Описание технологического процесса подготовки воды

В состав химводоочистки отопительной котельной входят: блок Naкатионитовых фильтров I и II ступени, NaCl-ионитовый фильтр.

Источниками водоснабжения химводоочистки является техническая вода, подаваемая с центрального водопровода.

- Блок Na-катионитовых фильтров.

Далее вода поступает на Na-катионитовые фильтры I ступени, оттуда вода поступает через бак в подпиточный деаэратор теплосети.

 - Эксплуатация Na-катионитовых фильтров

Блок Na-катионитовых фильтров (см. рисунок 1.1) состоит из 3-х фильтров 1-ой ступени; 2-х фильтров 2-ой ступени. Фильтр имеет диаметр 3400 мм. Na-катионитовые фильтры загружены сульфоуглем на высоту 2500 мм.

Фильтр состоит из следующих элементов: корпуса, нижнего и верхнего распределительных устройств, подводящих и отводящих трубопроводов, запорной арматуры, КИП пробоотборных устройств и фильтрующей загрузки. Корпус фильтра цилиндрический, сварной, из листовой стали, снабжен двумя лазами. Верхний лаз предназначен для загрузки фильтрующего материала, ревизии и ремонта верхнего распределительного устройства, а также для периодического осмотра состояния поверхности фильтрующего материала. Нижний лаз предназначен для монтажа нижних распределительных устройств, их периодической ревизии и ремонта. Корпус фильтра рассчитан на избыточное давление 6 кгс/см2, превышать которое запрещается.

Верхнее распределительное устройство представляет собой трубчатую систему типа "паук" с отверстиями и служит для подвода обрабатываемой воды и регенерационного раствора, а также для отвода воды при взрыхлении катионита. Нижнее распределительное устройство представляет собой трубчатую систему со щелями приблизительно 0,4 мм и служит для равномерного распределения по всему сечению фильтра проходящей через него воды, отвода умягченной, отмывочной воды я регенерационного раствора, а также для подвода воды для взрыхления катионита.

 

 

Рисунок 1.1 - Схема Na-катионитового фильтра

Дренажные и распределительные устройства фильтров должны быть установлены горизонтально с отклонениями ± 2 мм на 1 м, но не более ± 5 мм на всю длину распределительных трубок. Фронт фильтров оборудован трубопроводами, запорной арматурой, пробоотборными устройствами для отбора проб поступающей и обработанной воды/манометрами на входном и выходном трубопроводах фильтров и расходомерами на трубопроводах, подающих воду на фильтр для обработка и взрыхления. После гидравлического испытания фильтра его днище бетонируют гидротехническим бетоном 1:3:6 с верхней цементной оттяжкой состава 1:3, высотой 50 - 60 мм и железнением поверхности. При использовании цемента марки "400" и выше заполняют битумом Б-V с наполнителем антрацитом крупностью до 25 мм при верхней стяжке, высотой 50-60 мм. из мастики битуминоль марка Н-2. В фильтр, предварительно частично заполненный водой, гидротранспортером или вручную загружают фильтрующий материал и, после повторного гидравлического испытания проводят взрыхляющую промывку для удаления мелочи и грязи; после чего фильтр включают в работу.

Процесс обработки воды

Процесс обработки воды заключается в последовательном прохождении воды через Na-катионитовые фильтры, где происходит умягчение воды. Умягчение воды катионированием осуществляется в процессе фильтрования ее через слой сульфоугля, частицы которого содержат катион натрия, способный к объемному разделению на накипеобразующие катионы кальция и магния. В результате этого в профильтрованной умягченной воде содержатся лишь натриевые соли, обладающие большой растворимостью и не образующие отложений на внутренней поверхности теплообменных аппаратов и парогенераторов. Указанные реакции обмена могут быть представлены следующими уравнениями, где буквой R обозначен сложный комплексный анион катионита.

Как видно из уравнений, в процессе умягчения изменяется не только солевой состав, но и состав катионита. Прошедшая через Na-катионитовые фильтры вода содержит только NaCl и частично NaHCO₃, Na₂SO₄.

Деаэрирование воды

Химочищенная вода с помощью насосов А-315М4-У3 подается в деаэратор водогрейного котла.

Вакуумный деаэратор ДВ-200 (см. рисунок 1.2) иначе термический деаэратор работают под давлением ниже атмосферного, что составляет –0,5 кгс/см2.

Термическая деаэрация воды основана на использовании закона Генри (закон о растворимости газов в жидкости). Согласно этому закону концентрация какого-либо газа, растворенного в жидкости, прямо пропорционально зависит от концентрации газа в парогазовой смеси над жидкостью. Таким образом, если концентрация газа в парогазовой смеси падает до нуля, то и растворимость его в жидкости также снижается до нуля.

