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
SO₄^2-		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=1,25qсут H2SO4100/концентрацияплотность1000
		1,293
3.Вместимость цистерн хранения 92% H2SO4 из расчета тридцати суточного запаса	м^3
VмесH2SO4=qсутH2SO430/(концентрацияплотность*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=1,25qсутNaOH100/концентрацияплотность1000
концентрация
плотность			1,45
		2,669
6.Вместимость цистерн хранения 42% NaOH из расчета 30 суточного запаса		м³
VмесNaOH=qсутNaOH30/(концентрация плотность)	10)	м³
		64,06567337
7.Стехиометрический суточный расход 100% H2SO4 на регенерацию катионита в фильтрах
Н1 и Н2	кг
(qсутH2SO4)стех=((fhслЕрm)Нп+(fhслЕрm)Н2)*ЭH2SO4/1000
		606,9172141
8.стехиометрический суточный расход 100% NaOH на регенерацию катионита в фильтрах
А1 и А2	кг
(qсутNaOH)стех=((fhслЕрm)А1+((fhслЕрm)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)ЭH2SO4100)/(Cр.р.*1000)	м³
		471,364
14.Избыток щелочи при регенерации А2	кг-экв
пщА2=10^3qА2/(ЭNaOH(fhслЕр))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=fhслEn/QстС	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=fhслв	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=fitвзр*60/1000	35,84	196,1
Концентрация реагентного раствора	Срр		-
Расход воды на приготовление раствора	Vрр=G100/Cрр10^3	15,93	-
Удельный расход на отмывку, м3	а
Расход воды на отмывку	Vотм=fhсла	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=Vрр60/fwрр	36,00	-
Скорость отмывки, м/ч	wотм
Время отмывки, мин	tотм=Vотм60/fwотм	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.