Проектирование производственно-отопительной котельной с котлами ДКВР 6,5-13 - Физика и энергетика курсовая работа
Главная
Физика и энергетика
Проектирование производственно-отопительной котельной с котлами ДКВР 6,5-13
Краткое описание котельного агрегата ДКВР-6,5-13. Выбор водоподготовительного оборудования. Теплообменники, сепараторы непрерывной продувки. Принципиальная схема газоснабжения котельной. Автоматика безопасности котла. Отопление и вентиляция помещения.
посмотреть текст работы
скачать работу можно здесь
полная информация о работе
весь список подобных работ
Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
АНОО «Нижегородский колледж теплоснабжения и автоматических систем управления»
«Проектирование производственно-отопительной котельной с котлами ДКВР 6,5-13»
В данной курсовой работе выполнен проект производственно-отопительной котельной, расположенной в г. Самара на реке Волге. В качестве топлива используется природный газ нитки газопровода Средняя Азия - Центр.
Котельная используется для снабжения паром промышленного предприятия и для отопления жилого района. Тепловые нагрузки на технологические нужды - 12 тонн пара в час; на отопление и вентиляцию - 15 ГДж/час; на ГВС - 8 ГДж/час.
С производства конденсат возвращается с температурой tконд.техн.=60°С в количестве 50%
В котельной применяются котлы марки ДКВР-6,5-13 производства Бийского котельного завода.
Теплоснабжение района осуществляется по двухтрубной закрытой схеме. Расчетные параметры теплоносителя: подающий трубопровод - 130°С; обратный трубопровод - 70°С.
1. Описание и расчет тепловой схемы котельной
1.1 Краткое описание котельного агрегата ДКВР-6,5-13
Вертикально-водотрубные отопительные котлы типа ДКВР предназначены для выработки насыщенного и перегретого пара с температурой 250, 370 и 440 °С, имеют несколько типоразмеров в зависимости от рабочего давления пара 1,4; 2,4; 3,9 МПа и номинальной паропроизводительности 2,5; 4; 6,5; 10; 20; 35 т/ч.
Отопительные котлы типа ДКВР являются унифицированными. Они представляют собой двухбарабанные вертикально-водотрубные отопительные котлы с естественной циркуляцией. По длине верхнего барабана отопительные котлы ДКВР имеют две модификации -- с длинным барабаном и укороченным. У котлов паропроизводительностью 2,5; 4; 6,5 и 10 т/ч (раннего выпуска) верхний барабан значительно длиннее нижнего. У котлов паропроизводительностью 10 т/ч последней модификации, а также 20 и 35 т/ч верхний барабан значительно укорочен. Комплекция котлов типа ДКВР теми или иными топочными устройствами зависит от вида топлива. Котлы ДКВР-2,5-13, ДКВР-4-13 и ДКВР-6,5-13 имеют одинаковое конструктивное оформление.
Два барабана отопительного котла - верхний 2 и нижний 13 - изготовлены из стали 16ГС и имеют одинаковый внутренний диаметр 1 000 мм. Нижний барабан котла укорочен на размер топки. Отопительный котел имеет экранированную топочную камеру 1 и развитый кипятильный пучок труб 10. Топочные экраны и трубы кипятильного пучка выполнены из труб Ш51 х 2,5 мм. Топочная камера отопительного котла разделена кирпичной стенкой 75 на собственно топку и камеру догорания 8, устраняющую опасность затягивания пламени в пучок кипятильных труб, а также снижающую потери от химической неполноты сгорания.
Ход движения продуктов горения топлива в отопительных котлах разных типов схематично показан на рисунке 1.2, а-в. Дымовые газы из топки выходят через окно, расположенное в правом углу стены топки, и поступают в камеру догорания 8 (см. рисунок 1.1.1). С помощью двух перегородок 9, шамотной (первая по ходу газов) и чугунной, изнутри отопительного котла образуются два газохода, по которым движутся дымовые газы, поперечно омывающие все трубы конвективного пучка. После этого они выходят из котла через специальное окно, расположенное с левой стороны в задней стене котла.
