Системы производственного водоснабжения

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Данные для проектирования

2. Выбор системы водоснабжения

2.1 Выбор схемы водоснабжения

2.2 Балансовая схема

3. Охлаждающая система оборотного водоснабжения

3.1 Определение расчетных расходов

3.2 Определение потерь воды в системе

3.3 Гидравлический расчет водопроводных сетей (В5)

3.4 Гидравлический расчет самотечной сети (В4)

3.5 Расчет градирен

3.6 Обработка подпиточной и циркуляционной воды

3.7 Расчет циркуляционной насосной станции

3.8 Расчет усреднителя

3.9 Расчет камеры реакций

Заключение

Список литературы



ВВЕДЕНИЕ

Система водяного охлаждения, и в частности наиболее распространенная их разновидность - системы оборотного водоснабжения, являются одним из важнейших элементов технологического комплекса предприятий многих отраслей промышленности. От качества и эффективности работы системы оборотного водоснабжения зависят производительность технологического оборудования, качество и себестоимость продукта, удельный расход сырья и электроэнергии.

Обеспечение качественной работы системы оборотного водоснабжения дает возможность мобилизовать большие резервы производственных мощностей, и добиться значительного повышения эффективности и экономичности работы промышленных предприятий. При эксплуатации систем оборотного водоснабжения нередко возникают большие затруднения, обусловленные образованием различных отложений и обрастанием в теплообменных аппаратах, трубопроводах и градирнях. Эти отложения и обрастания образуются вследствие физико-химических и биологических процессов, происходящих в системах. Большой ущерб промышленному предприятию наносят и процессы коррозии теплообменного оборудования и трубопроводов, а так же разрушение конструкционных материалов градирен.

Цель курсового проекта - ознакомление с системами и схемами производственного водоснабжения, с сооружениями для охлаждения оборотной воды, особенностями водоснабжения различных отраслей промышленности и методами подготовки воды для производственных нужд.



1. ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

водоснабжение система сеть

Географические данные для проектирования: г. Усть-Каменогорск

Источник водоснабжения: река в 3,2 км южнее объекта

Качество воды в источнике водоснабжения: М=600 мг/л, Ц=80 град, Ж0=5,9 мг-экв/л, Са2+=3,9 мг-экв/л, Mg2+=2,0 мг-экв/л, Na+=8 мг-экв/л, SO42+=3,5 мг-экв/л, CI-=1,8 мг-экв/л, HCO3- =3,0 мг-экв/л, CO2=4,9 мг/л, Pc=780 мг/л, pH=6,5, t=13°C.

Запроектировать:

Охлаждающую систему оборотного водоснабжения;

Технологическую схему очистки производственных сточных вод.

Количество и качество воды на технологические нужды:

Цех	Охлаждающая система оборотного водоснабжения	Система промводоснабжения
	Q, м3/сут	t1, °C	t2, °C	Hсв, м	Качество воды	Q, м3/сут	Кчас	Потери, %	Качество воды
1	43200	40	28	23	C в.в. не более 10 мг/л	4200		5	Же=0,2
2	18500		28			12800		10
3	6800		26			20500		15
4	9200		26			18200		10

Прочие условия: Р3=0,92 %



2. ВЫБОР СИСТЕМЫ ВОДОСНАБЖЕНИЯ

2.1 Выбор схемы водоснабжения

Для данного курсового проекта принимаем систему производственного водоснабжения предприятия, с оборотом воды, с механической подачей воды, источником водоснабжения является река.

Подаваемая вода используется для технологических целей, для охлаждения объектов производства.

2.2 Балансовая схема

Для более точного расчета оборотных систем водоснабжения необходимо составлять графические схемы водного баланса всех потребителей промпредприятия. На схеме в масштабе показывается количество воды, получаемое и сбрасываемое каждым потребителем, теряемой безвозвратно в производстве, на охладительных установках, на очистных сооружениях и.т.д.

В схеме указывается : направление движения воды; виды подводящих и отводящих коммуникаций; расположение потребителей; сооружения по охлаждению т очистки воды. Они составляются в абсолютных количествах циркуляционной воды в единицу времени ( м3/сут ). При составлении водного баланса оборотного водоснабжения необходимо учитывать потери, сбросы и добавления воды в систему для того, чтобы ее количество в основном контуре оставалось неизменным, соответствующим расчетному заполнению системы при ее вводе в эксплуатацию.



