Водоподготовка тепловой электростанции (ТЭС)
Основные примеси природных вод. Аппараты для осветления воды методом коагуляции. Рабочий цикл Na-катионитного фильтра, растворы для регенерации. Многоступенчатые испарительные установки и область их применения. Требования к конструкторам деаэраторов.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 07.01.2015 |
| Размер файла | 138,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
26
Размещено на http://www.allbest.ru/
Федеральное государственное автономное
образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Политехнический институт
Кафедра ТЭС
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 1
по дисциплине: Водоподготовка
Студент, ЗТЭ 10-01 Штефан Р.А.
Преподаватель Охорзина Т.И.
Красноярск 2014
Вариант 3
1. Примеси природных вод
Все примеси, загрязняющие природную воду в результате ее кругооборота, можно по степени дисперсности (крупности) разделить на три группы:
- грубодисперсные, с размерами частиц больше 100 нм;
- коллоиднодисперсные с размерами частиц от 1 до 100 нм;
- молекулярнодисперсные с размерами частиц менее 1 нм.
Грубодисперсные вещества, обуславливающие мутность природных вод и являющиеся механическими примесями, состоят из песка, глины и других частиц минерального или органического происхождения, которые смываются с верхнего покрова земли дождями или талыми водами во время весенних и осенних паводков, а также попадают в воду в результате размыва русла рек.
Коллоиднодисперсные вещества по размерам частиц занимают промежуточное положение между грубодисперсными и молекулярнодисперсными. Они свободно проходят через бумажный фильтр, но не проникают через ультрапоры животных и растительных мембран. Коллоидные частицы не осаживаются даже в течение весьма длительного времени. В природных водах в коллоиднодисперсном состоянии находятся соединения кремния, алюминия, железа, а также органические вещества, образующиеся в результате распада животных и растительных организмов.
К молекулярно- и ионодисперсным веществам относятся растворенные в воде соли, кислоты, щелочи и газы. В подавляющем большинстве случаев состав природных вод определяется следующими ионами: Ca2+, Mg2+, Na+, СL-, SO42, HCO3-, HSiO3-.
Остальные ионы: CO32-, H+, OH-, NH4+, NO32-, Fe2+, Cu2+ и др. обычно содержатся в природных водах в незначительных количествах, хотя иногда они существенно влияют на свойства воды и поведение её в парогенераторах, тракте питательной воды и конденсаторах паровых турбин.
Ионы кальция в маломинерализованных водах по количеству занимают первое место. Основными источниками появления ионов кальция в природных водах являются известняки. Другим источником появления Са2+ в природных водах является гипс.
Ионы магния поступают в воду преимущественно при растворении доломитов (MgCO3; СаСОз) при наличии в воде свободной углекислоты.
Ионы хлора присутствуют почти во всех природных водах, причем содержание их изменяется в очень широких пределах.
Сульфат-ионы, также как и хлор-ионы, распространены повсеместно. В подземных водах содержание SO42- обычно выше, чем в воде рек и озер. Основным источником появления в воде растворенных сульфат-ионов является гипс CaSO4, 2Н2O.
В природных водах, кроме так называемой «свободной» углекислоты, находящейся в них в виде растворенного углекислого газа СO2, и недиссоциированных молекул угольной кислоты Н2СO3 содержатся бикарбонатные ионы НСО3-, а в некоторых случаях карбонатные ионы СО32-.
Соединения азота встречаются в природной воде в виде ионов аммония NH4+ нитритных ионов NH2- и нитратных ионов NO3+. Основным источником появления этих ионов в природных водах являются продукты распада различных сложных органических веществ животного и растительного происхождения. Ионы аммония, кроме того, попадают в водоемы со сточными промышленными водами.
Соединения железа встречаются в природных водах в виде двухвалентного (закисного) и трёхвалентного (окисного) железа. Эти соединения могут быть в истинно растворённом состоянии, в виде коллоидов и суспензий. В грунтовых водах содержится преимущественно бикарбонат закиси железа Fe(HCO3)2, легко гидролизующийся и окисляющийся при наличии в воде кислорода и уменьшении концентрации растворенной в воде углекислоты. В поверхностных водах железо содержится главным образом в виде органических комплексных соединений, либо в виде гидрата окиси железа Fe(OH)2 . Примером органического комплексного соединения железа является гуминовокислое железо в речных водах болотного питания. Частой причиной содержания железа в речных водах является загрязнение их производственными сточными водами. Концентрация железа в исходной воде может увеличиваться в процессе транспортирования её по стальным и чугунным трубам в результате загрязнения воды продуктами коррозии.
Соединения кремния присутствуют в природных водах в виде соединений различной степени дисперсности (коллоидных частиц, молекул, ионов). Разнообразие форм кремнекислых соединений объясняется тем, что кремниевый ангидрид способен присоединять разные количества молекул воды, образуя различные кислоты. Соли этих кислот образуют ряд минералов, растворение которых природными водами дает кремниевые соединения разного химического состава.
Наиболее распространенными в природных водах газами являются азот, кислород и углекислый газ из которых последние два являются коррозионноагрессивными. Растворимость газов в воде зависит от температуры воды и парциального давления данного газа над ней.
Источником обогащения природных вод кислородом в естественных условиях является атмосфера, кислород которой абсорбируется соприкасающимися с воздухом поверхностными слоями воды. Содержание кислорода в воде регулируется его парциальным давлением в атмосфере. С другой стороны, кислород в природных водах расходуется на различные окислительные процессы.
