Проектирование тепловой электрической станции для обеспечения города с населением 190 тысяч жителей (стр. 10 из 18)

В обессоливающих схемах катионитные фильтры 1-ой и 2-ой ступени загружаются катионитами КУ-2 и служат для полного удаления из обрабатываемой воды катионов Са²⁺, Mg²⁺, Na⁺ путём обмена их на катион водорода Н⁺. Регенерация этих фильтров проводится серной кислотой.

Фильтр А1 предназначен для удаления анионов сильных кислот SO₄^2-, Cl^- и обмен их на анион ОН^-. Этот фильтр загружается низкоосновным анионитом АН-31.

Фильтр А2 в основном служит для обмена на анион ОН^- аниона кремневой кислоты и проскоков анионов сильных кислот. Регенерацию фильтров А1 и А2 проводят раствором щёлочи NaOH /17/.

Рисунок 3 – Схема водоподготовительной установки ТЭЦ

Ионитная часть ВПУ

Первая ступень Н- катионирования ( Н1 ):

В этом фильтре удаляются катионы Са²⁺, Mg²⁺, Nа⁺ в количестве

å И_Н1= Ж_общ^ост+ 2.15Na⁺=1.09+2.15×0.53=2.23 мг-экв/кг;

Жесткость воды после Н1 составляет 0.3 мг-экв/кг;

Кислотность воды равна:

( SO₄^2- +Cl^- )_исх+К_Fe=0.3125+0.138+0.2=0.6505 мг-экв/кг;

Первая ступень анионирования А1 (слабоосновное анионирование ):

В этом фильтре удаляются анионы сильных кислот в количестве

å И_А1= ( SO₄^2- +Cl^- )_исх+К_Fe=0.3125+0.138+0.2=0.6505 мг-экв/кг;

Щёлочность воды после фильтра А1 =0.2 мг-экв/кг;

Декарбонизатор

Остаточная концентрация СО₂ после декарбонизатора - 5/44=0.144 мг-экв/кг;

Вторая ступень Н - катионирования ( Н2):

В фильтре Н2 удаляются катионы в количестве

å И_Н2=0.25 мг-экв/кг;

Кислотность воды после Н2 = 0.05 мг-экв/кг;

Вторая ступень анионирования А2 ( сильноосновное анионирование ):

å И_А2^ОСТ= СО₂=0.114 мг-экв/кг;

Фильтр смешанного действия в схеме трёхступенчатого обессоливания 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;

7.3 Расчет производительности ВПУ

Общая производительность установки состоит из трех потоков воды: на прямоточный КА, на барабанный КА и на подпитку теплосети:

Q_ВПУ=Q_ПК+Q_подп; т/ч

где расход обессоленной воды на прямоточные котлы:

Q_ПК=0,02D_ПК+25=0,02^.3^.1000+25=85 т/ч;

расход умягченной воды на подпитку теплосети:

Q_подп=0,02G_св=0,02^.3^.8000=480 т/ч.

Q_ВПУ=85+480=565 т/ч

7.4 Расчет схемы ВПУ

7.4.1 Расчет и выбор фильтров ионитной части ВПУ

Расчёт схемы ВПУ начинают с конца технологического процесса, то есть, в нашем случае с фильтра ФСД. Для определения числа и размеров фильтров необходимо знать расход воды на данную группу фильтров и качество этой воды.

В данном случае расход воды на фильтре ФСД будет равен количеству воды на подпитку прямоточных котлов, т.е. Q^ПК, а на Na-фильтр - Q_подп - подпитка теплосети.

На последующие группы фильтров количество воды будет определяться производительностью установки плюс расход воды на собственные нужды рассчитанной группы фильтров.

Необходимая площадь фильтрования:

,[м²],

где Q – производительность фильтров без учета расхода воды на их собственные нужды, м³/ч;

w – скорость фильтрования, м/ч.

Число установленных фильтров одинакового диаметра принимается не менее трех.

Необходимая площадь фильтрования каждого фильтра:

f=F/m, [м²],

По вычисленной площади определяем диаметр фильтра и по справочным данным принимаем ближайший больший стандартный.

d= 4f/, [м],

Затем площадь фильтра пересчитывается с учетом изменения диаметра:

f_cm=^d_cm²/4, [м²],

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

Т_и=f_cm^.h^.e_p(m-1)/QU, [ч],

Для ФСД:

Т_и=10^4. f_cm^.(m-1)/Q [ч],

где Т_u – полезная продолжительность фильтроцикла, ч;

U- суммарное содержание катионов или анионов в воде, поступающей на фильтр, мг-экв/кг;

Q – производительность фильтров, м/ч;

h- высота слоя ионита, м;

f_cm – сечение фильтра, м²(стандартного);

m – число фильтров;

е_р – рабочая обменная ёмкость ионита, г-экв/м³;

Количество регенераций в сутки:

n=24/(T+t)

где t – продолжительность операций, связанных с регенерацией фильтров, t=1,5-2ч, принимаем t=1,7ч, и t=3-4ч для ФСД, принимаем t=3,5ч.