3. ОХЛАЖДАЮЩАЯ СИСТЕМА ОБОРОТНОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ

3.1 Определение расчетных расходов

Общее количество воды Q, м3/сут, циркулирующее в замкнутом цикле, должно равняться сумме расходов воды отдельных потребителей, указанных в задании:

Q=Q1+ Q2+ Q3+ Q4, м3/сут (1)

Q=43200+18500+6800+9200= 77700 м3/сут

Учитывая, что коэффициент часовой неравномерности Кчас=1, часовый расход Qчас, м3/сут, будет равен:

Qчас=Q/24, м3/ч (2)

Qчас= 77700/24= 3237,5 м3/ч

Тогда, с учетом формулы (2), расход на каждый цех составит:

Q1час=43200/24= 1800 м3/ч

Q2час=18500/24= 770,83 м3/ч

Q3час=6800/24= 283,33 м3/ч

Q4час=9200/24= 383,33 м3/ч

Предполагается, что потери воды внутри цикла отсутствуют и циркуляционная насосная станция подает в систему расход Qчас=3237,5 м3/ч.



3.2 Определение потерь воды в системе

Часть оборотной воды выводится из системы вследствие испарения, часть воды теряется в виде капельного уноса. Кроме того, оборотная вода

расходуется на продувку систем. Все эти потери компенсируются добавлением в систему свежей воды:

(3)

где, - количество добавляемой воды;

- потери воды соответственно на испарение, капельный унос и продувку, выраженные в процентах от расхода оборотной воды.

Потери воды на испарение, унос и продувку характеризуют водный режим системы и называются параметрами водного режима.

Потери воды на испарение

(4)

где, - разность температур оборотной воды в градирне, оС;

- коэффициент, принимаемый в зависимости от температуры воздуха /4/. Т. к. средняя температура района 30 оС, то

Потери воды на унос Р2 определяются по СНиП /4/.

Р2 =0,1-0,2% от Qоб (5)

Р2 =

Величина потерь на продувку Р3 приводится в задании (0,92%). Тогда потери воды на продувку равны:

Р3 = (6)

Тогда сумма потерь в охлаждающей системе оборотного

водоснабжения по формуле (3) составит:

Кроме того, при составлении балансовой схемы промводоснабжения необходимо также учитывать расход воды на промнужды q.

3.3 Гидравлический расчет водопроводной сети (В5)

В проекте следует запроектировать напорную сеть охлажденной воды (В5).

Напорная сеть охлажденной воды проектируется кольцевой. В каждый цех предусматривается не менее двух вводов от различных участков кольцевой сети.

Гидравлический расчет водопроводной сети В4 производится на один расчетный случай по фиксированным расходам. От охладителя вода подводится двумя напорными трубопроводами. Кольцевая сеть В4 выполняется из чугунных водопроводных труб.

Перед расчетом сети необходимо сделать трассировку сети на генплане, предварительное потокораспределение с определением предварительных расходов. По этим расходам подбираются диаметры труб, и затем выполняется гидравлическая увязка сети.

По полученным потерям напора на участках сети после гидравлической увязки строятся пьезометрические линии по сети В4 и определяется напор первой группы насосов циркуляционной насосной станции.

Гидравлический расчет сети В5 сводится в Таблицу 1.

Расчет кольцевой водопроводной сети на случай максимального водопотребления cм в Приложении А.

3.4 Гидравлический расчет самотечной сети (В4)

Сеть В4 предназначена для сбора горячей воды, поступающей от отдельных цехов, и транспортирования её в резервуары горячей воды. Сеть самотечная.

Целью расчета сети В4 является определение экономически наивыгоднейших диаметров труб всех её участков, уклонов и глубины заложения трубопроводов, наполнения и скорости течения воды в них.

Гидравлический расчет сети ведется по сосоредоточенным расходам, затем строится профиль самотечной сети и определяются расчетные отметки уровней воды в резервуаре горячей воды.

Для расчета необходимо знать расход на участке, глубину заложения, длины участков и отметки поверхности земли.

Сеть проектируем из железобетонных труб.

Гидравлический расчет сети В4 представлен в Приложении Б.

3.5 Расчет градирен

Наибольшее распространение среди охладительных устройств в системах оборотного водоснабжения промышленных предприятий получили градирни, которые могут быть открытыми, башенными и вентиляторными. К проектированию принимается вентиляторная градирня.

