毕业设计-火力发电厂锅炉给水处理设计

1、一毕业设计的目的与要求1二设计内容51.水质校核51.1 阴阳离子总量校核51.2 含盐量校核51.3 硬度的校核61.4 补给水系统处理计算61.5 锅炉的排污率61.6 锅炉补给水出力确定72.系统选择82.1 预处理系统的选择82.2 除盐系统的选择82.3 离子交换系统的选择82.4 系统的选择92.5 床型选择和树脂选择93.水处理设备选择113.1 混床的选择113.2 阴床的选择143.3 除CO2 器的计算183.4阳离子交换器选择与计算213.5 活性碳床的计算253.6 过滤设备的选择263.7 澄清池选择计算273.8 水箱的选择计算293.9 泵的选择313.10 锅炉

2、水处理布置图33三总结33四参考文献34一毕业设计的目的与要求 1火力发电厂锅炉给水处理设计目的：1、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；2、使学生了解工程设计的基本步骤、内容和方法；3、培养学生独立工作的能力；4、培养学生学习应用专业设计规范、设计手册的能力；5、培养学生编写计算说明书的能力；6、培养学生绘制工程图纸的能力。 2火力发电厂锅炉给水处理设计要求：1、遵守学校的规章制度。2、按照布置的课程设计内容，认真计算、校核、绘图。3、独立完成课程设计。4、课程设计结束时提交设计说明书和图纸。3基本资料3.水质资料试 验 结 果项 目单 位结 果外 状

3、/无色透明pH/7.19游离二氧化碳mg/L9.3耗氧量(COD)Crmg/L8.4全固形物mg/L706.1溶解固形物mg/L180.1悬浮物mg/L526活性硅mg/L5.20全硅mg/L7.39总硬度mmol/L2.51碳酸盐硬度mmol/L2.20非碳酸盐硬度mmol/L0.31全碱度mmol/L2.20酚酞碱度mmol/L0甲基橙碱度mmol/L2.20电导率s/cm362K+mg/L2.61Na+mg/L6.93Ca2+mg/L41.48Mg2+mg/L5.23Fe2+mg/L0Fe3+mg/L0.03Al3+mg/L0.74NH4+mg/L0.13Cu2+mg/L未检出Cl-mg

4、/L12.43SO42-mg/L17.79HCO3-mg/L134.20CO32-mg/L0PO43-mg/L0.39NO2-mg/L1.00NO3-mg/L4.36OH-mg/L0二设计内容 1.水质校核1.1 阴阳离子总量校核 因此，此水样数据总体符合电荷平衡，数据在误差范围内，可参考计算。1.2 含盐量校核其表示水中阴阳离子之和，即 水中盐含量（mg/l） 所以，对含盐量与溶解固体的校核后，其误差为： 因此，此水样含盐量与溶解固体相近，数据在误差范围内，可参考计算。1.3 硬度的校核水中碳酸盐硬度可分为钙硬和镁硬，在天然水中，硬度值约为钙硬和镁硬的总和，少量的铁等物质含量很少，可忽略。

5、实际测得硬度为2.51mmol/L因此，此水样实际测定硬度与理论硬度相近，数据在误差范围内，可参考计算。1.4 补给水系统处理计算1 ) 厂内正常水汽损失Dx：Dx=D1+D2+D3 厂内正常损失D1 为200MW以上机组为锅炉连续蒸发量的1.5%D1 =1.5%×1065×3=47.925t/h 正常情况下D2=50t/h ，D3=50t/h Dx=D1+D2+D3=147.925t/h 则正常的汽水损失率2 ) 最大汽水损失量Dx+DZ Dz=6%×1065=63.9t/h 则最大汽水损 1.5 锅炉的排污率 由于给水水质中无,故出水水质符合要求，不需要计算此

