Химические и термические методы обработки воды

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Омский государственный университет путей сообщения»

ОмГУПС (ОмИИТ)

Кафедра: «Теплоэнергетики»

Контрольная работа

По дисциплине:

«Химические и термические методы обработки воды»

Выполнил:

Студент ЗФ У-ПТ-6225

Шишова Т.В.

Проверил:

Преподаватель кафедры «ТЭ»

Парамонов А.М.

Омск 2006

Реферат

Данная работа содержит 24 страницы, 1 рисунок, 1 таблица.

Водоподготовительная установка (ВПУ), питательная вода, ионитный, механический фильтр, жесткость, щелочность, паропроизводительность, исходная вода.

Целью данной работы является изучение теоретических вопросов курса по учебникам и учебным пособиям ответить на пять контрольных вопроса, а также выполнить расчет водоподготовительной установки (ВПУ) производственной котельной.

парогенератор накипеобразование водный

Введение

Возможность длительной бесперебойной эксплуатации ТЭС в значительной степени определяется интенсивностью протекания физико-химических процессов накипеобразования на поверхности нагрева парогенераторов, уноса солей, кремниевой кислоты и окислов металлов паром из испаряемой (котловой) воды и образования отложений их в проточной части паровых турбин, а также коррозии металла энергетического оборудования и трубопроводов. Интенсивность протекания всех этих процессов зависит от качества пара, питательной и котловой воды.

Одним из факторов, обуславливающих важное, значение водной проблемы современных ТЭС, являются высокие удельные тепловые нагрузки стенок парообразующих труб парогенераторов. В целях обеспечения надежного температурного режима металла этих поверхностей и тем самым более продолжительной рабочей кампании парогенераторов необходимо жесткое ограничение допустимой величины отложений на поверхностях нагрева, омываемых водой, пароводяной смесью или паром.

Основными задачами водоподготовки и рациональной организации водного режима парогенераторов и тракта питательной воды являются:

а) предотвращение образования на внутренних поверхностях парообразующих и пароперегревательных труб отложений кальциевых соединений и окислов железа, а в проточной части паровых турбин отложений соединений меди, железа, кремниевой кислоты и натрия;

б) защита от коррозии конструкционных металлов основного и вспомогательного оборудования ТЭС и теплофикационных систем в условиях их контакта с водой и паром, а также при нахождении их в резерве.

За прошедшие годы в нашей стране достигнуты, значительные успехи в развитии средств водоподготовки ив повышении надежности экономичности их эксплуатации. Существенный прогресс достигнут и в области организации рационального водного режима тепловых электростанций и химического контроля, за водой и паром.

1. Контрольные вопросы

Вопрос №1. В чем сущность процесса магнезиального обескремнивания воды и как протекают реакции, сопровождающие его?

Для обескремнивания воды в качестве реагента обычно применяется каустический магнезит MgO, являющийся продукт обжига магнезита MgCO3 при температуре 750-800 оС. Каустический магнезит может дозироваться в виде порошка (сухая дозировка), который затем с помощью водяного эжектора направляется в осветлитель. Применяется для дозировки также магнезиальное молоко, которое может готовиться отдельно либо совместно с известью. Одновременно с мегнезиальным обескремниванием воды производится и известкование с целью снижения щелочности умягченной воды и создания оптимальной величины PH. Окись магния, введенная в обрабатываемую воду в виде каустического магнезита, частично или полностью подвергается гидратации, образуя ассоциацию сложных молекул типа (MgO)р [Mg(OH)2]q. Молекулы частично подвергаются диссоциации, и часть гидроксильных ионов переходит в раствор. Степень диссоциации и прочность связи ионов с положительно заряженными мицеллами определяются значением pH среды. Бисиликатные ионы HSiO3-вступают в ионный обмен с гидроксильными ионами, отщепляющимися от сложной молекулы обескремнивающего реагента.