Вентиляторные градирни обеспечивают наиболее глубокое и стабильное охлаждение воды. По сравнению с башенными вентиляторные градирни имеют меньшую строительную стоимость и допускают большую плотность орошения, что позволяет более компактно размещать их на площадках промпредприятий. Однако вентиляторные градирни более энергоемки и могут размещаться только с подветренной стороны для предотвращения обледенения зданий и сооружений вследствие образующегося тумана.

Площадку для размещения градирен следует выбирать с учетом розы ветров и на наиболее низкой части территории с минимальным заглублением самотечной сети.

Конечной целью технологического расчета (теплового и аэродинамического) вентиляторных градирен является определение плотности орошения qж и числа градирен N или числа секций градирен, обеспечивающих охлаждение заданного количества воды Gж от температуры t1 ( температура воды на входе в градирню) до температуры t2 (на выходе из градирни) при расчетных параметрах атмосферного воздуха v1 и площади оросителя fор.

V1=27,7 t1 = 40 t2 = 27

Градирня вентиляторная отдельно стоящая:

fор = 380 м2 ; hор = 4,70 м

Ороситель капельно-пленочный ( см. черт.17)

Проектированию принимается пленочный ороситель. Марка вентилятора « Нема» с нижним приводом; по таблице 13.

Л = -1,7Ч10-12 ; М = 5,78Ч10-6;

dв = 12,597 ; по черт.29 при жор = 20.

Величина принята для одновентиляторной градирни с вентилятором « Нема» по проекту Гипрокаучука. Величина l этой градирни равна 4,7м.

Решение:

При V1=27,7 по таблице 9: P``n = 3,776 кПа; P``n = 385,0 кгс/м2

г``n = 27,2Ч10-3 кгс/м3

г1 = 1,14 кгс/м3( по черт.28)

По таблице 9:

при t1 = 40 P``n = 7,375 кПа; P``n = 752,0 кгс/м2

г``n = 51,2Ч10-3 кгс/м3

при t2 = 27 P``n = 3,560 кПа; P``n = 363,0 кгс/м2

г``n = 25,8Ч10-3 кгс/м3

при tср = 33,5 P``n = 5,315 кПа; P``n = 542,0 кгс/м2

г``n = 37,6Ч10-3 кгс/м3

По формуле 8.

RС.В - 29,27 кгсЧм/(кгЧ)

r = 2493 кДж/кг

По графику черт.26 определяется вспомагательная величина Х по значениям вспомагательных величин и : Х 1,90

Второй этап расчета

По формуле 18

3.6 Обработка подпиточной и циркуляционной воды

Расчет режимов обработки охлаждающей воды для предотвращения карбонатных и сульфатных отложений

Нормальной работе систем оборотного водоснабжения препятствуют различного рода отложения и обрастания, образующиеся в теплообменных аппаратах, трубопроводах и градирнях в процессе эксплуатации. Это солевые отложения, и в частности, отложения карбоната кальция, образующиеся поверхностях теплообменных аппаратов вследствие нарушения углекислотного равновесия в системах оборотного водоснабжения и сульфатные отложения. Эти отложения типичны для систем, использующих для подпитки нестабильную воду.

При подкислении воды дозу кислоты Дкис ,мг/л, в расчете на добавочную воду следует определять по формуле:

Где - эквивалентный вес кислоты, мг/мг-экв, для серной кислоты - 49;

- щелочность добавочной воды, мг-экв/л

Щ0=НСО3- = 3,0 мг-экв/л

Дк - 9.2 таблица СНиП Дк = 45

Скис - содержание H2SO4 или HCl в технической кислоте, Скис = 100%

Ку - коэффициент концентрирования (упаривания) солей не выпадающих в осадок, определяемой по формуле:

Где Р1, Р2, Р3 - потери воды из системы на испарение, унос ветром и сброс (продувку), % расхода оборотной воды.

