电厂给水处理课程设计

南京工程学院成绩课程设计说明书（论文）课程名称火电厂水处理技术院（系、部、中心）环境工程系专业环境工程班级学生姓名学号设计地占八、、指导教师设计起止时间：2011年12月19日至2011年12月23日电厂水处理课程设计目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第一章设计目的、任务及基本要求 3\o"CurrentDocument"第一节课程设计目的 3\o"CurrentDocument"第二节设计任务 3\o"CurrentDocument"第三节基本要求 6\o"CurrentDocument"第二章水处理系统设备选择及工艺计算 7\o"CurrentDocument"第一节水处理系统设备选择 7\o"CurrentDocument"第二节补给水处理系统工艺计算 10\o"CurrentDocument"第三节凝结水处理系统工艺计算 32\o"CurrentDocument"第三章设计总结与思考 40\o"CurrentDocument"第四章主要参考文献 41第一章设计目的、任务及基本要求第一节课程设计目的一、课程设计目的：1、 培养学生资料收集及加工整理能力；2、 培养学生创新意识和独立工作能力；3、 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；4、 培养学生的工作意识，增强学生的工程实践能力；5、 培养学生设计运算能力及专业设计手册的使用能力；6、 培养学生计算机操作及应用能力；7、 培养学生方案分析论证能力；8、 通过设计，学生应熟悉并掌握与火电厂水处理有关的方针政策、标准规范；9、 培养学生工程制图及设计计算说明书的编写能力。第二节设计任务一、 设计任务：某电厂锅炉补给水凝结水处理工艺设计二、 设计要求（包括原始数据、技术参数、设计要求）（1） 机组形式和装机容量为2*300MW，锅炉为亚临界压力自然循环汽包炉，额定蒸发量：1000吨/时。（2） 汽水损失：正常运行时汽水损失及事故状况下汽水损失按规定取值轴承冷却水系统补充水10吨/时

吹灰及点火燃油系统汽水损失10吨/时化学及暖通用汽10吨/时（3）水质分析数据：见表一表1水质分析水质指标单位数据水质指标单位数据水质指标单位数据水质指标单位数据水质指标单位数据pH值悬浮固体含盐量总硬度全碱度Ca2+一mg/Lmg/Lmmol/Lmmol/Lmg/L7.5449.52212.761.8239.03Mg2+Na+K+HCO-3SO24Cl-mg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/L9.788.4—110.637.0415.8NO-3mg/L游离CO2mg/L8.54全SiO2活性SiO2（COD）mg/Lmg/Lmg/L9.445.34—热力设备补给水量计算设计机组对补给水量的要求，除了要能满足正常补给水量外，还要在非正常情况下也能提供足够的合格补给水量。非正常情况是指机组启动或事故状况下对水量的增加的需求。具体的说，设计的补给水水量应满足下列诸方面需要：（1）厂内正常的汽水损失D1这部分损失不包括排污及生产和非生产用水，对于机组形式和装机容量为2X300MW的亚临界压力自然循环汽包炉，其汽水损失为锅炉最大连续蒸发量的1.5%,即D=Dxnx1.5%=1000x2x1.5%=301/h1 e（2）考虑机组启动或事故而要增加的水处理设备出力D2对于装机容量为2X300MW的机组，其D2为全厂最大一台锅炉连续蒸发量的6%，即D=Dx6%=1000x6%=601/h2 e(3)其他用水汽损失D4轴承冷却水系统补充水10吨/时吹灰及点火燃油系统汽水损失10吨/时化学及暖通用汽10吨/时闭式热网损失D5该数值包括启动等非正常情况的需要，但正常与非正常损失之和不得小于20m3/h,取D5=20m3/h=20t/h。锅炉排污损失Dp不论正常与非正常情况,排污率P均按排污最大值取值，此时锅炉排污损失为:D=DxP%=1000x2x1%=201/hP e水分析资料的校核水质资料是选择水处理方案和工艺系统、进行设备设计及确定化学药品耗量的重要基础资料，所以水质资料的正确与否，直接关系到设计结果是否可靠。为了确保水质资料准确无误，必须在设计开始之前，对水质资料进行必要的校核。校核.就是根据水质各分析项目之间的关系。验证其数据的可靠性。水分析结果的校核，一般分为数据性校核和技术性校核两类。数据性校核式对数据进行核对，保证数据不出出错：技术性校核式根据天然水中各成分的相互关系,检查水分析资料是否符合水质组成的一般规律，从而判断分析结果是否正确。经过校核如发现误差较大时，应重新取样分析。校核一般包括以下几个方面。1.阴阳离子含量的审查根据电荷平衡原理，水中各种阴离子单位电荷的总和必须等于各种阳离子单位电荷的总和，所以阳离子单位电荷总和为：lCa2+ Mg2+ Na+ K+ 39.03 9.78 8.4 0工c= + + + = + + + =3.116mmol/L阳20.04 12.16 22.99 39.10 20.04 12.16 22.99 39.10阴离子单位电荷总和为：

