火力发电厂锅炉补给水处理课程设计

1、火力发电厂锅炉补给水处理设计6X200MW机组火力发电厂锅炉水处理设计夏季水质) 院 系： 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导老师： 完成时间：年月 日课程设计成绩评定表课程设计评分按下表要求评定评分工程设计说明书质量50分图纸质量30分任务完成情况10分学习态度10分合计100分得分指导教师评语 指导老师签名： 年 月 日教研室主任审核意见 教研室主任签名： 年 月 日前 言水在火力发电厂中的生产工艺中，既是热力系统的工作介质，也是某些热力设备的冷却物质，所以水质的优劣，是影响发电厂平安经济运行的重要因素。社会不断的进步，对电力的需求也日益增加，随着大型火电机组建设规模不断扩大，人

2、们对电厂锅炉补给水的品质提出了更高的要求，从而对电工厂化学水处理也提出了更高的要求。火力发电厂的用水多来自于江、河、水库等水力资源，大江、大河、水库中的水含有有机物、胶体等杂质，水中含有溶解的盐类及气体。其中有些盐类，如钙盐和镁盐进入锅炉，会使锅炉的管壁结成污垢，严重时造成爆管事故。如果高压蒸汽把盐类带进汽轮机，还会在高压喷嘴或汽轮机叶片上沉积，影响汽轮机的出力和效率，严重时造成汽轮机叶片断裂事故。另一问题是在水冷却设备中，热水与较冷的水接触后，局部水蒸发成蒸汽排入大气中，把热量带走，因此要损失一局部水。损失的循环水也较大，我国凝汽式发电厂补给水流约为5%，国际较先进水平补给水流为1%3%，热

3、电厂由于供热回水损失较大，补给水流为30%以上，造成电厂年运行费用增大。因此为了保证热力系统中有良好的水质，必须对水进行适当的净化处理和严格的监督水汽质量。所以电厂中必须设置锅炉水处理系统，对原水进行化学加药除氧、离子交换除盐、过滤澄去除杂质等处理。本次课程设计以6X200MW汽包锅炉为题目来探讨发电厂锅炉水处理设计等问题。课程设计是工科教育实践性教学环节的一个重要组成局部，目的是培养学生运用所学理论知识解决实际问题的能力与方法，同时提高学生的独立工作能力，为毕业论文设计和今后的工作打好根底。目 录 课程设计任务书1.1 课程设计的目的1.2 课程设计的方式1.3 课程设计的内容1.4 课程设

4、计的要求1.5 课程设计的题目1.6 设计原始资料1.6.1 锅炉额定蒸发量1.6.2 水源夏季水质1.7 课程设计的安排1.8 课程设计成果课程设计说明书2.1 课程设计的目的与意义2.2 设计的方案选择2.2.1 设计的依据和范围2.2.2 工艺方案的选择2.3 工艺说明2.4 建筑物与设备的工艺设置课程设计计算书3.1 补给水处理系统出力的计算3.2 体内再生混床的计算3.3 强碱阴离子交换器的计算3.4 大气式除CO2器的计算3.5 强酸阳离子交换器的计算3.6无阀滤池的计算总结参考文献课程设计任务书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局部，目的是培养学生

5、运用所学理论知识解决实际问题的能力与方法，同时提高学生的独立工作能力，为毕业论文设计打好根底。1.2 课程设计的方式在校内进行，先由指导教师进行有关讲解，布置课程设计内容，及有关考前须知、要求，然后，学生在固定教室进行课程设计。指导教师进行辅导、答疑。1.3 课程设计的内容1.火力发电厂锅炉补给水水量确实定；2.水源水质资料及其他资料；3.离子交换系统选择；4.预处理系统和预脱盐系统选择；5.水处理系统的技术经济比拟；6.锅炉补给水处理系统工艺计算及设备选择；7.管道、泵、阀门的选择；8.系统图和设备布置图。1.4 课程设计的要求遵守学校的规章制度与作息时间。按照布置的课程设计内容，认真计算、

6、校核、绘图。按照课程设计内容要求，提供打印的设计说明书、计算机或手工绘制的工程图。独立完成工程设计，要求方案具有正确性与先进性，且论述清楚彻，绘图整洁、符合标准。1.5 课程设计的题目6X200MW机组火力发电厂锅炉补给水处理课程设计夏季水质1.6 设计原始资料 1.6.1 锅炉额定蒸发量200MW、300MW、600MW锅炉额定蒸发量分别为670t/h、1025t/h、1900t/h；全部锅炉定位为汽包锅炉。 1.6.2 水源夏季水质要求 水源夏季水质 外状浑项 目单 位结 果项 目单 位结 果浑浊度mg/L5.67全硬度mmol/L1.58pH7.41全碱度mmol/L1.21游离二氧化碳