Rn+InOH-+n(HSiO3-) >Rn+In(HSiO-3)+nOH-. При этом образуется химическое соединение мене растворимое в воде, чем исходные силикаты, вследствие чего последние выводятся из раствора. Частичное удаление из раствора кремниевой кислоты при известковании выделении Caco3 можно представить как явление соосаждения mCa(HCO3)2+nH2SiO3+(m+n)Ca(OH)2>Ca2m+n(CO3)2m(SiO3)n+2(m+n)H2O. Сущность магнезиального обескремнивания воды зависит от качества обескремнивающего реагента и его удельных доз (мг) на 1мг SiO32- , продолжительности контакта обрабатываемой воды со взвешенным осадком, состав и свойств последнего, температуры обрабатываемой воды и режима известкования и коагуляции. Магнезиальное обескремнивание рекомендуется проводить при следующих условиях: доза MgO, входящего в магнезиальный реагент, должна быть равна от 5 до 20 мг на 1 м удаленного SiO32- температура воды -40 -45 оС при колебаниях не более ±1 оС, продолжительность пребывания в зоне зашламления 1ч, доза коагулянта 0,25-0,5, дозирование извести для поддержания в обработанной воде значения pH в пределах 10,1-10,3. Повышение температуры воды до 130оС увеличивает эффект обескремнивания до остаточного кремнесодержания 0,2-0,3 мг/кг SiO32- и требует одновременно аппаратуры, работающей под давлением, и температуростойких катионитов.

Вопрос №2. Рассмотрите физико-химические основы процессов ионного обмена при обессоливании природных вод

а) Натрий-катионирование

Умягчение воды путем натрий-катионирования заключается в фильтровании ее через слой катионита, содержащего в качестве обменных ионов катионы натрия.

При Nа-катионировании жесткой воды происходит следующий катионный обмен:

Ca2++2NaR->Ca2+ | R2+2Na+ ;

Mg2++2Na | R->Mg2+ | R2+2Na+ .

В результате приведенных реакций происходит более или менее полная замена катионов Ca2+ и Mg2+ в воде катионита натрия, вследствие чего остаточная жесткость натрий-катионированной воды снижается до 10 мкг-экв/кг и ниже, щелочность и анионный состав не изменяется, а солесодержание ее несколько возрастает. Последнее объясняется тем, что, как видно из приведенных выше реакций, два катиона Na+ заменяют в воде один катион Ca2+ или один катион Mg2+ .

Не все катионы извлекаются из растворов катионитами с одинаковой интенсивностью. Для катионов справедливым является следующий ряд катионов: Ca2+>Mg2+>K+>NH4+>Na+, в котором каждый предыдущий катионит извлекается из воды катионитом в результате обменной реакции с катионом катионита более интенсивно и в большем количестве, чем последующий. С другой стороны, каждый последующий катион приведенного выше ряда вытесняется из катионита предыдущим катионом, если они находятся в растворе в сопоставимых концентрациях. Отсюда следует, что при катионировании растворов, содержащих разноименные катионы в концентрациях, соответствующих природным пресным водам, наблюдаются неодновременность проскока в фильтрат катионов разной природы и способность одних катионов вытеснять другие, поглощенные ранее катионитом.

Основным недостатком натрий-катионирования является превращение карбонатной жесткости воды в бикарбонат натрия, обуславливающий высокую натриевую щелочность котловой воды, так как в парогенераторе бикарбонат натрия превращается в карбонат и гидроокись натрия.

Умягчение воды путем Na-катионирования применимо для вод с относительно малой карбонатной жесткостью, превращение которой в бикарбонат натрия не вызывает чрезмерного увеличения продувки парогенераторов, а также не создает опасной для парогенераторов повышенной относительной щелочности котловой воды.

б) Водород-катионирование

Обработка воды путем водород-катиониоавния состоит в фильтровании ее через слой катионита, содержащего в качестве обменных ионов катионы водорода.

При H-катионировании обрабатываемой воды протекают следующие реакции:

Ca2++2H+ |R->Ca2+|R2+2H+;

Mg2++2H+|R->Mg2+|R2+2H+;

Na++H+|R->Na+|R-+H+;

HCO3+H+>H2O+CO2.

В результате приведенных реакций общая жесткость H-катионированной воды снижается до 10 мкг-экв/кг и ниже, а карбонатная жесткость полностью удаляется, вследствие чего происходит снижение солесодержания и устранения щелочности воды. Так как в процессе H-катионирования все катионы в воде заменяются катионами водорода, то присутствующие в растворе сульфаты, хлориды и нитраты кальция, натрия и других катионитов преобразуются в свободные минеральные кислоты (серную, соляную, азотную, кремниевую).

