1×300MW机组火电厂水处理工艺设计

1×300MW机组火电厂水处理工艺设计第-1-页共25页第一章课程设计任务书1.1课程设计目的课程设计是工科教育实践性教学环节的一个重要组成部分，通过课程设计期望达到以下目的：1、培养学生资料收集及综合整理能力；2、培养学生综合运用所学的基本理论、基本知识和基本技能分析解决实际问题的能力；3、培养学生的工作意识、增强学生的工程实践能力；4、培养学生设计运算能力及专业设计手册的使用能力；5、培养学生工程制图及设计计算说明书的编写能力等。1.2课程设计题目1×300MW机组火力发电厂锅炉补给水处理工艺课程设计（春季水质）1.3课程设计原始资料1.3.1水源春季水质外状：微浊项目单位结果项目单位结果浑浊度mg/L3.10全硬度mmol/L1.08pH7.62全碱度mmol/L1.80游离二氧化碳mg/L3.79酚酞碱度mmol/L0耗氧量mg/L2.64氢氧根mg/L0溶解固形物mg/L228碳酸根mg/L0全硅mg/L4.0重碳酸根mg/L109.80铁µg/L254.54硫酸根mg/L75.03铝µg/L83.09氯根mg/L11.08铜µg/L16.76磷酸根mg/L0.94钙离子mg/L31.66钾离子mg/L3.57镁离子mg/L7.05钠离子mg/L14.7氨mg/L1.201×300MW机组火电厂水处理工艺设计第-2-页共25页1.3.2机组的额定蒸发量200MW、300MW、600MW锅炉额定蒸发量分别为670t/h、1025t/h、1900t/h；全部锅炉定位汽包锅炉。1.4课程设计内容1.火力发电厂锅炉补给水水量的确定；2.水源水质资料及其他资料；3.离子交换系统选择；4.水处理系统的技术经济比较；5.锅炉补给水处理系统工艺计算及设备；6.管道、泵、阀门的选择；7.系统图、设备平面布置图以及主要单体设备图。1.5课程设计要求1.遵守学校的规章制度与作息时间；2.按照布置的课程设计内容，认真计算、校核、绘图；3.按照课程设计内容要求，提供打印的设计说明书、计算机绘制的工程图；4.独立完成课程设计，要求方案具有正确性与先进性，且论述清楚透彻，绘图整洁、符合规范。1.6课程设计成果1.1×300MW机组水处理流程图2.1×300MW机组补给水设备平面图3.Φ600纤维精密过滤器设备图4.Φ1250阳离子交换器设备图5.Φ800TF型除碳器设备图6.Φ1250阴离子交换器设备图7.Φ800混合离子交换器设备图8.酸储罐设备图1×300MW机组火电厂水处理工艺设计第-3-页共25页1.7课程设计安排1.第一周：课堂讲解、课程设计任务布置，进行有关工艺流程计算；2.第二周：完善有关工艺流程计算及设备的选型、比较编写课程设计说明书等；3.第三周：工程图课程授课，绘制有关工程图。4.第四周：绘制有关工程图，编写课程设计说明书，完成设计作品装订。1×300MW机组火电厂水处理工艺设计第-4-页共25页第二章课程设计说明书2.1项目建设的目的和意义本项目设计的锅炉补给水处理系统，目的是改善锅炉补给水水质，使锅炉的水汽品质都能控制在标准值以内，从而减缓锅炉炉内结垢和腐蚀，化学清洗周期也相对延长。本项目选择了恰当的水处理方案和主要设备，优化分析1×300MW火力发电厂锅炉补给水处理系统工艺，对火电厂水处理系统安全运行作了探讨。通过本次课程设计，能够巩固所学的基本理论，专业知识，并综合运用所学的知识来解决实际的工程问题。2.2设计依据和范围本设计根据《1×300MW火力发电厂锅炉补给水处理设计》的要求，结合《水处理工程》和《AutoCAD2000应用教程》等相关资料，根据水源、水质资料、电厂规模及水汽系统的水质指标等资料，通过计算选择恰当的水处理方案和主要设备，再运用CAD绘制设计出相应的工艺流程图、总体布局平面图以及主要单体设备图。