Водно-химический комплекс ТЭЦ-195 МВт

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования республики Беларусь

Белорусский национальный технический университет

Энергетический факультет

Кафедра «Тепловые электрические станции»

Курсовая работа

по дисциплине «Водоподготовка и водно-химические режимы ТЭС и АЭС»

Водно-химический комплекс ТЭЦ-195 МВт

Студент группы 10604214 Науменко Д.А.

Руководитель Нерезько А.В.

Минск 2017



Содержание

Введение

1. Проект ВПУ

1.1 Характеристика источника водоснабжения

1.2 Расчет производительности ВПУ

1.3 Обоснование, выбор и краткое описание технологических процессов на ВПУ (эскиз схемы ВПУ)

1.3.1 Краткое описание технологических процессов подготовки обессоленной воды

1.3.2 Расчет изменения показателей качества воды по ступеням обессоливания

1.4 Расчет схемы ВПУ основного цикла ТЭС

1.5 Расчёт схемы подпитки системы теплоснабжения

1.6 Расчет схемы предочистки

1.7 Анализ результатов расчета ВПУ

1.8 Компоновка оборудования схемы ВПУ

1.9 Компоновка оборудования схемы ВПУ

2. Обоснование и выбор ВХР

2.1 Нормирование качества теплоносителя

2.2 Методы коррекции теплоносителя

2.3 Характеристика конденсатов ТЭС и схема их очистки

2.4 ВХР тепловых сетей

3. Система технического водоснабжения

3.1 Назначение системы и расчет потребности ТЭС в технической воде

3.2 Описание системы водоснабжения и расчет охладителя

3.3 ВХР системы охлаждения

3.4 Выбор циркуляционных насосов и их компоновка с конденсаторами

турбин

3.5 ВХР системы охлаждения

Заключение

Литература



Введение

На тепловых электрических станциях вода является рабочим телом паросиловых установок, а также используется для конденсации отработавшего пара, охлаждения механических и электрических узлов, в качестве теплоносителя для теплоснабжения. Имеют место потери воды через уплотнения турбин, с продувкой котла, несовершенством тепловых сетей, невозвратом пара с производства и т. д., которые необходимо восполнять.

За подготовку подпиточной воды для котлов и тепловых сетей отвечает ВПУ, расчёт которой приведен в первой части курсового проекта. Её схема зависит от требований по качеству воды для установленного на ТЭС оборудования, а также от источника водоснабжения ТЭС.

В данной работе необходимо спроектировать водно-химический комплекс ТЭЦ, на которой работают:

Оборудование на ТЭЦ:

Турбины: ПТ-60-130 Котлы: БКЗ-420-13,8х3

Расход воды 2500м3/ч Топливо-мазут 25т/ч

ПТ-135/165-130/15

Расход воды 2500м3/ч

Отбор на производство-400т/ч,

Потери на производство -5%,

Потери с продувкой-0,8%,

Способ охлаждения-градирни,

Топливо-газ/мазут.

Для более эффективной работы оборудования ТЭС, применяют корректировку химического состава теплоносителя по установленному ВХР. Выбор и обоснование ВХР ТЭЦ приводится во второй части курсового проекта.

В третьей части курсового проекта приводится характеристика и расчет системы технического водоснабжения ТЭЦ.

В настоящее время в мировой энергетике барабанные котлы эксплуатируют с применением следующих водно-химических режимов: гидразинно-аммиачный, кислородный, хеламинный, бескоррекционный.

водный химический фильтр теплоноситель



1. Проект ВПУ

1.1 Характеристика источника водоснабжения

Источник водоснабжения ТЭС является водоем со следующими показателями качества воды (табл. 1.1):

Таблица 1.1

ГДП, мг/дм3	Содержание ионов, мг/дм3	Сухой остаток, мг/дм3	Окисляемость, мг O2/дм3	Щелочность, мг-экв/дм3	Жесткость, мг-экв/дм3
	Na+ + К+	SO4	Сl-	N03-	SiO + SiO32-				ЖО	ЖСа
-	18,3	34,1	22	-	2,6	276	128	2,9	3,5	2,55

Таблица 1.2 Пересчет показателей качества воды в эквивалентных единицах

Показатель		экв
	51	20	2,55
	11,4	12	0,95
	18,3	23	0,8
	176,9	61	2,9
	34,1	48	0,71
	22	35,5	0,62
	-	62	-
	2,6	38	0,07

Так как кремниевая кислота находится в ионной форме, будем учитывать ее в уравнении баланса:

По преобладающему катиону вода относится к кальциевому классу повышенной жесткости.

По преобладающему аниону вода относится к гидрокарбонатному классу.

Сухой остаток в данном водоеме не отражает полностью степень минерализации воды.

Окисляемость показывает наличие в воде органических примесей.

1.2 Расчет производительности ВПУ

ВПУ на ТЭС предназначена для восполнения потерь пара и воды в основном цикле (обессоленой воды) и в системе теплофикации (умягченной). На проектируемой ТЭС имеют место следующие потери:

1. Внутристанционные потери. Согласно ПТЭ составляют 2% от суммарной паропоизводительности котлов.

,



где D - паропроизводительность котла, т/ч,

n - количество котлов.

2. Потери с продувкой.

3. Потери на мазутном хозяйстве. Определяются из расчета 0,15т на 1т сжигаемого мазута.

,

где B - расход мазута на котел, т/ч.

4. Внешние потери

,

где b - потери на производстве.

Производительность ВПУ для подпитки основного цикла ТЭЦ составит

Производительность ВПУ для покрытия потерь в системе теплоснабжения составит

.



1.3 Выбор и краткое описание технологических процессов на ВПУ (эскиз схемы ВПУ)

Выбор конкретной схемы для подготовки добавочной воды определяется типом основного оборудования(котла) и показателей качества источников водоснабжения.

На проектируемой станции установлены котлы барабанного типа.

Сумма анионов сильных кислот

Так как -схема упрощенного обессоливания.

Источником водоснабжения проектируемой ТЭС является поверхностная вода, которая содержит все виды загрязнений (грубодисперсные, коллоидно-дисперсные). Поэтому очистка воды будет производиться в 2 этапа:

1. Предварительная очистка. Вода избавляется от грубых и коллоидно-дисперсных примесей, частично умягчается и декарбонизируется.

