Подготовка и конденсация воды

Таблица 3

Молекуляр-	Эквивалент-	Обозначения	Концентрации(С СаСl2,Ca=HCO3)									После гидратного известкования								Электропровод-
ная масса "М"	ная масса "Э"		[H] мг/кг		[C] мг-экв/кг		[N] моль/кг		%			[H] мг/кг		[C] мг-экв/кг		[N] моль/кг			%	ность,мкСм/см
40,08	20,04	Ca2+	65,606		3,274		0,0016		0,0066			31,088		1,551		0,0008			0,0031	69,44
24,03	12,01	Mg2+	10,8		0,899		0,0004		0,0011			7,782		0,648		0,0003			0,0008	30,74
23	23	Na+	11,884		0,517		0,0005		0,0012			11,884		0,517		0,0005			0,0012	24,11
1	1	H+
		Сумма Kt			4,69									2,716
17	17	OH-										5,100		0,300		0,0003			0,0005	55,4
61	61	HCO3-	199,7		3,274		0,0033		0,02			19,215		0,315		0,0003			0,0019	13,05
60	30	CO32-										5,550		0,185		0,0001			0,0006	9,65
96	48	SO42-	17,3		0,360		0,0002		0,0017			41,3		0,860		0,0004			0,0041	51,8
35,46	35,46	Cl-	37,43		21,056		0,0011		0,0037			37,43		1,056		0,0011			0,0037	75,06
		Сумма An			4,69									2,716
Обозначения	Значения	Обозначения и расчетные формулы									Значения
NH4+, мг/л	0,3	моль/л									0,004
NO2-, мг/л	0,011	f"									0,931
NO3-, мг/л	0,055	f""									0,752
Fe, мг/л	0,33	СО2 моль/л									0,0005
P, мг/л	0,022	pH									10,446
Si, мг/л	0	Жо - расчетное значение, мг-экв/л									2,199
БО, мгО2/л	5,35	CC, расчетное значение мг/л									154,249
ПО, мгО2/л	2	Электропроводность, СfмкСм/см									329,249
Dk,мг-экв/л	0,5
Dи,мг-экв/л	3,78
Иизв,мг-экв/л	0,300
DCaCl2,мг-экв/л	-0,689
		Mg2+max		0,596

Коагуляция с известкованием исходной воды (гидратный режим)

Гидратный режим известкования благоприятен для удаления магния, соединений железа, кремния и для осветления воды.

Для расчёта данной таблицы использовали коагулянт – сернокислое железо FeSO4 и гашёную известь Са(ОН)2. Оптимальное значение рН находится в интервале 9 – 10,5. Доза коагулянта Dk = 0,5 мг-экв/л.

Т.к. воды относятся к III группе и являются щелочными, т.е содержание ионов НСО3- находится в избытке по сравнению с остаточной жесткостью, то известкование в этом случае является нецелесообразным. Воду из III группы переводят в I путем добавления CaCl2 эквивалентно содержанию HCO3-.

Доза извести считается следующим образом:

Dи = СО2исх + ΔНСО3- + Dk+Ии, мг-экв/л;

Приняв значение ОН, определяем остаточную концентрацию иона Mg2+.

Mg2+ост =  мг-экв/л.

Используя закон электронейтральности, находим остаточную концентрацию ионов Са2+:

Концентрация сульфатов увеличивается на дозу коагулянта.