6、项。 1.6 锅炉补给水出力确定正常供水量 最大供水量 水系统正常出力 水系统最大出力 2.系统选择2.1 预处理系统的选择1）本组原水中悬浮物含量较高,用混凝澄清过滤。2）混凝剂的选择 目前在水处理中，多采用聚合铁，它是一种棕红色粘稠液体，相对密度1.451.50，碱化度在8%14%。设计中水处理的混凝剂选择聚合铁。 聚合硫酸铁的优点： 用范围广。适应原水浊度变化范围（60225mg/L）比较宽。 对原水中溶解性铁去除率高，设备正常运行时，不会发生混凝剂本身铁离子后移现象，且药剂用量少。 与铝相比，铁盐生成的絮凝状物密度大，沉降速度快，最优pH值范围比铝盐宽。受温度影响比铝盐小。 运行一旦不

7、正常，用铁盐处理的出水中的铁离子会使水带色。铁盐和吕盐联合使用，有利于处理低温水。2.2 除盐系统的选择预脱盐装置在水处理系统中一般安置于预处理装置和离子交换器之间，对水进行部分脱盐，这样可减轻离子交换器装置的负担。预脱盐装置一般用于原水含盐量较高的场合，本组含盐量为221mg/L，所以不用进行预脱盐处理。由于余氯不高，没有有机物，所以无需增加后续活性炭床进行吸附处理。2.3 离子交换系统的选择离子交换系统有许多种，具体选择应根据热力设备对补给水水质的要求和各自系统的出水水质并考虑原水水质等情况决定。离子交换系统选择的一般步骤是：先将热力设备要求的补给水水质与各种水处理系统的实际出水水质进行对

8、照，找出出水水质符合要求的系统，然后再对选出的系统进行详细的技术经济比较，最后确定在技术上先进、经济上合理、又切实可行的系统作为最后选定的系统。对于给定参数：过热蒸汽压力为17.5MPa，过热蒸汽温度540，应采用亚临界压力锅炉。对于亚临界压力汽包锅炉，它们对炉水和给水水质要求很高，必须采用一级复床除盐加混床系统。2.4 系统的选择1）根据锅炉参数选择系统对于本设计的锅炉，即亚临界汽包锅炉，它们对炉水和给水水质要求很高，必须采用一级复床除盐加混床系统；某些情况下，可以采用简化的一级复床除盐加混床系统、二级复床除盐和二级复床加混床系统。表1一级复床除盐加混床系统参数系统HwHDOHH/OHHDO

9、HwH/OHH-D-OHwOHH/OHHwHDOOHH/OH2）根据锅炉减温方式选择系统 采用混合式减温，减温灵活度比较大，对减温水水质要求很严，特别是SiO2，其含量宜在20ug/L以下，所以补给水必须是除盐水或蒸馏水，水处理系统也应该是相应的除盐系统。3）根据离子交换设备进水水质选择系统本组水质总盐含量不高，总阳离子含量小于3-5mmol/L，强酸阴离子含量小于2-3mmol/L，可以采用强型树脂的一级复床除盐系统或一级复床除盐加混床系统。综合考虑，为了保证热力设备对水质的要求，并在经济上合理，选用一级复床除盐加混床系统。2.5 床型选择和树脂选择1）床型选择床型不同，其运行方式也不同，为

10、了克服顺流式固定床的再生剂量大，出水水质差，浮动床的需要体外擦洗设备，设备复杂，树脂损耗大，不以低流速及间断运行等缺点，对于本设计采用逆流再生固定床（其对水质要求参数如下表）。其运行时水流从上往下，而再生液是从下向上通过树脂层，再生剂量省，而出水水质好，废液排放少，但设备构造和运行比较复杂。表2 逆流再生固定床水质参数项目含盐量总阳离子含量强酸阴离子含量参数500mg/L7mmol/L2）树脂选择 凝胶型树脂比大孔型树脂价格便宜，货源充足，一般情况下首先考虑选用凝胶型树脂。本组给定水源水质较好，阴阳离子总含量较低，有机物及氧化物含量均较小，对树脂没有特殊要求。所以，选用凝胶型树脂，既经济又能保