Концентрация газа в смеси определяется его парциальным давлением, т.е. давлением, которое он имел бы, если бы один занимал весь рассматриваемый объем. В итоге можно выразить закон Генри так: растворимость газа в воде прямо пропорциональна его парциальному давлению над водой.

Кипение жидкости происходит при такой температуре, при которой давление паров жидкости по величине равно полному давлению над кипящей водой, и тогда парциальные давления газов в парогазовой смеси над кипящей водой практически близки к нулю, т.е. согласно закону Генри, растворимость газов в кипящей воде равна нулю.

Нулевая растворимость газов может быть достигнута при любой температуре кипения, а значит и при температуре кипения ниже 1000С. Таким образом, деаэрацию воды можно осуществить при давлении ниже атмосферного, т.е. в вакууме.

В вакуумном деаэраторе 90-95 % кислорода выделяются из воды в виде пузырьков, остальная часть – путем диффузии.

Большая часть пара, около 70-90 %, поступающего в вакуумный деаэратор, расходуется на нагрев воды и конденсируется. Конденсат смешивается с основным поток воды, остальная часть пара проходит через всю колонку. Этот пар вентилирует колонку и сдувает с поверхности воды выделяющиеся газы. Парогазовая смесь отсасывается из деаэратора вакуумными насосами. Деаэратор представляет собой цилиндр, расположенный вертикально, в котором имеются две ступени дегазации: струйная и барботажная.

Химочищенная вода по трубе поступает в колонку деаэратора на дырчатую тарелку. Затем вода через отверстия стекает на перепускную тарелку, откуда через отверстие в виде сегмента поступает на барботажный лист. Греющий пар подается под барботажный лист, образуя паровую подушку, и, проходя через щели листа и слой воды, подвергает воду обработке. Пар, прошедший барботажный лист, движется в верхнюю часть колонки, пересекая струйный поток между тарелками нагревает и деаэрирует воду. При этом некоторая часть его конденсируется и только после прохождения охладителя выпара вся остальная часть полностью конденсируется. Конденсат из охладителя выпара сливается самотеком в колонку деаэратора. Выделившиеся газы удаляются через трубу. Деаэрированная вода отводится из колонки через трубу.

Рисунок 1.2 - Схема деаэратора

Вакуумные водокольцевые насосы предназначены для создания вакуума в закрытых аппаратах. Для работы насосов не требуется очистка поступающего в них воздуха и газа, а также допускается попадание в насос жидкостей с засасываемым воздухом.

Вверху внутренняя поверхность водяного кольца касается ступицы колеса и препятствует проникновению воздуха с нагнетательной стороны на всасывающую сторону.

На первом полуобороте рабочего колеса внутренняя поверхность водяного кольца постепенно удаляется от ступицы. Образующийся между лопатками насоса свободный объем заполняется воздухом из всасывающего патрубка через всасывающее окно в торцевой крышке корпуса насоса.

На протяжении второго полуоборота колеса внутренняя поверхность приближается к ступице. Воздух, находящийся между лопатками, сжимается и вытесняется в нагнетательный патрубок через специальное окно в корпусе насоса.

В водокольцевых насосах перемещение воздуха из всасывающего патрубка в нагнетательный совершается непрерывно.

Так как газ, выходящий из нагнетательного патрубка, выбрасывает и воду, причем в том же количестве, которое поступило в насос из водопровода, то для отделения воды от газа и сбора ее предусмотрен водоотделитель. Водоотделитель представляет собой небольшой бак, в верхней части которого предусмотрено отверстие для отвода воздуха наружу, в нижней же части приварена сливная труба для воды.

 

Описаниетехнологии

Тепловая схема

Функционально тепловая схема котельной делится на две независимые части - собственно водогрейную, основную, и паровую - вспомогательную.

Покрытие тепловых нагрузок обеспечивается горячей водой с расчетным температурным графиком тепловой сети - 150/70°С.

Обратная сетевая вода от потребителей через грязевик поступает на всас трех сетевых насосов. Сетевыми насосами вода подается к водогрейным котлам. Нагретая (прямая) сетевая вода поступает в тепломагистраль потребителям.

Для водогрейных котлов необходимо поддерживать постоянный расход воды через котел.   Это осуществляется с помощью трех насосов рециркуляции и регулятора расхода (рециркуляции), общих для всех котлов.

При работе котлов на мазуте необходимо поддерживать постоянную температуру сетевой воды на выходе из котлов (150°С). При работе котлов на газе необходимо поддерживать температуру воды на входе в котлы 70°С, с одновременным обеспечением заданной температуры воды на выходе из котлов. Это достигается с помощью регуляторов топлива, воздуха, разряжения в котлах и регулятора температуры сетевой воды (перепуска). Последний поддерживает заданную температуру воды на выходе из котельной.