Общая кислотность H-катионированной воды при этом равна сумме содержащихся в воде анионов минеральных кислот SO42, Cl-, NO3 и для вод, не содержащих катионы Na+, может быть принята равной некарбонатной жесткости воды. Ввиду того, что катионированная вода является кислой, непригодной для питания парогенераторов H-катионирование всегда сочетается с Na-катионированием или анионированием, что дает возможность нейтрализовать кислотность и снизить щелочность обработанной воды.

Вопрос №3. Опишите процесс регенерации H-катионитных фильтров

Регенерация H-катионита обычно осуществляется фильтрованием через его слой 1,0-1,5%-ного раствора серной кислоты. При большей концентрации серной кислоты появляется опасность обрастания зерен H-катионита отложениями сульфата кальция из-за сравнительно малой растворимости последнего (загипсование), следствием этого является безвозвратная потеря катионитом ионообменной способности.

Протекающие в процессе регенерации реакции могут быть выражены следующими уравнениями:

Ca2+|R2+H2SO4>2H+|R+CaSO4;

Mg2+|R2+H2SO4>2H+|R+MgSO4;

2Na+|R+H2SO4>2H+|R+Na2SO4.

Для обеспечения большей полноты регенерации H-катионита применяется расход серной кислоты в количестве, превышающем в 1,25-1,5 раза стехиометрический, что обеспечивает вполне удовлетворительную регенерацию катионита. При умягчении воды H-катионитные фильтры выключаются на регенерацию при появлении проскока катионитов Ca2+ и Mg2+, т.е. при повышении жесткости фильтрата, а при химическом обессоливании - при появлении проскока катионов Na+, т.е. при снижении кислотности фильтрата.

Для более полного вытеснения поглощенных катионитом ионов рекомендуется производить ступенчатую регенерацию H-катионита: 1%-ным раствором серной кислоты, а затем, когда основная масса катионов кальция и магния уже вытеснена и опасности «гипсования» уже нет, более крепким (5-6%) раствором кислоты. Обычно для регенерации H-катионита применяется серная кислота, так как она дешевле и удобнее при перевозке, хранении и применении, чем соляная, хотя последняя также пригодна для регенерации H-катионита, например, при высоком содержании Na в исходной воде. Концентрация раствора HCl для регенерации обычно составляет 5-6% в связи с тем, что она не дает при генерации соединений, малорастворимых в воде.

Вопрос №4. Рассмотрите процесс анионирования воды и качественные изменения, происходящие в ее составе при этом процессе

Анионирование воды производится с целью обмена содержащихся в ней анионов на обменные ионы анионита. На слабоосновные анионитные фильтры вода поступает после H-катионитных фильтров, поэтому кислотность воды перед анионированием равна сумме концентраций анионов сильных кислот SO42, Cl, NO3 (мг-экв/кг) в воде, поступающей на обессоливание. Анионирование H-катионированной воды применяется в схемах химического и обессоливания воды. В этом случае в качестве обменных ионов используются такие, которые с катионом водорода образуют воду или свободную углекислоту, удаляемую из воды путем декарбонизации или термической деаэрации. К таким обменным анионам относятся OH, CO32, HCO3.

Слабоосновные аниониты при анионировании способны обменивать свои активные обменные анионы только на анионы сильных кислот (SO42, Cl, NO3), для удаления которых из воды они и применяются. Например:

SO42+2R+ OH> R2+ SO42+2OH;

SO42+R2+ CO32 >R2+ SO42 +CO32;

SO42+2R+ HCO3> R2+ SO42 +2HCO3.

В результате проведенных реакций анионирования H-катионированной воды общее солесодержание ее снижается до 50-100 мкг/кг. Анионы слабых кислот (HSiO3, HCO3, и др.) не вступают в обменные реакции со слабоосновными анионитами. Сильноосновные аниониты способны извлекать из воды все содержащиеся в ней анионы как сильных, так и слабых кислот. Однако сильноосновные аниониты дороже слабоосновных; поэтому они применяются главным образом для поглощения анионов кремниевой кислоты в установках для полного химического обессоливания и обескремнивания воды:

HSiO3+R+ | OH>R+ | HSiO3+OH.

