Расчет декарбонизатора с насадкой из колец Рашига
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
По курсу «Водоподготовка»
Выполнил: ст. гр.Б624-21
Семенов Д.А.
Проверил: Намдаков Д.Ж
Содержание
1. Выбор проектной производительности ВПУ
2. Исходные данные
3. Распределение нормальных концентраций основных ионов в воде
4. Изменение качества воды по ступеням
5. Изменение качества воды после предочистки (равновесные концентрации)
6. Изменение значения рН по ступеням водоподготовки
7. Предочистка
8. ФСД
9. Технологический расчет фильтров А2-Н2-А1-Нп-М
10. Схема ВПУ
11. Ep для сульфоугля
12. Ионитные фильтры
13. Нейтрализация стоков. Экономия реагентов
14. Расчет теплосети
15. Расчет декарбонизатора
16. Расчет осветлителя
| Инструкция по выполнению расчета | |||||
| Расчет ВПУ выполнен в виде электронной книги пакета Excel для Windows. | |||||
| Книга состоит из листов со следующими названиями, которые выделены п/ж шрифтом: | |||||
| Инструкция по выполнению расчета (данный лист). | |||||
| Использованная Литература | |||||
| Выбор проектной производительности ВПУ в зависимости от параметров ТЭС или АЭС (Выбор Qвпу) | |||||
| База данных по источникам водоснабжения (Россия и СНГ - базу можно расширять, вводя новые записи) | |||||
| В таблице имеется кнопка, нажав которую можно ввести в расчет новый источник водоснабжения, | |||||
| указав предварительно его строку | |||||
| Сводная таблица по воде выбранного источника водоснабжения (Исх.вода) | |||||
| Круговая диаграмма по составу исходной воды (Диаг.1) | |||||
| Сводная таблица изменения качества воды по ступеням (Кач.воды по ступ.). | |||||
| В таблице имеется кнопка, нажав которую можно расчитать равновесные концентрации ионов в воде после предочистки. | |||||
| Диаграмма изменения качества воды после предочистки (Диаг.2) | |||||
| Диаграмма изменения значения рН по ступеням (Диаг.3) | |||||
| Основные парамеры предочистки (Предочистка) | |||||
| Расчет фильтров смешанного действия (ФСД) | |||||
| Параметры механических фильтров и фильтров первых двух ступеней ионирования (А2-Н2-А1-Н1-М) | |||||
| Схема ионитной части ВПУ с основными параметрами ионитных фильтров (Схема ВПУ) | |||||
| и другие листы по вспомогательным расчетам ВПУ | |||||
| Заменять можно только данные, прописанные зеленым цветом | |||||
| Выбор проектной производительности ВПУ | ||||
| Число блоков: | Тип блоков: | КЭС | ||
| Мощность блока: | МВт | Котлы: | Барабанные | |
| Мощность блоков: | МВт | Топливо: | Уголь | |
| Удельный расход пара на производство эл.энергии: | 3,2 | кг/КВтч | ||
| Расход пара D0 | 3360,0 | м3/ч | ||
| Учет теплофикационных отборов: | 0,0 | м3/ч | ||
| Расход на продувку барабанных котлов: | 100,8 | м3/ч | ||
| Расход пара на разогрев мазута: | 0,0 | м3/ч | ||
| Суммарный расход: | 3460,8 | м3/ч | ||
| Производительность ВПУ: | 69,216 | м3/ч | ||
| Запас | м3/ч | |||
| Сумма: | 94,216 | м3/ч | ||
| Округление: | м3/ч | |||
| ИТОГ: Qвпу = | м3/ч |