11、证出水水质。对于阳离子交换器选用强酸凝胶型阳树脂；对于阴离子交换器选用II型强碱凝胶阴树脂。 对于本设计水处理工艺流程为混凝澄清过滤阳床除碳器阴床混床。3.水处理设备选择3.1 混床的选择 1）设混床采用手动操作，每天再生一次，设备应有的出力 =177.51t/h,设混床采用两台运行，一台备用，混床的运行流速V=4060m/h,取V=40m/h 则每台交换器的工作面积 交换器的直径取直径为1.8m,则面积为2.54。 2）校验实际运行流速 当发生事故时，设备的运行流速 3）混床的选择 混合离子交换器采用JHD180·150 三台=150mm =80mm =100mm =50mm =5

12、0mm =80mm =40mm =40mm4）混床的树脂层高度 阳树脂体积 阴树脂体积 此时在4060范围内，实际流速没有超过规定值，设计符合要求。5）混床周期制水时间6）再生时用酸100酸：取工业酸 ：取工业酸浓度再生酸液：取再生液浓度稀释用水：进酸时间：取进酸流速，再生酸液密度7）再生时用碱量100碱：取工业碱 ：取工业碱浓度再生碱液：取再生液浓度稀释用水：进碱时间： 取进碱流速，再生碱液8）再生时自用水量反洗用水： 取反洗流速，反洗时间置换用水： 取置换时水的比耗正洗用水：取阳树脂正洗水比耗，阴树脂正洗水比耗部分集中供应自用水：总用水： 9）再生用压缩空气量取树脂混合用压缩空气比耗，混合

13、时间，压缩空气压力0.10.15MPa10) 每天耗工业酸量11) 每天耗工业碱量12）年耗酸量（以年7000h计）13）年耗碱量（以年7000h计）14）每小时自用水量由前级提供自用水：集中供应自用水 ：总自用水： 3.2 阴床的选择考虑水质含盐量较高，故采用强碱工艺，各三台两用一备备用设备检修和再生时投入运行。交换器的设计出力 正常时： 最大时：1)取V=25m/h,则 正常时： 最大时：正常时: 取=3m 则实际 最大时： 取=3.5m 2)选择交换器台数 正常 取n=1 最大 取n=2 3) 校核实际运行流速 正常运行 ，满足要求 发生事故时 满足要求。4) 选择阴交换器运行的台数选取

14、规格为2200mm的阴离子交换器表3逆流再生阴离子交换器项目公称直径交换剂层高型号设备出力设备质量运行负荷交换剂体积参数DN22002000mmLNY-2200/7575t/h5536kg29210kg7.6m3此时，满足设计要求，故采用4台LNY-2200/75,DN2200,交换剂层高为2000mm,体积为7.6m3,设备质量为5536kg，运行负荷为29210kg。5）进水中阴离子含量强酸阴离子:由混凝剂带入的强酸阴离子量 弱酸阴离子:总阴离子:6）一台阴床内树脂体积： 阴床树脂装载高度，m7）正常出力时周期制水时间 ：式中取阴树脂工作容量为8) 正常出力时每台每昼夜再生次数：9）每台再

15、生用碱量100%碱：取阴树脂再生耗碱量（）工业碱：取工业碱浓度再生时碱液：取再生碱液浓度稀释用水：进碱时间： 取进碱速度，再生碱液密度10）.每台再生用碱量小反洗（反洗）用水： 取反洗流速（），反洗时间置换用水：小正洗用水：取小正洗用水流速（），小正洗时间（）正洗用水： 取阴树脂正洗水比耗（）集中供应自用水：总自用水：11) 每台再生用压缩空气量逆流再生顶用压缩空气量，压缩空气压力0.030.05MPa12）每天耗碱量：13）年耗碱量： 14） 每小时自用水量 由前级供的自用水： 由集中供应的自用水： 总自用水：3.3 除CO2 器的计算 1）进入除碳器设备出力计算正常出力 2）除碳器台数选择