7、mg/L6.06酚酞碱度mmol/L0耗氧量mg/L2.04氢氧根mg/L0溶解固形物mg/L119.5碳酸根mg/L0全硅mg/L2.7重碳酸根mg/L75.29铁g/L185.69硫酸根mg/L17.91铝g/L26.06氯根mg/L4.64铜g/L49.96磷酸根mg/L0.28钙离子mg/L22.44钾离子mg/L0.94镁离子mg/L5.35钠离子mg/L3.871.7 课程设计的安排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：继续进行工艺流程计算，进行设备的选型、比拟计算等。3. 第三周：用手工及AUTOCAD绘制有关工程图。4. 第四周：绘制有关

8、工程图，编写课程设计说明书，完成设计作品装订。1.8 课程设计成果1、 水处理平面布置图2、 水处理工艺流程图3、 3000双介质过滤器设备图4、 DN2000混合离子交换器结构图5、 DN2000阴离子交换器结构图6、 酸碱储罐设备图7、 1200碱计量箱设备图 8、 TF140160400型除碳器设备图 课程设计说明书2.1 课程设计意义 此次水处理课程设计根据机组要求对其水处理系统进行了设计计算，根本能够到达改善锅炉补给水水质，使锅炉的水汽品质控制在合格指标以内，以满足锅炉补给水的要求，从而减缓锅炉炉内的结垢和腐蚀，延长化学清洗周期。目的在于进一步稳固和加深我们的理论知识，并结合实践，学

9、以致用。通过对火力发电厂锅炉补给水处理课程设计，使我们了解火力发电厂锅炉补给水处理的流程设备及管道的流向。2.2 设计的方案选择 2.2.1 设计依据和范围按照?火力发电厂锅炉补给水处理设计?的要求，并查阅相关书籍，如?水处理工程?、?化工工程制图?、?AutoCAD2000应用教程?、?工业锅炉实用设计手册?等，根据水源水质数据、机组规模、系统的水质指标，计算后选择恰当的水处理方案和主要设备，在手工绘制出相应的流程图及总体布局平面图同时，运用CAD绘制设计出相应的设备。 2.2.2 工艺方案的选择补给水处理工艺流程是根据原水为河水，出水要求较高和机组容量的大小等因素综合确定的。过滤系统采用单

10、层石英沙无阀滤池，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，假设水质不合格，能发现及时，处理及时，确保出厂水水质达标，其截污能力大，运行周期长，运行中水头损失增长较慢，实践中应用效果良好。除盐系统采用强酸阳离子交换器以及弱碱强碱复床便可到达出水水质要求。 2.3 工艺说明 关于工艺方案的选择，主要是根据建厂的原始资料，如水源的水质和机组对水质、水量的要求等进行的。选择的方案，应能将去水源的水处理到满足该机组对水质的要求。从系统运行的可靠性与设备投资的经济性角度出发，确定该补给水处理的整个过程包括预处理和后阶段处理两局部。先采用预处理，包括混凝、澄清及过滤处

11、理；在进行后阶段处理，即先后采用一级除盐系统和二级除盐系统处理，最终使出水水质到达机组运行的要求。为了保证锅炉的平安运行，使水质到达的要求，水处理系统工艺流程为：原水单层滤料无阀滤池清水箱清水泵阳离子交换器除碳器中间水箱弱碱强碱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 构筑物与设备的工艺设计预处理过程中设于室外的设备有机械搅拌澄清池、无阀滤池及再生系统的酸罐、碱罐，设置于室内的有阴、阳离子交换器、除盐水箱、除碳器、混床、泵等设备，整个工艺由流程计算机自动监控。在建筑物中给予各个设备的相对位置和大小，以及管道的连接。 课程设计计算书3.1. 补给水处理系统供水量补给水处理

12、系统供水量的计算见表1。表1 补给水处理系统供水量的计算序号计算工程公式采用数据结果说明1厂内正常水汽损失量m3/hD1 =DD =6670m3/h =2.0%80.40125200MW机组正常水汽损失为锅炉最大连续蒸发量的2.0%2锅炉排污量m3/h=0.3% 12.06按设计取排污率为0.3%3启动或事故增加的损失量m3/h6%670 m3/h40.2100MW以上机组启动或事故增加的损失量为锅炉最大连续蒸发量的6%4锅炉正常补给水量m3/h92.46D3=D4=D5=D6=05锅炉最大补给水量m3/h132.66D3=D4=D5=D6=06水处理系统m3/h正常取a=0(自用水全部逐级自

