的需要。
再生时需要的水量,对凝汽式电厂,可由除盐水箱贮存,因此设备处理要包括再生时需要的供水量;
对向外供热的电厂,当水处理设备出力较小时,可同凝汽式电厂一样设置足够容积的除盐水箱贮存再生时需要水量,当水处理设备处理较大时,应设置再生备用设备。
4.1补给水处理系统出力的计算:
1.系统正常供水量(m3/h):
2.系统最大供水量(m3/h):
3.水处理系统出力(m3/h):
自用水部分集中供应时,a=1.2
①.
②.
4.2 混床的计算:
(1)总工作面积
取混床的流速()
正常
最大
(2)选择混床台数
采用XS系列阴阳混合离子交换器,选取规格为Φ2000mm
表2离子交换床的规格
规格
出水量(m3/h)
滤速(m/h)
材质
高度(mm)
重量(mm)
φ500
9.8
50
A3衬胶
3880
900
φ600
14.1
"
3900
1100
φ750
12.5
3950
1250
φ800
25.1
4000
1500
φ1000
39.3
4125
1600
φ1500
88
4880
3510
φ2000
157
5600
6280
φ2500
245
5650
9020
正常,取1台
最大,取2台
此时,,满足设计要求,故采用2台直径为2m,高度为5.6m的混床。
(3)校验实际运行流速
此时在40~60范围内,实际流速没有超过规定值,设计符合要求。
(4)混床内树脂体积
树脂总高度,因为阴阳树脂的体积比为2:
1,所以,
阳树脂
阴树脂
(5)混床周期制水时间
(6)再生时用酸
100%酸:
取
工业酸:
取工业酸浓度
再生酸液:
取再生液浓度
稀释用水:
进酸时间:
取进酸流速,再生酸液密度
(7)再生时用碱量
100%碱:
工业碱:
取工业碱浓度
再生碱液:
进碱时间:
取进碱流速,再生碱液
(8)再生时自用水量
反洗用水:
取反洗流速,反洗时间
置换用水:
取置换时水的比耗
正洗用水:
取阳树脂正洗水比耗,
阴树脂正洗水比耗
部分集中供应自用水:
总用水:
(9)再生用压缩空气量
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