2. Обессоливание методом ионного обмена.

1.3.1 Описание и изменение показателей качества воды на предочистке

Выбор типа предочистки на ТЭС и АЭС производится, исходя из показателей качества исходной воды.

На проектируемой ТЭС планируется использование водоочистки с карбонатной жесткостью .

При карбонатной жесткости Ж_К?2 мг-экв./кг вода на предочистке подвергается только коагуляции в частности сернокислым алюминием (Al₂SO₄). При карбонатной жесткости Ж_К >2 мг-экв./кг вода на предочистке проходит процессы коагуляции и частично умягчается. Для этого используют коагулянт сернокислое железо FeSO₄ совместно с процессами известкования (Ca(OH)₂), содоизвесткования (Ca(OH)₂+Na₂CO₃) или с добавлением едкого натра (NaOH). Наиболее часто применяют коагуляцию с известкованием.

В результате такой обработки произойдут следующие изменения показателей качества воды:

Жесткость остаточная

Концентрация

Щелочность остаточная

где - избыток извести.

Концентрация

Концентрация не изменилась.

1.3.2 Метод ионного обмена

После осветления воды на осветлительных фильтрах в точке А поток разделяется на два:

1)первый направляется в схему упрощенного обессоливания воды для подпитки основного цикла;

2)второй - в систему умягчения воды для подпитки системы теплоснабжения.

В данной схеме водород-катионитовые фильтры предназначены для удаления из воды катионов Са, Mg, Na путем обмена их на ион H по реакциям:

Восстановление обменной способности водород-катионитовых фильтров производят серной кислотой 1,0 - 1,5 % по реакциям:

Данные фильтры загружены сильнокислотным катионом C-100 и С-104. На первой ступени Н-катионитовых фильтров катионы будут удаляться в количестве:

На второй ступени Н-катионирования катионы будут удаляться в количестве:

Н-катионированная вода имеет кислую реакцию, при которой происходит разложение бикарбонатов и в воде появляется свободная . Для ее удаления в схеме предусмотрена установка декарбонизатора. В нем происходит удаление с остаточным значением 5 мг/дм3

В упрощенной схеме растворенные в воде анионы удаляются на анионитном фильтре А2. Фильтр А2 загружен анионитом A-400. Он предназначен для удаления анионов сильных кислот () и слабых кислот (,), оставшихся после предочистки.

Удаление анионов протекает по следующим реакциям:

Качество обессоленной воды после А2 в схеме упрощенного обессоливания:

-солесодержание 0,5 мг/кг

-кремниевая кислота 0,1 мг/кг.

Для регенерации катионитных фильтров будет использоваться 1,5% , для регенерации анионитных фильтров - 4%.

Второй поток осветленной воды направляется в схему умягчения на натрий-катионитовые фильтры , где происходит обмен катионов жесткости и на катион по реакциям:

в количестве

1.4 Технологический расчет схемы ВПУ

При проектировании ВПУ необходимо строго соблюдать следующие условия:

1. Расчет фильтров начинают с последнего по ходу обработки воды для возможности учета расхода воды на собственные нужды ВПУ.

2. Выбор оборудования производят исходя из условия: минимальное количество за счет максимальной единичной производительности.

3. Для заполнения фильтров используются современные материалы.

Расчёт группы анионитовых фильтров II ступени А₂

Фильтры данной ступени загружены высокоосновным анионитом А-400. Количество обрабатываемой воды:

Скорость пропуска воды через фильтр

Общая площадь фильтрования ступени:

Необходимая площадь фильтрования каждого фильтра при количестве фильтров

Диаметр каждого фильтра:

По таблице П4 [1,стр.100] выбираем ближайший больший стандартный фильтр типа ФИПа-II-1,5-0,6 (рабочее давление - 0.6 МПа, диаметр фильтра - = 1500 мм, высота фильтрующей загрузки - h = 1500 мм, расход воды при расчетной скорости фильтрования - 90 м³/ч).

Необходимая площадь фильтрования каждого фильтра при стандартном диаметре:



Полезное время работы:

где e_р-- рабочая обменная ёмкость ионита, г-экв/м³. По таблице П5 [1, стр.101] для А₂ фильтра с А-400 ионитом e_р=900 г-экв/м³.

Количество регенераций в сутки:

где t - продолжительность операций связанных с регенерацией фильтров, для ионных фильтров t=2 часа.

Объём ионитных материалов, загружаемых в фильтры:

в один фильтр



в группу фильтров

Расход воды на собственные нужды рассчитываемой группы фильтров:

где p_и - удельный расход воды на собственные нужды ионитных фильтров, м³/м³ ионита [1, стр. 102, таблица П6]. Для А-400 в А₂ р_и=6,7 м³/м³;

Расход химических реагентов (NaOH) на регенерацию одного фильтра:

где b' - удельный расход химреагентов, г/г-экв [1, стр.101, таблица П5]. Для А-400 в А₂ b'= 120 г/г-экв.



Расход технического продукта:

где С - содержание активнодействующего вещества в техническом продукте, % (С^NaOH=42%).

Среднесуточный расход технического продукта:

Часовой расход воды, который должен быть подан на следующую рассчитываемую группу ионитных фильтров:

Расчёт группы катионитных фильтров II ступени Н₂

Фильтры данной ступени загружены сильнокислотным катионитом С-100.

На данную группу поступает вода в количестве

.

Скорость пропуска воды через фильтр

Общая площадь фильтрования ступени:

Необходимая площадь фильтрования каждого фильтра при количестве фильтров

Диаметр каждого фильтра:

По таблице П4 [1, стр.100] выбираем ближайший больший стандартный фильтр типа ФИПа-II-1,5-0,6 (рабочее давление - 0.6 МПа, диаметр фильтра - = 1500 мм, высота фильтрующей загрузки - h = 1500 мм, расход воды при расчетной скорости фильтрования - 90 м³/ч).

Необходимая площадь фильтрования каждого фильтра при стандартном диаметре:

Полезное время работы:

где e_р-- рабочая обменная ёмкость ионита, г-экв/м³. По таблице П5 [1, стр.101] для H₂ фильтра с С-100 ионитом e_р=1600 г-экв/м³.