Верхний барабан отопительного котла в передней части соединен с двумя коллекторами 16 трубами, образующими два боковых топочных экрана. Одним концом экранные трубы ввальцованы в верхний барабан, а другим приварены к коллекторам Ш108x4 мм. В задней части верхний барабан котла соединен с нижним барабаном пучком кипятильных труб, которые образуют развитую конвективную поверхность нагрева. Расположение труб - коридорное с одинаковым шагом 110 мм в продольном и поперечном направлениях. Коллекторы соединены с нижним барабаном с помощью перепускных труб.
Рисунок 1.1.1 - Паровой котел ДКВР-6,5-13: 1-топочная камера; 2-верхний барабан; 3-манометр; 4-предохранительный клапан; 5-питательные трубопроводы; 6-сепарационное устройство; 7-легкоплавкая пробка; 8-камера догорания; 9-перегородка; 10-кипятильный пучок труб; 11-трубопровод непрерывной продувки; 12-обдувочное устройство; 13-нижний барабан; 14-трубопровод периодической продувки; 15-кирпичная стенка; 16-коллектор
Питательная вода подается в паровой отопительный котел ДКВР по двум перфорированным (с боковыми отверстиями) питательным трубопроводам 5 под уровень воды в верхний барабан. По опускным трубам вода из барабана отопительного котла поступает в коллекторы 16, а по боковым экранным трубам пароводяная смесь поднимается в верхний барабан, образуя таким образом два контура естественной циркуляции.
Третий контур циркуляции образуют верхний и нижний барабаны котла и кипятильный пучок. Опускными трубами этого контура являются трубы наименее обогреваемых последних рядов (по ходу газов) кипятильного пучка.
Вода по опускным трубам отопительного котла поступает из верхнего барабана в нижний, а пароводяная смесь по остальным трубам котельного пучка, имеющим повышенную тепловую нагрузку, поднимается в верхний барабан. В верхнем барабане котла происходит разделение пароводяной смеси на пар и воду. Для снижения солесодержания и влажности пара в верхнем барабане установлено сепарационное устройство 6 из жалюзи и дырчатого листа, улавливающее капли уносимой с паром котловой воды. При необходимости производства перегретого пара пароперегреватель устанавливают после второго или третьего ряда труб кипятильного пучка, заменяя часть его труб. Для отопительных котлов с давлением 1,4 МПа и перегревом 225... 250 °С пароперегреватель выполняют из одной вертикальной петли, а для котлов давлением 2,4 МПа - из нескольких петель труб Ш32 х 3 мм.
В нижней части верхнего барабана отопительного котла имеются патрубок, через который осуществляется непрерывная продувка котла с целью снижения солесодержания котловой воды и поддержания его на заданном уровне, а также две контрольные легкоплавкие пробки 7, сигнализирующие об упуске воды.
Нижний барабан отопительного котла является шламоотстойником; из него по специальному перфорированному трубопроводу 14 проводится периодическая продувка котла. Кроме того, в нижнем барабане имеются линия для слива воды и устройство для подогрева паром в период растопки котла.
На верхнем барабане отопительного котла установлены два водоуказательных стекла, манометр 3, предохранительные клапаны 4, имеется патрубок для отбора пара на собственные нужды, парозапорный вентиль. Для защиты обмуровки и газоходов от разрушения и предотвращения возможных взрывов отопительного котла в верхних частях топки и кипятильного пучка расположены взрывные предохранительные клапаны. Для очистки наружных поверхностей труб от загрязнений котел оборудуют обдувочным устройством 12 - вращающейся трубой с соплами. Обдувка выполняется паром.
Рассматриваемый отопительный котел не имеет несущего каркаса, трубно-барабанная система его размещается на опорной раме, с помощью которой паровой отопительный котел ДКВР крепится к фундаменту.
Паровые отопительные котлы производительностью 10; 20; 30 т/ч имеют рабочее давление 1,4; 2,4 и 3,9 МПа и выполняются как с пароперегревателем, так и без него. Обмуровка отопительных котлов типа ДКВР выполняется из шамотного и обыкновенного кирпича или облегченной из термоизоляционных плит.
Все отопительные котлы типа ДКВР и особенно с повышенным рабочим давлением работают на химически очищенной и деаэрированной воде. При сжигании газа и мазута КПД этих котлов 90 %.