Кремнесодержание воды, пропущенной через сильноосновной анионитный фильтр, в пересчете на SiO32 снижается до 20 мкг/кг и ниже в зависимости от режима работы фильтра. Лучшие результаты получаются в том случае, когда в исходной воде находится сама кремниевая кислота, а не соли. В результате обмена активного аниона с анионом кремниевой кислоты происходит полное обескремнивание воды:

H2SiO3+R+ | OH>R+ | HSiO3+H2О.

Для глубокого обескремнивания воды важно наиболее полное удаление из нее всех катионитов, в том числе и катиона натрия, до поступления ее на сильноосновные анионитные фильтры. Некоторые аниониты с течением времени «стареют» вследствие окисления их растворенным в воде кислородом и загрязнения органическими веществами. В стареющих анионитах изменяются их технологические качества и снижается рабочая обменная емкость.

Как правило, анионит должен поглощать из воды только анионы кислот, не вступая при этом в ионный обмен с катионами.

Вопрос №5. Как осуществляется термическое обессоливание в испарителях кипящего типа?

На многих ТЭС восполнение потерь пара и конденсата производится дистиллятом, полученным в испарительных установках. Такой метод подготовки добавочной воды паротурбинных установок называется термическим обессоливанием воды. Термическое обессоливание или дистилляция природных вод, осуществляемое с помощью испарительных установок, применяется на ТЭС с барабанными или прямоточными парогенераторами при размере добавки питательной воды ниже 3%.

Если исходная вода имеет повышенное содержание, ионов Cso42+Ccl+CNO =7-12 мг-экв/кг, испарительные установки по своим технико-экономическим показателям выгоднее, чем установки для химического обессоливания.

Процесс термического обессоливания заключается в том, что поступающая в испарительные установки вода за счет передачи тепла от подводимого в нагревательную систему греющего пара превращается в пар, который затем конденсируется. В процессе парообразования вещества, загрязняющие воду, остаются в испарителе и удаляются из него с непрерывной продувкой, а полученный в результате конденсации пара дистиллят содержит лишь незначительное количество нелетучих примесей, поступающих в дистиллят с капельным уносом концентрата испарителей. Греющий пар, подводимый в нагревательную систему испарителя, называется первичным, а образующийся в нем - вторичным. Первичный пар, передав свое тепло для испарения находящейся в испарителе воде, конденсируется, и конденсат через конденсатоотводчик поступает в сборник дистиллята. Вторичный пар из испарителя поступает в поверхностный охладитель, откуда он после конденсации подается в сборник дистиллята.

2. Задание и исходные данные на расчет ВПУ

Рассчитать водоподготовительную установку для приготовления питательной воды, идущей на питание пяти паровых котлов типа ДКВР - 20 - 13, если потери пара в котельной составляют 2% от паропроизводительности котлов; потери на производстве - 45% от паропроизводительности; потери в деаэраторе подпиточной воды - 7,0 т/ч; потери с выпаром в деаэраторе - 0,8 т/ч.

Топлив котлов - газ. Деаэрация питательной воды осуществляется в термических деаэраторах барботажного типа.

При расчете ВПУ студент должен привести:

1) данные анализа исходной воды из табл. 2 [1, стр.5]

2) требования, предъявляемые к качеству питательной воды для паровых котлов данного типа;

3) результаты предварительного выбора принципиальной схемы ВПУ и его обоснование;

4) данные об изменениях всоставе воды, происшедших при обработке ее по принятой схеме ВПУ;

5) расчет принятой схемы ВПУ и обоснование ее соответсвия требованиям по величине продувки котлов, относительной щелочности котловой воды и концентрации углекислоты в паре;

6) результаты выбора окончательной схемы ВПУ и уточненный состав воды на различных этапах ее обработки;

7) расчет производительности ВПУ нетто;

8) расчет ионитного фильтра (при двух ступенчатой схеме катионирования рассчитать фильтр 1 ступени);

9) расчет механического фильтра;

10) принципиальную схему ВПУ.

1. Данные анализа исходной воды из табл.2 [1, стр.5] в соответствии с предпоследней цифрой шифра: 2.