HCO- NO- SO2-Cl- 110.6 0 37.04 15.8工c= + + 4-+ = + + + =3.029mmol/L工c一工工c一工c§= 阳 阴工c+工c阳 阴3.116—3.029x100%= x100%=1.41%<2%3.116+3.029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。3・pH的校核实测的pH值可能存在一些误差，因此利用水中的碳酸氢根和二氧化碳的浓度,依据碳酸平衡关系，计算水的理论pH值，借此检查实测的pH值的准确性。对于pHV8.3的水样，可知：U1 「 1 110.6 8.54-」+lg「CO」=6.37+lg +lg =7.34' 3 2 61.02 44其与实际测量pH的误差为：§=|pH-pH=7.54-7.341=0.2<0.2因此，此水样实际测定pH与理论pH相近，数据在误差范围内，可参考计算。第三节基本要求一・知识要求:学生在设计工作中，应能综合运用火电厂水处理学科的基本理论、基本知识和基本技能，去分析和解决水处理实际问题；能运用计算机知识进行设计计算和绘图;能独立进行资料分析和运用。二.能力培养要求:学生应学会依据课程设计任务，进行资料收集、加工和整理，能正确运用工具书；培养学生掌握火电厂水处理单元设计程序、方法和技术规范，提高火电厂水处理设计计算、图表绘制、设计计算说明书编写能力。三■综合素质要求：通过课程设计，应使学生树立正确的设计思想，培养学生严肃认真的科学态度和严谨求实的科学作风，能遵守纪律，善于与他人合作和敬业精神，树立正确的工程观点、生产观点、经济观点和全局观点，为毕业设计和实际工程设计打下坚实的基础。第二章 水处理系统设备选择及工艺计算水处理系统设计包括两个方面，一是合理的选择系统，二是进行系统的工艺设计计算。选择系统是非常重要的，因为系统选择的好坏，直接关系到后运行的安全性和经济性。因此应当根据锅炉型式、蒸汽参数、减温方式、原水水质等因素，并考虑技术经济两方面因素对系统进行综合比较，选择在技术上先进，能满足热力设备对水质的要求，在经济上又合理的水处理系统。本设计所选的系统主要是指补给水处理系统、凝结水处理系统等。补给水处理系统包括两个部分：预处理及预脱盐系统和离子交换系统。每一部分的选择都必须考虑后续系统（设备）对其出水水质的要求及本身进水水质两方面的因素。水处理系统的工艺计算是对所选定的系统，通过工艺计算来确定各种设备的规格及主要的运行参数。本设计选定混凝一澄清一过滤一一级复床除盐一混床系统。第一节水处理系统设备选择一.离子交换系统的选择：锅炉补给水处理系统的最后一级目前都采用离子交换的深度处理，以保证彻底去除硬度及其他盐类。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。系统选择（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。（2） 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SiO，2其含量宜在20g；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3~5mmol1L，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。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，采用逆流再生固定床。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。（2） 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。二.预处理系统的选择：预处理系统是指离子交换系统或预脱盐系统的前处理部分。它是根据原水水质和后续系统（离子交换或预脱盐系统）对水质的要求来确定的。系统选择（1） 本组以地表水作水源，水中悬浮物含量为49.5mg/L，接近50mg：L用混凝澄清过滤。如果水在某些时候含砂量或悬浮物含量较高，影响混凝澄清处理时，则要设置预沉淀设施。