| Анализ состава исходной воды | ||||||
| Источник водоснабжения: | Миасс | |||||
| Место отбора пробы: | г. Челябинск | |||||
| Na+ | 39,6 | 1,72 | ||||
| K+ | 0 | 0,000 | ||||
| Ca2+ | 56 | 2,800 | ||||
| Mg2+ | 22,8 | 1,900 | ||||
| Cl- | 19 | 35,5 | 0,535 | |||
| SO42- | 214 | 4,458 | ||||
| HCO3- | 85,5 | 1,402 | ||||
| NO3- | 0 | 0,000 | ||||
| SiO3-- | 6 | |||||
| CO2 | 0,0227 | |||||
| Сумма катионов | 6,422 | |||||
| Сумма анионов | 6,395 | |||||
| Электронейтральность | соблюдается | |||||
| Погрешность | 0,21% | |||||
| Жобщ | 4,70 | |||||
| Щобщ | 1,40 | |||||
| Жкарб | 1,40 | |||||
| Жнкарб | 3,30 | |||||
| Солесодержание | 436,9 | |||||
| Вода | пресная | |||||
| Класс | сульфатный | |||||
| Группа | кальциевая |
Предочистка
| Доза коагулянта | 0,50 | мг-экв/л | ||||
| Доза извести рассчитывается по формуле: | ||||||
| ДCa(OH)2=C(CO2)исх+C(HCO3-)исх+C(Mg2+)исх+Дк+i | ||||||
| C(CO2)исх= | 0,02 | мг-экв/л | ||||
| C(HCO3-)= | 1,40 | мг-экв/л | ||||
| C(Mg2+)исх= | 1,90 | мг-экв/л | ||||
| i= | 0,1 | мг-экв/л | ||||
| ДCa(OH)2= | 3,92 | мг-экв/л | ||||
| Доза извести теоретическая | 2,29 | мг-экв/л | ||||
| Выпадает карбоната кальция | 70,6 | мг/л | ||||
| -"- гидрата окиси магния | 41,7 | мг/л | ||||
| Расчет ФСД с внутренней регенерацией. | ||||||||
| 1.Требуемая площадь фильтрования | ||||||||
| w | м/ч | |||||||
| Q | м3/ч | |||||||
| F | м2 | |||||||
| 2.Выбор из номенклатуры оборудования стандартного фильтра | ||||||||
| ФСД-2,0-6, f=3,14 м^2, высотой слоя 1200мм К : А=1:1 | ||||||||
| пропуска 10000 м^3 на 1 м^3 смеси ионитов | ||||||||
| f | м2 | 3,14 | ||||||
| hсл | м | 1,2 | ||||||
| n | шт | |||||||
| T+t | ч | 376,8 | ||||||
| 4. Суточное число регенераций фильтра | ||||||||
| 24,0 | ||||||||
| m | 0,064 | |||||||
| 5.Расход 100% H2SO4 на регенерацию | ||||||||
| bк | кг/м3 | |||||||
| hкат | м | 0,6 | ||||||
| gH2SO4 | кг | 131,88 | ||||||
| 6.Суточный расход 100% H2SO4 | ||||||||
| gсутH2SO4 | кг | 8,4 | ||||||
| 7.Расход 100% NaOH на регенерацию | ||||||||
| bщ | кг/м3 | |||||||
| hан | м | 0,6 | ||||||
| gNaOH | кг | 188,4 | ||||||
| 8.Суточный расход 100% NaOH на регенерацию | ||||||||
| gсутNaOH | кг | |||||||
| 9.Расходы воды на разделение смешанной шихты | ||||||||
| wразд | м/ч | |||||||
| tразд | мин | |||||||
| Vразд | м3 | 13,083 | ||||||
| wв.п. | м/ч | |||||||
| tв.п. | мин | |||||||
| Vв.п. | м3 | 5,233 | ||||||
| 11.Расход воды на приготовление 3% H2SO4 | ||||||||
| C | ||||||||
| V3H2SO4 | м3 | 4,396 | ||||||
| 12.Расход воды на приготовление 4% NaOH | ||||||||
| V4NaOH | м3 | 4,71 | ||||||
| 13.Расход воды на раздельную одновременную | ||||||||
| отмывку катионита и анионита встречными потоками | ||||||||
| wр.о. | м/ч | |||||||
| tр.о. | мин | |||||||
| Vр.о. | м3 | 31,4 | ||||||
| 14.Расход воды на доотмывку смешанной шихты после перемешивания воздухом | |||||||
| аH2O | м3/м3 | ||||||
| Vдо | м3 | 18,84 | |||||
| 15.Суммарный расход воды на собственные нужды | |||||||