Таблица 1.1.1 - Основные характеристики котла ДКВр-6,5-13ГМ
1.2 Описание тепловой схемы котельной
Принципиальная тепловая схема котельной приведена на рисунке 1.2.1
Исходная вода с температурой 5°С насосом 1 подается в теплообменник 2, в котором нагревается остаточной водой, загрязненной солями, поступающей из сепаратора непрерывной продувки (СНП) 5. Затем, подогретая исходная вода попадает в теплообменник 3, где нагревается паром до температуры 25-40°С. Нагрев до такой температуры необходим для обеспечения более эффективной работы катионитных фильтров и предотвращения конденсации водяных паров на трубах и оборудовании химводоочистки. Далее, вода поступает на химводоочистку 4, где происходит умягчение воды (удаление солей Ca и Mg) и, при необходимости, уменьшение солесодержания. Химически обработанная вода поступает в деаэратор 9, в котором из воды удаляются коррозионно-активные газы (O2, CO2). Часть воды из деаэратора питательным насосом 11 подается в паровой котел 6, другая часть подпиточным насосом 10 направляется на подпитку тепловой сети.
Паровой котел 6 вырабатывает пар с давлением 1,4 МПа, часть которого без понижения давления подается на производство. Другая часть пара используется для подогрева воды, поступающей в системы отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и для собственных нужд котельной (подогрев воды перед ХВО, деаэрация).
Рисунок 1.2.1 - Принципиальная тепловая схема производственно-отопительной котельной: 1-насос исходной воды; 2-охладитель непрерывной продувки; 3-подогреватель сырой воды; 4-химводоочистка; 5-сепаратор непрерывной продувки; 6-паровой котел; 7,8-редукционый клапан; 9-деаэратор; 10-подпиточный насос; 11-питательный насос; 12-сетевой подогреватель; 13-охладитель конденсата; 14-сетевой насос; 15-охладитель выпара
Так как паро-водяные теплообменники по условию прочности рассчитаны на давление ?1МПа, давление пара перед ними снижается редукционным клапаном 7 до уровня 0,7МПа. Деаэратор атмосферного типа работает при давлении 0,12МПа, которое поддерживается редукционным клапаном 8.
Подогрев сетевой воды осуществляется следующим образом: Вода из обратного трубопровода тепловой сети насосом 14 подается в водо-водяной теплообменник 13, в котором нагревается конденсатом из паро-водяного теплообменника 12, а затем в теплообменник 12, где нагревается паром до необходимой температуры ~130-150°С.
Для использования теплоты продувочной воды в котельной устанавливают сепаратор непрерывной продувки (СНП) 5. Продувочная вода поступает в СНП с давлением, равным рабочему давлению в котле (1,4МПа), в сепараторе давление снижается до уровня 0,15МПа, что приводит к вскипанию воды и разделению ее на пар вторичного вскипания и остаточную, загрязненную солями воду. Пар вторичного вскипания подается в деаэратор, а остаточная вода поступает в теплообменник 2, где подогревает исходную воду, а затем сбрасывается в продувочный колодец.
Для использования теплоты выпара из деаэратора, устанавливается охладитель выпара 15, подогревающий поступающую в деаэратор химически очищенную воду.
Конденсат после паро-водяных теплообменников, а также конденсат с производства подаются в деаэратор.
1.3 Расчет тепловой схемы котельной
В общем случае основными целями расчета тепловой схемы котельной являются:
определение общих тепловых нагрузок, состоящих из внешних нагрузок и расхода пара на собственные нужды и потерь,
определение всех тепловых и массовых потоков необходимых для выбора оборудования,
определение исходных данных для дальнейших технико-экономических расчётов (годовых выработок тепла, топлива и т.д.).