Источником появления углекислого газа в природных водах являются различные биохимические процессы окисления органических веществ, как в самих водоемах, так и в почве, при фильтровании, через которую вода обогащается углекислотой. Большая часть углекислоты находится в виде свободного молекулярно растворённого газа, и лишь незначительная часть её, прореагировав с водой, образует угольную кислоту. Угольная кислота присутствует в том или ином количестве почти во всех природных водах. Только при значении pH, превышающим 8,5, содержание свободной углекислоты в воде практически равно нулю. Содержание углекислоты в природной воде может уменьшиться из-за выделения избыточной части её в атмосферу, либо из-за связывания углекислоты карбонатами кальция и магния известняков и доломитов и, наконец, вследствие жизнедеятельности водных растений. осветление коагуляция испарительный деаэратор
2. Какие аппараты применяются для осветления воды методом коагуляции? Их характеристика и принцип действия
Осветление и обесцвечивание воды проводят с помощью метода коагуляции, заключающегося в добавлении в воду химического реагента (коагулянта) с целью дестабилизации взвешенных коллоидных частиц и их последующего хлопьеоброзования.
Коагуляция и известкование исходной воды проводятся в специальных аппаратах-осветлителях.
Осветлитель является аппаратом, в котором одновременно протекают химические реакции, связанные с вводом реагентов, а также физические процессы формирования образовавшихся осадков (шлама) в объеме воды осветлителя и фильтрования обрабатываемой воды через их слой. Контактная среда в осветлителе, называемая шламовым фильтром, формируется из ранее образовавшихся и вновь образующихся частиц шлама, находящихся во взвешенном состоянии за счет действия восходящего потока воды. Прошедшая через шламовый фильтр вода освобождается от грубодисперсных частиц, содержащихся в исходной воде и сформировавшихся в результате химических реакций в осветлителе. Поэтому их остаточная концентрация обычно находится в пределах 5-10 мг/дм3, если не нарушены химический и гидравлический режимы в осветлителе. При конструировании осветлителя учитывается, что гидравлические процессы в нем включают в себя следующие составляющие:
- поддержание во взвешенном состоянии твердых частиц, образующих контактную среду восходящим потоком воды;
- удаление избытка этих частиц из зоны контактной среды;
- режимы движения воды в контактной среде, а также во входной и выходной частях осветлителя.
Для реализации химических и гидродинамических режимов в процессах осаждения при обработке воды коагулянтами, гашеной известью, содой, магнезитом используются специальные аппараты - осветлители. Схема коагуляционной установки с осветлителем для коагуляции приведена на рисунке 1.
Рисунок 1. Схема коагуляционной установки: 1 - исходная вода; 2 - греющий пар; 3 - конденсат; 4 - осветлитель; 5 - бак коагулированной воды; 6 - насос коагулированной воды; 7 - насос взрыхляющей промывки осветлительных фильтров; 8 - осветлительный фильтр; 9 - осветленная вода; 10 - ввод реагента (щелочь) для создания требуемого значения pH; 11 - сброс взрыхляющей воды; 12 - сброс первого фильтрата; 13 - бак сбора вод взрыхления; 14 - насос перекачки вод взрыхления в осветлитель; 15 - продувка (дренаж); 16 - бачок постоянного уровня; 17,19 -- техническая вода; 20 - ячейка мокрого хранения коагулянта; 21 - насос раствора коагулянта; 22 - расходный бак (мерник) коагулянта; 23 - насос-дозатор коагулянта; 24 - воздушный колпак
В осветлителе происходит смешение воды и реагентов, образование шлама и отделение его от воды, т.е. осветление. Из осветлителя вода поступает в бак коагулированной воды (БКВ), а выделенный осадок - в бак шламовых вод, откуда перекачивается на шламоотвал или на установку обезвоживания шлама. Из БКВ насосы подают воду на осветлительные (механические) фильтры, где она окончательно освобождается от тех небольших количеств взвешенных веществ (5-10 мг/дм3), которые поступили из осветлителя в коагулированную воду. Из механических фильтров задержанная взвесь удаляется при очередной промывке обратным потоком воды. Промывочные воды собираются в специальный бак (БПВМФ) и равномерно в течение суток перекачиваются насосом в осветлитель, такое мероприятие помимо экономии воды, тепла и реагентов позволяет при маломутных исходных водах интенсифицировать хлопьеобразование вследствие благоприятного влияния взвеси, содержащейся в возвратных промывочных водах.
В настоящее время на различных водоподготовительных установках используются осветлители двух типов: осветлители разработанные ЦНИИ МПС, для реализации в них процессов коагуляции; осветлители, разработанные ВТИ, в которых осуществляется известкование или известкование с коагуляцией. В конструкциях осветлителей этих двух типов отсутствуют принципиальные различия, но скорости движения воды в различных зонах осветлителя выбраны разными. Это связано с характеристиками образующихся в осветлителях шлама: при коагуляции он более легкий, поэтому скорости подъемного движения воды должны быть более низкими, чем при известковании, так как скорость восходящего движения воды в осветлителе не должна превышать скорость осаждения частиц во избежание уноса их потоком воды из осветлителя. Осветлители для известкования типа ВТИ могут быть использованы для проведения в них коагуляции сернокислым алюминием, но с учетом вышесказанного расчета производительность таких осветлителей уменьшается до 0,7 от номинальной для известкования.
Схема осветлителя для коагуляции приведена на рисунке 2.