Объем ионитных материалов, загруженных в фильтры во влажном состоянии:

U_вл=f_ст^.h, [м³],

U_вл=f_ст^.h^.m, [м³].

Расход воды на собственные нужды рассчитываемой группы фильтров:

g_cн=U_вл^.P_u^.n/24, м³/ч,

где P_u – удельный расход на собственные нужды фильтров, м³/м³ ионита

Расход химических реагентов (Н₂SO₄, NaOH, NaCl) на регенерацию одного фильтра:

G_p¹⁰⁰=b^.V_вл, [кг],

G_p^техн= G_p^100.100/с, [кг],

где b – удельный расход химреагентов, кг/м³

с – содержание активно действующего вещества в техническом продукте, % (С_NaOH=42%, С_H2SO4=75%, C_NaCl=95%).

Суточный расход химических реагентов на регенерацию группы одноименных фильтров:

G_p^сут= G_p¹⁰⁰ (m-1)n, [кг],

G_{p сут}^техн =G_p^техн(m-1)n, [кг].

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

Q_бр=Q+q_сн, [м³/ч].

Результаты расчета приведены в таблице 4

Таблица 10 – Результаты расчета фильтров H1,H2,A1,A2,Na

Показатель и его размерность	ФСД	А2	Н2	А1	Н1	Na
Производительность фильтра, м3/ч	85	85,67	86,196	87,206	89,486	480
Скорость фильтрования, м/ч	50	25	40	20	25	25
Необх. площадь фильтрования, м2	1,7	3,41	2,155	4,36	3,58	19,2
Число фильтров, шт	3	3	3	3	3	3
Тип фильтра	ФИСДВР-2,0-0,6	ФИПаII-1,5-0,6	ФИПаII-1,0-0,6	ФИП-I-1,5-0,6	ФИП-I-1,5-0,6	ФИП-I-3,0-0,6
åИ, мг-экв/м3	-	0,114	0,25	0,6505	2,23	1,09
Высота загрузки фильтра,м	1,95	1,5	1,5	2,0	2,0	2,5
Продолжит.фильтро-цикла, ч	369,4	136,13	43,7	99,63	23,01	40,5
Кол-во регенераций в сутки, раз	0,064	0,174	0,528	0,237	0,97	0,57
Тип ионита	AB-17-8 и КУ-2	АВ-17-8	КУ-2	АН-31	КУ-2	КУ-2
Удельный расход воды на регенерацию фильтров РU,м3/м3	14,513	14,5	13	21,8	10,5	7,7
Содержание активно действующего вещества, С, %	42 75	42	75	42	75	95
Расход 100 % -го реагента на 1 м3 ионита, b, кг	70100	120	45	50	60	60
Суммарный объем ионита во влажном состоянии, м3	9,189,18	7,95	3,5325	10,6	10,6	52,99
Расход воды на собственные нужды, м3/ч	0,350,32	0,836	1,01	2,28	4,5	9,69
Расход 100%-го реагента на одну регенерацию, кг	214,2306	318	52,9875	176,67	212	1059,8
Расход технического реагента на одну регенерацию, кг	510408	757,14	70,65	420,63	282,67	1115,58
Суточный расход 100%-го реагента на одну регенерацию, кг	27,4239,17	110,66	53,84	83,74	411,28	1208,17
Суточный расход технического реагента на одну регенерацию, кг	65,2852,22	263,48	74,61	199,38	548,38	1271,76
Часовой расход воды, подаваемый на группу, м3/ч	85,67	86,2	87,21	89,49	93,99	489,69

7.4.2 Расчет и выбор осветлительных фильтров

Определим необходимую площадь фильтрования:

где

Q₀=Q_бр+Q_бр^Na==93,986+489,69=583,68 м³/ч,

Для осветительных фильтров w=5-10м/ч, принимаем w=8м/ч.

Принимаем диаметр равным d_cm =3,4м вычислим необходимую площадь фильтрования каждого фильтра:

Выбираем фильтры типа ФОВ-3,4-0,6 с h=1 м; f_ост=9.08 м² /8/.

Далее определим необходимое число фильтров:

m₀=F₀/f_ост=73/9,08=9 фильтров

Расход воды на взрыхление, промывку и отмывку ОФ:

где f_ост-сечение осветлительного фильтра, м;

i – интенсивность взрыхления фильтра, загруженного антрацитом, 12л/с^.м;

t_отм-продолжительность отмывки, 10 мин;

n₀-число промывок каждого фильтра в сутки (1-3), принимаем n₀=2.

Производительность брутто:

Q₀^бр=Q₀+q₀=583,68+43,4=627,08 м³/ч.

Действительная скорость фильтрования:

w_0m-1<w_0доп=10 м/ч