16、采用母管制系统，每套设备设除碳器一台，则水处理体统中除碳器总台数为：正常出力为两台，即两台除碳器运行，一台备用。 3）除碳器进水中的浓度计算进水中浓度 =44+22+ 式中，阳床进水中相应物质浓度，mmol/l阳床进水中浓度，mg/l，其值可通过测定求得或估算 4） 大气式除器填料层高度h0a大气除直径对于拉西瓷环填料喷淋密度选为q=60 取d=1.8m b大气式除碳器填料高度的确定h0 -对数平均浓度差 =271.2，=5所需的解析面积 K的解析系数，他与温度有关，设水温为15度，则查表3-1内插法得K=0.47c填料高度对瓷质拉希环S=204;喷淋密度 由以上条件选择DN1800HB

17、83;CH型除碳器2台设备出力151.8t/h，配套风机型号CQ21-J。填料高度2000mm，填料数量5.06，残留量5mg/L5）风机的选择 a 风机的风量W W= -气水比 一般为2030；取=30则W= =0.5×20×207.3 =2073b 风机的风压PP=rh0+（295392） r单位填料高度的空气阻力，取r=100mm =200×1.88+300 =676mm水柱符合要求。6) 校验除器喷淋密度 对于大气式除碳器，q应小于或等于60故符合条件。3.4 阳离子交换器选择与计算考虑原水水质阳离子含量较高故采用强酸工艺交换器的总出力 正常 最大 1)

18、交换器尺寸的确定 a 弱酸阳床 取运行流速30m/h一台交换器的工作面积 正常 最大 取 b设备实际运行流速 正常 最大 2) 进水阳离子含量碳酸盐硬度 HT =非碳酸盐硬度 Hf=3.4mmol/L总阳离子 3)树脂选择强酸树脂选用选用001×7型苯乙烯系强酸阳离子树脂，树脂湿真密度，湿视密度， )离子交换器的选择阳离子交换器采用JFL300·250B型逆流再生双层离子交换器三台，两用一备。）一台阴床树脂体积估算树脂体积 （药剂HCl. ） 则一台交换器内树脂层高度为，）正常处理时周期制水时间（） 弱酸阳床 将树脂层调整为，E弱弱酸阳树脂工作交换容量1800mol/ 强酸

19、阳床 实际运行时取18h）正常处理时每台每昼夜再生次数 取R=1）阳床自用水量计算再生酸用量（kg/(台，次)） a）100%酸 gC阴树脂再生碱耗，40-50g/molb）工业酸 -工业酸浓度（31%）c）再生酸液 c再生酸液浓度（1.5%）d）稀释用水 e）再生时间 v进酸流速（5m/h） f) 每天耗酸数量 每年耗酸量 置换用水 v置换水流速（7m/h） ，t置换时间（20min）正洗用水 -阳树脂正洗水比耗,取值为2 集中供应自用水 总自用水 ）每台再生压缩空气用量 q顶压用压缩空气量（0.3m3/m2.min） ）每小时自用水量 有前级提供自用水 集中供应自用水 总自用水 3.5 活

20、性碳床的计算1) 设计处理正常出力 最大出力 2）设备的选择选用GT300·200的活性炭过滤器4台，不设备用。则每台活性炭床的出力： 一台工作面积： V-活性炭床的运行流速，去除有机物时一般510m/h 去除水中游离氯时可取20m/h 则直径取=3.0m,则此时 当一台检修时 3）运行周期 q活性炭吸附容量，200g/kg；h-活性炭床装载高度，2m；-活性炭密度，450kg/m3；c1进水中被吸附物质浓度，mg/L；c2出水中被吸附物质残余浓度，2mg/L；由于反洗周期长，反洗水量忽略不计。3.6 过滤设备的选择1）过滤器的出力计算选用LLY型高效纤维过滤器直径2500mm，自用