Расчёт тепловой схемы позволяет определить суммарную производительность котельной установки при нескольких режимах её работы. Расчёт производится для максимально-зимнего режима с соответствующей наружного воздуха в г.Самара ,которая определяется по СНиП 23-01-99 «Строительная климатология» [1]:
средней температуры наиболее холодного месяца (-18 °С),
средней температуры за отопительный период (-5,2 °С),
Заданные тепловые нагрузки котельной сведены в таблицу 1.3.1
Таблица 1.3.1 - Заданные максимальные тепловые нагрузки котельной установки
Исходя из заданных тепловых нагрузок на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение для всех характерных режимов определяются:
Расход пара на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение:
где - энтальпия пара, подаваемого на подогреватели воды, 2763кДж/кг (давление 0,07 МПа);
- энтальпия конденсата на выходе из подогревателей воды, кДж/кг
Коэффициент снижения расхода теплоты на отопление и вентиляцию:
где - расчетная температура внутри помещений, принимается +18°С,
- температура наружного воздуха, [1] °С,
- температура наружного воздуха при максимально-зимнем режиме, [1] °С.
Определяем максимальную производительность КУ:
где - расход пара на технологические нужды, т/ч; K=1,1.
Определяем паропроизводительность КУ при :
Ориентировочно определяем количество котлов ,которые необходимо установить в котельной:
В соответствии со СНиП II-35-76 “Котельные установки” [2], расчётная мощность котельной определяется суммой мощностей, требующихся потребителям отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение при максимально-зимнем режиме.
При определении мощности котельной должны также учитываться мощности, расходуемые на собственные нужды котельной и покрытия потерь в котельной и тепловых сетях.
Количество котлов, устанавливаемых в котельной, следует выбирать по режиму наиболее холодного месяца:
где - коэффициент снижения расхода теплоты на отопление и вентиляцию, рассчитанный по режиму наиболее холодного месяца.
Ориентировочно принимаем 4 котла. Производительность одного котла в максимально-зимний период в таком случае будет равна:
По условиям надежности количество котлов должно быть таким, чтобы при выходе из строя одного из котлов оставшиеся обеспечили расчетную тепловую нагрузку котельной при средней температуре наиболее холодного месяца.
Для обеспечения требуемой паропроизводительности принимаем к установке четыре котла типа ДКВр-6,5-13ГМ.
При летнем режиме для обеспечения выработки пара на технологические нужды и горячего водоснабжения потребителей достаточно двух котлов, при этом еще один котёл должен находиться в резерве на случай выхода из строя работающего котла.
Определяем расход пара внешними потребителями:
Определяем полное количество пара, вырабатываемое КУ:
Где, - расход пара на собственные нужды котельной, т/ч.
- потери пара внутри котельной, т/ч.
Определяем расход питательной и продувочной воды, подаваемой в котел:
Где - расход продувочной воды, т/ч. Согласно СНиП II-35-76 «Котельные установки» [2], для котлов с давлением до 1,4МПа включительно, расход питательной воды должен быть не более 10% от . Принимаем
Определяем расход пара и расход остаточной воды на выходе из сепаратора непрерывной продувки. Для этого составим уравнение материального и теплового баланса сепаратора.
где - расход остаточной воды на выходе из сепаратора, т/ч;
- энтальпии насыщенного пара и воды на выходе из СНП при давлении 0,15МПа, кДж/кг ?С. ;
- энтальпия котловой воды при давлении 1,4МПа, кДж/кг?С. .
Потери конденсата технологическими потребителями:
Где - возврат конденсата технологическими потребителями;
Расход подпиточной воды, согласно СНиП 2.04.07-86 «Тепловые сети», принимается как 0,75% от объема воды в системе теплоснабжения.
Где - объем воды в системе теплоснабжения, м3.
Где - удельный объем воды в системе, м3/МВт. Для закрытых систем =65 м3/МВт;
- тепловая нагрузка на отопление и вентиляцию МВт;
- тепловая нагрузка на горячее водоснабжение, МВт.
Количество воды, которое должно подвергнуться умягчению:
Действительный расход сырой воды, которая подается в котельную, будет несколько больше, т.к. часть воды используется для регенерации фильтров:
Определяем температуру исходной воды на выходе из теплообменника 2. Из уравнения теплового баланса теплообменника 2:
где, - температура исходной воды. Принимаем для зимнего периода и для летнего периода;
- температура продувочной воды на выходе из сепаратора. Принимается равной температуре насыщения при давлении 0,15МПа. ;
- температура продувочной воды на выходе из теплообменника. Принимаем
Расход пара на подогрев исходной воды:
Где - температура воды, необходимая для эффективной химводоочистки. Принимаем
- температура конденсата после паро-водяного теплообменника. Принимаем ;
Найдем температуру воды на выходе из охладителя выпара (на входе в деаэратор):
где - температура конденсата после охладителя выпара. Принимаем .
