Водно-химический режим. Расчет производительности ВПУ ГРЭС

7. ВОДНО-ХИМИЧЕСКИЙ РЕЖИМ

7.1. Характеристика источника водоснабжения

Водоснабжение ГРЭС ведется с поверхностного источника со следующими показателями качества:

1)сухой остаток –423мг/кг;

2)минеральный остаток-378мг/кг;

3)окисляемость-6.24мг/кг;

4)жесткость общая-4.78мг-экв/кг;5

5)жесткость карбонатная-3.3мг-экв/кг;

6)жесткость некарбонатная-1.57 мг-экв/кг;

7)ионосодержание сведено в таблицу 7.1.

Таблица 7.1.

Ионосодержание исходной воды

ИОНЫ	МГ/КГ	МГ-ЭКВ/КГ
Ca2+	54.0	2.69
Mg2+	26.4	2.17
Na+	44.1	1.9
HCO3-	201	3.29
SO42-	112	2.33
Cl-	41	1.17
SiO32-	1.8	0.03

7.2.Обоснование схемы ВПУ

При проектировании схемы ВПУ на основе показателей качества воды, используемой для подпитки паровых котлов, осуществляется выбор метода обработки воды. Используемая вода имеет сумму анионов сильных кислот меньше 5 мг-экв/кг:

SA_с.к.(Cl^-;SO₄^2-)=2.33+1.17=3.5мг-экв/кг.

Также в воде отсутствуют специфические органические загрязнения.  Поэтому используется метод химического обессоливания.

В зависимости от типа котлоагрегата возможно использование трех  схем обессоливания воды. На ГРЭС установлены котлоагрегаты прямоточного типа, поэтому принимается трехступенчатое обессоливание.

Т.к. источником водоснабжения является поверхностный источник, то обязательным элементом схемы является предочистка.

Ее выбор зависит от карбонатной жесткости исходной воды. В нашем случае Ж_к=3.3мг-экв/кг(>2мг-экв/кг), поэтому применяется известкование с коагуляцией сернокислым железом.

7.3. Расчет производительности ВПУ ГРЭС

С первым котлоагрегатом ГРЭС включается водоподготовка на производительность, определяемую конкретными условиями развития обслуживаемых энергоблоков электростанции.

1. Расчетная производительность обессоливающей установки для ГРЭС принимается равной 2% суммарной паропроизводительности установленных котлов – внутренние потери.

2. Для электростанций с прямоточными котлами при мощности блоков 300 МВт расчетную производительность ВПУ увеличивают на 25 т/ч.

3. На газомазутных электростанциях при использовании пара на разогрев мазута без возврата конденсата производительность ВПУ увеличивают на 0.15 т на каждую тонну сжигаемого мазута.

Q_об^ВПУ=Q_вн+Q_м.х.+25т/ч, где

Q_вн.- внутренние потери, Q_вн.=2%Q_ГРЭС=0.02*8*1000=160 т/ч;

Qм.х.- потери в мазутном хозяйстве, Q_м.х.=0.15*8*79=94.8 т/ч;

Q_об^ВПУ=160+94.8+25=279.8 т/ч.

7.4. Анализ изменения показателей качества воды после отдельных стадий ее обработки

1. Коагуляция сернокислым железом с известкованием.

Жесткость остаточная:

Ж_к^ост=0.7 мг-экв/кг,

Ж_нк^ост=Ж_нк^исх+К_fe=1.57+0.45=2.02 мг-экв/кг,

Ж_о^ост=Ж_нк^ост+Ж_к^ост=0.7+2.02=2.72 мг-экв/кг.

Щелочность остаточная:

Щ^ост=0.7+a_изв=0.7+0.3=1мг-экв/кг.

Концентрация сульфат - ионов:

SO₄^2-ост=SO₄^2-исх+К_Fe=2.33+0.45=2.78 мг-экв/кг.