因悬浮物含量不高，为保证悬浮物的去除直接用混凝澄清过滤。（2） 混凝剂的选择目前在水处理中，多采用聚合硫酸铁，它是一种棕红色粘稠液体，相对密度1.45〜1.50，碱化度在8%〜14%。设计中水处理的混凝剂选择聚合硫酸铁。聚合硫酸铁的优点：适用范围广。适应原水浊度变化范围（60〜225mg/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。预脱盐系统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。三■凝结水处理系统的选择：凝结水处理的使用主要与机组参数、锅炉型式、冷却水质、凝汽器管材等情况有关。凝结水处理的目的是为了去除系统的腐蚀产物和由凝汽器泄露而带入的盐类。凝结水处理系统原则上由三部分组成：前置过滤器一一除盐装置一一后置过滤器。设计中采用覆盖过滤器加体外再生高速混床。选用凝结水系统的问题说明：既要考虑满足要求，又要考虑设备少，投资省，对于亚临界汽包锅炉，选用了前置过滤器。混床中树脂比例的选用：氨化混床阳阴树脂比一般为1：1。后置过滤器一般采用树脂捕捉器，用于去除碎树脂。混床树脂用大孔型树脂。凝结水处理系统上要有足够的旁路管道及旁门阀门，以保证在任何情况下都能送出足够的凝结水，不会影响机炉的运行需要。如当凝结水处理装置运行中压差升高、流量减小时，就要依靠其系统的旁路管道及自动调节的旁路阀门，调节供出的凝结水量。第二节补给水处理系统工艺计算补给水处理系统的工艺计算，一般是由后向前逐级进行，即先计算混床，再计算阴床、除碳器、阳床、过滤设备、澄清设备。采用这样的计算顺序，原因有两方面：一是根据锅炉类型确定的补给水的水质和水量是指补给水处理系统最后一级出水；二是是因为补给水处理系统各级都有自用水，自用水量要由前一级设备提供，不计算后一级，前一级就无法计算。每一级设备的工艺计算顺序是：计算需要的出力，根据出力和允许流速选择设备规格和台数，核算运行周期，再计算自用水量及药剂消耗。补给水处理系统的工艺计算及设备选择一般有如下原则：水处理系统设计出力(设备最大供水量)，应能满足发电厂正常汽水损失和因机组启动或事故而需增加的汽水损失之和，各种药品耗量则按正常供水量计算。设计水质是采用有代表性的年平均水质进行工艺计算，再以年最差水质对系统设备台数和运行周期进行校核，要保证在最不利的条件下，设计的系统也能满足发电厂正常生产的要求。澄清池（器）设计不宜少于两台，对凝汽式电厂当有一台检修时，其余的澄清池应能保证正常供水量（不考虑启动用水）。对热电厂澄清池检修可考虑在机组低负荷时进行。若澄清池只用于短期悬浮物含量高的季节性处理时，可只设一台，但应有旁路及接触混凝设施。过滤器（池）设计不应少于两台，当有一台检修时，其余过滤器应能在正常供水量时滤速不超过规定值的上限。每昼夜每台反洗次数宜按1~2次安排。一级除盐的各类离子交换器设计台数不宜少于两台，其计算出力应包括系统中自用水量。正常再生次数宜按每台每昼夜1~2次考虑。当采用程序控制时，可按2〜3次考虑。除盐设备可不设检修备用，当一台检修时，其余设备应能满足全厂正常补给水量的需要。再生时需要的水量，对凝汽式电厂，可由除盐水箱贮存，因此设备处理要包括再生时需要的供水量；对向外供热的电厂，当水处理设备出力较小时，可同凝汽式电厂一样设置足够容积的除盐水箱贮存再生时需要水量，当水处理设备处理较大时，应设置再生备用设备一、 补给水处理系统出力的计算系统正常供水量（m3/h）：fQ=D+D+D+D+D+D=30+10+10+10+20+20=100t/h=100m3/hTOC\o"1-5"\h\zn 1 3 4 5 6 P系统最大供水量（m3/h）:Q'=D+D+D+D+D+D+Dmax 1 2 3 4 5 6 p=30+60+0+10+10+10+20+20=160m3/h水处理系统出力（m3/h）:自用水部分集中供应时，a=1.224 24Q=Q'a= x100m3/hx1.2=144m3/h①n20n20②Q=Q+D=144m3/h+60m3/h=204m3/hmax n 2二、 混床的计算:

总工作面积取混床的流速v=50m/h(v=40〜60m/h)正常144502.88m2最大Q 204A= m_^x= =4.08m2maxv 50(2)选择混床台数规格出水量(m3/h)滤速(m/h)正常144502.88m2最大Q 204A= m_^x= =4.08m2maxv 50(2)选择混床台数规格出水量(m3/h)滤速(m/h)材质高度(mm)重量(mm)申5009.850A3衬胶3880900申60014.150!!!!39001100申75012.550!!!!39501250申80025.150!!!!40001500申100039.350!!!!41251600申15008850!!!!48803510申200015750!!!!56006280申250024550!!!!56509020采用XS系列阴阳混合离子交换器，选取规格为①2000mm表2离子交换床的规格注:出水量单位：立方米/时正常A4A4x2.88nM=n=n= =0.92Q1，nA冗d2 3.14x22i最大nMmaxA4A 4x4.08 ““max~= max~= =1.30q2，A 兀d2 3.14x221此时,nM>nM+1，满足设计要求，max n故采用2台直径为2m，高度为5.6m的混床。(3)校验实际运行流速正常Q4Qv= n= n—nAnM兀d2nM1n n4x1443.14x22x1=45.86m/h最大maxmaxmaxAnMmax冗d2nMmax4x2043.14x22x2=32.48m/h此时v在40〜60m3/h范围内，实际流速没有超过规定值，设计符合要求。混床内树脂体积树脂总高度h=2m，因为阴阳树脂的体积比为2：1'所以h=树脂总高度h=2m，因为阴阳树脂的体积比为2：1'所以h=0.67m'hRA=1.33mRC阳树脂VRCAh1RC■RC3.14x22x0.67=2.10m3/台阴树脂VRA=Ah1RA3.14x22x1.33 RA4=4.18m3/台混床周期制水时间（V +V）（V +V）x8000RA Q■RC（2.10+4.18）x8000144349h再生时用酸100%酸：取g=75kg/m3m=m=Vg=2.10x75a,p RC=157.5kg/（台•次）工业酸：取工业酸浓度e=31%m1=157.5x空=508.06kg/（台•次）a，p£ 31再生酸液:取再生液浓度再生酸液:取再生液浓度c=5%m1=157.5x竺=3150kg/（台•次）a，pc 5稀释用水:3150稀释用水:3150-508.06 =2.64m310001000进酸时间:取进酸流速10001000进酸时间:取进酸流速u=5m/h，5%HCl再生酸液密度p=1.025g/cm360m60x60m60x3150Of=11.74a12min1000A1000Aup10001ax3.14x5x1.025再生时用碱量100%碱：取g=70kg/m3m=Vgm=Vg=4.18x70s,p RA=292.6kg/（台•次）工业碱：取工业碱浓度£=31%1 100 、_、m=m=292工业碱：取工业碱浓度£=31%1 100 、_、m=m=292.6x=943.87kg/（台•次）s,i s,pg 31再生碱液：取再生液浓度c=4%1 100 ,亠、m=m=292.6x=7315kgK台•次）s,r s,pc 4稀释用水:m-m10007315-943.87=6.37m31000进碱时间:取进碱流速u=5m/h，4%NaOH再生碱液p=1.0g/cm360m60x7315sr ==28.0min1000Aup1000x3.14x5x1.01反洗用水:再生时自用水量反洗用水:取反洗流速u=10m/h，反洗时间t=15min60岀=10x3.14x15=7.85观小台.次）6060置换用水：取置换时水的比耗a=2m3/m3d=（V+V）a=（2.10+4.18）x2=12.56m3/（台•次）d RC RAd正洗用水：取阳树脂正洗水比耗a=6m3/m3，c阴树脂正洗水比耗a=12m3/m3a=Va+Va=2.10x6+4.18x12=62.76m3/（台•次）f RCc RAa部分集中供应自用水：V=V+V+V+V=6.37+2.64+12.56+7.85=29.42m3/（台•次）TOC\o"1-5"\h\z2 s a d b总用水：V=V+V+V+V+V=92.18m3/（台•次）1 f a b s d（9）再生用压缩空气量取树脂混合用压缩空气比耗q=2m3•（m2•min），混合时间t=0.7min，压缩空气压力0.1〜0.15MPaVm=qAt=2x3.14x0.7=4.40m3/（台•次）ai 1(10)每天耗工业酸量mnMmM=24xain=24x508.06%*1=0.035t1000T1000X349(11)每天耗工业碱量mnmnM24Xsin=24x943-87X349=0.065t3491000T1000X349(12)年耗酸量X7000==0.035X7000=10.211(以年7000h计)24 