Рисунок 2. Схема осветлителя для коагуляции типа ЦНИИ-2: 1 - вход воды; 2 - воздухоотделитель; 3 - распределительные трубы; 4 - сопла; 5 - вертикальные перфорированные перегородки; 6 - шламоприемные окна; 7 - шламоуловитель; 8 - «стакан»; 9 - верхняя распределительная решетка; 10 - сборный кольцевой желоб; 11 - задвижка отсечки; 12 - трубопровод отсечки; 13 - распределительное устройство с успокоительной перегородкой; 14 - выход обработанной воды; 15 - ввод коагулянта; 16 - линия непрерывной продувки; 17 - линия периодической продувки; 18 - задвижка опорожнения осветлителя; 19 - дренажная задвижка; 20 - кран с сервоприводом; 21 - тарировачная воронка; 22 - пробоотборные точки
Рабочие чертежи нормального ряда осветлителей для известкования с коагуляцией были разработаны СКБ ВТИ по двум конструктивным схемам (см. рисунок 3):
· осветлители производительностью 63, 100, 160 и 250 м /ч;
· осветлители производительностью 400, 630 и 1000 м /ч .
а)б)
Рисунок 3. Схемы осветлителей СКБ ВТИ для известкования: а -- осветлители производительностью 63, 100, 160, 250 м /ч; б - осветлители производительностью 400, 630, 1000 м3/ч
Как видно из рисунка 3, конструктивное отличие схем осветлителей ВТИ связано только со шламоприемными устройствами, расположенными непосредственно в корпусе шламоуплотнителя (см. рисунок 3, а) или в шламоприемных трубах (см. рисунок 3, б). Схема работы осветлителей следующая. Исходная вода 1, подогретая до заданной температуры, подается в воздухоотделительные воронки 2 воздухоотделителя 3, в котором освобождается от пузырьков воздуха. Из воздухоотделителя по опускной трубе через тангенциально направленный ввод с регулирующим устройством 9 исходная вода поступает в нижнюю часть аппарата 5 - смеситель воды и реагентов. При использовании промывочных вод осветлительных фильтров эта вода направляется в смеситель по трубопроводу 4. Известковое молоко 6, раствор коагулянта 7 и ПАА 8 поступают в смеситель по радиально направленным трубопроводам, расположенным на различных уровнях. Предусмотрен ввод коагулянта 7а в трубопровод исходной воды. Комплекс химических реакций завершается в зоне смешения, при выходе из которой начинается выделение продуктов взаимодействия в форме хлопьев, которые увеличиваются в объеме и задерживаются при восходящем движении воды. Приданное воде тангенциальным вводом вращательное движение гасится вертикальными перегородками 10 и горизонтальной перегородкой 11, имеющими отверстия диаметром 100-150 мм.
Верхняя граница взвешенного шлама, образующего в осветлителе контактную среду 12, находится на уровне шламоприемных окон 13 шламоуплотнителя 15. Избыток шлама непрерывно удаляется, для чего часть общего расхода воды отводится из контактной зоны в шламоуплотнитель («отсечка»).
После взвешенного шламового слоя вода проходит через зону осветления 16, верхнюю распределительную решетку 17 и сливается через отверстия в желоб 18. Далее она поступает в распределительное устройство 19, смешивается с осветленной водой, поступающей из шламоуплотнителя, и по трубопроводу 20 отводится в бак известкованной воды.
Шлам, поступивший с отсечкой, оседает в нижней части шламоуплотнителя и по трубопроводам 23 (непрерывная продувка) и 24 (периодическая продувка) удаляется из него через измерительную шайбу 25. Для опорожнения и заполнения шламоуплотнителя предусмотрен трубопровод 29. Осветленная в шламоуплотнителе вода собирается перфорированным коллектором 21 и отводится по трубопроводу 22 в распределительное устройство 19.
На отводящей трубе имеется дроссельная заслонка 28, обычно управляемая дистанционно, которая регулирует расход воды, поступающей через шламоуплотнитель, На этом же трубопроводе установлена задвижка 31, которая открыта при работе осветлителя и закрывается при промывке коллектора шламоуплотнителя водой, подаваемой по трубопроводу 30. По этому же трубопроводу подается вода для обмывки желоба 18 и решетки 17.
Для сбора крупного оседающего шлама и песка, поступающего с исходной водой, служит грязевик 26, из которого грубые частицы периодически удаляются по трубопроводу 27, он же используется для опорожнения осветлителя.
Основные параметры, характеризующие работу осветлителя в конкретных условиях (производительность, характеристики шлама, величина непрерывной продувки и частота периодических продувок шламоуплотнителя и грязевика, качество обработанной воды) уточняются при наладке осветлителей.
Характеристики осветлителей конструкции ВТИ приведены в таблице1.
Таб.1.
|
Марка осветлителя |
Производительность, м3/ч |
Диаметр, мм |
Высота, м |
Объем общий, м3 |
Масса конструкции, т |
Нагрузочная масса, т |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
|
ВТИ-63 И |
63 |
4250 |
8,0 |
76 |
8,0 |
84 |
|
|
ВТИ-100И |
100 |
5500 |
8,45 |
133 |
13,55 |
170 |
|
|
ВТИ-160И |
160 |
7000 |
9,65 |
236 |
19,35 |
280 |
|
|
ВТИ-250 И |
250 |
9000 |
10,7 |
413 |
32,0 |
480 |
|
|
ВТИ-400 И |
400 |
11000 |
11,9 |
650 |
55.0 |
705 |
|
|
ВТИ-630 И |
630 |
14000 |
14,6 |
1240 |
88,0 |
1400 |
|
|
ВТИ-1000 И |
1000 |
18000 |
16,5 |
2127 |
147,0 |
2350 |
3. Опишите рабочий цикл Na-катионитного фильтра. Какие растворы применяются для регенерации?
Цикл работы фильтра состоит из следующих операций: умягчение, взрыхление, регенерация, отмывка.