Концентрация хлор ионов не изменяется:

Cl^-ост=1.17 мг-экв/кг.

Концентрация SiO ₃^2-ост=0.6SiO₃^2-исх=0.6*0.03=0.018 мг-экв/кг.

2. Первая ступень H-катионирования.

В этом фильтре удаляются катионы Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺ в количестве Ж₀^ост+2.15Na⁺:

SИ_H1=Ж₀^ост+2.15Na⁺=2.72+2.15*1.19=5.3 мг-экв/кг.

Жесткость воды после H1 составляет 0.2-0.3 мг-экв/кг.

Кислотность воды равна:

(SO₄^2-+Cl^-+NO₃^-+NO₂^-)_исх+К_Fe=2.33+1.17+0.45=3.95 мг-экв/кг.

3.Первая ступень анионирования (слабоосновное анионирование).

В этом фильтре удаляются анионы сильных кислот в количестве:

SИ_А1=(SO₄^2-+Cl^-+NO₃^-+NO₂^-)_исх+K_Fe=3.95 мг-экв/кг.

Щелочность воды после фильтра А1:

Щ=0.2 мг-экв/кг.

4. Декарбонизатор.

Остаточная концентрация CO₂ после декарбонизатора                                                                                                                                                                        СО₂^ост=0.16 мг-экв/кг.

5. Вторая ступень Н-катионирования.

В фильтре Н2 удаляются катионы в количестве:

SИ_Н2=0.2 мг-экв/кг.

Кислотность воды после фильтра Н2 не выше 0.05 мг-экв/кг.

6. Вторая ступень анионирования (сильноосновное анионирование).

На фильтре А2 удаляются SiO₃^2-ост и CO₂^ост после декарбонизатора в количестве:

SИ_А2=SiO₃^2-ост+CO₂^ост=0.018+0.16=0.18 мг-экв/кг.

7. Фильтр смешанного действия.

ФСД глубоко удаляет из воды катионы и анионы.

Качество воды после ФСД:

Солесодержание –не более 0.1 мг/кг.

Кремнесодержание –не более 0.03 мг/кг.

7.5. Расчет схемы и выбор  оборудования ВПУ

7.5.1. Расчет ионообменной части ВПУ

  Расчет ФСД.

Необходимая площадь фильтрования определяется по формуле:

F=Q/W, где

Q-производительность фильтров без учета расхода воды на их собственные нужды;

W-скорость фильтрования, для ФСД с внутренней регенерацией-50м/ч,

F=279.8/50=5.6 м².

Число установленных фильтров принимается равным трем.

Необходимая площадь фильтрования каждого фильтра:

f=F/m=5.6/3=1.8 м²

По вычисленной площади определяется диаметр фильтра:

d=(4*f /p)^1/2=(4*1.8/3.14)^1/2=1.5 м².

По справочным данным (табл.1.3 [ 8 ]) выбираем фильтр ФИСДВР-2.0-0.6,d=2 м  ,h=1.95 м.

Затем пересчитываем с учетом изменения диаметра площадь фильтра:

f=p*d²_ст/4=3,14 м².

Продолжительность фильтроцикла каждого фильтра для (m-1) фильтров, т.е. при одном резервном или ремонтном, определяется по формуле:

T_ФСД=10⁴*f_ст(m-1)/Q=10⁴*3.14*(3-1)/279.8=224.5ч.

Количество регенераций в сутки:

n=24/(T_ФСД+t), где

t-продолжительность операций , связанных с регенерацией фильтра, для ФСД - 4ч,

n=24/(224.5+4)=0.11.

Объем ионитных материалов, загруженных в фильтры во влажном состоянии :

J_вл=f_ст*h=3.14*1.95=6.1м³,

åJ_вл=J_вл*m=6.1*3=18.3м³.

Расход воды на собственные нужды рассчитываемой группы фильтров:

q_с.н.=åJ_вл*Р_и*n/24, где Р_и - удельный расход на собственные нужды ионитных фильтров