Источник водоснабжения - Волга

Место отбора пробы - Ярославль

Содержание ионов воде, мг/кг

Ca2+ Mg2+ Na+ HCO3 SO42- Cl NO3 SiO32-

34,4 9,1 7,0 119,0 23,1 5,8 - 8,7

Сухой остаток, мг/кг - 167,6

Жесткость, мг.экв/кг: Жо - 2,47; Жк - 1,95.

Содержание в исходной воде взвешенных веществ и ее окисляемость - по табл.1 [1,стр. 1] в соответствии с последней цифрой шифра: 5.

Взвешенные вещества, мг/кг - 750

Окисляемость, мг/кг - 16,8

2. Требования, предъявляемые к качеству питательной воды для паровых котлов данного типа.

Содержание взвешенных веществ, мг/кг 5

Общая жесткость, мкг экв/кг 15

Содержание соединений железа.мкг/кг не нормируется

Содержание соединений меди, мкг/кг не нормируется

Содержание растворенного кислорода, мкг/кг 30

Значение PH при 25 єС 8,5-9,5

Содержание свободной углекислоты, мкг/кг не допускается

Содержание масел, мг/кг 3

Содержание NO2, мкг/кг не нормируется

3. Результаты предварительного выбора принципиальной схемы ВПУ и его обоснование.

Выбор схемы ВПУ зависит от состава исходной воды и требований к качеству обработанной воды.

При работе установки на поверхностных (неосветленных0 водах необходима их обязательная предочистка для удаления коллоидных и взвешенных веществ. При окисляемости более 15 мг/кг и содержании взвешенных веществ. Более 100 мг/кг требуется коагуляция с последующим осветлением. Применяемая аппаратура6 осветлитель со взвешенным шламовым фильтром4 последующее фильтрование через механические фильтры. Содержание взвешенных веществ после механических фильтров должно отсутствовать.

Обессоливание воды производится в ионитных фильтрах, куда поступает вода, прошедшая предочистку. Схему обессоливания выбирают в зависимости от качества исходной воды и типа парогенератора.

По влиянию на выбор схемы водоподготовки природные воды можно разделить на следующие типы:

а) осветленные и неосветленные;

б) воды с малой и повышенной общей щелочностью;

в) воды с малой и повышенной относительной щелочностью;

г) воды со щелочностью, превышающей и не превышающей общую жесткость воды;

д) воды с малым, средним и высоким содержанием некарбонатных солей;

е) воды с большим и малым содержанием нитриты и нитраты;

ж) воды с большим и малым содержанием кремниевой кислоты.

Из данных анализа исходной воды HCO3 = 119,0 мг/кг пересчитаем в мг экв/кг.

Так как Що меньше 2 мг-экв/кг, то отнесем данную природную воду к типу: воды с малой общей щелочностью, Природные воды с малой общей щелочностью ( менее 2 мг-экв/кг) для парогенераторов низких и средних давлений (до 40 кгс/см2) могут умягчаться путем натрий-катионирования без снижения щелочности.

4. Данные об изменениях в составе воды. Происшедших при обработке ее по принятой схеме ВПУ.

Таблица 1 Изменение показателей качества воды по ступеням ВПУ

Показатель качества воды	Едн.изм.	Исходная вода	О	М	Ионитные фильтры
Cca2+	мг-экв/кг	1,71			0,015
Cмg2+	мг-экв/кг	0,75
CNa+	мг-экв/кг	0,3			2,745
K	мг-экв/кг	2,76			2,76
CHCO	мг-экв/кг	1,95	0,95
Сso	мг-экв/кг	0,45	1,45
Ccl	мг-экв/кг	0,16	0,16
CNO	мг-экв/кг
A	мг-экв/кг	2,56	2,56
CSiO3	мг/кг	0,23	0,09-0,02
Взвешенные вещества	мг/кг	750	10	отс
Окисляемость	мг/кг	16,8	8,4-4,2
Общая жесткость	мг-экв/кг	2,47			0,015
Карбонатная жесткость	мг-экв/кг	1,95	0,95

Дозу коагулянта Al2(SO4)3 18H2O примем равной 1,0 мг-экв/кг

Концентрация SO42- получается равной:

.

5. Расчет принятой схемы ВПУ и обоснование ее соответствия требованиям по величине продувки котлов, относительной щелочности котловой воды и концентрации углекислоты в паре.