Количество регенераций в сутки:

где t - продолжительность операций связанных с регенерацией фильтров, для ионных фильтров t=2 часа.

Объём ионитных материалов, загружаемых в фильтры:

в один фильтр

в группу фильтров

Расход воды на собственные нужды рассчитываемой группы фильтров:

где p_и - удельный расход воды на собственные нужды ионитных фильтров, м³/м³ ионита [1, стр. 102, таблица П6]. Для С-100 в Н₂ р_и=5,8 м³/м³;

Расход химических реагентов на регенерацию одного фильтра:

где b' - удельный расход химреагентов, г/г-экв [1, стр.101, таблица П5]. Для С-100 в Н₂ b'= 85 г/г-экв.



Расход технического продукта:

где С - содержание активнодействующего вещества в техническом продукте, % (С^Н₂^SO₄=75%).

Среднесуточный расход технического продукта:

Часовой расход воды, который должен быть подан на следующую рассчитываемую группу ионитных фильтров:

Расчёт группы катионитных фильтров I ступени Н₁

Фильтры данной ступени загружены катионитом С-104. На данную группу поступает вода в количестве

.

Скорость пропуска воды через фильтр

Общая площадь фильтрования ступени:

Необходимая площадь фильтрования каждого фильтра при количестве фильтров

Диаметр каждого фильтра:

По таблице П4 [1,стр.100] выбираем ближайший больший стандартный фильтр типа ФИПа-I-1,5-0,6 (рабочее давление - 0.6 МПа, диаметр фильтра - = 1500 мм, высота фильтрующей загрузки - h = 2000 мм, расход воды при расчетной скорости фильтрования - 50 м³/ч).

Необходимая площадь фильтрования каждого фильтра при стандартном диаметре:



Полезное время работы:

где e_р-- рабочая обменная ёмкость ионита, г-экв/м³. По таблице П5 для Н₁ фильтра с С-104 ионитом e_р=2100 г-экв/м³.

Количество регенераций в сутки:

где t - продолжительность операций связанных с регенерацией фильтров, для ионных фильтров t=2 часа.

Объём ионитных материалов, загружаемых в фильтры:

в один фильтр

в группу фильтров

Расход воды на собственные нужды рассчитываемой группы фильтров:

где p_и - удельный расход воды на собственные нужды ионитных фильтров, м³/м³ ионита [1, стр. 102, таблица П6]. Для С-104 в Н₁ р_и=5,5 м³/м³;

Расход химических реагентов на регенерацию одного фильтра:

где b' - удельный расход химреагентов, г/г-экв [1, стр.101, таблица П5]. Для С-104 в Н₁ b=85 г/г-экв.

Расход технического продукта:



где С - содержание активнодействующего вещества в техническом продукте, % (С^H2SO4=75%).

Среднесуточный расход технического продукта:

Часовой расход воды, который должен быть подан на следующую рассчитываемую группу ионитных фильтров:

1.5 Расчет схемы подпитки теплосетей

Расчёт группы натрий-катионитных фильтров I ступени Na1

Фильтры данной ступени загружены катионитом С-100. На данную группу поступает вода в количестве

.

Скорость пропуска воды через фильтр

Общая площадь фильтрования ступени:

Необходимая площадь фильтрования каждого фильтра при количестве фильтров

Диаметр каждого фильтра:

По таблице П4[1,стр.100] выбираем ближайший больший стандартный фильтр типа ФИПа-I-1,5-0,6 (рабочее давление - 0.6 МПа, диаметр фильтра - =1500 мм, высота фильтрующей загрузки - h =2000 мм, расход воды при расчетной скорости фильтрования - 50 м³/ч).

Необходимая площадь фильтрования каждого фильтра при стандартном диаметре:



Полезное время работы:

где e_р-- рабочая обменная ёмкость ионита, г-экв/м³. По таблице П5 для Na₁ фильтра с С-100 ионитом e_р=1500 г-экв/м³.

Количество регенераций в сутки:

где t - продолжительность операций связанных с регенерацией фильтров, для ионных фильтров t=2 часа.

Объём ионитных материалов, загружаемых в фильтры:

в один фильтр

в группу фильтров

Расход воды на собственные нужды рассчитываемой группы фильтров:

где p_и - удельный расход воды на собственные нужды ионитных фильтров, м³/м³ ионита [1, стр. 102, таблица П6]. Для С-100 в Na₁ р_и=3,5 м³/м³;

Расход химических реагентов на регенерацию одного фильтра:

где b' - удельный расход химреагентов, г/г-экв [1, стр.101, таблица П5]. Для С-100 в Na₁ b=85 г/г-экв.

Расход технического продукта:

где С - содержание активнодействующего вещества в техническом продукте, % (С^NaCl=95%).

Среднесуточный расход технического продукта:

Часовой расход воды, который должен быть подан на следующую рассчитываемую группу ионитных фильтров:

Таблица 1.3 Сводная таблица результатов расчета ВПУ ТЭЦ

Показатель и его размерность	Обозначение	H1	H2	A2	Na
Производительность, м3/ч	Q	102,74	102,63	101,53	100
Скорость фильтрования, м/ч	w	20	20	20	20
Необходимая площадь фильтрования каждого фильтра, м2	fрасч/fст	1,71/1,77	1,71/1,77	1,7/1,77	1,67/1,77
Диаметр каждого фильтра, м	dрасч/dст	1,48/1,5	1,48/1,5	1,5/1,5	1,46/1,5
Необходимая площадь фильтрования, м2	F	5,14	5,13	5,1	5
Число фильтров, шт	m	3	3	3	3
Тип фильтра		ФИПа-I-1,5-0,6	ФИПа-II-1,5-0,6	ФИПа-II-1,5-0,6	ФИПа-I-1,5-0,6
Высота фильтрующей загрузки, м	h	2	1,5	1,5	2
Полезное время использования, ч	Tи	41,1	413,9	23,7	59
Число регенераций в сутки, раз	n	0,56	0,058	0,93	0,4
Тип ионита		С-104	С-100	А-400	С-100
Рабочая обменная емкость, г-экв/м3	ep	2100	1600	900	1500
Сумма ионов, удаляемых на фильтре, мг-экв/м3	?U	3,52	0,2	1,982	1,8
Расход воды на собственные нужды	gсн	1,36	0,11	2,1	0,62
Удельный расход воды на собственные нужды, м3/ м3	pи	5,5	5,8	6,7	3,5
Расход 100%-го реагента на регенерацию фильтра, кг	Gp100	631,9	361,1	287,28	451,4
Удельный расход химреагентов, г/ г-экв	b'	85	85	120	85
Содержание активно действующего вещества в техническом продукте, %	C	75	75	42	95
Расход технического продукта, кг	Gpтехн	842,5	481,5	684	475,2
Суточный расход химреагентов на регенерацию фильтров, кг	Gсуттехн	1415,4	83,8	1908,4	570,24
Производительность с учетом собственных нужд, м3/ч	Qбр	104,1	102,74	102,63	100,62