21、水率1%-3%,取2%则2）过滤器直径确定高效过滤器的滤速，选择三台，两用一备过滤器的横截面积 此时直径=2.15m,取=2.2m,则 过滤器的实际运行流速 3）滤料体积已知纤维长度L=1.5m,纤维填充度为1/2 4）滤料截污量已知纤维截污能力 纤维截污量 5）反冲洗运行周期 过滤池进口悬浮物量b按10mg/l计。6）反冲洗用水量已知反洗强度 已知反洗时间 自用水量： 自用水率：7）压缩空气用量已知清洗强度 已知清洗时间 压缩空气用量：3.7 澄清池选择计算 1） 澄清池设计处理正常时 最大时 2）澄清池的选择采用S771机械搅拌澄清池两台，每台出力为出力为240，机械搅拌澄清池池径10.4

22、m,高7.4m，容积5043）加药系统计算原水悬浮物29mg/l,碱度376mmol/l.混凝时采用聚合铝混凝剂，投加的混凝剂计量 每小时加药量：-药品纯度100% DN=投加药剂量聚合铝4-10mg/l,取8mg/l每天加药量 每年加药量 每小时加药液量 4）排污量正常运行时 3.8 水箱的选择计算1）除盐水箱由于该厂为供热电厂，由于补给水量较大，除盐水箱容积为12小时正常供水量，取t=2h。 故选用三个1000圆形水箱箱径1209012012mm2）中间水箱中间水箱的体积在母管制系统中一般为该系统出力15-30min的出水量，取30min。每台除二氧化碳器设置一台中间水箱，故本系统共设两台

23、中间水箱，实际容积选择直径为4500mm，容积为75平顶圆形中间水箱3）清水箱 清水箱选择两台，有效容积对对供热电厂1小时清水耗用量，选用直径6480mm,容积150m3圆形锥顶清水箱 两台4）清洗罐 选4台直径为3000mm的清洗罐，体积同离子交换器，对树脂进行 体外清洗。5) 酸碱系统储存槽 汽车运输时，其槽要保证储存1530天酸碱消耗量 即 故采用四台酸，三台碱储存槽50。型号ZG300/50计量箱 计量箱，一般一级除盐、补给水混床、凝结水混床的酸碱剂量箱 都分开设置，所以有三套计量箱。计量箱容积要满足最大一台交器 再生一次的再生剂用量。如果可能发生两台交换器同时再生的情况， 则计量箱台

24、数还要同时满足再生的需要。对采用程序控制的系统， 若同一类交换器有不同的规格时，则各种规格的交换器也需单独设 置计量箱。 a） 对于混床再生计量箱工业盐酸浓度按31%计算计量箱的容积 选用JL75-0.5型酸计量箱一台，公称直径为762mm配PSQ-16喷 射器一个 工业碱浓度按31%计算 计量箱容积 选用JL100-2.5型碱液计量箱一台，公称直径为1512mm配PSQ-35 碱液喷升器一个 b） 对于阴床再生计量箱 工业碱浓度按31%计算，密度1.34g/3 计量箱容积 选用JL120-2.5型碱液计量箱两台，直径1512mm配PSQ-35钢制 喷射器两个c) 对于阳床再生计量箱 工业酸浓

25、度按31%，密度1.1492g/cm3 计量箱容积 选用JL120-2.5型酸液计量箱两台，直径1512mm配PSQ-35钢 制喷射器一个 3.9 泵的选择泵是根据所需要的流量及压力来选择的。流量是指泵必须能承担被输送介质的最大流量，压力是指泵应能克服流经的管道、设备的阻力，按要求把介质送到指定位置。（在本例中，由于没有涉及管道长度计算，泵的压力也无法计算，泵的计算略去） 1）管道沿程阻力p1: 2）局部阻力p2: 为局部阻力系数，常用局部阻力系数列于下表：表4管件局部阻力系数名称局部阻力系数进口未加工圆滑等径三通直流时=0.1，转弯流动时=1.590°弯头R/d0.51.01.52

26、.03451.200.800.600.480.360.300.29任意角度在90°弯头值上再乘以一个系数；45°为0.7，60°为0.83，120°为1.13截止阀普通式闸阀d1520-5080100150200-250300-4501.50.50.40.20.10.080.07止回阀升降式=7.5，旋启式d1502002503003504005006.55.54.53.53.02.51.81.7孔板x/y0.30.40.450.50.550.60.650.70.750.83908750.429.818.411.37.354.372.661.55泵进口滤