24(13)年耗碱量700^=0.065x7000=18.961(以年7000h计)242424(14)每小时自用水量由前级提供自用水:fM由前级提供自用水:fMTn62.76集中供应自用水29.42集中供应自用水x1=0.084m3/h349总自用水:92.18总自用水:x1=0.26m3/h349三、阴床的计算:(1)阴床设计出力正常QAn=144+0.26=144.26m3/h最大QAmaxQmax+VM=204+0.26=204.26m3/ht总工作面积取强碱阴交换器运行滤速v=25m/h(v=20〜30m/h)正常QAn144.2625=5.77m2最大QA 204.26 …最大A= m_^x= =8.17m2max V 25选择阴交换器运行的台数表3XS系列阴离子交换器规格规格出水量设备高度(mm)设备重量(kg)屮5004.93860580屮60074080980屮7509.7543401250屮80012.546501500屮100019.654311835屮15004458503180屮200078.561304630屮250012269008168屮3000176716012300注：滤速：25米/时；出水量单位：立方米/时材质：A3衬胶选取规格为①2000mm的阴离子交换器max4x5.773.14xmax4x5.773.14x4=1.84,取2台A4Amax~= maxA 兀d2i4x8.173.14x4=2.60,取3台此时，nA>nA+1，满足设计要求，故采用3台直径为2m,高度为6.13m的阴max n离子交换器。校验实际运行流速QA 144.264u= n—= =22.97m/hnAnA 3.14x21nQ A 204.264u=max= =21.68m/hmaxAn A 3.14x31max

此时v在20〜30m/h范围内，实际流速没有超过规定值，设计符合要求。n合要求。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D=0.35mmol:LEA=1SO2-+Cl-+D237.0448.0315.8+35.4537.0448.0315.8+35.45+0.35=1.57mmol:L弱酸阴离子CO十+wCO十+w44SiO 2608.545.34+ =0.283mmol/L44 60总阴离子=1.57+0.283=1.853mmol/L(6).—台阴床内树脂体积:22兀V=Ah=x2.0=6.28m3RA 1RA 4h 阴床树脂装载高度，mRA.正常出力时周期制水时间：式中取阴树脂工作容量为Ea=300mol/m3VE 6.28x300T=RAA~= =14.1hQA 144.263lEa x1.853nA 2n.正常出力时每台每昼夜再生次数：24 24R= = =1.70<2,取2,满足设计要求T14.1每台再生用碱量100%碱：取阴树脂再生耗碱量g=60g/mol(g<60~65g/mol)A AVEg—RA AA10006.28x300x601000=113.04kg/（台-次）工业碱：取工业碱浓度e=31%1 1 / 仏m=m=113.04x=364.64kg/（台•次）s丿s，pe 31%再生时碱液:取再生碱液浓度c=4%1 1 /仏m=m=113.04x=2826kg/（台•次）

s，r s，pc 4%2826-364.642826-364.64 =2.46m3*rr 10001000进碱时间:取进碱速度v=5m/h，再生碱液密度p=1.0g/cm360m sTr=60x28261000Avp1 =10.8min1000x3.14x12x5x1.0（10）•每台再生用碱量15min15minvAt8x3.14x12x15V= L==6.28m3/（台•次）b6060置换用水：置换水流速u<5mih，取u=5m/h,置换时间t=30minuAt5x3.14x30取反洗流速V=8m/h（v=5~10m/h），反洗时间tV=片十= =7.85m3d6060小正洗用水：取小正洗用水流速v=8m/h（v=7~10m/h），小正洗时间t=8min（t=5~10min）

V=VA1^=8X3.14X8=3.35m3/(台•次)f1 60 60正洗用水:取阴树脂正洗水比耗a=2m3/m3(a=1~3m3/m3)A AV=Va=6.28X2=12.56m3/(台•次)fRAA集中供应自用水：V=V+V+V=2.46+7.85+6.28=16.59m3/(台•次)TOC\o"1-5"\h\z2 s d b总自用水：V=V+V+V+V+V=16.59+3.35+12.56=32.50m3/(台•次)1 s b d f1 f每台再生用压缩空气量逆流再生顶用压缩空气量q为0.2〜0.3m(n2•min)，取q=0.3m3•(m2•min)，压缩空气压力0.03〜0.05MPaVa=qAt=0.3x3.14x12x10.8=10.17m3/(台•次)ai 1s每天耗碱量：mRnA n-1000364.64xmRnA n-1000=1.4611000年耗碱量:7000mA=7000mA=mAx—s,a s 24=1.467000x 24=425.831每小时自用水量由前级供的自用水:(V+(V+V)RnaVA=f f+ nf 24(12.56+3.35)x2x224=2.65m3/h有集中供应的自用水:VRnA2416.59x2x224=2.77m3/h总自用水:VRnA32.50x2x2VA=il= =5.42m填料层也相应增减。 