2.3工艺方案的选择与确定补给水处理工艺流程的选择是根据建厂的原始资料，如原水的水质和机组对水质和水量的要求等进行的，选择的方案能使处理后的水源水达到机组对水质的要求。从系统运行的可靠性和设备投资的经济性角度出发，补给水处理的整个过程包括预处理和后阶段处理两部分。（1）水质中强酸阴离子含量计算结果为2.3mmol/L，大于2mmol/L，所以该方案选弱碱-强碱复床工艺；水质中碱度小于4mmol/L，所以不必要选择弱酸-强酸复床工艺。（2）进水中CO2含量为1.87mmol/L，大于0.5mmol/L，因此方案必须采用除碳器。同时，根据计算所得除碳器的喷淋密度为53.7m3/(m2.h)，小于60，选择大气式除CO2器。（3）春季水质中悬浮物含量较少，小于50mg/L，所以方案采用混凝过滤，不采用澄清池。又根据计算和经济比较，过滤系统采用单层石英砂无阀滤池，进行接触混凝过滤，在反冲洗过程中，可以自动进行，无阀滤池的滤后水位位于滤池上部，便于操作人员观察，若水质不合格，能及时发现，确保出厂水质达标。1×300MW机组火电厂水处理工艺设计第-5-页共25页2.4工艺说明2.4.1水处理系统工艺流程为了能使水质达到电厂锅炉补给水的要求，保证锅炉的安全运行，水处理系统工艺流程为：水源→原水接收池→单层滤料无阀滤池→清水箱→清水泵→强型阳离子交换器→除碳器→中间水箱→中间水泵→弱型阴离子交换器→强型阴离子交换器→混合离子交换器→除盐水箱→除盐水泵→主厂房→补给水箱。2.4.2平面布置图说明平面布置图中，一楼室内从左至右布置了阴、阳离子交换器、除碳器、混床、清洗药液箱、清洗过滤器、中间水泵、酸碱计量箱和除盐水泵；二楼从左至右布置了配电室、加药室、更衣室、水分析室、煤分析室、油分析室、计算机室。滤池、澄清池、贮水箱置于室外。2.4.3计算内容说明计算书包括系统出力、体内再生混床、碱性阴床、除碳器、强酸阳床、无阀滤池的计算，由于本课题的水质为春季水质，其阴、阳离子含量相对较高，为了获得更高品质的水质，需要设置弱碱-强碱复床。2.5构筑物与设备的工艺设计预处理的机械搅拌澄清池，滤池，再生系统的酸罐，碱罐及除盐水箱设于室外，而阴、阳离子交换器，混床，除碳器等设备置于室内，整个流程控制为计算机自动监控，设有水处理值班室。1×300MW机组火电厂水处理工艺设计第-6-页共25页第三章课程设计计算书3.1补给水处理系统出力的计算序号计算项目公式采用数据结果说明1厂内正常水汽损失量hm/3DD'a1D=1×1025=1025hm/3'a1.5%15.38200MW以上机组厂内正常水汽损失为锅炉最大连续蒸发量的1.5%2锅炉排污量hm/3DDPP004311SwSpSwaaapP=0.3%3.075Sp=200ppb，Sw=20ppb，=0.353启动或事故增加的损失量hm/3DDa2a=6%D=1025hm/361.5100MW及以上机组启动或事故增加的损失量取最大一台锅炉最大连续蒸发量的6%4锅炉正常补给水量hm/3pDDDDDDQn65431'D1=15.38PD3.07518.451．D3=D4=D5=D6=0；2锅炉最大补给水量hm/3pDDDDDDDQ654321'maxD1=15.38D2=61.5DP=3.07579.95D3=D4=D5=D6=01×300MW机组火电厂水处理工艺设计第-7-页共25页3水处理系统hm/3正常TTaQQnn/)t)(1('取a=0.2(自用水部分集中供应);T=20h,t=4h26.57a为除盐设备自用水率。