27、水帽d405075100150200250300350-450500-60012108.57.06.05.24.43.73.63.53）树脂层阻力p3:表5不同温度时水的运动粘度（×10-3cm2/s）温度1516171819202122232411.411.210.810.610.310.19.89.69.49.14）提升高度。提升高度即流体所达到的最高标高和提升前的标高差。5）进出水装置阻力。主要指离子交换、过滤等设备进出水装置的阻力，该值按进出水装置形式取值。系统中泵及管道设置的几点说明：a清水泵、予脱盐水泵、除盐水泵、母管制系统的中间水泵，应各设置一台备用泵，备用容量可为其最

28、大出力的1/3，1/2，2/3或100%。清水泵和除盐水泵出力还要能满足锅炉启动和化学清洗时的供水需要。单元制系统的中间水泵每套系统一台，不设备用。b反洗水泵在系统中可以专门设置，供各交换器反洗之用。其流量按交换器最大反洗流量计算，压力要大于0.1。若有回收水箱时，还要考虑回收水箱的高度。c再生专用泵，设置它的目的是为了避免用除盐水泵在输送再生用水时流量及压头不稳，给再生带来影响。再生专用泵流量按再生所需流量选择，其压力可按喷射器进水所需压力来考虑。d加药泵：氨泵，通常采用柱塞泵，流量按计算的每小时加药量考虑。氨泵一般是一台机组设置一台（二级加氨时为两台），集中布置时，两台机组加氨泵合并为一组

29、。加氨泵应设备用，一组（少于4台）可合用一台备用泵。加氨泵出口管应设稳压室，每根加药管上应设转子流量计，加氨泵进口宜设过滤装置。e联氨泵，联氨可以与氨一起投加，这样就可以共用加药泵，但一般宜单独投加，单独投加时联氨泵设置原则与氨泵相同。f磷酸盐加药泵，一般每台汽包锅炉设置一台，集中布置时两台锅炉磷酸盐泵合并为一组，再另设一台备泵。加磷酸盐泵都是柱塞泵，出力按所需的磷酸盐稀溶液体积来考虑，出口管上应设稳压室。不同压力等级的锅炉加药系统要分开。g混凝剂泵，每台澄清池设置一台，集中布置时每组设一台备用。混凝剂泵流量按所需加药量体积来考虑，杨程要克服静压力和管道阻力，药品加入进水管中时，还要考虑克服进

30、水压力。该泵压力一般按0.6MPa来考虑。泵的出口宜设稳压室和转子流量计，进口宜设过滤装置。反渗透前处理中二次混凝的混凝剂泵，阻垢剂泵，还原剂泵等均各设置两台，一台运行，一台备用，泵压力按0.6MPa选择。（1） 溶解药品所用搅拌泵可按流量20m3/h,压力0.2MPa考虑。（2） 反渗透高压泵，按计算所需压力和流量来选择。（3） 水处理室至主厂房的补给水管道，一般不得少于两条，其输送能力应能满足一台机组启动时补给水量（或化学清洗水量）和其余机组正常补给水量的要求，并且当一条管道停用时，其余管道应能满足输送全部机组正常补给水量的需要。选用不锈钢管材时，可只设一条管道。当水箱最低水位低于泵吸入口时，每台泵应有单独吸入管。 3.10 锅炉水处理布置图CAD附图三总结针对水源的以上特点，参考亚临界锅炉给水水质规范，并结合现有热电厂水处理情况及工程造价和费用，设计中选用工艺系统为混凝澄清过滤阳床除碳器阴床混床。通过计算，设计所选定的系统工艺和设备基本符合设计所需。通过这次设计，在此次设计过程中的难题：1.资料的查询与选取：对于设计来说，不同的系统、设备用于不同的工程，这需要根据实际情况选取。2.参