13、供)，T =20h，t =4h110.95a为除盐设备自用水率。工作周期T按一级除盐设备计算，交换器不设再生设备时t=4h最大159.193.2. 体内再生混床体内再生混床的计算见表2。表2 体内再生混床的计算序号计算工程公式采用数据结果说明1总工作面积m2正常=110.95 m3/hv=60 m/h1.85由附表3-1可知， 取4060 m/h总工作面积m2最大= 159.19 m/h2.652交换器直径m1.54根据附表21-1，取混床设d=1.5m，截面积A1 =1.76 m23选择混床台数正常n取整数， 1A1，d为所选用的阴床截面积和直径m2，m最大24校验实际运行流速m/s正常=1

14、10.95 m3/h=1.76m259.60不得超过4060 m/h，校验符合要求最大=159.19m3/h=1.76m2 45.235混床内树脂体积m3/台阳树脂取0.88hRC ，hRA为混床中阳、阴树脂的高度，按附表21-1选值阴树脂1.766混床周期制水时间hEC=1750 mol/m3EA=1100mol/ m3=0.1 mmol/L336EC和EA为阳、阴树脂工作交换容量，为混床进水离子浓度，计算得T=522h，偏大，取为336h序号计算工程公式采用数据结果说明序号7再生时用酸量kg/台次100%酸RC =150g/molEC=1750 mol/m3VRC =0.88231按酸耗计

15、算，用盐酸再生，根据附表3-1，RC取100150g/mol工业酸=31%745.2为工业盐酸浓度再生时用酸量kg/台次再生酸液c=3%7700c为再生酸液浓度稀释用水m36.95进酸时间min=5m/h=1.02g/cm351.47va为进酸流速为再生酸液密度8再生时用碱量kg/台次100% 碱RA=200g/mol387.2按碱耗计算，用NaOH再生，RA取200250g/mol工业碱=30%1291为工业碱浓度再生碱液c=5%7744c为再生碱液浓度稀释用水m36.45进碱时间min=5m/h=1.04g/cm350.80为进碱流速为再生碱液密度9再生时自用水量m3/(台次)反洗用水v=

16、10m/ht=15min4.4v为反洗流速t为反洗时间置换用水 ad=2m3/m35.28ad为置换时水比耗m3/m3正洗用水ac=6m3/m3aa=12m3/m326.4ac为阳树脂正洗水比耗，aa为阴树脂正洗水比耗序号计算工程公式采用数据结果说明序号总自用水48.3410再生用压缩空气量m3/(台次)q=3m3/(m2min)t=1 min5.28Q为树脂混合压缩空气比耗，通常取23m3/(m2min)；t为混合时间，通常取0.51min；压缩空气压力0.10.15MPa11每天耗工业酸量t0.03412每天耗工业碱量t0.05913年耗酸量t9.92以年运行7000h计14年耗碱量t17

17、.2115每小时自用水量m3/h由前级提供自用水0.05根据自用水集中供给范围确定总自用水0.09 3.3. 强酸阴离子型树脂交换器工艺计算强碱阴离子型树脂交换器工艺计算见表3。表3 强碱阴离子交换器的计算序号计算工程公式采用数据结果说明1阴床设计出力m3/h正常=110.95m3/h111.04最大=159.19 m3/h159.28序号计算工程公式采用数据结果说明序号2总工作面积m2正常=30m/h3.70流速v按附表3-2选用，取2030m/h最大5.303交换器直径m根据附表20-1选用LNY-2200/75型逆流再生阳离子交换器石英砂垫层2.17由附表20-1选d=2.5m的定型设备

18、，其截面积为A1=3.80m24选择阴交换器运行台数正常n取整数1A1，d为所选用的阴床截面积和直径选择阴交换器运行台数最大25校验实际运行流速m/h正常29.2v在2030m/h范围内 ，校验符合范围最大21.06进水中强阴离子含量mmol/L=4.64mg/L，0mg/L=17.91mg/L=0.28 mg/LDN=0.35mmol/L0.86DN由混凝剂带入的强酸阴离子量mmol/L、Cl-为原水中相应离子浓度mmol/LSiO2mg/L为进水中可溶性SiO2含量，当系统中有石灰处理及预脱盐时，应按阳床进水水质取值原水中重碳酸根经阳床后会生成CO2经除碳器后含量为5mg/L进水中弱酸阴离