Принятая схема ВПУ должна соответствовать требуемым критериям качества питательной воды для барабанных котлов по трем параметрам: допустимой величине продувки котлов, относительной щелочности котловой воды и концентрации углекислоты в паре. Для котлов ДКВР-20-13 с механической внутри барабанной сепарацией пара продувки не должна превышать 10% паропроизводительности.

Относительная щелочность котловой воды для котлов, имеющих заклепочные соединения и работающих на давлении до 8 ати, не должна превышать 20%. Аналогично требование по щелочности для сварных котлов на давление более 10 ати. Концентрация углекислоты в паре допускается не более 20 мг/кг. Термическая барботажная деаэрация позволяет удалять кислород до 0,03 мг/кг.

Величина продувки котлов определяется по формуле

где Sо.в- сухой остаток воды, мг/кг, Sо.в=167,6 мг/кг;

п.к-суммарные потери пара и конденсата в долях от паропроизводительности котельной;

Sк.в - сухой остаток котловой воды, мг/кг, для котла ДКВР-20-13 с механической внутрибарабанной сепарацией пара Sк.в=3000мг/кг.

Относительная щелочность обработанной воды определяется по формуле



Концентрация углекислоты в паре при деаэрации химически обработанной воды в термически барботажном деаэраторе

где 22 - эквивалент CO2, мг;

0,4 - доля разложения NaHCO3 в котле (0,6 разложилось в барботажном деаэраторе);

0,7 - доля разложения Na2CO3 в котле, работающем на давлении 13 ати.

6. Результаты выбора окончательной схемы ВПУ и уточненный состав воды на различных этапах ее обработки.

По результатам расчета предварительной выбранной принципиальной схеме ВПУ делаем вывод: принятая схема ВПУ соответствует требованиям по величине продувки котлов, относительной щелочности котловой воды и концентрации углекислоты в паре. Изменения в составе воды, происшедшие при ее обработке соответствуют требованиям, предъявляемым к качеству питательной воды для паровых котлов данного типа.

7. Расчет производительности ВПУ нетто.

Производительность ВПУ нетто Qн, м3/ч, для промышленных котельных, ТЭЦ, ГРЭС, где внутристанционные и внешние потери пара и конденсата, а также потери с продувочной водой восполняются химически умягченной или обессоленной водой, рассчитывается по формуле:

где к3 - коэффициент запаса, к3=1,11,2,

Dп - паропроизводительность котла, т/ч,

n - количество установленных котлов.

Производительность брутто определяется по формуле

где qсн - расход на собственные нужды ВПУ, м3/ч.

Поэтому технологический расчет ВПУ следует начинать с конца, принимая для каждого последующей ступени расход воды в предыдущей. Последней при этом рассчитывается коагуляционная установка.

8. Расчет Na-катионитного фильтра (при двухступенчатой схеме катионирования рассчитать фильтр 1 ступени).

Важным элементом схемы ВПУ является катионитный фильтр. Необходимая площадь фильтрования Fф м2, Na-катионитных и H-катионитных фильтров определяется по формале

где Qн - производительность ВПУ нетто, м3/ч

W - скорость фильтрования, м/ч табл.12 (приложения) [1, стр.29]

Число фильтров должно быть минимальным, но не менее трех (два рабочих).

здесь f - площадь фильтрования серийного фильтра, м2,

Длительность фильтроцикла Т+t,ч

где nф - число фильтров,

Т - время полезной работы одного фильтра, ч, (рекомендуется принимать Т=22,5 ч при ручном управлении задвижками и 10,5 ч при автоматизированном управлении фильтрации).

t - продолжительность регенерации, ч, рекомендуемое значение t=1,52,0 ч,

h - высота слоя ионита в фильтре, м,

ер - рабочая емкость поглощения катионита, г-экв/м3, по табл.11, приложения [1, стр.28]

Жо - общая жесткость воды, поступающей на фильтры рассчитываемой ступени, г-экв/м3,

Q - производительность данной группы фильтров без учета расхода воды на собственные нужды, м3/ч.