Умягчение происходит следующим образом: вода, прошедшая обработку на Na-катионитных фильтрах первой ступени, под давлением 0,6 МПа поступает в Na-катионитный фильтр второй ступени и проходит через слой зернистого ионообменного материала в направлении сверху вниз. При этом катионит поглощает из воды ионы Са2+ и Mg2+, обусловливающие ее жесткость, и заменяет их эквивалентным количеством ионов Na-.
Операция «взрыхление» необходима для удаления накопившихся при обработке воды в слое ионита взвешенных веществ и образовавшейся за счет разрушения ионитной мелочи, наличие которых приводят к увеличению перепада давления в слое ионита. Кроме того, взрыхление, проводящееся восходящим потоком воды, разуплотняет слой, облегчая доступ к зернам ионита регенерационного раствора. При взрыхлении слой ионита должен расширяться на 30 - 40%, но его рабочая фракция не должна выноситься из фильтра. Обычно взрыхление проводят отмывочной водой от предыдущей регенерации в течение 20 мин с интенсивностью 2,5 - 3,0 дмЗ/(с*м2) сечения фильтра.
Регенерацию каждого фильтра проводят раствором определенной концентрации соответствующего реагента. Скорость пропуска регенерационного раствора зависит от технологического предназначения фильтра. Так, при регенерации Na-катионитного фильтра регенерационный раствор NaCL концентрацией 7 - 8% пропускают со скоростью 4-6 м/ч, такую же скорость поддерживают при пропуске раствора NaOH концентрацией около 4% через анионитные фильтры. При регенерации Н-катионитных фильтров раствор H2SO4 концентрацией 1,0 - 1,5% подается со скоростью не менее 10 м/ч во избежание «загипсовывания» катионита. Для экономии реагентов обычно последние порции регенерационных растворов отводятся в бак для повторного использования при последующей регенерации («развитая» регенерация). В схемах полного обессоливания регенерационный раствор NaOH вначале пропускают через сильноосновной, а затем через слабоосновной аниониты, что позволяет создать требуемый избыток щелочи для А2-фильтров и значительно экономить реагент. Растворы реагентов приготавливают обычно на собственном фильтрате для каждой группы фильтров. В зависимости от расхода реагента и его концентрации в растворе длительность его подачи составляет 15-30 мин.
Отмывка ионообменного материала от регенерационного раствора и продуктов регенерации происходит в направлении сверху вниз.
После прекращения подачи регенерационного раствора начинают отмывку слоя ионита от продуктов регенерации и остатков регенерационного раствора. Отмывка проводится обычно в два этапа:
- по линии регенерации при отключении от нее крепкого реагента с одновременной ее промывкой;
- исходной для данного фильтра водой.
Последние порции отмывочной воды собирают в баке для последующего использования при проведении взрыхления или приготовления регенерационного раствора, экономя, тем самым, воду собственных нужд. Отмывка Na-катионитных фильтров прекращается при достижении заданной величины жесткости.
4. Зависит ли выбор анионитных материалов от Рн воды и почему?
Рабочая обменная емкость анионита зависит от ряда факторов, большинство из которых связаны с составом воды, поступающей на обработку.
Обменная емкость анионита - это способность к ионному обмену определена наличием в анионите функциональных групп, носящих основной характер (амины: -NH2, -NH, -N), расположенные в порядке возрастания их основности, а также четвертичные аммониевые основания (-NR3OH). При присоединении первых трех групп образуются слабоосновные аниониты, а группа -NR3OH придает аниониту сильноосновной характер. Из-за низкой основности функциональных аминогрупп слабоосновные аниониты работоспособны лишь в кислых средах и могут осуществлять ионный обмен только с анионами сильных кислот.
Полная обменная емкость определяется числом привитых к матрице функциональных групп. Измеряется в эквивалентах на единицу объема смолы. Рабочая обменная емкость определяется аналитически - величина, при которой концентрация поглощаемого иона в обработанном растворе достигнет заданного значения.
Важнейшим критерием, определяющим емкость смолы, является соотношение сульфатов к общему количеству анионов минеральных кислот, т. к. сульфаты значительно легче регенерируются. Также, важна концентрация С02 в поступающей воде. Некоторое количество поглощенного С02 в виде бикарбонатной формы смолы способствует лучшему ионному обмену с анионами минеральных кислот по сравнению со смолой в ОН-форме. Этот эффект достигает предельного значения при концентрации С02 около 8 мг-экв/л.
Выбор анионитных материалов зависит от Рн воды, т. к. с увеличение pH воды уменьшается рабочая обменная емкость анионитов.
Прочие изменения в рабочих условиях, такие как изменение скорости, температуры воды, ионной концентрации, оказывают гораздо меньшее влияние на рабочую обменную емкость.
5. Многоступенчатые испарительные установки и область их применения
В основе термической подготовки воды положен принцип концентрации примесей имеющихся в воде в процессе парообразования. Добавочной водой при этом является конденсат получаемого пара. Аппараты, в которых происходит процесс парообразования с концентрацией примесей, называются испарителями (см. рисунок 4). Парообразование с концентрацией примесей может происходить в трубной системе (греющей секции) или в объеме при вскипании воды за счет снижения (мгновенного) ее давления.