Определяем расход пара на деаэрацию воды:
Расчетное значение расхода пара на собственные нужды котельной:
При Д<20% считается, что учебный расчет выполнен с необходимым приближением и не требует пересчета.
Расход сетевой воды на отопление и вентиляцию:
где - тепловая нагрузка на отопление и вентиляцию, кДж/ч;
, - температура сетевой воды в прямом и обратном трубопроводах, °С,
Расход сетевой воды на горячее водоснабжение:
где - тепловая нагрузка на горячее водоснабжение, кДж/ч;
Общий расход воды внешними потребителями в подающей магистрали тепловой сети:
Температура на входе всетевой подогреватель:
Температура конденсата на выходе из охладителя конденсата:
Результаты расчета приведены в таблице 1.3.2
Таблица 1.3.2 - Расчет тепловой схемы котельной
Температура наружного воздуха tн.в., °С
Температура внутри отапливаемых помещений tв.н., °С
Тепловая нагрузка на отопление и вентиляцию Qо.в., ГДж/ч
Тепловая нагрузка на горячее водоснабжение Qг.в., ГДж/ч
Коэффициент снижения расхода теплоты на отопление и вентиляцию Ко.в.
Текущая температура сетевой воды в подающем трубопроводе t 1, °С
Текущая температура сетевой воды в обратном трубопроводе t2, °С
Расход сетевой воды на отопление и вентиляцию Gо.в., т/ч
Расход сетевой воды на горячее водоснабжение Gг.в., т/ч
Расход воды внешними потребителями в подающей магистрали тепловой сети Gс, т/ч
Энтальпия пара, подаваемого на подогреватели воды hп, кДж/кг (давление 0,7МПа)
Энтальпия конденсата после паро-водяных теплообменников hк, кДж/кг
Расход пара на отопление и вентиляцию Dо.в., т/ч
Выработка пара для внешних потребителей Dвн, т/ч
Расход пара на собственные нужды котельной Dс.н., т/ч
Потери пара внутри котельной Dпот, т/ч
ПолнаяпаропроизводительностьКУ , т/ч
Расход питательной воды, подаваемой в котел Gпит, т/ч
Расход пара на выходе из СНП Dс, т/ч
Расход остаточной воды на выходе из СНП G'пр, т/ч
Потери конденсата технологическими потребителями Gпк, т/ч
Объем воды в системе теплоснабжения Vсист, м3
Количество воды, подвергаемое умягчению Gхво, т/ч
Температура исходной воды на выходе из теплообменника 2 t'ив
Расход пара на подогрев исходной воды Dив, т/ч
Температура конденсата после охладителя выпараtд, °С
Температура воды на входе в сетевой подогреватель ф'2, °С
Температура конденсата после охладителя конденсата t'к, °С
Расчетный расход пара на собственные нужды котельной , т/ч
Невязка расхода пара на собственные нужды котельной ?, %
2. Выбор водоподготовительного оборудования
Надежная и экономичная работа котельной установки в значительной степени зависит от качества воды, применяемой для питания котлов.
Источниками водоснабжения для питания котлов могут служить пруды, реки, озера (поверхностный водозабор), а также грунтовые или артезианские воды, городской или поселковый водопровод. Природные воды, обычно содержат примеси в виде растворенных солей, коллоидные и механические примеси, поэтому непригодны для питания котлов без предварительной очистки.
Твердые вещества, содержащиеся в воде, разделяют на механически взвешенные примеси, состоящие из минеральных и иногда органических частиц, коллоидно-растворенные вещества и истинно растворенные вещества. Количество вещества, растворенного в единице раствора (воде), определяет концентрацию раствора и обычно выражается в миллиграммах на килограмм раствора (мг/кг).
Вода, как и всякая жидкость, может растворять только определенное количество того или иного вещества, образуя при этом насыщенный раствор, а избыточное количество вещества остается в нерастворенном состоянии и выпадает в осадок.