19、子CO25mg/LSiO22.7mg/L0.16进水总阴离子1.027一台阳床内树脂体积m3hRC2.0 m7.60hRC 为阴床树脂装载高度，根据附表20-1取值8正常出力时周期制水时间hEC=1100mol/ m373.8EC为阴树脂工作交换容量。假设设为单元制，阳床运行周期比阴床的少15%20%9正常出力时每台每昼夜再生次数 1R不得超过规定值10每台再生用酸量kg/(台次)100%碱a=60g/molgs=120g/mol652.1gC为阳树脂再生酸耗，通常取值5055g/mol为工业酸浓度为再生碱液密度c为再生酸液浓度v为再生酸液流速工业碱=31%2103.5再生碱液c=5%1304

20、2稀释用水m310.94进碱时间minv=5m/h=1.02g/cm340.411每台再生用水量m3/(台次)小反洗反洗用水v=10m/ht=15min9.5v为反洗水流速，由附表3-2取值t为反洗时间置换用水v=5m/ht=30min9.5v为置换水流速， 由附表3-2取v5m/ht为置换时间小正洗用水v=15m/ht=10min6.33v为小正洗流速，由附表3-2，v取710m/ht为小正洗时间正洗用水aC=3m3/m322.80aC为阳树脂正洗水比耗，由附表3-2，aC取13 m3/m3集中供给自用水29.91根据自用水逐级全部自供范围确定总自用水59.0712每台再生用压缩空气量m3/

21、(台次)q=0.3m3/(m2min )=30min34.2q为逆流再生顶压用压缩空气比耗，通常取0.20.3m3/(m2min)，压缩空气压力为0.030.05MPa13每天耗碱量t0.6814年耗碱量t198.3以年运行7000h计15每小时自用水量m3/h由前级提供自用水 0.52根据自用水逐级全部自供范围确定由集中供给的自用水0.28总自用水0.80 3.4. 除CO2器除CO2器的设计可根据处理水量和水质逐项进行设备尺寸的设计计算，亦可根据已定型生产的系列设备进行选择。一般按后者进行。除CO2器的设计与具体工艺计算过程见表3-4。表4 大气式除CO2器的计算序号计算工程公式采用数据结

22、果说明1设备总出力m3/h正常=0.52111.56根据自用水全部逐级自供范围确定，此处采用计算最大159.80序号计算工程公式采用数据结果说明2选择除CO2器台数= =22采用单元制系统，此时为确定的台数3每台除CO2器出力m3/h=1111.564除CO2器工作面积m2q=60 m3/m2h1.86q为除碳器的喷淋密度，设计时一般采用60 m3/m2h5除CO2器直径md=1.13根据附表18-1选型为TF160160400公称直径为160mm的除碳器1.54根据附表18-1选用d=1.6m定型设备，其截面积A1=2.01m26检验除CO2器喷淋密度m3/m2h55.5q607进水中CO2

23、含量mg/L=75.29mg/L =6.06 mg/L60.4阳床进水中相应物质浓度，mmol/L阳床进水中CO2浓度，mg/L8出水中CO2含量mg/L取c2=5mg/L5设计时c2一般取值为35 mg/L9填料塔高度m对数平均浓度差(kg/m3)0.020填料塔高度m解吸面积(m2)K=0.54m/h572.8根据表格2-21取最接近的喷淋密度时的K值，水温22摄氏度填料层高度S=236 m2/m31.21根据计算结果以及附表18-1，取H=2.0m序号计算工程公式采用数据结果说明101台除碳器需填料层体积m3V1= A1HA1=2.01m23.2211风机校核风量m3/hQ=iQi=25

24、m3/ m32792i为气水比，一般为2030 m3/ m3 r为单位调料高度的高空阻力，与填料种类、喷淋密度、气水比等有关，一般为200500 Pa/m风压PaP=rH+(295392)r=350 Pa/m900 3.5. 强酸阳离子交换器 强酸阳离子交换器的计算见表 5。表 5 强酸阳离子交换器的计算序号计算工程公式采用数据结果说明1阳床设计出力m3/h正常=111.66m3/h111.56最大=159.94 m3/h159.802总工作面积m2正常=30m/h3.72流速v按附表3-2选用，取2030m/h最大5.333交换器直径m根据附表20-1选用LNY-2200/65型逆流再生阳离