В первом случае испарители называют поверхностного типа, во втором - испарители мгновенного вскипания. Испарители поверхностного типа достаточно широко распространены на тепловых электростанциях и используются для получения добавочной воды цикла и отпуска пара промышленным потребителям. Питательная вода таких испарителей является химически обработанная (умягченная) и деаэрированная вода, чтобы предотвратить образование отложений на поверхностях нагрева. Умягчение воды перед поступлением ее в испаритель поверхностного типа обычно методом двухступенчатого Na-катионирования с предварительным известкованием и коагуляцией или H-Na-катионирования. Для нагрева воды и получения пара из питательной воды в испаритель подводится пар одного из отборов турбины (первичный пар). Получаемый в испарителе пар называют вторичным. При использовании испарителя, для получения добавочной воды цикла, вторичный пар отводится в теплообменник (конденсатор испарителя), где он конденсируется и затем поступает в цикл.
При работе испарителя на ТЭЦ для отпуска промышленным потребителям вторичный пар отводится потребителю. Поддержание заданной концентрации примесей в упариваемой питательной воде осуществляется за счет продувки.
Рисунок 4. Схема простейшей испарительной установки:1 - подвод первичного пара; 2 - греющая секция; 3 - корпус испарителя; 4 - отвод вторичного пара; 5 - конденсатор; 6 - отвод конденсата; 7 - подвод питательной воды;8 - продувка; 9 - опорожнение; 10 - отвод дистиллята
Питательной водой испарителей мгновенного вскипания может быть вода с добавлением мелкодисперсных, примесей природного мела или строительного гипса. Последние играют роль затравки для осаждения примесей из воды при кипении ее в объеме. Образование вторичного пара в такого типа испарителях происходит при поступлении в объем воды, температура которой выше температуры насыщения, соответствующей давлению в этом объеме. Вторичный пар из объема, в котором происходит расширение воды с его образованием, конденсируется в конденсаторе (конденсаторе испарителя). Опытно-промышленная установка такого типа долгое время работала на Марыйской ГРЭС (Туркмения) и показала высокую эффективность. В США испарительная установка мгновенного вскипания работает для подготовки добавочной воды в схеме блока мощностью 1125 МВт.
Испарители поверхностного типа могут быть одно- или многоступенчатыми. В многоступенчатых испарителях поверхностного типа конденсация вторичного пара предыдущего испарителя происходит в поверхности (в греющей секции) последующего испарителя, т. е. вторичный пар предыдущего испарителя является греющим для последующего. За счет этого увеличивается количество получаемого вторичного пара на единицу расхода греющего пара.
В многоступенчатых испарителях мгновенного вскипания, не испарившаяся в объеме первой ступени, вода поступает в объем второй ступени и т. д. При этом давление в объемах расширения последовательно снижается.
Многоступенчатые испарительные установки с испарителями поверхностного типа нашли применение на ТЭЦ для отпуска пара промышленным потребителям. При этом в цикле ТЭЦ полностью сохраняется рабочее тело, и восполняются внутренние потери пара и конденсата.
Многоступенчатые испарительные установки с испарителями мгновенного вскипания нашли применение для опреснения морской воды.
На АЭС испарительные установки могут применяться не только для подготовки добавочной воды, но и в системе спецводоочистки для очистки продувочной воды первого контура, радиоактивных вод бассейнов выдержки твэлов, сбросных вод, а также вод санпропускника. Во всех этих случаях в испарительных установках вода освобождается от растворенных в ней радиоактивных твердых веществ. На одноконтурных АЭС испарители используются для генерации пара, который используется для уплотнения турбины и как рабочее тело эжекторных установок.
Для очистки радиоактивных промывочных вод, вод бассейнов выдержки и прочих активных сбросных вод применяют одноступенчатые испарительные установки. Для очистки продувочных вод первого контура применяют обычно многоступенчатые испарительные установки.
В последние годы испарители начинают получать применение для очистки сточных вод тепловых электростанций, концентрируя имеющиеся в них примеси до состояния, при котором они могут быть использованы в хозяйстве.
6. Какие требования предъявляются к конструкциям деаэраторов?
Деаэратор - техническое устройство, реализующее процесс деаэрации некоторой жидкости (обычно воды или жидкого топлива), то есть её очистки от присутствующих в ней нежелательных газовых примесей. На многих электрических станциях играет также роль ступени регенерации и бака запаса питательной воды.
При проектировании дегазаторов должны быть определены следующие величины: площадь поперечного сечения дегазатора, необходимый расход воздуха, площадь поверхности насадки, требуемая для достижения заданного эффекта дегазации.
Площадь поперечного сечения дегазаторов должна определяться по допустимой плотности орошения насадки, т. е. по расходу воды, приходящемуся на 1 м2 площади поперечного сечения дегазатора.
Емкость деаэраторных баков выбирается из расчета трехминутной работы питательных насосов после прекращения подачи воды в деаэратор. Уровень воды в деаэраторе должен быть определенным и контролироваться с помощью водомерного стекла. При достижении предельно допустимого уровня, избыток воды сливается через переливное устройство. Повышение уровня свыше максимально допустимого ухудшает работу деаэрационной колонки.
Давление в деаэраторе необходимо поддерживать постоянным. Это связано с тем, что после деаэратора вода, нагретая до температуры насыщения, питательным насосом подается в питательную магистраль и далее в барабан сепаратор. При резком изменении давления в деаэраторе может произойти вскипание воды, и работа насоса нарушается. При изменении нагрузки на турбину давление пара в отборах изменится, изменится давление и в деаэраторе. Если турбина имеет регулируемые отборы пара, то деаэратор следует подключать к этому отбору. Регулируемые отборы пара у турбин на АЭС, как правило, отсутствуют. Для обеспечения постоянства давления деаэратор по пару подсоединяется к нескольким отборам турбин. Постоянство давления в деаэраторе нарушает оптимальный подогрев питательной воды по ступеням. Но, при недогреве воды, идущей в деаэратор, на 8 - 10 °С это влияние незначительно и подогрев в деаэраторе можно рассматривать как общую ступень подогрева, тем более, что питаются они от одного и того же отбора пара.