Различают вещества, хорошо и плохо растворимые в воде. К веществам, хорошо растворимым в воде, относят хлориды (соли хлористоводородной кислоты) СаС12, МgС12, КаС1, к плохо растворимым -- сульфиды (соли серной кислоты) СаSО4, МgSО4, N3SO4 и силикаты (соли кремниевой кислоты) СаSiO3, МgSiO3. Присутствие сульфидов и силикатов в воде приводит к образованию твердой накипи на поверхности нагрева котлов.
Растворимость веществ зависит от температуры жидкости, в которой они растворяются. Различают вещества, у которых растворимость увеличивается с ростом температуры, например СаС12, МgС12, Мg(NO3)2, Са(NO3)2, и у которых уменьшается, например СаSО4, СаSiO3, МgSiO3.
Качество воды характеризуется прозрачностью (содержанием взвешенных веществ), сухим остатком, жесткостью, щелочностью, окисляемостью.
Сухой остаток содержит общее количество растворенных в воде веществ: кальция, магния, натрия, аммония, железа, алюминия и др., которые остаются после выпаривания воды и высушивания остатка при 110°С. Сухой остаток выражают в миллиграммах на килограмм или в микрограммах на килограмм.
Жесткость воды характеризуется суммарным содержанием в воде солей кальция и магния, являющихся накипеобразователями. Различают жесткость общую, временную (карбонатную) и постоянную (некарбонатную).
Общая жесткость представляет собой сумму величин временной и постоянной жесткости и характеризуется суммой содержания в воде кальциевых и магниевых солей: сернокислых (СаSО4 и МgSО4), хлористых (СаС12 и МgС12), азотнокислых (Са(NО3)2 и Мg(NО3)2), кремнекислых (СаSiO3 и МgSiO3), фосфорнокислых (Са3(РО4)2 и Мg(РО4)2), двууглекислых (Са(НСО3)2 и Мg(НСО3)2).
Временная жесткость характеризуется содержанием в воде бикарбонатов кальция и магния Са(НСО3)2 и Мg(НСО3)2. Постоянная жесткость обусловливается содержанием указанных выше солей кальция и магния, за исключением двууглекислых.
Для определения величины жесткости в настоящее время установлена единица показателя жесткости -- миллиграмм-эквивалент на 1 кг раствора (мг-экв/кг) или микрограмм-эквивалент на 1 кг раствора (мкг-экв/кг); 1 мг-экв/кг жесткости соответствует содержанию 20,04 мг/кг иона кальция Са+ или 12,16 мг/кг иона магния Мg2 +.
Щелочность воды характеризуется содержанием в ней щелочных соединений. Сюда относят гидраты, например NаОН -- едкий натр, карбонаты Nа2СО3 -- кальцинированная сода, бикарбонаты NаНСО3, Na3РО4 и др. Величина щелочности воды равна суммарной концентрации в ней гидроксильных, карбонатных, бикарбонатных, фосфатных и других анионов слабых кислот, выраженной в эквивалентных единицах (мг-экв/кг или мкг-экв/кг). В зависимости от преобладающего наличия в воде анионов тех или иных солей различают щелочность: гидратную (концентрация в воде гидроксильных анионов ОН), карбонатную (концентрация карбонатных анионов CO3ІЇ) и бикарбонатную (концентрация бикарбонатных анионов НСОзіЇ.).
Окисляемость воды характеризуется наличием в воде кислорода и двуокиси углерода, выраженных в миллиграммах или микрограммах на килограмм.
Таблица 2.2.1 - Химический состав воды р. Волга при отборе пробы в г. Самара
Содержание катионов и анионов в воде, мг/кг
Вода, подготовленная для питания котельной установки, не должна давать отложений шлама и накипи, разъедать стенки котла и его вспомогательные поверхности нагрева, а также вспениваться.
2.3 Обработка воды для паровых котлов
Исходными данными для выбора оборудования предварительной водоочистки является:
относительная щелочность котловой воды.
Обработка воды для водогрейных котлов включает в себя следующие основные этапы:
умягчение, предотвращение накипеобразования;
предотвращение коррозии (удаление кислорода и углекислого газа из питающей воды с помощью деаэраторов различных конструкций.Применение деаэратора позволяет существенно снизить содержание свободного кислорода (до 0,02 мг/кг), остальное же количество должно связываться химическим способом).