1.6 Расчет схемы предочистки

Расчет осветлительных фильтров

Необходимая площадь фильтрования определяется по формуле:

где -производительность осветлительных фильтров

- скорость фильтрования принимается 5-10 м/ч, выбираем 7 м/ч.

Необходимая площадь фильтрования каждого фильтра:

Выбираем ближайший больший стандартный фильтр типа ФОВ-3,0-0,6 (рабочее давление - 0,6 МПа, диаметр фильтра - 3000 мм, высота фильтрующей загрузки - 1000 мм, расход воды при расчетной скорости фильтрования - 70 м³/ч).

Расход воды на взрыхляющую промывку каждого осветлительного фильтра:

м³,

где - сечение осветлительного фильтра, м²;

i - интенсивность взрыхления фильтра, загруженного антрацитом, 12 л/(с·м²);

t_взр -продолжительность взрыхления (7 минут).



Расход воды на отмывку осветлительного фильтра (спуск первого фильтра в дренаж):

где - скорость фильтрования, м/ч;

- продолжительность отмывки (10 мин).

где - число осветлительных фильтров;

-число промывок каждого фильтра в сутки (2 р).

Производительность брутто с учетом расхода воды на промывку осветлительных фильтров:



Действительная скорость фильтрования во время выключения одного фильтра на промывку (при работе (m_о-1) фильтров):

Скорость меньше максимально допустимой(10 м/ч).

Для удобства компановки фильтрационного отделения ВПУ выбираем следующую компановку осветлительных фильтров: 5 однокамерных фильтров ФОВ-3,0-0,6.

Расчет осветлителей

Суммарная производительность осветлителей принимается равной 110% расчетного расхода осветленной воды, при этом устанавливается не менее двух осветлителей.

Емкость каждого из двух осветлителей определяется по формуле:

где - полная производительность всей установки, м³/ч;

- продолжительность пребывания воды в осветлителе 1-1,5 ч, выбираем 1 ч.

По выбираем ближайший по емкости серийный осветлитель: ВТИ-160и.

Необходимое количество реагентов при проведении коагуляции с известкованием подсчитывается следующим образом.

Расход коагулянта в сутки:

где Э_к- эквивалент безводного коагулянта ();

- доза коагулянта, мг-экв/кг.

Расход технического коагулянта в сутки:

где С- процентное содержание коагулянта в техническом продукте:

Расход полиакриламида (ПАА) в сутки:

Где -расход полиакриламида, кг/сут;

- доза полиакриламида, равная 0.2-1.8 мг/кг, выбираем

Суточный расход извести (в виде Са(ОН)₂)

где 37,05 - эквивалент Са(ОН)_2;

- доза извести, мг-экв/кг:

1.7 Расчет и выбор декарбонизатора

Исходными данными при расчете декарбонизатора являются производительность, определяемая местом включения декарбонизатора в схему ВПУ, концентрация СО₂ на входе и выходе из декарбонизатора, температура обрабатываемой воды. Производительность принимают с запасом 25%.

Количество СО₂, удаленного в декарбонизаторе:

где - расчетная производительность декарбонизатора. В схеме ВПУ декарбонизатор расположен между I и II ступенью обессоливания. Следовательно, его производительность составляет:

При расчете необходимо увеличить производительность на 25 %:

Для определения количества, удаляемого в декарбонизаторе, необходимо определить и .

зависит от типа предочистки. Концентрация СО₂ , мг/кг, на входе в декарбонизатор для схем с известкованием определяется по соотношению:

где Щ_б - щелочность бикарбонатная после предочистки.

Количество CO₂, удаленного в декарбонизаторе:

Необходимая площадь десорбции при температуре 30 ^oC (с учётом коэффициента десорбции К_ж = 0.50 м³ /(м²ч) и средней движущей силы десорбции =0,015 кг/м³ :

Площадь требуемой поверхности насадки:

Объём насадки определяется по формуле:

где = 206 м²/м³ - удельная поверхность колец Рашига,

Площадь поперечного сечения декарбонизатора при плотности орошения д=60 м³/(м²·ч) определяется по формуле:



Диаметр декарбонизатора:

Высота насадки колец Рашига:

Расход воздуха на декарбонизацию воды на один декарбонизатор:

Выбираю 1 декарбонизатор с производительностью Q_д = 150 м³/ч, диаметром d = 1790 мм, площадь поперечного сечения f = 2,5 м², расходом воздуха



1.8 Анализ результатов расчета схемы

Анализ результатов расчета включает следующие таблицы:

Таблица 1.4 Состав выбранного оборудования

№	Наименование	Тип	Кол-во	Основные характеристики
1	Осветлитель	ВТИ-160и	2	Производительность - 160 м3/ч Геометрический объем - 236 м3 Диаметр -7000 мм Высота - 12247 мм
2	Осветлительный фильтр	ФОВ-3,0-0,6	5	Рабочее давление - 0,6 МПа Диаметр - 3000 мм Высота фильтрующей загрузки-1000 мм Расход воды при расчетной скорости фильтрования - 70 м3/ч
3	Н1 - фильтр	ФИПа-I- 1,5-0,6	3	Рабочее давление - 0,6 МПа Диаметр - 1500 мм Высота фильтрующей загрузки - 2000 мм Расход воды при расчетной скорости фильтрования - 50 м3/ч
4	Nа - фильтр	ФИПа-I- 1,5-0,6	3	Рабочее давление - 0,6 МПа Диаметр - 1500 мм Высота фильтрующей загрузки - 2000 мм Расход воды при расчетной скорости фильтрования - 50 м3/ч
5	Декарбонизатор		1	Производительность Q=150 м3/ч Диаметр d=1790 мм Площадь поперечного сечения F=2,5м2 Расход воздуха Qвозд=3750 м3/ч
6	Н2 - фильтр	ФИПа-II-1,5-0,6	3	Рабочее давление - 0,6 МПа Диаметр - 1500 мм Высота фильтрующей загрузки - 1500 мм Расход воды при расчетной скорости фильтрования - 90 м3/ч
7	А2 - фильтр	ФИПа-II- 1,5-0,6	3	Рабочее давление - 0,6 МПа Диаметр - 1500 мм Высота фильтрующей загрузки - 1500 мм Расход воды при расчетной скорости фильтрования - 90 м3/ч



Таблица 1.5 Суточный расход технического реагента

Реагент кг/сут	H1	H2	A2	Na
H2SO4	1415,4	83,8	-	-
NaOH	-	-	1908,4	-
NaCl	-	-	-	570,24

Суммарный расход: H₂SO₄ - 1499,2 кг/сут,

NaOH - 1908,4 кг/сут,

извести- 1042,5 кг/сут

коагулянта - 428,5 кг/сут,

флокулянта - 2,68 кг/сут.

Таблица 1.6 Расход фильтрующих материалов

Фильтрующий материал, м3	H1	H2	A2	Na	ОФ
Катионит	10,62	7,97	-	10,62	-
Анионит: высокоосновный	-	-	7,97	-	-
Гидроантроцит	-	-	-	-	122,8

Таблица 1.7 - Расход воды на собственные нужды фильтров

Расход воды, м3/ч	H1	H2	A2	Na	ОФ
	1,36	0,11	2,1	0,62	18,6

Суммарный расход воды на собственные нужды водоподготовительной установки:

1-по ионообменной части - 4,19 м³/ч

2-по предочистке - 18,6 м³/ч.

1.9 Компоновка схемы ВПУ

При проектировании комплекса ВПУ предусматривается максимальная его блокировка со складскими помещениями и очистными сооружениями, а также возможность дальнейшего расширения с учетом подвоза реагентов без промежуточной перегрузки.

На проектируемой ТЭЦ ВПУ выносим в отдельное здание. Отдельное здание ВПУ располагаем со стороны постоянной торцовой стены главного здания ТЭЦ. Торцовая нерасширяемая часть здания водоподготовки выполняется в виде трех- или четырехэтажной башни, предназначенной для установки промывочных баков, химической лаборатории, служебных и бытовых помещений.

Для регенерации ионитных фильтров ВПУ располагает реагентным хозяйством, которое включает склады для хранения химических реагентов, оборудование для приготовления и подачи регенерационных растворов.

Для хранения кислот и щелочей устанавливаем емкости с учетом месячного запаса. Из складских баков реагенты поступают в баки-мерники, оттуда насосами-дозаторами или эжекторами подаются на регенерацию фильтров. Сточные воды ВПУ поступают либо в баки-нейтрализаторы, либо в схемы их утилизации.

Компоновка оборудования должна учитывать возможность дальнейшего расширения установки. При компоновке основного оборудования ВПУ должны быть обеспечены: удобное расположение аппарата, облегчающее работу обслуживающего персонала; полное использование помещения, вентиляция, возможность хорошего естественного освещения.

Осветлители, декарбонизаторы, громоздкие баки располагаем на открытом воздухе с применением обогрева и теплоизоляции.

По способу подключения ионитных фильтров в схемах обессоливания различают коллекторный (параллельный) и блочный (цепочки) принципы их соединения.

При полученной производительности ВПУ < 400 м³/ч выбираем коллекторный способ включения ионитных фильтров.

При данной компоновке исходная вода из общего коллектора параллельными потоками подается на обработку к каждому фильтру данной ступени. Фильтрат собирается также в общий коллектор и отводится на следующую ступень обработки. Таким образом, ионитные фильтры в схеме соединены параллельно, а ступени обессоливания - последовательно. В коллекторных схемах каждый отдельный фильтр автономен, т.е. его состояние (работа-резерв-регенерация) не определяет состояние ступеней обработки однородных фильтров. Группа фильтров обрабатывает воду непрерывно, в то время как отдельный фильтр - периодически. Число фильтров можно изменять в зависимости от производительности ВПУ. Схема хорошо адаптируется к изменениям по составу воды и производительности. Надежность схемы достаточно высокая. Экономична по количеству оборудования и расходу ионита, имеет более простые алгоритмы управления, но расход химических реагентов на регенерацию значительно выше, чем в блочной схеме, и при автоматизации требует большого количества датчиков химического контроля.

В нашем случае производительность ВПУ сравнительно небольшая, и на первый план выходит надёжность (к тому же помимо электоэнергии ТЭЦ обеспечивает потребителей теплом и паром, что требует большей надёжности станции), поэтому выбираем коллекторный способ компоновки.



2. Обоснование и выбор ВХР.

2.1 Нормирование качества теплоносителя

Основной задачей ВХР каждой ТЭС является обеспечение работы теплосилового оборудования (основного и вспомогательного) без повреждений и снижения экономичности, которые могут быть вызваны следующими причинами:

- образованием отложений на поверхностях нагрева котлов, в проточной части турбин, на поверхностях трубок конденсаторов и т.д.;

- образованием и накоплением шлама в котловой воде, тракте питательной воды, в тепловых сетях;

- коррозией внутренних поверхностей теплоэнергетического оборудования.

Для предотвращения перечисленных выше негативных явлений на ТЭС предусматривается организация целого ряда технических мероприятий, объединенных общим понятием водно-химический режим. Внедрению конкретного водно-химического режима (т.е. комплексу технических мероприятий) на ТЭС предшествует проведение экспериментальных и наладочных работ, цель которых определить оптимальные условия для его осуществления.

При выборе водно-химического режима для конкретной ТЭС принимают во внимание:

- тип парового котла;

- параметры рабочей среды;

- паропроизводительность;

- вид топлива;

- теплонапряжение парогенерирующей поверхности нагрева;

- наличие или отсутствие промежуточного перегрева пара;

- требования к качеству перегретого пара и т.д.