В деаэратор могут поступать другие потоки, давление над водой определяется давлением насыщенных паров воды пара и конденсата. В деаэратор одноконтурных АЭС сливается конденсат греющих паров промежуточных пароперегревателей турбины. Через деаэратор можно также вести расхолаживание первого контура реактора, если на линии сброса свежего пара в деаэратор установить технологический конденсатор. Кроме того, на всех типах АЭС в соответствии с "Правилами технического проектирования" установка 100%-ной очистки турбинного конденсата является обязательной. Это означает, что все примеси, поступающие с присосами охлаждающей воды в конденсаторе, в том числе и бикарбонаты, будут удаляться на ионнообменньгх фильтрах конденсатоочистки.
Появление углекислоты исключается, кислород, как уже указывалось, частично удаляется в деаэрационном устройстве конденсатора. Кроме того, кислород в воде высокой чистоты с электропроводимостью менее 0,3 мкСи/см выполняет положительную функцию. При взаимодействии с углеродистыми сталями кислород образует защитную окисную пленку, уменьшающую коррозионные процессы и вынос продуктов коррозии в воду.
7. Каковы основные закономерности процессов удаления газов, растворенных в воде?
В процессе водоподготовки требуется удаление углекислоты, кислорода и сероводорода. Все три газа относятся к коррозийно-агрессивным газам, обусловливающим или усиливающим процессы коррозии металлов. Углекислота, кроме того, агрессивна по отношению к бетону. Свойство этих газов обусловливать и усиливать коррозийные процессы, а также неприятный запах, который сообщает воде сероводород, во многих случаях вызывают необходимость наиболее полного удаления их из воды.
Комплекс мероприятий, связанных с удалением из воды растворенных в ней газов, называется дегазацией воды. Применяются химические и физические методы дегазаций воды.
Сущность первых заключается в использовании определенных реагентов, которые связывают растворенные в воде газы. Например, обескислороживание воды может быть достигнуто путем введения в нее сульфита натрия, сернистого газа или гидразина. Сульфит натрия, при введении его в воду, окисляется растворенным в воде кислородом до сульфата натрия. В случае применения сернистого газа образуется сернистая кислота, которая кислородом, растворенным в воде, окисляется до серной кислоты. Химическим реагентом, при помощи которого удается достичь практически полного обескислороживания воды, является гидразин. При введении его в воду происходит связывание кислорода и выделение инертного азота.
Последний химический способ обескислороживания воды является наиболее совершенным, но вместе с тем и наиболее дорогим ввиду высокой стоимости гидразина. Поэтому этот способ применения в основном для окончательного удаления кислорода из воды после физических методов ее обескислороживания.
Физические методы удаления из воды растворенных газов могут осуществляться двумя способами:
- вода, содержащая удаляемый газ, приводится в соприкосновение с воздухом, если парциальное давление удаляемого газа в воздухе близко к нулю;
- создаются условия, при которых растворимость газа в воде становится близкой к нулю.
При помощи первого способа, т. е. при помощи аэрации воды, обычно удаляются свободная углекислота и сероводород, поскольку парциальное давление этих газов в атмосферном воздухе близко к нулю.
Ко второму способу обычно приходится прибегать при обескислороживании воды, так как при значительном парциальном давлении кислорода в атмосферном воздухе аэрацией воды кислород из нее удалить нельзя. Для удаления из воды кислорода ее доводят до кипения, при котором растворимость всех газов в воде падает до нуля. Вода доводится до кипения либо ее нагреванием (термические деаэраторы), либо путем понижения давления до такого значения, при котором вода кипит при данной ее температуре (вакуумные дегазаторы).
Удаление из воды растворенных газов в процессе водоподготовки осуществляется на дегазаторах различных типов, которые по их конструктивному устройству, характеру движения воды и воздуха и по обстановке, в которой осуществляется процесс дегазации, можно классифицировать следующим образом:
-пленочные дегазаторы, представляющие собой колонны, загруженные той или иной насадкой (деревянной, кольцами Рашига и др.), по которой вода стекает тонкой пленкой. Насадка служит для создания развитой поверхности соприкосновения воды и воздуха, нагнетаемого вентилятором навстречу потоку воды;
-барботажные дегазаторы, в которых через слой медленно движущейся воды продувается сжатый воздух;
- вакуумные дегазаторы, где при помощи специальных устройств (вакуум-насосов или водоструйных эжекторов) создается такое давление, при котором вода кипит при данной температуре.
В технике водообработки в основном применяются пленочные дегазаторы и для обескислороживания воды вакуумные (или термические). Барботажные дегазаторы применяются в виде исключения из-за сравнительно высокой эксплуатационной стоимости (расхода электроэнергии на компрессию воздуха).
8. Сущность обратного осмоса. Мембраны для обратного осмоса и их свойства
Процесс обратного осмоса, как способ очистки воды, используется с начала 60-х годов. Первоначально он применялся для опреснения морской воды. Сегодня по принципу обратного осмоса в мире производятся сотни тысяч тонн питьевой воды в сутки.
Совершенствование технологии сделало возможным применение обратноосмотических систем в домашних условиях. На настоящий момент в мире уже установлены тысячи таких систем. Получаемая обратным осмосом вода имеет уникальную степень очистки. По своим свойствам она близка к талой воде древних ледников, которая признается наиболее экологически чистой и полезной для человека.