Таблица 4

Молекуляр-	Эквивалент-	Обозначения	Концентрации(С СаСl2,Ca=HCO3)				После бикарбонатного известкования					Электропровод-
ная масса "М"	ная масса "Э"		[H] мг/кг	[C] мг-экв/кг	[N] моль/кг	%	[H] мг/кг	[C] мг-экв/кг		[N] моль/кг	%	ность, мкСм/см
40,08	20,04	Ca2+	51,8	2,585	0,0013	0,0052	21,443	1,07		0,0005	0,0021	48,48
24,03	12,01	Mg2+	10,8	0,899	0,0004	0,0011	10,8	0,899		0,0004	0,0011	43,17
23	23	Na+	11,884	0,517	0,0005	0,0012	11,884	0,517		0,0005	0,0012	24,18
1	1	H+
		Сумма Kt		4,001				2,486
17	17	OH-					1,190	0,070		0,0001	0,0001	12,97
61	61	HCO3-	199,7	3,274	0,0033	0,02	23,485	0,385		0,0004	0,0023	16,0
60	30	CO32-					3,450	0,115		0,0001	0,0003	6,07
96	48	SO42-	17,3	0,36	0,0002	0,0017	41,3	0,86		0,0004	0,0041	52,42
35,46	35,46	Cl-	37,43	1,056	0,0011	0,0037	37,43	1,056		0,0011	0,0037	75,28
		Сумма An		4,69				2,486
Обозначения	Значения	Обозначения и расчетные формулы					Значения
NH4+, мг/л	0,3	моль/л					0,004
NO2-, мг/л	0,011	f"					0,934
NO3-, мг/л	0,055	f""					0,761
Fe, мг/л	0,03	СО2 моль/л					0,0005
P, мг/л	0,022	pH					9,816
Si, мг/л	0	Жо - расчетное значение, мг-экв/л					1,969
БО, мгО2/л	5,35	CC, расчетное значение мг/л					149,792
ПО, мгО2/л	2,0	Электропроводность, СfмкСм/см					278,574
Dk,мг-экв/л	0,5
Dи,мг-экв/л	3,481
Иизв,мг-экв/л	0,07
DCaCl2,мг-экв/л	0

 

Коагуляция и известкование исходной воды (карбонатный режим)

В качестве коагулянта используется сернокислое железо, доза которого Dk = 0,5 мг-экв/л.

Доза извести считается следующим образом:

Dи = СО2исх + ΔНСО3- + Dk+Ии, мг-экв/л;

Приняв значение ОН, определяем остаточную концентрацию иона Mg2+.

Mg2+ост =  мг-экв/л.

Концентрацию магния не изменяется.

Остаточная концентрация кальция рассчитывается из закона электронейтральности (концентрация ионов магния и натрия не изменяется):

Карбонатный режим применяют: 1) когда вынужденно приходится использовать в качестве коагулянта сернокислый алюминий; 2) при необходимости исключить выделение магниевых соединений, чтобы в случае соблюдения определённых гидравлических условий получать при известковании крупнокристаллический осадок. При карбонатном режиме несколько уменьшается расход извести (по сравнению с гидратным режимом).

Таблица 5

Молекуляр-	Эквивалент-	Обозначения	Концентрации(С СаСl2,Ca=HCO3)									После известкования и содирования					Электропровод-
ная масса "М"	ная масса "Э"		[H] мг/кг		[C] мг-экв/кг		[N] моль/кг		%			[H] мг/кг	[C] мг-экв/кг	[N] моль/кг	%		ность,мкСм/см
40,08	20,04	Ca2+	65,606		3,274		0,0016		0,0066			1,922	0,096	0,00005	0,0002		4,54
24,03	12,01	Mg2+	10,8		0,899		0,0004		0,0011			5,185	0,432	0,0002	0,0005		21,64
23	23	Na+	11,884		0,517		0,0005		0,0012			11,884	2,238	0,0005	0,0012		105,89
1	1	H+
		Сумма Kt			4,69								8,199
17	17	OH-										5,950	0,350	0,0004	0,0006		65,54
61	61	HCO3-	199,7		3,274		0,0033		0,02			12,200	0,200	0,0002	0,0012		8,4
60	30	CO32-										9,000	0,300	0,0002	0,0009		16,53
96	48	SO42-	17,3		0,36		0,0002		0,0017			41,3	0,86	0,0004	0,0041		54,74
35,46	35,46	Cl-	37,43		1,056		0,0011		0,0037			37,43	1,056	0,0011	0,0037		76,1
		Сумма An			4,69								2,766
Обозначения	Значения	Обозначения и расчетные формулы									Значения
NH4+, мг/л	0,3	моль/л									0,003
NO2-, мг/л	0,011	f"									0,944
NO3-, мг/л	0,055	f""									0,795
Fe, мг/л	0,030	СО2 моль/л									0,0005
P, мг/л	0,022	pH									10,519
Si, мг/л	0	Жо - расчетное значение, мг-экв/л									0,528
БО, мгО2/л	5,35	CC, расчетное значение мг/л									158,519
ПО, мгО2/л	42,0	Электропроводность, СfмкСм/см									353,369
Dk,мг-экв/л	0,5
Dи,мг-экв/л	3,948
Иизв,мг-экв/л	0,350
Dс,мг-экв/л	1,722
DCaCl2,мг-экв/л	-0,689
		Mg2+max		0,403
		Са2+мах		0,088