工作周期T按一级除盐设备计算，交换器不舍再生设备时t=4h最大TtTQQ/)('maxmax95.943.2体内再生混床的计算序号计算项目公式采用数据结果说明1总工作面积2m正常nnQAnQ=35.36hm/3取ν=50.00m/h（待计算后返校）maxQ=104.55hm/30.707由附表3-1可知，ν取40~60m/h最大maxmaxQA2.0912交换器直径（m）d=1.13nA0.95根据附表21-1，选用直径d=1.0m的定型混床设备，其截面积A1=0.7752m3选择混床台数正常214dAAAnnnmn计算结果取整数，且需满足关系式：1maxmnMnn1A1，d为所选用的阴床截面积和直径（m2,m）最大34校验实际运行流速（m/h）正常mnnnnAQ1nQ=35.36hm/3mnn=11A=0.775m245.631．ν不得超过40~60m/h。2．所选用的混床台数为3最大MnAQmax1maxmaxmaxQ=104.55hm/31A=0.775m2Mnmax=344.972max1maxmax4dAAAnM1×300MW机组火电厂水处理工艺设计第-8-页共25页5混床内树脂体积（m3/台）阳树脂RCRChAV1取hRC=0.5mhRA=0.8m1A0.775m20.39hRC，hRA为混床中阳树脂和阴树脂的高度阴树脂RARAhAV10.626混床周期制水时间hCjEEcAmnnRARCnQVVTEC=1750m3EA=1100m3Cj=0.1mmol/L385EC和EA为阳、阴树脂工作交换容量（mol/m3）Cj为混床进水离子浓度，7再生时用酸量次台/kg100%酸1000RECC,RCpaVm取RC=150g/mol树脂EC=1750m30.388m3/台101.7按酸耗计算，用盐酸再生，RC取100-150g/mol工业酸1,,paiamm盐酸=31%328.1—工业盐酸浓度（%）再生酸液cmmpara1,,取c=3%2034.4Ｃ—再生酸液浓度（%）稀释用水3m1000,,iaraammV3.06进酸时间（min）,1601000araamtAv取av=5m/h，=1.02g/cm31A=0.775m251.47va—进酸流速（m/h）ρ—再生酸液密度(g/cm3)8再生时用碱量次台/kg100%碱1000REAA,RApsVm取RA=200g/mol树脂136.4按碱耗计算，用NaOH再生，RA取200-250g/mol1×300MW机组火电厂水处理工艺设计第-9-页共25页工业碱1,,psismm取工业碱液=30%454.7—工业碱浓度（%）再生碱液cmmpsrs1,,取c=4%3410Ｃ—再生碱液浓度（%）稀释用水3m1000,,isrssmmV2.96进碱时间（min）,1601000srssmtAv取sv=5m/h，=1.04g/cm350.76sv—进碱流速（m/h）—再生碱液密度(g/cm3)9再生时自用水量次台/kg反洗用水601tAVb取v=10m/h，t=15min1.94v—反洗流速（m/h）t—反洗时间（min）置换用水dRARCdaVVV取ad=2m3/m30.39,0.622.015ad—置换时水的比耗（m3/m3）正洗用水aRAcRCfaVaVV取ac=6m3/m3，aa=12m3/m39.765ac—阳树脂正洗水比耗（m3/m3）aa—阴树脂正洗水比耗（m3/m3）部分集中供应自用水V2=Va+Vb+Vs+Vd9.975总自用水bdasfVVVVVVt19.741×300MW机组火电厂水处理工艺设计第-10-页共25页10再生用压缩空气量次台/3mtqAVMai1取q=3m3/(m2·min)t=1min2.325q—树脂混合压缩空气比耗t—混合时间(min)压缩空气压力0.1~0.15MPa11每天耗工业酸量（t）TnmmMniaMa100024,0.02412每天耗工业碱量（t）TnmmMnisMs100024,0.02813年耗酸量（t）247000,MaMaamm7.0以年运行7000h计14年耗碱量（t）247000,MsMasmm8.27以年运行7000h计15每小时自用水量hm/3由前级提供自用水Mnf