24,0=23,6

Число регенераций одного фильтра в сутки

Расход воды на собственные нужды фильтра, м3,

на взрыхление

где щвзр- интенсивность взрыхления, л/(м2с) табл.12, приложения [1, стр.29]

tвзр- продолжительность взрыхления, мин табл.12, приложения [1, стр.29]

на отмывку от продуктов регенерации

где Wотм - скорость пропуска отмывочной воды, м/ч, табл. 12 (приложения) 1, стр. 29,

tотм - продолжительность отмывки, мин., табл.12, (приложения) 1, стр. 29,

на приготовление регенерационного раствора

где вк - удельный расход NaCl табл.11 (приложения) 1, стр. 29 вк= 120 г/г- экв.

к - концентрация регенерационного раствора, %, к=8%,

- плотность регенерационного раствора, г/мл., =1,012 г/мл.

Расход воды на собственные нужды одного фильтра

.

Суточный расход воды на собственные нужды всех фильтров

Среднечасовой расход воды на собственные нужды всех фильтров

.

Количество воды, поступающей на фильтры, с учетом расхода на собственные нужды м3/ч,

Поскольку по заданию на контрольную работу хвостовая часть обессоливающей установки не рассчитывается, Qн условно принимается равным требуемой производительности установки Qн .

Производим проверку.

Скорость фильтрования при работе всех фильтров ф, м/ч

Скорость фильтрования в период регенерации одного фильтра ф, м/ч

Скорость фильтрования в обоих случаях входит в интервал допустимой скорости: 25-35, м/ч.

9. Расчет механического фильтра.

Предварительная очистка воды осуществляется в осветительных механических фильтра. Необходимая площадь фильтрования определяется по формуле

где Q - производительность фильтров по осветленной воде без учета расхода воды на собственные нужды осветлительных фильтров, м3/ч

где Qбр - производительность брутто ВПУ, равная производительности брутто послевключенного фильтра.

W - скорость фильтрования при нормальном режиме работы фильтров, м/ч, принимается по табл.7 1, стр. W=6 м/ч.

Число фильтров должно быть минимальным, но не мене трех (два рабочих)

здесь f - площадь фильтрования серийного фильтра, м2,

Кроме того, на каждую группу (12 и менее) осветлительных фильтров устанавливается один дополнительный фильтр такого же диаметра, который используется во время ревизии или ремонта одного из фильтров.

Расходы воды на собственные нужды фильтра ( взрыхляющую промывку) каждого фильтра qвзр., м3

на взрыхление

где i - интенсивность взрыхления фильтра; для фильтра, загруженного антрацитом; i = 1012 л/(м2с),

tвзр - продолжительность взрыхления, мин, для фильтра загруженного антрацитом, tвзр=56 мин.

.

на отмывку осветлительных фильтров qотм, м3



где Wотм - скорость спуска в дренаж первого мутного фильтрата, м/ч, Wотм = 4 м/ч

tотм - продолжительность отмывки, мин. tотм=10 мин.

Часовой расход воды на собственные нужды всех фильтров qч, м3/ч

где m - число отмывок каждого фильтра в сутки; m=13

Производительность осветлительных фильтров брутто Qбр, м3/ч

Действительная скорость фильтрования Wд, м/ч

Действительная скорость фильтрования при отключнии одного из фильтров на промывку, м/ч



Скорость Wд-1 меньше расчетной максимальной скорости табл.7, 1, стр.20 следовательно принятая в расчете нормальная скорость фильтрования верная.

Продолжительность полезной работы фильтра Т между промывками определяется по формуле

отсюда Т

,

где h - высота слоя фильтрующего материала, м табл.8 1, стр.21

Г - удельная грязеемкость фильтрующего материала, кг/м3 табл.8 1, стр.21

Gв - концентрация взвешенных веществ в воде, поступающей на осветлительные фильтры, г/м3; Gв = 10 г/м3 для схем водоподготовки с осветлителями.

Суточное число отмывок каждого фильтра



здесь t - продолжительность операций, связанных с промывкой фильтра; t=0,5ч.

Рассчитанное число отмывок m равно ранее принятому: m=1,5. Расчет закончен.

Список использованных источников

1. Методические указания: Химические и термические методы обработки воды М.: 1982, 34 с.

2. Вихрев В.Ф., Шкроб М.С. Водоподготовка. Учебник для вузов. М., Энергия. 1973, 416 с.

3. Лифшиц О.В. Справочник по водоподготовке котельных установок. М., Энергия. 1976, 288 с.

Размещено на Allbest.ru

...