| Vсум | м3 | 77,663 | |||||
| 16.Часовой расход воды на собственные нужды ФСД | |||||||
| gс.н.ФСД | м3/ч | 0,206 | |||||
| 17.Время пропуска регенерационного раствора кислоты | |||||||
| w к | м/ч | ||||||
| t к | мин | 16,8 | |||||
| 18.Время пропуска регенерационного раствора щелочи | |||||||
| w щ | м/ч | ||||||
| t щ | мин | ||||||
| 19.Время доотмывки смешанной шихты | |||||||
| w до | м/ч | ||||||
| t до | мин | ||||||
| 20.Суммарное время регенерации ФСД с учетом времени перемешивания | |||||||
| шихты воздухом и затрат времени на неучтенные операции | |||||||
| t пер | мин | ||||||
| t неучт | мин | ||||||
| t ФСД | мин | ||||||
| 21.Объем набухших катионита и анионита в фильтрах | |||||||
| Vку,ав | м3 | 1,884 | |||||
| 22.Объем каждого ионита в воздушно-сухом состоянии | |||||||
| Кку,наб | 1,03 | ||||||
| Кав,наб | 1,9 | ||||||
| Vку,сух | м3 | 1,829 | |||||
| Vав,сух | м3 | 0,99 | |||||
| 23.Количество воздушно-сухих ионитов, загруженных в фильтры | |||||||
| pку,сух | т/м3 | 0,71 | |||||
| pав,сух | т/м3 | 0,74 | |||||
| gку,сух | т | 1,30 | |||||
| gав,сух | т | 0,73 | |||||
| 24.Расход катионита и анионита за первый год эксплуатации при t до 40 градусов | |||||||
| потеря катионита | 0,15 | ||||||
| потеря анионита | 0,1 | ||||||
| КУ | т | 0,19 | |||||
| АВ | т | 0,07 | |||||
| 25.Расход катионита и анионита в каждый последующий год | |||||||
| потеря катионита | 0,1 | ||||||
| потеря анионита | 0,05 | ||||||
| КУ | т | 0,13 | |||||
| АВ | т | 0,04 | |||||
| 26.Полное кол-во катионита КУ-2, которое надо заготовить для 5 лет работы ФСД | |||||||
| срок службы | |||||||
| g ку,полн | т | 2,01 | |||||
| 27.Полное количество анионита АВ-17, которое надо заготовить для работы ФСД | |||||||
| в течение 8 лет | |||||||
| g ав,полн | т | 1,06 |
Ер для сульфаугля
| 0,1 | ||||||
| 0,2 | ||||||
| 0,3 | ||||||
| 0,4 | ||||||
| 0,5 | ||||||
| 0,6 | ||||||
| 0,7 | ||||||
| 0,8 | ||||||
| 0,9 | ||||||
| Фильтры ионитные | ||||||||
| Первая ступень | Вторая ступень | |||||||
| Номер | Диаметр | Высота слоя | F гран | Номер | Диаметр | Высота слоя | F гран | |
| м | м | м2 | м | м | м2 | |||
| 1,28 | 1,5 | 1,28 | ||||||
| 1,5 | 2,2 | 2,45 | 1,5 | 1,5 | 2,45 | |||
| 2,5 | 4,23 | 1,5 | 4,23 | |||||
| 2,6 | 2,5 | 6,19 | 2,6 | 1,5 | 6,19 | |||
| 2,5 | 8,07 | 1,5 | 8,05 | |||||
| 3,4 | 2,5 | 10,02 |
Нейтрализация стоков
| Экономия реагентов. | ||||||||
| 1.Суточный расход 100% кислоты на регенерацию катионита в фильтрах Н1 и Н2 | ||||||||
| qсутH2SO4=qсутH1+qсутН2 | кг | |||||||
| 1735,20 | ||||||||
| 2.Вместимость баков-мерников 92% серной кислоты | м3 | |||||||
| плотность | т/м^3 | 1,824 | ||||||
| концентрация | % | |||||||
| расход | 1,25 | |||||||
| Vб-м=1,25*qсут H2SO4*100/концентрация*плотность*1000 | ||||||||
| 1,293 | ||||||||
| 3.Вместимость цистерн хранения 92% H2SO4 из расчета тридцати суточного запаса | м^3 | |||||||
| VмесH2SO4=qсутH2SO4*30/(концентрация*плотность*10) | м3 | |||||||