25、子交换器石英砂垫层2.18由附表20-1选d=2.2m的定型设备，其截面积为A1=3.80m2序号计算工程公式采用数据结果说明4选择阳交换器运行台数正常n取整数1A1，d为所选用的阴床截面积和直径选择阳交换器运行台数最大25校验实际运行流速m/h正常29.4v在2030m/h范围内 ，校验符合范围最大21.06进水中阳离子含量mmol/LCa2+=22.44mg/LMg2+=5.35mg/LK+=0.94mg/LNa+= 3.87mg/LFe3+=185.60g/LAl3+=26.06g/L1.77阳离子总含量根据原水水质预处理决定，主要指钙、镁、钾、纳等强碱阳离子，必要时还要考虑铁、铝、铜7

26、一台阳床内树脂体积m3hRC1.6m7.6hRC 为阳床树脂装载高度，根据附表20-1取值8正常出力时周期制水时间hEC=1750mol/ m367.3EC为阳树脂工作交换容量，根据附表1-5取值。假设设为单元制，阳床运行周期比阴床的少15%20%9正常出力时每台每昼夜再生次数 1R不得超过规定值10每台再生用酸量kg/(台次)100%酸731.5gC为阳树脂再生酸耗，通常取值5055g/mol为工业酸浓度为再生碱液密度c为再生酸液浓度v为再生酸液流速工业酸=31%2359.7再生酸液c=5%14630稀释用水m312.27进酸时间minv=5m/h=1.02g/cm345.3011每台再生用

27、水量m3/(台次)小反洗反洗用水v=10m/ht=15min9.5v为反洗水流速，由附表3-2取值t为反洗时间置换用水v=5m/ht=30min9.5v为置换水流速， 由附表3-2取v5m/ht为置换时间小正洗用水v=15m/ht=10min9.5v为小正洗流速，由附表3-2，v取1015m/ht为小正洗时间正洗用水aC=3m3/m318.24aC为阳树脂正洗水比耗，由附表3-2，aC取13 m3/m3集中供给自用水21.77根据自用水逐级全部自供范围确定总自用水59.0112每台再生用压缩空气量m3/(台次)q=0.3m3/(m2min )=30min34.20q为逆流再生顶压用压缩空气比耗

28、，通常取0.20.3m3/(m2min)，压缩空气压力为0.030.05MPa13每天耗酸量t0.8414年耗酸量t245以年运行7000h计15每小时自用水量m3/h由前级提供自用水 0.55根据自用水逐级全部自供范围确定由集中供给的自用水0.33总自用水=0.88 3.6. 滤池的计算 滤池的设计可根据供水量对设备规格、结构尺寸进行详细计算，亦可按现有的定型设计选用定型设备。滤池的选择与计算见表3-6。表 6 无阀滤池的计算序号计算工程计算公式采用数据结果说明1滤池设计总供水量m3/h)正常b=0116.7 水处理方式采用接触混凝处理，自用水率为4%最大166.82滤池的选择台根据附录十三

29、选用出力Q=80m3/h定型设备，每台2格2取整数3校验运行流速m/h正常由附录十三，每个尺寸为2.6m2.6m，每台滤池工作面积A1=13.52m28.63流速符合附录十四中的规定，此时可确定设备台数最大6.714周期制水时间h33.7由附录十三，滤料为单层石英砂，高度0.7m， c2一般25mg/L5每昼夜每台滤池反洗次数1R不得超过规定值6反洗用压缩空气量m3/(台次)q=20L/(m2st=5min81.12q根据附表14-1取值，t一般取25min7反洗用水量m3/(台次) q=15L/(m2.st=5min60.84由附表14-1，q取1215L/(m2s)，t取510min序号计

30、算工程计算公式采用数据结果说明8自用水率校核3.1%与事先假设的4%相差不大第四章 总 结随着大型火电机组建设规模不断扩大、机组参数与容量的不断提高，电厂化学水处理也正发生着深刻的变化。由于电厂所使用的水一般来源于江、河、湖等，水中含砂量、含盐量大，不能满足电厂长期用水的要求，所以为降低锅炉炉管的腐蚀速率，减小炉管沉积物与结垢量，提高蒸汽品质，必须对锅炉补给水进行彻底的除盐处理，使各项水质指标符合电厂用水要求，延长相关设备的使用寿命，提高电厂经济效益。此次水处理课程设计根据机组要求对其水处理系统进行了设计计算，根本能够到达改善锅炉补给水水质，使锅炉的水汽品质控制在合格指标以内，以满足锅炉补给水的要求，从而减缓锅炉