В случае, когда на раствор с большей концентрацией воздействует внешнее давление, превышающее осмотическое, молекулы воды начнут двигаться через полупроницаемую мембрану в обратном направлении, то есть, из более концентрированного раствора в менее концентрированный. Этот процесс называется «обратным осмосом». По этому принципу и работают все мембраны обратного осмоса (см. рисунок 5).
В процессе обратного осмоса вода и растворенные в ней вещества разделяются на молекулярном уровне, при этом с одной стороны мембраны накапливается практически идеально чистая вода, а все загрязнения остаются по другую ее сторону. Таким образом, обратный осмос обеспечивает гораздо более высокую степень очистки, чем большинство традиционных методов фильтрации, основанных на фильтрации механических частиц и адсорбции ряда веществ с помощью активированного угля.
Давление
Направление поток воды
Рисунок 5. Обратный осмос.
Мембраны обратного осмоса имеют пористую структуру и изготовлены из пористого тонкоплёночного композита. Диаметр поры (0,0001 микрон) достаточен, чтобы пропускать молекулы воды, но мал для прохождения ионов и молекул растворенных примесей. Давление исходной воды, при котором начинает наблюдаться явление обратного осмоса, называется осмотическое давление. Т.е. это то внешнее давление на мембрану, которое необходимо создать исходной водой, чтобы молекулы воды стали «продавливаться» через поры мембраны. Чем выше давление подаваемой на мембрану воды (осмотическое давление), тем выше степень и скорость фильтрации. Рабочее давление для низконапорного осмоса составляет 6-12 атм., для высоконапорного осмоса - 12 - 16 атм., а морская вода чистится при рабочем осмотическом давлении 40 - 70 атм.
В системах обратного осмоса бытового назначения давление входной воды на мембрану соответствует давлению воды в трубопроводе. В случае, если давление возрастает, поток воды через мембрану также возрастает.
На практике, мембрана не полностью задерживает растворенные в воде вещества. Они проникают через мембрану, но в ничтожно малых количествах. Поэтому очищенная вода все-таки содержит незначительное количество растворенных веществ. Важно, что повышение давления на входе не приводит к росту содержания солей в воде после мембраны. Наоборот, большее давление воды не только увеличивает производительность мембраны, но и улучшает качество очистки. Другими словами, чем выше давление воды на мембране, тем больше чистой воды лучшего качества можно получить.
В процессе очищения воды концентрация солей со стороны входа возрастает, из-за чего мембрана может засориться и перестать работать. Для предотвращения этого вдоль мембраны создается принудительный поток воды, смывающий «рассол» в дренаж.
Эффективность процесса обратного осмоса в отношении различных примесей и растворенных веществ зависит от ряда факторов. Давление, температура, уровень pH, материал, из которого изготовлена мембрана, и химический состав входной воды, влияют на эффективность работы систем обратного осмоса.
Неорганические вещества очень хорошо отделяются обратноосмотической мембраной. В зависимости от типа применяемой мембраны (ацетатцеллюлозная или тонкопленочная композитная) степень очистки составляет по большинству неорганических элементов 85% - 98%.
Мембрана обратного осмоса также удаляет из воды и органические вещества. Органические вещества с молекулярным весом более 100 - 200 удаляются полностью, а с меньшим - могут проникать через мембрану в незначительных количествах. Большой размер вирусов и бактерий практически исключает вероятность их проникновения через мембрану.
В то же время, мембрана пропускает растворенные в воде кислород и другие газы, определяющие ее вкус. В результате, на выходе системы обратного осмоса получается свежая, вкусная, настолько чистая вода, что она, строго говоря, даже не требует кипячения.
9. Определить жесткость содоизвесткованной воды в мг-экв/л, если известно, что концентрация в ней ионов Са2+ = 5 мг/л, а ионов Mg2+ = 1 мг/л
Должно соблюдаться равенство
где 20,4 и 12,16 - эквиваленты Ca и Mg;
Ж0 - общая жесткость по расчету Ca2+ и Mg2+ в воде, мг- экв/л.
Получим
Библиографический список
1. Стерман Л.С. Химические и термические методы обработки воды на ТЭС/ Сост. Л.С.Стерман, В.Н.Покровский. М: Энергия,1982.
2. Водоснабжение, водоподготовка и очистка сточных вод: цикл лекций - http://stringer46.narod.ru/Water-purification.htm
3. Мартынова О.И. Водоподготовка. Процессы и аппараты/ Сост. О.И.Мартынова. М: Атомиздат.1977.
4. Оборудование предочистки с осветлителями и его эксплуатация - http://twt.mpei.ас.ru/books/vve/СH2-4_pg1.htm
5. Фильтры ионитные - http://cotlomash.ru/filtry_ionitnyе
6. Гурвич С.М. Справочник химика- энергетика/ Сост. С.М.Гурвич. М: Энергия, 1972.
7. Характеристика анионита - http://www.anionit. ru/harac.html
8. Испарительные установки. -http://twt.mpei.ас.ru/books/vve/CH9.1 _pg1.htm
9. Деаэратор. Краткое техническое описание.-http://petuhoff.chat.Tu/rbmk/16_deaer.htm#head3
10. Удаление газов из воды.- http://www.sdelaemsami.ru/korrozia04.html
11. Промышленный обратный осмос, мембрана (установки и системы обратного осмоса).- http://superfilter.ru/osmos.htm
12. Системы обратного осмоса.- http://www.water.ru/sol utions/osmos.shtml
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Сущность коагуляции, адсорбции и селективного растворения как физико-химических методов очистки и регенерации отработанных масел. Опыт применения технологии холодной регенерации дорожных покрытий в США. Вяжущие и технологии для холодного ресайклинга.