Щелочность оборотной воды Щ0 следует определять по формуле:

Caдоб = 3,9*20=78

Где ш - величина, зависящая от общего солесодержания оборотной воды, Sоб и температуры охлажденной воды t2, принимаемая по таблице 1/1/

Где - солесодержание в добавочной воде, мг/л

fuCcaCSO4K2y < ПPCaSO4

Серной кислотой

м=0,03 fu = 0,53

Обработка воды медными купоросом

Обработка воды раствором медного купороса направлена главным образом на борьбу с водорослями, развивающимся в градирнях на водораспределительных трубах и лотках, оросителей, стойках, каркасах, обшивке и резервуаре. Однако обычно применяемые дозы медного купороса (ион меди Cu2+ ) губительно действуют на водоросли и недостаточны для бактерий, развивающихся одновременно с водорослями. Поэтому градирни, после обработки их раствором медного купороса, каждый раз дополнительно обрабатывают раствором хлора для воздействия на живые бактерии, а также детрит и коллоидные частицы органического вещества, которые они окисляют и тем самым дезинфицируют среду.

Дозу медного купороса (технического) можно принимать ориентировочно в приделах 4 - 6 мг/л, что соответствует 1 - 1,5 мг/л иона меди Cu2+. Медный купорос вводят в обрабатываемую воду перед поступлением ее на градирни в виде 2 - 5 % - го раствора, приготавлимаемого в баке. Продолжительность обработки воды 1 час, периодичность обработки воды 3 - 4 раза в месяц. Обрабатывать воду медным купоросом рекомендуется одновременно с воздействием на нее хлором.

Расход медного купороса на одну обработку составит:

Где - доза медного купороса, считая по сухому продукту (

Wоб - количество обрабатываемой воды в м3/ч

Количество медного купороса хранящегося на складе в мешках в течение шести месяцев принимаем равным:

Где - периодичность обработки воды медным купоросом в течение одного месяца ;

- время которое хранится медный купорос на складе, месяцев .

Обработка хлором

Хлорирование оборотной воды направлено на борьбу с развитием бактерий в теплообменных аппаратах, трубопроводах и градирнях. Производится периодически заданными дозами хлора, вводимыми в оборотную воду. Периодическая обработка охлаждающей воды хлором производится для поддержания чистоты омываемой водой поверхности. В процессе хлорирования воды отмечается большой бактерицидный эффект в зависимости от дозы хлора: при определенной концентрации хлора в воде погибает всегда определенный процент бактерий. При дальнейшем контакте с хлором бактерии погибают медленнее; оставшиеся бактерии могут сохранять свою жизнедеятельность длительное время. Таким образом периодическим хлорированием воды достигается значительная экономия в расходе хлора при достаточно высоком эффекте уничтожения живых организмов или предотвращения их роста.

Для проектирования установок хлорирования оборотной воды при отсутсвии данных о хлоропоглощаемости воды доза хлора может быть принята согласно /1/ Дхло. = 7 - 10 мг/л. Периодичность хлорирования воды 3 - 4 раза в месяц. Продолжительность хлорирования 1 час.

Производительность хлоратора должна подбираться исходя из расхода хлора по формуле:

где - доза хлора

- количество обрабатываемой оборотной воды в м3/час.

кг/час

Удаление взвещенных веществ фильтрованием

В практике водоподготовки для глубокого осветления воды получили распространение сверхскорые фильтры Никифирова. Этот фильтр ( скорость фильтрования в пределах 25 - 100 м/ч) представляет собой вертикальный стальной резервуар цилиндрической формы, внутри которого размещен второй цилиндр меньшего диаметра.

Общая полезная площадь определяется:

Скорость фильтрования: начальная vф = 50 м/ч , конечная vф`` = 0:4 м/ч, средняя расчетная vф = 24 м/ч.

Продолжительность фильтроцикла t = 72 мин. Продолжительность полезной работы фильтра tр = 62 мин; интервал между промывки двух смежных филтров tн = 1 мин; продолжительность операций, связанных с промывкой фильтра ,tо = 10 мин, а продолжительность собственно промывки tпр= 6 мин.

Полезная производительность батерии

А одного фильтра 349,2:2 = 174,65 м3

Расход промывной воды в % от полной производительности батареи:

Расход промывной воды в течение одного цикла:

Полезная производительность батареи за фильтрацикл:

А одного фильтра qф = 382,53:2 = 192 м3

Полезная производительность батареи, относенная к одному часу ее работы, составит

А для одного фильтра qфґґ = Qбґґ ч 2 = 382,53ч2=191 м3/ч.