| 31,0211882 | ||||||||
| 4.Суточный расход 100% едкого натра на регенерацию анионита в фильтрах А1 иА2. | ||||||||
| qсутNaOH=qсутА1+qсутА2 | кг | |||||||
| 1300,533169 | ||||||||
| 5.Вместимость баков-мерников 42% NaOH из расчета суточного запаса | м3 | |||||||
| Vб-мNaOH=1,25*qсутNaOH*100/концентрация*плотность*1000 | ||||||||
| концентрация | ||||||||
| плотность | 1,45 | |||||||
| 2,669 | ||||||||
| 6.Вместимость цистерн хранения 42% NaOH из расчета 30 суточного запаса | м3 | |||||||
| VмесNaOH=qсутNaOH*30/(концентрация * плотность) | 10) | м3 | ||||||
| 64,06567337 | ||||||||
| 7.Стехиометрический суточный расход 100% H2SO4 на регенерацию катионита в фильтрах | ||||||||
| Н1 и Н2 | кг | |||||||
| (qсутH2SO4)стех=((f*hсл*Ер*m)Нп+(f*hсл*Ер*m)Н2)*ЭH2SO4/1000 | ||||||||
| 606,9172141 | ||||||||
| 8.стехиометрический суточный расход 100% NaOH на регенерацию катионита в фильтрах | ||||||||
| А1 и А2 | кг | |||||||
| (qсутNaOH)стех=((f*hсл*Ер*m)А1+((f*hсл*Ер*m)А2)*ЭNaOH/1000 | ||||||||
| 696,7257181 |
| 9.Избыток 100% H2SO4 в сточных водах за одни сутки | ||||||||
| Ик=(qсутH2SO4-(qсутH2SO4)стех)/ЭH2SO4 | кг-экв | |||||||
| 23,026 | ||||||||
| 10.Суммарный избыток кислоты на регенерацию катионита в фильтрах Нп и Н1 по сравнению | ||||||||
| со стехиометрическим | ||||||||
| пк=qсутH2SO4/(qсутH2SO4)стех | ||||||||
| 2,859 | ||||||||
| 11.Избыток 100%NaOH в сточных водах за одни сутки кг-экв | ||||||||
| Ищ=(qсутNaOH-(qсутNaOH)стех)/ЭNaOH | ||||||||
| 15,095 | ||||||||
| 12.Суммарный избыток щелочи на регенерацию анионитов в фильтрах А1 иА2 по сравнению | ||||||||
| со стехиометрическим | ||||||||
| пщ=qсутNaOH/(qсутNaOH)стех | ||||||||
| 1,867 | ||||||||
| 13.Объем баков-нейтрализаторов | ||||||||
| Vб-н=((Vр.р.+Vотм)*m)А2+((Vр.р.+Vотм)*m)Н2+((Vр.р.+Vотм)*m)А1+((Vр.р.+Vотм)*m)Нп+ | H1 | |||||||
| ((Ищ-Ик)*ЭH2SO4*100)/(Cр.р.*1000) | м3 | |||||||
| 471,364 | ||||||||
| 14.Избыток щелочи при регенерации А2 | кг-экв | |||||||
| пщА2=10^3*qА2/(ЭNaOH*(f*hсл*Ер))А2 | ||||||||
| 16,66666667 | ||||||||
| 15.Количество активной щелочи ,содержащейся в суточных стоках А2 | кг | |||||||
| (дэльтаqсут)А2=mА2(qА2-qА2/пщА2) | ||||||||
| 219,791 | ||||||||
| 16.Снижение количества 100% NaOH, подаваемого на регенерацию фильтров А1 | кг | |||||||
| дэльтаqА1=дэльтаqсут А2/mА1 | ||||||||
| 1670816,771 | ||||||||
| 17.Уточненный расход свежей 100% щелочи на регенерацию фильтра А1 при установке | ||||||||
| промежуточных баков и насосов | ||||||||
| qуточнА1=qА1-дэльтаqА1 | кг/регенерацию | |||||||
| 6438183,646 |
Расчет теплосети
| Показатель | Расчетная формула | NaI | МФ |
| Расчетная производительность | Qст=Qст(пред)+qст.с.н | 435,87 | |
| Скорость фильтрования | w | ||
| Требуемая площадь фильтрования | F=Qст/w | 20,7 | 43,59 |
| Число фильтров(в раб.+реген..) шт. | n+np | ||
| Площадь 1-го фильтра, м2 | f=F/n | 5,175 | 14,53 |
| Стандартный фильтр, м/м2 | d/f | 2,6/5,3 | 3,4/18,2 |
| d | 2,6 | 3,4 | |