Коагуляция с известкованием и содированием исходной воды

Доза извести считается следующим образом:

Dи = СО2исх + ΔНСО3- + Dk+Ии, мг-экв/л;

Происходящие при известково-содовом умягчении основные химические процессы описываются следующими уравнениями:

а2СО3 → 2 Nа+ + СО32-;

Са(ОН)2 → Са2+ +2ОН-;

СО2 + 2ОН- → СО32- + Н2О;

Н+ + ОН- → Н2О

НСО3- → Н+ + СО32-

НСО3- + ОН- = СО32- + Н2О;

Са2+ + СО32- → СаСО3↓;

Мg2+ + 2ОН- → Мg(ОН)2↓.

Приняв значение ОН- определяем остаточную концентрацию ионов кальция и магния. Концентрация сульфатов увеличивается на дозу коагулянта.

Т.о. остаточную концентрацию натрия определяем из закона электронейтральности.

Таблица 6

Молекуляр-	Эквивалент-	Обозначения	Концентрации(С СаСl2,Ca=HCO3)							После известкования с обескремниванием							Электропровод-
ная масса "М"	ная масса "Э"		[H] мг/кг	[C] мг-экв/кг		[N] моль/кг		%		[H] мг/кг		[C] мг-экв/кг			[N] моль/кг	%	ность, мкСм/см
40,08	20,04	Ca2+	65,606	3,274		0,0016		0,0066		33,328		1,663			0,00108	0,0033	74,53
24,03	12,01	Mg2+	108	0,899		0,0004		0,0011		6,440		0,536			0,0003	0,0006	25,46
23	23	Na+	11,884	0,517		0,0005		0,0012		11,884		0,517			0,0005	0,0012	24,12
1	1	H+
		Сумма Kt		4,69								0,276
17	17	OH-								5,100		0,300			0,0003	0,0005	55,42
61	61	HCO3-	1997	3,274		0,0033		0,02		23,485		0,385			0,0004	0,0023	15,96
60	30	CO32-								3,450		0,115			0,0001	0,0003	6,00
96	48	SO42-	17,3	0,36		0,00202		0,0017		41,3		0,86			0,0004	0,0041	51,85
35,46	35,46	Cl-	37,43	1,056		0,0011		0,0037		37,43		1,056			0,0011	0,0037	75,08
		Сумма An		4,69								2,716
Обозначения	Значения	Обозначения и расчетные формулы								Значения
NH4+, мг/л	0,3	моль/л								0,004
NO2-, мг/л	0,011	f"								0,932
NO3-, мг/л	0,055	f""								0,753
Fe, мг/л	0,03	СО2 моль/л								0,00052
P, мг/л	0,022	pH								10,446
Si, мг/л	0	Жо - расчетное значение, мг-экв/л								2,199
БО, мгО2/л	5,35	CC, расчетное значение мг/л								157,317
ПО, мгО2/л	2,0	Электропроводность, СfмкСм/см								328,418
Dk,мг-экв/л	0,5
Dи,мг-экв/л	3,711
Иизв,мг-экв/л	0,300
DCaCl2,мг-экв/л	0,689
		Mg2+max			0,493

Вывод: Для данных вод с содержанием ГДП>2 мг/л, Ок>4 мгО2/л, Жк>2 мг-экв/л, Жнк<10 мг-экв/л, концентрацией Si<3 мг/л оптимальной схемой предочистки является К+Иг+Ф и К+Иб+Ф.

Коагуляция с известкованием и магнезиальным обескремниванием исходной воды

Основным из числа методов магнезиального обескремнивания воды является метод обескремнивания каустическим магнезитом. Одновременно с обескремниванием воды проводят её известкование и коагуляцию.