2.3.1 Удаление механических примесей с помощью фильтров
Для удаления осаждаемых (песок, окислы железа, соли CaCO3 и другие тяжелые частицы) и взвешенных частиц (мелкая глина, грязь и органические вещества) используются механические фильтры различных конструкций.
При незначительных механических загрязнениях (до 5,0 мг/кг), можно устанавливать компактные фильтры картриджного типа (сменные или промывные), основные достоинства которых - малые габариты, высокие скорость и глубина фильтрации.
При содержании в воде взвешенных частиц более 15 мг/л, целесообразно осуществлять фильтрацию на напорных фильтрах с комбинированным слоем (песок + антрацит).
Отфильтрованные частицы, по мере необходимости, удаляются из слоя противоточной промывкой.
2.3.2 Умягчение воды методом ионного обмена
Наиболее распространенным способом очистки воды для ее последующего использования в качестве теплоносителя являются методы ионного обмена. Сущность этих методов заключается в том, что вода фильтруется через специальный материал, называемый ионитом. Этот материал имеет способность изменять ионный состав воды в нужном направлении. С электрохимической точки зрения молекулы ионита представляют собой твердый электролит. В зависимости от того какой заряд несет диффузионный слой, иониты разделяются на катиониты и аниониты.
Наиболее распространенными катионитами являются: сульфоуголь и ионообменные смолы КУ 1, КУ 2. Наиболее распространенные аниониты: АН-31, АВ-17, АВ-18. В зависимости от качества исходной воды и требований к качеству обработанной воды в практике применяют следующие методы ионного обмена: натрий-катионирование, водород-катионирование, хлор-ионирование, аммоний-катионирование.
Na-катионирование - наиболее распространенный метод обработки воды. Заключается в фильтровании ее через слой катионита, содержащего обменный ион натрия.
При этом протекают следующие реакции:
Как видно из приведенных реакций, кальциевые и магниевые соли, содержащиеся в воде, вступают в обменные реакции с катионитом, замещая в нем натрий и, тем самым, умягчая воду. Вместо кальциевых и магниевых солей в обрабатываемой воде образуется эквивалентное количество легко растворимых натриевых солей. Следовательно, солесодержание при обработке воды не снижается, а несколько увеличивается. Щелочность воды и анионный состав при Na-катионировании не изменяются.
Эксплуатация катионитного фильтра сводится к последовательному проведению следующих операций: умягчение, взрыхление, регенерация, отмывка.
Основная операция процесса - умягчение. При умягчении происходит реакция обмена катионов Ca2+ и Mg2+ на катионы Na+. По мере прохождения ионного обмена катионит истощается и уплотняется, обменные реакции замедляются вплоть до проскока катионов Ca2+ и Mg2+ в обработанную воду. Для восстановления обменной способности катионита его взрыхляют и регенерируют. Взрыхление осуществляется обратным потоком воды, подаваемой из бака, расположенного выше фильтра, или с помощью насоса. Регенерация осуществляется раствором поваренной соли NaCl. Последней операцией является отмывка (промывка) катионита от остаточных продуктов регенерации.
В практике применяются две схемы умягчения воды по методу Na-катионирования: одноступенчатая и двухступенчатая.
Одноступенчатым Na-катионированием можно получить воду с остаточной жесткостью до 0,1 мг-экв/кг. При необходимости более глубокого умягченния воды (до 0,01 - 0,02 мг-экв/кг) следует применять двухступенчатое (последовательное) Na-катионирование.
Число ступеней катионирования определяется требованиями к обработанной воде; так для паровых экранированных котлов, где требуется глубокое умягчение воды, целесообразно применение схемы двухступенчатого Na-катионирования; для горячего водоснабжения, требуется частичное умягчение воды, достаточно одной ступени катионирования.
Н-катионирование. Обработка воды методом Н-катионирования состоит в фильтровании ее через слой катионита, содержащего в качестве обменных ионов катионы водорода. Протекающие в водородном фильтре реакции сводятся к замене катионов Ca2+ и Mg2+ и Na+ на катион водорода. При этом протекают следующие химические реакции:
Следовательно, присутствующие в воде соли (сульфаты, хлориды и др.) превращаются в процессе ионного обмена в кислоты (серную, соляную и др.), т.е. обработанная вода имеет кислую реакцию (рН7), что недопустимо. Поэтому Н-катионирование всегда совмещается с Na-катионированием, которое обуславливает щелочную реакцию обработанной воды.