Подпитка теплосети, для восполнения утечек, осуществляется по следующей схеме.

Химочищенная вода из здания водоподготовки (ВПУ) поступает в вакуумный деаэратор. Перед деаэратором она  подогревается в подогревателе химочищенной воды и охладителе рабочей воды водоструйных эжекторов. Деаэрированная вода тремя подпиточными насосами подается в трубопровод обратной сетевой воды на всас сетевых насосов. После вакуумного деаэратора вода самотеком может подаваться в баки-аккумуляторы. Разрядка баков-аккумуляторов осуществляется также во всас сетевых насосов. Регулятор подпитки, теплосети обеспечивает поддержание заданного давления обратной, сетевой воды.Греющей средой для вакуумного деаэратора, подогревателей сырой воды и подогревателя химочищенной воды является прямая сетевая вода, подаваемая от напора насосов рециркуляции. Регулирование потоков химочищенной и греющей воды осуществляется с помощью специальных регуляторов.

                    

Разряжение в деаэраторе поддерживается за счет работы водоструйных эжекторов. Рабочей средой для эжекторов является вода циркулирующая по замкнутому контуру - бак рабочей воды, два специальных насоса, охладитель, два эжектора и, далее, вода с удаленными из деаэратора неконденсирующимися газами поступает обратно в бак.

В котельной предусмотрена установка двух паровых котлов вспомогательного назначения. Насыщенный пар с давлением 0,9 МПа используется для разогрева мазута, а редуцированный пар 0,12 МПа - в качестве греющей среды для деаэратора атмосферного типа (см. рисунок 3.4.2).

Химочищенная вода из здания ВПУ через подогреватель поступает в атмосферный деаэратор. Деаэрированная вода подается на всас питательных насосов. Далее питательная вода поступает в паровые котлы. От котлов пар напрямую поступает на мазутное хозяйство, а через редукционную установку - в деаэратор.

Охлаждение выпара атмосферного деаэратора производится в специальном охладителе, со сбросом неконденсирующихся газов в атмосферу.Непрерывная продувка котлов и дренажи направляются в дренажный бак.

Конденсат мазутного хозяйства поступает в сепаратор, затем бак (расположенный в мазутонасосной) и далее, после охлаждения исходной водой в здании котельной, на ВПУ. Уловленный на ВПУ мазут, направляется в приемную емкость мазутного хозяйства.

Очищенный конденсат смешивается с химочищенной водой и из ВПУ подается в деаэратор.

Для охлаждения подшипников механизмов (насосов, дымососов и пр.) предусматривается создание специального замкнутого контура охлаждающей воды с установкой микроградирен, группы насосов и промежуточных баков.

Газоснабжение (ГРП)

Газоснабжение котельной осуществляется от газопровода высокого давления 0,6МПа Ду700мм, после существующей ГРС-2. Сезонные колебания давления газа составляют от 0,5 доО,7МПа.

Перед оградой котельной на газопроводе устанавливается запорная арматура с ручным приводом. Для снижения давления газа и поддержания конечного давления в газопроводах котельной на постоянном уровне, вне зависимости от расхода газа, предусматривается пункт газорегуляторный блочный типа ПГБ-100/50-СГ-ЭК (ГРП).

 

    Основные характеристики ГРП:

• входное давление газа 0,6МПа (0,5-0,7МПа);

• выходное давление (I и IIлинии редуцирования) 0,016-
0,04МПа;

• пропускная способность: I линия редуцирования 11200 нм³/ч; II линия редуцирования 2800 нм³/ч.

ГРП блочный представляет собой металлический утепленный бокс контейнерного типа, установленный на раму.

Контейнер разделен газонепроницаемой перегородкой на отопительное и технологическое отделения, вход в которые осуществляется через индивидуальные двери.

ГРП выполняется с двумя параллельными нитками регулирования в каждой линии редуцирования и с обводной линией помимо общего счетчика газа.

ГРП оснащен:

• фильтром для очистки газа от механических примесей;

• предохранительными и запорными клапанами;

• регуляторами давления заводского изготовления;

• предохранительными сбросными клапанами на выходе
газа;

• измерительным комплексом СГ-ЭК;

• электрооборудованием,    приборами    контроля    и
сигнализации, обеспечивающими безопасную эксплуатацию ГРП.

    После ГРП газ направляется к водогрейным котлам (по газопроводу ДуЗ00мм) и к паровым котлам (по газопроводу Ду 100мм). Газопроводы прокладываются по эстакаде на низких и высоких (переход через автомобильную дорогу и в местах хождения людей) опорах.