Известкование при магнезиальном обескремнивании производится для того, чтобы снизить щёлочность воды и создать должную величину рН. При рН<10удаление кремнекислых соединений будет затруднено из-за недостаточной диссоциации Н2SiО3. Кроме того, вследствие низкой концентрации в воде ионов ОН- обескремнивающий реагент будет взаимодействовать с бикарбонат-ионами исходной воды, свободной угольной кислотой, а также введённым в воду коагулянтом:

МgО + Н2О → Мg(ОН)2 → Мg2+ + 2ОН-;

ОН- + Н+ → Н2О;

НСО3- → СО32- + Н+;

СО2 + Н2О → Н2СО3 → Н+ + НСО3- → 2 Н+ + СО32-;

СО32- + Са2+ → СаСО3↓;

2 ОН- + Fе2+ → Fе(ОН)2.

Экспериментальные данные подтверждают, что обескремнивание наиболее эффективно происходит в узком интервале величин рН=10,1 – 10,3, достигая в отдельных случаях 10,4. Оптимум рН несколько различен для разных вод.

Доза извести считается следующим образом:

Dи = СО2исх + ΔНСО3- + Dk+Ии, мг-экв/л;

При расчёте данной таблицы использовали коагулянт FeSO4, доза которого Dk = 0,5 мг-экв/л, остаточную концентрацию кальция определяем из закона электронейтральности.

Таблица 7

Обозначение	Ед. изм.	Числ. Знач.
N	МВт	210
Qдв=(Q01+Q02+Q03+Q04+Q05)	т/ч	215.6
Q01=nrD1	т/ч	126.63
Q02	т/ч	25
Q03=0,12*0,15*0,7*n*N	т/ч	42.34
Q04=nr1D1z	т/ч	2.01
Q05=0,1*(Q01+Q02+Q03+Q04)	т/ч	19.6
D1	т/ч	670
n	шт	6
r	доли	0.03
X1	доли	0.05
X	доли	0.02
r1	доли	0.03
z	доли	0.1
Qдвб=(1+X) (1+X1)*Qдв	т/ч	446,29

Вывод: Количество воды, поступающей в осветлители на обработку известью и другими реагентами составляет Qдвб=446,9 т/ч.

Расчет производительности ВПУ

Производительность ВПУ по обессоленной воде:

,

где - потеря суммарной паропроизводительности парогенераторов, т/ч:

,

r – доля потери пара и конденсата в контуре блока;

n=6 - количество энергоблоков на станции;

 - паропроизводительность парогенератора, т/ч;

 - дополнительная производительность установки, зависящая от мощности блока, т/ч;

 - дополнительная производительность ВПУ, связанная с возможной потерей конденсата при разогреве мазута, т/ч. Для АЭС =0;

 - потери пара конденсата, которые возникают в теплосетях, т/ч:

,

z – доля потери конденсата в подогревателях воды тепловых сетей;

r1 – доля отбора пара на подогрев воды в тепловых сетях;

 - дополнительная производительность для компенсации отпуска воды на другие объекты, т/ч:

Количество исходной воды, поступающей в осветлитель, т/ч:

х - доля потери воды с продувкой воды (при обезвоживании шлама и возврате фугата в осветлитель х=0);

х1 - доля потери на собственные нужды.

