Расчет оборудования водоподготовительной установки

Для сокращения количества устанавливаемого оборудования и его унификации принимают однотипные конструкции фильтров для первой и второй ступени. Для первой устанавливаем два фильтра и один для второй ступени: один из фильтров первой ступени используется для второй ступени в период регенерации фильтра второй ступени.

Требуемая площадь фильтрования:

,

где – максимально допустимая скорость фильтрования (при останове одного из фильтров на регенерацию), м/ч. Для фильтров 2-й ступени м/ч, для 1-й ступени зависит от жесткости исходной воды и типа фильтра:

· при Ж_о < 5 мг-экв/дм³ м/ч,

· при Ж_о =5–10 мг-экв/дм³ м/ч,

· при Ж_о > 10 мг-экв/дм³ м/ч.

Скорость фильтрования в первой ступени принята в зависимости от жесткости исходной воды

Ж₀ =2,3 до 5 мг.экв/л => м/ч

Скорость фильтрации в фильтре второй ступени принимаем такой же, поскольку приняли одинаковые фильтры первой и второй ступеней.

Коэффициент собственных нужд химводоочистки по воде К^с.н._хво = 1,1

Количество сырой воды, поступающей на химводоочистку

G_с.в = К^с.н._хво * G_хво = 1,1*3,398= 3,738 кг/с=13,5 т/ч

Площадь фильтров

F'_ф = G_с.в / w_ф =3,738 / 35 = 0,38 м²

Диаметр фильтра

d'ф = = = 0,70 м

Выбираем фильтр ФИПа I-1,0-0,6 Na, Диаметр фильтра dф =1000 мм. Высота слоя катионита - h_кат = 2 м.

Производительность 20 м³/час

Полная площадь фильтрования

F_о= (p * d_ф² / 4 ) * 2 = (3,14 * (1)² / 4) * 2 = 1,57 м²

Полная емкость фильтра

Е = p/4*d_ф² =0,79 м² =0,79*Н=0,79*2=1,57 м³

где: Е_р≈1000 г-экв/м^3- рабочая обменная емкость сульфоугля при Nа-катионировании для катионита КУ-2-8.

Е_ф = Е* F_о =1,57*1000=1570 г-экв

NaCl - масса одного моля =58г/моль

1г-экв=58/1=58 г-экв

рассчитаем количество соли на одну регенерацию:

G_с = Е_ф*58/1000=91,06 кг.

Этого количества соли хватит на следующий объем:

так как Ж_о =2,3 мг-экв/дм³=0,0023 г-экв/дм³, тогда

Vсоли= Е_ф/ Ж_о/1000=1570/0,0023/1000=682,6 м³

Период регенерации Т=Vсоли/ G_хов =682,6/14,05=48,58 час.

Число регенераций в неделю n=(7*24)/48,58=4 раз

Расход соли в сутки Gсоли=(4*91,06)/7=52,03 кг

Рис. 16 – Блочная ВПУ с осветлительными фильтрами:

А - подогреватель; Б - насосы; В - осветлительный фильтр; Г - Na-катионитные фильтры I и II ступеней; Д - бак-склад для соли; Е - бак склад для коагулянта; Ж - мерник для насыщенного раствора соли; З - мерник для насыщенного раствора коагулянта;

И - эжекторы для подачи и разбавления растворов соли и коагулянта; К-обработанная вода; Л-исходная вода; М-рабочая линия.

В данном оборудовании на время регенерации фильтра работает только одна ступень катионирования.

Рис. 17 а. – Блочная ВПУ

Рис. 17 б. – Блочная ВПУ в плане.

Рис. 18 – Компоновка оборудования котельной. План

Рис. 19 – Компоновка оборудования котельной. Продольный и поперечный разрезы.

Аэродинамический расчет

Номинальная паропроизводительность одного котла

D_ном = 10 т/ч= 2,78 кг/с.

Расход топлива (природного газа) на один котел рассчитаем по формуле:

; кг/с

где:

– за­дан­ная ве­ли­чи­на не­пре­рыв­ный про­дув­ки (из верх­не­го ба­ра­ба­на), рав­ная ;

– про­цент­ное ко­ли­че­ст­во во­ды не­пре­рыв­ной про­дув­ки, П=5,6%,

– эн­таль­пия ки­пя­щей во­ды, оп­ре­де­ля­ет­ся при дав­ле­нии во­ды в ба­ра­ба­не; ;

– энтальпия сухого насыщенного пара при заданном давлении в барабане, , ;

– эн­таль­пия пи­та­тель­ной во­ды на вхо­де в ВЭК при (уже рассчитана) , ;

– коэффициент полезного действия (в долях).

=0,01*5,6*2,56=0,143 кг/с;

=4,19*94,43=395,6кДж/кг

=41,74 МДж/м³

=92,1%

В=0,16 м³/с

Водяной экономайзер типа ЭП2-236 [3. Таблица 8.20, стр 248 ]

Тип горелки; ГМ-7 [3. Таблица 8.20, стр 248 ]

Аэродинамическое сопротивление горелки при t_в=30^о С,; h_Г=1100 Па; [6. Таблица 2, стр 22 ]

КПД котла, =92,1 %;

Число котлов – 3.

Температура питательной воды на входе в водяной экономайзер t_пв = 94,43 ºС.

Температура уходящих дымовых газов на выходе из экономайзера t_ух= 146 ºС.

Температура «холодного» воздуха - t_х.в = 30 ºС.

Коэффициент расхода воздуха в топке =1,1.

Коэффициент расхода воздуха в уходящих газах =1,5.

Площадь сечения для прохода продуктов сгорания F = 0,25 м²

Характеристики дымовых газов месторождения: Кулешовка-Самара

Плотность дымовых газов при нормальных условиях r_г = 1,052 кг/м³ [5. Таблица 4, стр 140 ]

Объем продуктов сгорания =12,36 м³ /м³. [4. Таблица13, стр 152 ]

Теоретически необходимый объем воздуха =10,99 м³ /м³. [4. Таблица 13, стр 152 ]