3.7 Расчет циркуляционной насосной станции

В оборотных системах водоснабжения предусматривают циркуляционные насосные станции, для подачи отработавшей горячей воды на градирни, а также для возврата охлажденной воды в цехи на технологические нужды. В связи с этим на циркуляционных станциях установливают две группы насосов. Циркуляционные станции размещают в непосредственно близости от водоохладительных сооружений. Вода к резервуарам горячей воды подходит по самотечной сети В5. Работа циркуляционной станции бесперебойная. Для обеспечения надежной работы циркуляционные насосы установливают под залив.

Насосы горячей воды

Производильность 2 группы насосов:

Q1са?= 3237,5 м3/час /3,6 = 899,3 л /с.

Напор развиваемый насосами 2 группы, определяется по формуле:

H2 = HZ2 + hпв2 + hп.н2 = 12,47+0,309+4,41=17,2м

Где, HZ2 = Z4 +Z5 = 201,2+4,2=205,4

Z4 - отметка расположения распределительной системы градирни (Z земл + 4,7) =201,2

Рассчитываем 2 всасывающих линий (стальных труб)

899,3/2=449,65 л/с

D = 700 V = 1,15 1000i = 2,24

Рассчитываем 2 напорных линий (чугунных труб)

D = 600 V = 1,17 1000i = 2,18

Принимаем к установке насосы марки Д 1250-65 3 рабочих, 2 резервных.

Насосы холодной воды

Производительность 2 группы насосов.

Qб - количество воды в оборотной системе, м3/сут.

Напор определяем по следующей формуле:

H1 = HZ1 + hсв1 + hпв1+ hп.н1 = 11,53+23+0,45+4,08=39,06 м

HZ1 = Z1 - Z3 = 200,8-189,27 = 11,53

hсв1 - максимальный свободный напор у потребителя;

hпв1 - потери напора во всасывающем трубопроводе охлажденной воды;

hп.н1 - потери напора в напорном трубопроводе и в водоводах охлажденной воды.

Z1 - отметка у точки входа В4 от ЦНС

Z3 - отметка min уровни воды в градирне.

Принимаем к установке насосы марки Д2000 - 20 2 рабочих, 2 резервных.

3.8 Расчет усреднителя

Необходимая емкость усреднителя определяеться уровнению.

Q=цех 2=4200 м3/сут =

Q- расчетный приток сточных вод

Принимаем усреднитель прямоугольныйформы глубиной Н=2 м. Откуда площадь усреднителя в плане будет

=

Принимаем число коридоров п=10 шириной в=3 каждый. Найбольшая длина коридора

=

3.9 Расчет камеры реакций

Рассчитывается на 8 минут пребывания сточных вод

Принята камера перегородчатого типа

=60

Т.е длина камеры составляет 10 м, ширина 6 м (4 камеры по 1,5м), и высотой 1,5 м



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Обеспечение качественной работы системы оборотного водоснабжения дает возможность мобилизовать большие резервы производственных мощностей, и добиться значительного повышения эффективности и экономичности работы промышленных предприятий. При эксплуатации систем оборотного водоснабжения нередко возникают большие затруднения, обусловленные образованием различных отложений и обрастанием в теплообменных аппаратах, трубопроводах и градирнях.

Большой ущерб промышленному предприятию наносят и процессы коррозии теплообменного оборудования и трубопроводов, а также разрушение конструкционных металлов градирен.



СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. СНиП 2.04.02 - 84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. М.: Стройиздат: 1985

2. СНиП 2.04.02 - 84. Пособие по проектированию градирен. М.: ЦИТП, 1989.

3. Шевелев Ф.А., Шевелев А.Ф.. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб: Справ. Пособие. - Минск: Высш. ШК.: 1989.-269с.

4. Старинский В.А., Михайлик Л.Г. Водопроводные и очистные сооружения коммунальных водопроводов,1989

5. Справочник строителя. Под редакцией инж. А.К. Перешивкина. М.: Стройиздат:1988

6. Оборудование водопроводных и канализационных сооружений. Под редакцией Москвитина А.С., М.: Стройиздат,1984

7. Шабалин А.Ф. Оборотное водоснабжение промышленных предприятий. М.: 1972.

8. Лукиных А.А., Лукиных Н.А.. Таблицы для гидравлического расчета канализационных сетей и дюкеров по формуле акад. Н.Н. Павловского: Издательство литературы по строительству - М.: 1967.

Размещено на Аllbest.ru

...