Таблица 8

Расчет оборотной системы охлаждения
Обознач.	Ед. изм.	Исх. вода	ОСО 1	+H2SO4	ОСО 2	+H2SO4	OCO 3
Ca2+	мг-экв/л	5,87	Нецелесообразно, т.к концентрация HCO3- в исходной воде превышает нормированное значение 3 мг-экв/л	5,87	39,09	5,87	41,36
Mg2+	мг-экв/л	2,96		2,96	19,75	2,96	20,89
Na+	мг-экв/л	3,82		3,82	25,43	3,82	26,91
∑Кt	мг-экв/л	12,65		12,65	84,27	12,65	89,16
OH-	мг-экв/л	0		0	0	0	0
HCO3-	мг-экв/л	5,09		0,45	3,00	0,45	6,00
Cl-	мг-экв/л	3,56		3,56	23,69	3,56	25,07
SO42-	мг-экв/л	4,00		8,64	57,58	8,64	58,10
∑An	мг-экв/л	12,65		12,65	84,27	12,65	89,16
µ	моль/л	0,01907			0,14249		0,14934
f"		0,8696305			0,72942858		0,72549367
f"		0,571925			0,28309428		0,27703492
СО2р	моль/л	0,00061			0,00049		0,00201
pHр		7,3260001			7,11390278		6,80012363
Dк					4,64149119		4,24
p1					1,2		1,2
p2					0,05		0,05
p3					0,1619375		0,1483932
∆t	°С	10
К		0,12
Ку					6,6620463		7,0485945
Dпг	т/ч				6160		6160
n	шт				3		6
r	кДж/кг				2424,34		2424,34
Dn	т/ч				18480		18480
Dk	т/ч				11088		11088
D3	т/ч				1731,5256		1586,70235
D3	т/год				12120679,6		11106916,4
D2	т/ч				534,627723		534,627723
D2	т/год				3742394,06		3742394,06
D1	т/ч				12831,0654		12831,0654
D1	т/год				89817457,5		89817457,5
Do	т/ч				1069255,45		1069255,45
Добавочная вода					15097,2187		14952,3954
Ca2+*f""*SO42-*f"					4,51E-05		4,61E-05
ПРCaSO4					2,50E-05		2,50E-05
					-80,41826		-84,43813

Обознач.	Ед. изм.	Исх. вода	Изв г.р.	+H2SO4	ОСО 4	Изв б.р.	+H2SO4	ОСО 4	Изв с.	+H2SO4
Ca2+	мг-экв/л	5,87	3,62	3,62	60,78	1,07	1,07	26,75	0,10	0,10
Mg2+	мг-экв/л	2,96	0,65	0,65	10,89	2,96	2,96	74,10	0,43	0,43
Na+	мг-экв/л	3,82	3,82	3,82	64,16	3,82	3,82	95,44	7,60	7,60
∑Кt	мг-экв/л	12,65	8,08	8,08	135,829	7,85	7,85	196,29	8,13	8,13
OH-	мг-экв/л	0	0,30	0,00	0,00	0,07	0,00	0,00	0,35	0,00
HCO3-	мг-экв/л	5,09	0,50	0,36	6,00	0,50	0,24	6,00	0,50	0,24
Cl-	мг-экв/л	3,56	2,78	2,78	46,72	2,78	2,78	69,49	2,78	2,78
SO42-	мг-экв/л	4,00	4,50	4,95	82,11	4,50	4,83	120,80	4,50	5,11
∑An	мг-экв/л	12,65	8,08	8,08	135,83	7,85	7,85	196,29	8,13	8,13
µ	моль/л	0,01907			0,21322			0,307
f"		0,8696305			0,6951114			0,663
f"		0,571925			0,2334628			0,1935
СО2р	моль/л	0,00061			0,00229			0,00076
pHр		7,326			6,726			7,187021
Dк			0,44			0,33			0,61
p1					1,2			1,2
p2					0,05			0,05
p3					0,026			0
∆t	°С	10
К		0,12
Ку					16,807			25
Dпг	т/ч				6160			6160
n	шт				3			3
r	кДж/кг				2424,34			2424,34
Dn	т/ч				18480			18480
Dk	т/ч				11088			11088
D3	т/ч				277,1124			0
D3	т/год				1939786,7			0
D2	т/ч				534,62772			534,628
D2	т/год				3742394,1			3742394,1
D1	т/ч				12831,065			12831,065
D1	т/год				89817457,5			89817457
Do	т/ч				1069255,4			1069255,4
Добавочная вода					13642,805			13365,693
Ca2+*f""*SO42-*f"					6,88E-05			3,03E-05
ПРCaSO4					2,50E-05			2,50E-05
					16,81			25

Вывод: оптимальным является режим с минимальной величиной продувки, в данном случае - бикарбонатный режим известкования и известкование с содированием.

Оборотные системы охлаждения (ОСО)

Расчет потерь воды в ОСО

В результате циркуляции по замкнутому циклу в системе охлаждения часть оборотной воды выводится из системы вследствие испарения , часть выносится из градирни в виде капельного уноса  и, наконец, еще одна ее часть выводится из системы в виде продувки или на технологические нужды .

Коэффициент концентрирования не выпадающих в осадок солей:

,

где к – зависит от температуры воздуха,

∆t - охлаждение воды в градирне, принимается 5-10.