Продувку (опорожнение) газопроводов предусматривается выполнять сжатым воздухом в сторону ГРП (сброс газа через продувочные свечи ГРП) и в сторону котельной (сброс газа через продувочные свечи коллекторов котлов).

Мазутоснабжение (мазутное хозяйство)

Подача мазута на площадку котельной осуществляется автомобильным транспортом.

Расчет производительности мазутного хозяйства и емкости мазутохранилища производится, исходя из часового расхода мазута в максимально-зимнем режиме равного 8,36 м³/ч.

 

 

Комплекс мазутоснабжения состоит из следующих основных
сооружений:
• мазутонасосной;

• автомобильного сливного устройства, рассчитанного на
одновременную установку двух автоцистерн емкостью по
8 м³ (или одной автоцистерны с прицепом);

• приемной емкости объемом 25 м³;

• склада мазута, состоящего из двух вертикальных стальных
резервуаров объемом по 700 м³, с камерами управления
арматурой. Емкость хранилища рассчитывается на 5-
суточный расход (в соответствии с п.5.42 СНиП РК 4.02-08-
2003).

   Автоцистерны с прибывшим горячим мазутом подаются на эстакаду автомобильного сливного устройства. Мазут из автоцистерн через два фильтра сливается в приемный трубопровод и самотеком поступает в приемную емкость. Далее мазут направляется самотеком на всас перекачивающих насосов.

     Паровые подогревательные системы приемного и сливных трубопроводов приемной емкости позволяют поддерживать температуру мазута на входе в мазутонасосную 50°С.

     В качестве приемной емкости используется стальной горизонтальный цилиндрический резервуар емкостью 25 м³ по типовому проекту 704-1-161.83.Из приемной емкости мазут перекачивается в резервуары мазутохранилища двумя насосами, установленными в мазутонасосной, типа ЦНСнА 38-44, с подачей 38 м³/ч, напором 0,44 МПа.    Один насос в работе, второй – в резерве. Возможна одновременная работа двух насосов.

    Мазут хранится в двух резервуарах объемом по 700 м³(типовой проект 704-1-53). Заполнение резервуаров предусматривается на 83%.

Средняя температура хранения мазута в резервуарах предусматривается - 60°С.

    Разогрев мазута в резервуарах хранилища осуществляется с
помощью рециркуляционных насосов и подогревателей.Для подогрева предусмотрены два подогревателя типа ПМ-40-15. Мазутные резервуары оснащены указателями уровня, с выносом показаний на щит управления мазутохозяйством.

    Схемой предусматривается возможность перекачки мазута из одного резервуара в другой.

 

Подача мазута в котельную на сжигание производится двумя
основными насосами типа ЦНСнА 13-105, с подачей 13м³/ч,
напором 1,05 МПа. Один насос рабочий, второй - в резерве. Перед
подачей в котельную мазут подогревается до 90-И 00°С в трех
подогревателях типа ПМ-25-6 (в работе один или два
подогревателя). Для очистки мазута от механических примесей на общем всасе насосов рециркуляции и основных устанавливаются два фильтра грубой очистки типа ФП-25-30-5, а на напоре основных насосов два фильтра тонкой очистки типа ФМ-25-30-40.

Предусматривается автоматическое регулирование температуры нагрева мазута.

От мазутонасосной в котельную мазут подается по двум трубопроводам Ду80мм. Из котельной мазут возвращается по линии рециркуляции Ду50мм. Мазутопроводы прокладываются на эстакаде на высоких и низких опорах, в тепловой изоляции с паровыми спутниками.

 Требуемое давление в подающих мазутопровдах поддерживается регулятором, установленным в котельной.

 На мазутопровдах в котельную и из котельной, на расстоянии 35 м от мазутонасосной, предусмотрена установка аварийной запорной арматуры с электроприводом, управляемой оператором дистанционно и по месту.

Снаружи здания мазутонасосной предусмотрена заглубленная обогреваемая металлическая дренажная емкость (по типовому проекту 707-1-160), предназначенная для сбора всех видов  технологических дренажей от сооружений мазутного хозяйства.

 Из дренажной емкости стоки дренажными насосами типа НМШ 8-25-6,3/256-5 перекачиваются в приемную емкость автосливного устройства.

Теплоносителем для технологических нужд установки мазутоснабжения является насыщенный пар с давлением 0,9 МПа, температурой 175°С, в количестве до 3,0 т/ч. Паропровод Ду 100мм прокладывается из котельной в здание мазутонасосной по эстакаде, параллельно мазутопроводам. Распределительный коллектор пара на нужды мазутохозяйства располагается внутри мазутонасосной.