Установленные нормы приведены в “Правилах технической эксплуатации электрических станций и тепловых сетей” конкретно для каждого типа котлов, эксплуатируемых в энергосистеме РБ, а также для подпиточной воды тепловых сетей.

К основным мероприятиям по поддержанию нормируемых показателей водно-химического режима энергоблоков ТЭС относятся: предпусковые промывки оборудования; постоянная продувка котлов при установившихся режимах и усиленная продувка во время переходных режимов; проведение эксплуатационных промывок оборудования; консервация оборудования во время простоев; герметизация баков питательной воды и ее составляющих с целью предотвращения попадания кислорода в пароводяной цикл; обессоливание и обескремнивание добавочной воды; удаление свободной угольной кислоты из добавочной химически обработанной воды; оснащение конденсаторов специальными дегазирующими устройствами в целях удаления кислорода из конденсата; обеспечение достаточной герметичности конденсаторов турбин со стороны охлаждающей воды и воздуха; постоянный вывод неконденсирующися газов из паровых камер теплообменников; тщательное уплотнение конденсатных насосов, арматуры и фланцевых соединений трубопроводов, находящихся под разрежением; антикоррозионное покрытие оборудования и применение коррозионно-стойких материалов; введение в пароводяной цикл корректирующих химических реагентов, соответствующих данному водно-химическому режиму.

Для барабанных котлов

На проектируемой станции присутствуют барабанные котлы БКЗ-420-140. По этой причине приведем нормируемых показатели для этих котлов.

Согласно ПТЭ нормирование водного режима котлов барабанного типа включает в себя нормы качества перегретого пара (табл. 2.1), питательной (табл. 2.2) и котловой (табл. 2.3) воды.

Таблица 2.1 Нормируемые показатели качества насыщенного пара котлов с естественной циркуляцией

Нормируемый показатель	13,8
Концентрация натрия, мкг/кг: для ТЭЦ	? 5
рН	? 7,5
Удельная электрическая проводимость, мкСм/см:
для дегазированной Н-катионированной пробы	?0,3
для Н-катионированной пробы	? 1,0

Таблица 2.2 Нормируемые показатели качества питательной воды котлов с естественной циркуляцией

Нормируемый показатель
Общая жесткость, мкг-экв/кг, для котлов:	? 1
Концентрация соединений железа, мкг/кг,	? 20
Концентрация соединений меди в воде перед деаэратором, мкг/кг, для котлов:	? 5
Концентрация растворенного кислорода в воде после деаэратора, мкг/кг	?10
Концентрация нефтепродуктов, мкг/кг	? 0,3
рН	9,1 ±0,1
Концентрация кремниевой кислоты, мкг/кг:	? 60

Таблица 2.3 Нормируемые показатели качества котловой воды

Нормируемый показатель	Давление пара, МПа
	3,9	9,8	13,8
Избыток фосфатов,мг/кг: в чистом отсеке в солевом отсеке	2-6 ?30	2-6 ?30	0,5-2,0 ?12
рН солевого отсека	?11,8	?11,20	?10,5

2.2 Методы коррекции теплоносителя

Для барабанных котлов

На проектируемой ТЭЦ выбираем хеламиновый ВХР для питательной воды..

Одним из способов снижения скорости коррозии в пароводяных трактах ТЭС может быть применение пленкообразующих аминов. Одним из первых реагентов такого типа, который использовался на ТЭС, являлся октадециламин. В настоящее время на зарубежных ТЭС и ТЭС РБ широкое распространение получил другой пленкообразующий амин -- хеламин R[NH(CH₂)₃](NH₂)x.

Пленкообразующие амины, в частности хеламин, имеют полярные молекулы, которые сорбируются на поверхности металла или его оксидов, покрывая их защитным слоем. Этот слой препятствует контакту металла со средой, которая в подавляющем большинстве случаев является коррозионно-агрессивной. Кроме того, соединения типа октадециламина и хеламина обладают щелочными свойствами.

Хеламин относится к летучим соединениям, поэтому при парообразовании он в соответствии с коэффициентом распределения переходит из кипящей воды в пар. С паром он поступает в турбину и образует на ее поверхности защитную пленку.

В настоящее время известны более десяти видов хеламина, каждый из которых обладает индивидуальными физико-химическими свойствами и предназначен для использования в определенных целях.

Хеламинный водно-химический режим может быть применен вместо гидразинно-аммиачного, при этом отпадает необходимость в дозировании гидразина и аммиака в питательную воду и фосфатов в барабан котла, т.е. вместо трех реагентов дозируется один.

Экспериментальные исследования и опыт эксплуатации показали, что при хеламинном водно-химическом режиме снижается концентрация железа и меди в пароводяном тракте, уменьшается время, необходимое для достижения требуемого качества воды и пара при пуске оборудования. Это обстоятельство особенно важно при частых пусках и остановках и работе оборудования в пиковом режиме.

Концентрация хеламина в питательной воде не должна превышать 5 мг/кг, так как при более высоких его концентрациях скорость коррозии латуни резко возрастает. Хеламин можно дозировать в питательную или добавочную воду, что определяется режимом работы ТЭС. Нормы качества пара, питательной и котловой воды соответствуют приведенным в табл. 2.1, 2.2 и 2.3. Из показателей исключают гидразин, аммиак, фосфаты. При хеламинном водно-химическом режиме отпадает необходимость в проведении консервации, так как защитная пленка хеламина образуется на поверхности металла в процессе работы оборудования и сохраняется при его останове.

2.3 Характеристика конденсатов ТЭС и схема их очистки

Конденсаты являются основной и наиболее ценной составляющей частью питательной воды котлов любых давлений и производительности.