 выбирается в зависимости от вида градирни. Выбираем башенную градирню c каплеуловителем. Для неё:

=0,05.

 задаемся в каждом случае отдельно.

ОСО1

Т.к. концентрация НСО3- в исходной воде больше 3 мг-экв/л, расчет не производится, т.к. система является нецелесообразной

ОСО2

Для предупреждения выпадения гипса необходимо выдерживать такое неравенство:

Ca2+ < .        

Где, CaSO4 = 2,5  10-5 (моль/кг)2.

Доза серной кислоты:

Рассчитываем  для данной системы охлаждения:

.

ОСО3

Добавляем оксиэдилдифосфоновую (ОЭДФК) и серную кислоты. Проверяем выпадет ли в осадок :

<2,5·10-5

(табличное значение),значит не выпадет.

Рассчитываем  для данной системы охлаждения:

Доза серной кислоты:

ОСО4

Добавляем оксиэдилдифосфоновую (ОЭДФК) и серную кислоты. Проверяем выпадет ли в осадок :

<2,5·10-5

(табличное значение),значит не выпадет.

Добавляем известь и серную кислоту, проверяем, выпадет ли в осадок .

<2,5·10-5

(табличное значение),значит не выпадет.

Рассчитываем  для данной системы охлаждения:

Таблица 9

Поверочный расчёт производительности осветлителя
	4 осветлителя 250-И
Обознач.	Ед. изм.	Числ. Знач.
Qр	т/ч	253.46
Fкс	м2	53,00
Vo	мм/с	1,33
Co	мг/л	0,109
П	м	3
aс		0,907
Hc	м	2,3
aк	%	6,17
Dк	мг-экв/л	0,567
Э		36
ГДПбв	мг/л	330,94
ГДП	мг/л	11
ГДПнк	мг/л	-140,15
ГДПк	мг/л	460
Vy	мм/с	2,15
t	°C	20

Вывод: т.к.,(|898.2- 250*4|/898.2)*100= 11.34 % выбранные осветлители 250-И подходят по производительности.

Поверочный расчет осветлителя

Выбор осветлителя: необходимо выбирать не менее двух одинаковых осветлителей (т.к. обязательно нужен резервный на случай выхода из строя одного из осветлителей) и не более трех, т.к. на их обслуживание идут большие экономические затраты.

Выбираем 4 осветлителя 250-И.

Производительность осветлителя, :

.

где  - площадь поперечного сечения зоны контактной среды, :

=11,

 - расчетная скорость восходящего движения воды на выходе из контактной зоны осветлителя, :

:

где  - условная скорость свободного осаждения шлама, мм/с (находим по ):

где  - доза коагулянта, мг-экв/л,

Э – эквивалент коагулянта,

t – температура воды в интервале С;

 - объемная концентрация шлама в зоне контактной среды осветлителя, мл/мл:

,

где П – прозрачность воды по кресту, см:

П=300,

=1 (по диаметру осветлителя),

Приведенная высота зоны контактной среды осветлителя, м:

=1,8 м,

 - суммарное количество грубодисперсных примесей, поступающих в осветлитель и образующихся в нем, мг/л.

Выбранный осветлитель 250-И подходит нам по производительности.

Выводы: Для данной исходной воды с содержанием ГДП>2 мг/л, Ок>4 мгО2/л, Жк>2 мг-экв/л, Жнк<10 мг-экв/л, концентрацией Si<3 мг/л оптимальным является гидратный режим известкования (стр 31[1]), при котором величина продувки имеет минимальное значение и затраты на реагенты меньшие.

Список использованной литературы

1. Кишневский В.А. Современные методы обработки воды в энергетике: Учебное пособие. - Одесса: ОГПУ,1999-196 с.

2. Громогласов А.А., Копылов А.С., Пильщиков А.П. Водоподготовка: Процессы и аппараты: Учеб. пособие для вузов.-М.: Энергоатомиздат,1990-272с.

3. Кульский Л.А., Строкач П.П. Технология очистки природных вод.-Киев: Вища школа. Головное изд-во,1981.-328 с.

4. Стерман Л.С. и др.Тепловые и атомные электростанции: Учебник для вузов.- М.: Энергоиздат,1982.-456 с., ил.