Проект производственно-отопительной котельной мощностью 31,2 МВт (Выбор и расчет схемы водоподготовки)

Пересчитываются показатели содержания ионов и окислов в мг-экв/кг и результаты расчёта сводятся в таблицу 5.2

Таблица 5.2  Пересчет показателей качества исходной воды

Тип иона	Содержание, мг/кг	Эквивалент	Содержание, мг-экв/кг
Ca2+	51,3	20,04	2,56
Mg2+	14,1	12,15	1,16
Na+	7,13	22,99	0,31
SO42-	16,71	48,03	0,348

Производительность ВПУ для котельной, работающей на газе с отдачей пара на производство, выбирается исходя из покрытия внутренних потерь конденсата в размере 8 % установленной паропроизводительности котельной, покрытия потерь конденсата на производстве с запасом 50% и потерь, связанных с продувкой котлов.

Так как на проектируемой котельной установлены 5 котлоагрегатов ДКВР-10/13 производительностью по 10 т/ч, то производительность ВПУ котельной определится по формуле:

,                              (5.1)

где  åD_п  = 50 т/ч -  суммарная номинальная паропроизводительность котлоагрегатов;

G = 307,4 т/ч – расход сетевой воды в теплосети;

0,08 - процент потерь конденсата;

0,03 - процент продувки котлов;

0,5 - процент запаса с учётом потерь на производстве;

0,02 – процент потерь воды в теплосети;

 т/ч.

5.1. Описание схемы ВПУ, её эскизное изображение

Выбор конкретной схемы ВПУ производится в зависимости от качества исходной воды, типа котлоагрегатов, требований, предъявляемых к качеству воды. Качество питательной воды паровых, экранированных котлов, сжигающих высококалорийное топливо (газ и мазут) и работающих на давлении Р=13 ата должно отвечать следующим нормам:

-  содержание кислорода – 0,03 мг/л;

-  жесткость общая – 0,02 мг-экв/л;

-  содержание масла  5 мг/л;

-  содержание железа  0,2 мг/л;

-  свободная кислота отсутствует.

Для подпитки теплосети с закрытой схемой теплоснабжения качество воды должно быть:

-  растворённый кислород – 0,05 мг/л;

-  жесткость карбонатная – 0,7 мг-экв/л;

-  взвешенных веществ  5 мг/л;

-  кислотность рН = 7 – 9.

При выборе схемы химводоочистки производится расчёт по трём показателям:

1.  Продувке котлов по сухому остатку.

2.  Относительной щёлочности химочищенной воды.

3.  Содержанию углекислоты в паре.

1.  Продувка котлов по сухому остатку

,                                                                                       (5.2)

где  - сухой остаток химочищенной воды,

                         (5.3)

где       - сухой остаток исходной воды в мг/л

Са - кальциевая жёсткость в мг-экв/л;

Mg - магниевая жёсткость в мг-экв/л;                                              

 - потери пара и конденсата в долях единицы, =57,5 %.

   - сухой остаток котловой воды в мг/л;

По этому показателю можно принять схему Na-катионирования, т.к. величина продувки не превышает допустимых норм (10%).

2.  Относительная щёлочность химочищенной воды

,                                                                                   (5.4)

где  - щёлочность химочищенной воды;

40 – эквивалент NaOH в мг/л;

Относительная щёлочность превышает допустимые 20%, поэтому схему

Na-катионирования применить нельзя.

3.  Количество углекислоты в паре

,                                                                        (5.4)

где 22 – эквивалент СО₂

По содержанию углекислоты в паре схема Na-катионирования не проходит.

Поэтому для обработки воды для восполнения потерь пара и конденсата принята схема смешанного двухступенчатого NaCl – ионирования.

Схема водоподготовительной установки котельной приведена на рисунке 5.1.

Фильтры 1-ой  и 2-ой ступени загружаются внизу катионитом (сульфоуголь), вверху анионитом типа АВ-17. Регенерация фильтров проходит раствором поваренной соли (NaCl).

Рисунок 5.1.  Схема водоподготовительной установки котельной

5.2. Расчёт схемы ВПУ

Так как производительность ВПУ сравнительно мала, то достаточной будет установка трёх фильтров – по одному фильтру на I и II ступени фильтрования, третий фильтр работает в период регенерации одного из первых двух.

Необходимая площадь фильтрования

,                                                                                                   (5.5)

где w=20 м/ч – скорость фильтрации, принимается по [9];

 

По таблице П.14.3. [9] выбираются фильтры ФИПа I-1,5-0,6-Н с размерами: диаметр – 1,5 м, площадь F=1,78 м², высота загрузки – 2 м.

Расчёт I ступени химводоочистки.

На I ступени работает один фильтр диаметром 1,5 м, высота слоя катионита – 1,5 м, высота слоя анионита – 0,5 м.

Количество удаляемых солей жёсткости за сутки:

,                                                                                           (5.6)

где Н₀ – общая жёсткость воды;

 г-экв/сут

Число регенераций фильтра I ступени за сутки:

,                                                                                            (5.7)

где е_р – рабочая обменная ёмкость катионита,

 г-экв/м³, где  - коэффициент эффективности регенерации, учитывающий неполноту регенерации, по [9] принимается 0,74;

 - коэффициент, учитывающий снижение обменной способности катионита по Са и Мg засчёт задержки катионов Nа, равен 0,685;

 - полная обменная способность катионита, =500 г-экв/м³;

 - удельный расход воды на отмывку катионита, 4 м³/м³;

рег/сут

Принимается число регенераций в сутки  3.

При этом вода, проходящая слой анионита, будет снижать щёлочность.

За сутки при 3 регенерациях фильтра снимается щелочности

,                                                                                             (5.8)

 г-экв/сут,                                                        

Снижение щёлочности в фильтре:

,                                                                                              (5.9)

 г-экв/л                                                                                                                   

Остаточная щелочность:

 ,                                                                                     (5.10)

 г-экв/л                                                   

Межрегенерационный период работы фильтра:

,                                                                                         (5.11)

ч                                                                        

Расход 100 % соли на одну регенерацию NaCl-ионитного фильтра I ступени:

,                                                                                      (5.12)

где 150 – удельный расход соли в г/гр-экв для катионита;

кг/рег,

,                                                                                       (5.13)

где 65 – удельный расход соли в г/гр-экв для анионита

 кг/рег

Расход 26 % -го насыщенного раствора соли на одну регенерацию NaClионитного фильтра I ступени:

,                                                                            (5.14)

м³

Расход технической соли в сутки

,                                                                             (5.15)

 кг/сут.

Расход воды на регенерацию NaCl-ионитного фильтра I ступени слагается из:

-  расхода воды на взрыхляющую промывку фильтра:

,                                                                                     (5.16)

где 3 – интенсивность взрыхления анионита и сульфоугля в л/сек на один м² площади фильтрации;

15 – продолжительность (мин) взрыхляющей промывки;

 м³,

-  расхода воды на приготовление регенерационного раствора соли:

,                                                                                    (5.17)

 м³,

-  расхода воды на отмывку катионита и анионита:

,                                                                                         (5.18)

 м³

Расход воды на одну регенерацию NaCl-ионитного фильтра I ступени с учётом использования отмывочных вод для взрыхления:

,                                                                 (5.19)

 м³/рег

Расход воды на регенерацию NaCl-ионитного фильтра I ступени за сутки

,                                                                                         (5.20)

 м³/сут.

Расчёт II ступени химводоочистки.

На II ступени работает один фильтр диаметром 1,5 м, высота слоя