Конденсаты ТЭС можно подразделить на следующие основные группы:

- турбинные конденсаты - наиболее чистые, содержат лишь газы NH₃, CO₂, следы O₂, незначительные количества продуктов коррозии (оксиды железа, меди, цинка). Температура турбинного конденсата - 25ч45⁰С;

- конденсаты пара регенеративных подогревателей низкого и высокого давлений содержат продукты коррозии в несколько больших количествах, чем турбинные, температура порядка 50-100⁰С;

- конденсаты пара сетевых подогревателей могут быть загрязнены солями (при неплотности трубок подогревателей), продуктами коррозии, температура порядка 80⁰С;

- внешние производственные конденсаты от технических потребителей могут быть загрязнены оксидами металлов, солями, газами и другими примесями в зависимости от вида производства.

Кроме того, на ТЭС имеют место конденсаты подогревателей сырой и химочищенной воды, дренажные конденсаты и т.д.

Сокращение потерь конденсата, предотвращение загрязнения, сбор, возврат на ТЭС и, в случае необходимости, очистка являются основными задачами персонала турбинного и химического цехов ТЭС. Для этой цели на всех тепловых станциях проектируются специальные конденсатоочистки.



3. Система технического водоснабжения

3.1 Расчет и выбор системы охлаждения

Техническая вода на ТЭС используется для отвода теплоты от отработавшего в турбине пара в конденсаторах, для охлаждения масла и газа турбин и электрогенераторов, охлаждение подшипников вспомогательных механизмов (дымососов, вентиляторов, питательных насосов и т.д.), на ТЭС с твердым топливом - в системах гидрозолоудаления. Часть технической воды направляется на ВПУ для подготовки добавочной воды, для восполнения потерь теплоносителя в основном цикле ТЭС и в системах теплоснабжения. Суммарный расход технической воды на ТЭС зависит от мощности станции, типа установленного оборудования, кратности охлаждения пара, температуры охлаждающей воды.

На проектируемой ТЭЦ установлены турбины ПТ-60-130 и ПТ-135/165-130/15 на которые приходится 8000 м³/ч и 12400 м³/ч воды соответственно на конденсацию пара. Исходя из потребности технической воды на конденсацию пара в турбине, оценим потребности станции в общем количестве технической воды (табл. 3.1):

- техническая вода на конденсацию пара в конденсаторах турбин;

- техническая вода на охлаждение водорода, воздуха, конденсата статора электрогенераторов и крупных электродвигателей;

- техническая вода на охлаждение подшипников вспомогательных механизмов;

- техническая вода на охлаждение масла турбины и питательных насосов;

Общая потребность станции в технической воде составляет:

Таблица 3.1

№ п/п	Потребление технической воды на процессы	Расход воды
		%	м3/ч
1	Конденсация пара в конденсаторах турбин	100	38000
2	Охлаждение водорода, воздуха, конденсата статора электрогенераторов и крупных электродвигателей	3	612
3	Охлаждение подшипников вспомогательных механизмов	0,4	81,6
4	Охлаждение масла турбины и питательных насосов	1,5	306
5	Восполнение потерь парового тракта и тепловых сетей	из расчета ВПУ	223,32
Итого:	21622,9

3.2 Описание системы водоснабжения

На проектируемой ТЭЦ системой технического водоснабжения является оборотная система с градирнями, которое имеет исключительно широкое распространение на ТЭС в связи с компактностью и неплохими показателями по поддержанию вакуума в конденсаторах турбин. В данных системах вода используется многократно и необходима лишь небольшая добавка воды для восполнения потерь в охлаждающих устройствах. Охлаждение воды происходит за счет испарения части воды и конвективного теплообмена с воздухом. На ТЭС применяют башенные градирни, в которых система раздачи воды на охлаждение расположена внутри башни.

В градирнях температура оборотной воды снижается за счет испарения части подогретой в конденсаторе воды и конвективного теплообмена при контакте с воздухом, затем вода вновь подается в теплообменники - конденсаторы. Часть оборотной (охлаждающей) воды в градирнях теряется за счет испарения (Рисп = 1-1,5 %), часть - капельного уноса (Рун = 0,1%- в градирнях с влагоуловителем и Рун = 0,5 % - без влагоуловителя). Испаряемая влага является чистой водой, поэтому за счет испарения солесодержание воды в оборотной системе повышается. Регулирование солесодержания осуществляется методом водообмена с помощью продувки системы Рпрод. Потери с продувкой обусловлены необходимостью поддержания заданной концентрации соли в охлаждающей воде на уровне предотвращающей накипеобразование в трубках конденсатора. Как правило, потери с продувкой не превышают 3%.C учетом всех указанных потерь величина подпитки системы охлаждения составит:

Градирни занимают значительно меньшие площади, чем другие охладительные устройства оборотного снабжения технической воды. Однако при этом они должны обеспечивать эффективность охлаждения, связанную с этим тепловую экономичность электростанции. На ТЭС и АЭС применяют башенные градирни, в которых система раздачи охлаждаемой воды расположена внутри башни. Градирня состоит из следующих основных частей: вытяжной башни, водораспределительной системы, оросителя, водосборного бассейна и влагоулавливающего устройства. От высоты башни зависит эффективность вентиляции внутреннего объема градирни с естественной тягой (без использования вентиляторов для организации принудительной вентиляции градирни).

Вода под давлением 15-20 кПа подается к оросительному устройству, расположенному на высоте 10-20 м по системам трубопроводов, расположенных по радиальным или прямоугольным схемам, предусматривающим возможность отключения половины градирни или отдельных участков оросителя для проведения ремонтных работ. Подвод воды в систему водораспределения осуществляется через железобетонный стояк в центре градирни, в градирнях большой производительности - через несколько стояков, расположенных в периферийных зонах.

Оросительное устройство является основным рабочим элементом градирни. Вода после конденсаторов турбины подается на оросительное устройство, в котором разделяется на капли, струи или пленки и стекает вниз навстречу воздуху, поступающему через боковые отверстия внизу вытяжной башни. В результате взаимодействия с воздухом вода охлаждается за счет конвективного теплообмена и испарения.

Нагретый и насыщенный водяными парами воздух отводится вверх через вытяжную башню. Уровень воды в подводящем канале насосной станции практически постоянен, геометрический напор насосов составляет 12-18 м. Глубина водосборного бассейна составляет 2 м.

3.3 Расчет и выбор градирен

При выборе числа башенных градирен основной характеристикой является плотность орошения, которая характеризует отношение расхода технической воды, циркулирующей в системе, к площади оросителя градирни:

- расход технической воды, м3/ч,

Fор - общая площадь орошения, м2,

q=6 м³/м³·ч - плотность орошения в зависимости от конструктивных особенностей градирни.