| f | 5,31 | 18,16 | |
| Действительная скорость фильтрования, м/ч | wд=Qст/fn | 19,49 | 8,00 |
| Тип загружаемого материала | сульфоуголь | антрацит | |
| Рабочая емкость, г-экв/м3 | Eр | ||
| Принятая высота слоя, м | hсл | 2,5 | 0,9 |
| Продолжительность фильтроцикла, ч | (T+t)сум=f*hсл*E*n/Qст*С | 19,18 | 224,97 |
| Суточное число регенераций всех фильтров | m=24*n/(T+t)сум | 5,00 | 0,32 |
| Уд. расход 100%-го реагента, кг/м3 | в | - | |
| Расход реагента на регенерацию, кг | G=f*hсл*в | 796,4 | - |
| Суточный расход реагента, кг | Gсут=G*m | 3985,8 | - |
| Уд. расход воды на взрыхление, кг/см2 | i | 4,5 | |
| Время взрыхления фильтра, мм | tвзр | ||
| Расход воды на взрыхление, м3 | Vвзр=f*i*tвзр*60/1000 | 35,84 | 196,1 |
| Концентрация реагентного раствора | Срр | - | |
| Расход воды на приготовление раствора | Vрр=G*100/Cрр*10^3 | 15,93 | - |
| Удельный расход на отмывку, м3 | а | ||
| Расход воды на отмывку | Vотм=f*hсл*а | 53,09 | 16,34 |
| Суммарный расход воды на регенерацию, м3 | Vсум=Vвзр+Vрр+Vотм | 104,86 | 212,45 |
| Часовой расход воды на собственные нужды | qст(с.н.)=Vсум*m/24 | 21,87 | 2,83 |
| Скорость пропуска регенерационного раствор, м/ч | wрр | - | |
| Время пропуска регенерационного раствора, мин. | tрр=Vрр*60/f*wрр | 36,00 | - |
| Скорость отмывки, м/ч | wотм | ||
| Время отмывки, мин | tотм=Vотм*60/f*wотм | 85,71 | 6,75 |
| Суммарное время регенерации, мин | tсум=tвзр+tрр+tотм | 146,71 | 21,75 |
| Время работы фильтра, час. | T=(T+t)сум-tсум/60 | 16,74 | 224,60 |
Расчет декарбонизатора с насадкой из колец Рашига
| 1.Концентрация СО2 на входе в декарбонизатор | мг/кг | |||||
| ССО2вх=44Щбост+22Щкост | ||||||
| 0,61192 | ||||||
| 2.Количество СО2 ,удаленного в декарбонизаторе | ||||||
| qСО2=Qд*(ССО2вх-ССО2вых)/1000 | ||||||
| 2,161 | ||||||
| 3.Необходимая площадь десорбции | ||||||
| Fдес=qСО2/(Кж*дэльтаССО2ср) | ||||||
| Кж(30градусов) | 0,5 | м2 | ||||
| дэльтаССО"ср | 0,015 | |||||
| 288,149 | ||||||
| 4.Площадь требуемой поверхности насадки | ||||||
| Fнас=(1-0,075)*Fдес | ||||||
| 266,538 | м2 | |||||
| 5.Объем насадки | ||||||
| Vнас=Fнас/fкр | ||||||
| fкр | м3 | |||||
| 1,294 | ||||||
| 6.Площадь поперечного сечения декарбонизатора | ||||||
| fd=Qд/s | ||||||
| м2 | ||||||
| 2,000 | ||||||
| 7.Диаметр декарбонизатора | ||||||
| dд=sqr(4*fд/п) | ||||||
| 1,596 | м | |||||
| 8.Высота насадки колец Рашига | ||||||
| hнас=Vнас/fд | ||||||
| 0,647 | м | |||||
| 9.Расход воздуха на декарбонизацию воды | ||||||
| Qвозд=40*Qд | ||||||
| 86,445 | м3/ч | |||||
| 10.Аэродинамическое сопротивление декарбонизатора | ||||||
| Нд=30*hнас+40 | ||||||
| 59,408 | мм.вод.ст. |
Расчет осветлителя
| ФОРМУЛА | ||||
| м3/ч | Qосв. | Qн+qс.н. | 560,00 | |
| n | ||||
| м3/ч | qпр. | Qосв.*0,03 | 16,80 | |
| м3/ч | Qо | 1,25*Qосв./n+qпр. | 366,8019 | |
| ВТИ | ||||
Литература:
1. Мартынова О.И., Никитин А.В., Очков В.Ф. "Водоподготовка: Расчеты на персональном компьютере, М.: Энергоатомиздат, 1990.