Принцип работы Н-катионитного фильтра аналогичен работе Na-катионитного фильтра. Регенерация фильтра производится раствором серной кислоты.
Различают следующие схемы Н-Na-катионирования:
Н-Na-катионирование с «голодной» регенерацией фильтров;
последовательное Н-Na-катионирование;
Н-Na-катионирование с «голодной» регенерацией фильтров применяется для обработки вод с повышенной карбонатной жесткостью при сравнительно малом содержании солей натрия.
Параллельное Н-Na-катионирование применяется в тех случаях, когда вода, поступающая на фильтры, имеет Жк 0,5 Жо;
и когда необходимо получить умягченную воду с заданной остаточной щелочностью не выше 0,35 мг-экв/кг.
Последовательное Н-Na-катионирование применяется для обработки сильно минерализованных вод с солесодержанием выше 1000 мг/кг при Жк< 0,5 Жо и при
Совместное Н-Na-катионирование применяется в тех случаях, когда сумма анионов сильных кислот в воде, поступающей на фильтры, не превышает 3,5 мг-экв/кг и когда получаемая по этой схеме щелочность (Щост= 1 - 1,3 мг-экв/кг) не вызовет заметного увеличения продувки котлов сверх установленных норм.
Na-Cl-ионирование.Na-Cl-ионитный метод основан на умягчении воды с одновременным снижением щелочности и осуществляется путем последовательного фильтрования обрабатываемой воды через Na--катионитный фильтр первой ступени, Cl-анионитный фильтр и затем Na- катионитный фильтр второй ступени.
Вторую ступень Na-катионирования, как правило, совмещают в одном фильтре с Cl-ионированием, при этом внизу загружается катионит, а сверху сильноосновный анионит типа АВ - 17.
В этом методе катионит и анионит регенируются поваренной солью NaCl (Na+ регенерирует катионит, Cl- - анионит). В фильтрах первой ступени происходит умягчение воды по реакциям. Во второй ступени (в совмещенном Na-Cl-ионитном фильтре) в слое анионита происходит обмен анионов SO42-, NO3-, NO2-, HCO3-, содержащихся в воде, на хлор, а в слое катионита «проскочившие» катионы жесткости обмениваются на Na+.
При этом в анионите протекают следующие реакции:
Методом Na-
Проектирование производственно-отопительной котельной с котлами ДКВР 6,5-13 курсовая работа. Физика и энергетика.
Рефераты: Экономико-математическое моделирование, эконометрика
Строительная Отрасль Реферат
Оптимизм Предпринимательства Эссе
Контрольная работа: Условия деятельности и определяющие их факторы. Способы и средства защиты от вибрации. Взрывчатые вещества и смеси
Реферат: Теория и практика финансового оздоровления предприятия
Курсовая работа по теме Размещение и территориальная организация производственных сил в Уральском экономическом районе на примере республики Удмуртия
Демократические Выборы Реферат
Контрольная Работа 2 Класс Перспектива Программа
Дипломная Работа На Тему Проблематика Й Актуальність Антонімії В Английскій Мові
Критерии Оценивания Исторического Сочинения 2022 2022
Спорт Залог Здоровья Сочинение
Организация Обслуживания В Глэмпинге Курсовая
Реферат по теме Кримінальний аборт та його судово-медична експертиза
Курсовая работа: Тепловой расчет парового котла БКЗ-75-39
Сочинение по теме Моя мама самая лучшая
Курсовая работа по теме Кластерный анализ социальных сетей
Реферат: Online Gambling Essay Research Paper The Social
Контрольная Работа По Русскому Языку Местоимение
Дипломная работа: Вплив податкоавої політики на діяльність підприємства
Реферат: BIO Notes On Organic Chemistry Essay Research
Проблемы и перспективы развития кемпинг-туризма в Вологодской области - Спорт и туризм дипломная работа
Изучение быта и нравов сибирских староверов - История и исторические личности научная работа
Репрессивная политика Советского государства в 30-е годы ХХ века - История и исторические личности реферат