Определяем общую площадь орошения:



На проектируемой станции должно быть установлено не менее двух градирен. Выбираем две градирни с площадью орошения каждой 2100 м² , производительностью 11500-14500 м³/ч, высотой 67 м, основанием 52 м и устьем 32,5 м.

3.4 Выбор циркуляционных насосов и их компоновка с конденсаторами турбин

Принимаем параллельные связи турбин с котлами, следовательно, компоновка циркуляционных насосов с конденсаторами турбин выполняется по централизованной схеме. В таких схемах насосы работают параллельно на один или несколько магистральных водопроводов, от которых вода подаётся в конденсаторы турбин. Теплая вода по сливным водопроводам и сбросным каналам поступает обратно в водоисточник или градирню. На напорных трубопроводах за циркуляционным насосом устанавливаются обратные затворы и задвижки, а перед и за конденсаторами и за оxладителями только задвижки.

Централизованные схемы позволяют регулировать расход охлаждающей воды отключением насоса, допускают резервирование насосов и перераспределение нагретой воды между охладителями. Это положительно влияет на надёжность системы, но имеет сложные коммуникации, потери напора, следовательно, на крупных ТЭС применяются редко. Их используют на ТЭЦ для увеличения надёжности снабжения потребителей теплом.

При такой схеме насосной станции устанавливают не менее 4-х циркуляционных насосов с суммарной подаче, равной расчетному расходу технической воды без резерва, работающих на общую сеть. Давление, развиваемое циркуляционными насосами, определяется потерей давления на преодоление высоты подачи воды и гидравлическим сопротивлением системы. При выборе циркуляционных насосов необходимо знать производительность, напор, условие эксплуатации. Циркуляционные насосы имеют большую подачу со сравнительно малым напором. Для насосных станций с градирнями напор равен (12 - 18) м.

Циркуляционные насосы характеризуются объёмной подачей в м3/ч и напором, который указывает, на какую высоту он может поднять воду:

V - объёмная подача одного насоса, м³/ч;

Qт.в. - расход технической воды, м³/ч;

m - количество насосов на одну турбину.

Выбираем осевые насосы типоразмера 05-55 с объёмной подачей - 3708-6444 м³/ч, напором - 12,2-10 м, допустимым кавитационным запасом - 9,3-13,3 м, частотой вращения - 960 об/мин, потребляемой мощностью N=154…220 кВт и КПД насоса ?=80%.

3.5 ВХР системы охлаждения

Для оборотных систем охлаждения с градирнями характерно образование минеральных отложений, состоящих в основном из карбоната кальция. Это объясняется тем, что охлаждение за счет испарения сопровождается выделением свободной угольной кислоты, повышением концентрации растворенных примесей и ионов . В результате упаривания и уноса части воды происходит увеличение общего солесодержания охлаждающей воды, возрастает концентрация ионов кальция. Многократная циркуляция воды в системе охлаждения препятствует установлению углекислотного равновесия, а рост концентраций ионов и создает условия для выделения на поверхностях охлаждения карбоната кальция СаСО3.

Так как теплопроводность кальциевых отложений на порядок меньше теплопроводности металла конденсаторных трубок, с ростом толщины накипи на них повышается температура конденсации пара, что приводит к снижению вакуума в конденсаторе. Ухудшение вакуума на 1 % потребует увеличения расхода пара на 1,4% для поддержания номинальной мощности энергоустановки. Таким образом, отложения в трубной системе конденсатора приводят к значительному пережогу топлива при выработке электроэнергии.

Основу методов предотвращения накипеобразования в оборотных системах охлаждения составляет соблюдение условия, обеспечивающего предотвращение выпадения карбоната кальция за счет воздействия на: коэффициент упаривания воды в системе, карбонатную жесткость добавочной воды, предельно допустимую карбонатную жесткость циркуляционной воды или одновременно на часть или все эти показатели. На ТЭС и АЭС находят применение следующие методы:

продувка, т.е. сброс некоторой части циркуляционной воды из системы водоснабжения;

подкисление - обработка воды серной кислотой;

фосфатирование воды полифосфатами или оксиэтилидендифосфоновой кислотой (ОЭДФК);

комбинированная обработка (H2SO4 и фосфаты);

известкование воды совместно с подкислением и фосфатированием.

На проектируемой станции добавляем ингибитор отложений минеральных солей в охлаждающую воду.

Ингибитор отложений минеральных солей (ИОМС), представляющий собой натриевую соль аминометиленфосфоновой кислоты, и ингибитор ПАФ-13А (линейный полимер с функциональной группой СН2РО(ОН)2.

Ингибиторы ИОМС и ПАФ-13А обладают «пороговым» эффектом, способным препятствовать росту кристаллов труднорастворимых солей за счет адсорбции на микрозародышах кристаллизующейся соли, обеспечивая стабильность перенасыщенного раствора. Одновременно фосфорорганические ингибиторы обеспечивают постепенное разрушение структуры карбонатных отложений и их удаление. Дозы ИОМС и ПАФ-13А выбираются индивидуально в зависимости от качества охлаждающей воды и режима работы системы охлаждения.

Для предотвращения биологических обрастаний, интенсивность которых зависит от степени загрязнения воды, состава её примесей, условий жизнедеятельности микроорганизмов (температуры, скорости движения воды, материала поверхности охлаждения и т.д.), традиционно применяют обработку охлаждающей воды окислителями или токсичными веществами жидкий хлор, хлорная известь, гипохлориды, двуокись хлора, медный купорос и т.п.

Традиционным методом является обработка охлаждающей воды окислителями или токсичными веществами (жидкий хлор, хлорная известь, гиппохлориды, двуокись хлора, медный купорос).

На проектируемой станции применяется медный купоросCuSO4·5Н2O с дозой ионов меди около 1--2 мг/дм. Ионы меди, взаимодействуя с цитоплазмой клеток, приводят к их гибели.

Для устранения биологических обрастаний возможно применение безреагентных методов: ультрафиолетового облучения, радиактивного излучения (-лучей).



Заключение

В курсовом проекте была спроект...