реферат [30,1 K], добавлен 14.10.2009Выбор и описание энергетической установки. Расчет эффективной мощности главных двигателей танкера. Построение индикаторной диаграммы и определение параметров, характеризирующих рабочий цикл. Описание тепловой схемы и основных систем дизельной установки.
дипломная работа [1,3 M], добавлен 15.03.2020Работы по устройству тепловой сети, трубопровода горячего водоснабжения и узла учета тепловой энергии, теплоносителя и горячей воды методом ГНБ с помощью установки Vermeer 16х20А. Назначение и состав бурового раствора. Устройство тепловой камеры УТ2.
курсовая работа [658,2 K], добавлен 23.03.2019Реконструкция градирен водооборотного цикла Турбинного цеха ООО "ЛУКОЙЛ-Волгоградэнерго" Волжской ТЭЦ. Классификация и область применения градирен, принципы охлаждения. Тепловой и аэродинамический расчеты, потери воды, экономическая эффективность проекта.
дипломная работа [785,6 K], добавлен 11.06.2015Выбор и обоснование принятой схемы и состава сооружений станции водоподготовки. Расчет изменения качества обработки воды. Проектирование системы оборотного охлаждающего водоснабжения. Расчет реагентного хозяйства для известкования и коагуляции воды.
курсовая работа [317,2 K], добавлен 03.12.2014Расчет и оптимизация цикла газотурбинной установки. Выбор типа компрессора, определение его характеристик и основных размеров методом моделирования; определение оптимальных параметров турбины. Тепловой расчет проточной части турбины по среднему диаметру.
дипломная работа [804,5 K], добавлен 19.03.2012Стабилизационная обработка воды. Определение полной производительности станции. Расчет емкостей расходных и растворных баков. Расчет хлораторной установки, горизонтальных отстойников, вихревого смесителя, песколовки, сгустителей и резервуара чистой воды.
курсовая работа [603,6 K], добавлен 01.02.2012Анализ текущего состояния разработки Губкинского газоконденсатного промысла, конструкции скважин. Расчет количества ингибитора для установки регенерации, анализ эффективности использования существующего оборудования для регенерации насыщенного метанола.
дипломная работа [5,4 M], добавлен 25.05.2019Классификация и особенности конструкций вакуумных деаэраторов. Расчет и проектирование вакуумного деаэратора. Тепловой и гидравлический расчет струйного отсека. Расчет перепускной тарелки и процесса дегазации воды. Расчет барботажного устройства.
курсовая работа [464,0 K], добавлен 19.06.2022Технология производства электрической и тепловой энергии на современных паротурбинных электростанциях. Тепловая схема электростанции. Основой повышения тепловой экономичности электростанции было и является совершенствование её паросилового цикла.
дипломная работа [2,0 M], добавлен 17.02.2009Геолого-физическая характеристика Губкинского газового месторождения. Описание конструкции и методов вскрытия скважин. Изучение схемы подготовки газа на Губкинском промысле и экономическое обоснование работы установки по установки регенерации метанола.
дипломная работа [3,9 M], добавлен 25.05.2019Механизм действия, назначение и область применения циклонных аппаратов. Выбор диаметра аппарата как одно из определяющих условий эффективной работы. Проектирование газоочистной установки на основе циклона типа ЦН-11. Требования к установкам циклонов.
курсовая работа [533,2 K], добавлен 27.12.2011Понятие, классификация и область применения холодильной машины и теплового насоса - термодинамической установки, в которой теплота от низкопотенциального источника передается потребителю при более высокой температуре. Примерная схема теплоснабжения.
реферат [41,8 K], добавлен 15.03.2011Описание тепловой схемы промышленной электростанции. Распределение регенеративного подогрева питательной воды по ступеням и определение давлений из отборов турбины. Составление тепловых балансов по ПВД и определение расхода пара из отборов турбины.
курсовая работа [606,6 K], добавлен 07.08.2013Методы обеззараживания воды в технологии водоподготовки. Электролизные установки для обеззараживания воды. Преимущества и технология метода озонирования воды. Обеззараживание воды бактерицидными лучами и конструктивная схема бактерицидной установки.
реферат [1,4 M], добавлен 09.03.2011Тепловой и гидравлический расчет утилизационной вакуумной опреснительной установки с обогревом греющей водой. Исследование и расчет влияния температуры забортной воды и накипи на производительность спроектированной вакуумной опреснительной установки.
курсовая работа [226,7 K], добавлен 04.12.2013Принцип конструирования, особенности и классификация пластинчатых теплообменников. Расчет температур молока и воды в пастеризационно-охладительной установке. Определение максимально допустимых скоростей продукта в межпластинных каналах по секциям.
курсовая работа [689,3 K], добавлен 22.12.2014Классификация примесей, содержащихся в воде для заполнения контура паротурбинной установки. Показатели качества воды. Методы удаления механических, коллоидно-дисперсных примесей. Умягчение воды способом катионного обмена. Термическая деаэрация воды.
реферат [690,8 K], добавлен 08.04.2015Методы использования тепловых вторичных ресурсов, установки для внешнего теплоиспользования. Принципиальные схемы использования теплоты производственной воды, тепловые аккумуляторы. Расчет процесса горения в топке, тепловой нагрузки и расхода топлива.
курсовая работа [727,1 K], добавлен 21.06.2010Расчет принципиальной тепловой схемы. Расчет расширителя (сепаратора) непрерывной продувки. Расчет расходов химически очищенной и сырой воды. Определение количества котлоагрегатов, устанавливаемых в котельных. Тепловой баланс котельного агрегата.
курсовая работа [240,5 K], добавлен 03.11.2009