本设备需配水箱或水池。 设计出水CO2含量为5—10/mg/l填料层也相应增减。 本设备需配水箱或水池。 设计出水CO2含量为5—10/mg/l。 填料选用聚丙烯矩鞍型M50。5•环境保管保温度4〜45〜C。.除碳器设备出力正常出力：QD=QA+VA=144.26+5.42=149.68m3/hn n 1最大出力：Qd=QA+VA=204.26+5.42=209.68m3/hmax max 1.除CO2器台数选择对单元制系统，每套系统设除碳器1台，则水处理系统中除碳器总台数为:1 24 24四、除碳器的计算：表4除CO2器设备规格产水填料高度设备总高设备重量型号规格(m3/h)配用风机型号(mm)(mm)(kg)GTF-60申60016.84-72-11NO3250044101785GTF-80申80030.04-72-11NO3250044242836GTF-100申100046.84-72-11NO3.6370057703165GTF-120申120067.84-72-11NO3.6370059864814GTF-150申15001064-72-11NO4370060816855GTF-180申18001524-72-11NO4370061749073GTF-200申20001874-72-11NO43700623411690GTF-250申25002934-72-11NO4.53700640717030注：1、设计进水CO2含量为330mg/l，当进水CO2含量大于或小于3300mg/l时，塔高可增减,

正常出力时台数nD=nA，n n最大出力时台数正常出力时台数nD=nA，n n最大出力时台数nDmax=nAmax所以nD=nA=2n n每台出力为：nD=nA=3max maxQD149.68Q>—n—= =74.84q75m3/hnD 2nQnD=75x3=225m3/h>QD=209.68m3；hmax max满足QnD>QD，符合要求。max max•检验除碳器的喷淋密度根据除碳器出力选用型号为GTF—150,01500mm的大气除碳器，配用风q<60m符合要求。q<60m符合要求。Q 4Q4x75q= = = =42.5m3/(m2•h)A 兀d2 3.14x1.521式中q 喷淋密度，对大气式 除碳器应小于或等于60m3/(m2•h)；A1——选择的除碳器截面积，m2d——选择的除碳器的直径，m.除碳器进出水中二氧化碳的计算进水中的二氧化碳：1C=44[HCO-]+22[CO2-]+[CO]1 3 2 3 2110.6=44x +0+8.54=88.30mg/L61.02式中[HCO-],[丄CO2-] 阳床进水中相应物质的浓度，mmol/L323[CO2]——阳床进水中二氧化碳的浓度，mg/L,其值可由下式估算.大气式除碳器的设备计算根据进水中CO2含量进水水温，选取25x25x3拉西瓷环的除CO2器，在表中获得填料高度。

所需的解析面积：Q（c-c）x10-3A=i2KAc式中Q——每台除CO2器设计出力，m3/hAc——对数平均浓度差，kg/m3K——解析常数，m/h，与水温及喷淋密度等有关的系数，对于拉西瓷环可按图查得，数据为0.4。此时,c2.44lgc—c 88.30—此时,c2.44lgAc= 1 2—x10-3= x10-3=0.0257kg/m3«0.026kg/m388.302.44lg4.0Q(c-c)x10-31 2—KAc0.4x0.026填充高度H：607.94=1.69Q(c-c)x10-31 2—KAc0.4x0.026填充高度H：607.94=1.69mAS3.14x(1.5/2)2x2041式中填料的比面积，式中填料的比面积，取204m2/m3除CO2器截面积，m2其中：出水中的二氧化碳含量为3〜5mg/L,取4mg/L表5大气式除C0?器的填料高度（m）进水温进水中CO2含量(mg/L)度（°C）67114165222287360443152.53.153.154.04.04.04.0202.02.53.153.153.154.04.0252.02.52.53.153.153.153.15301.62.02.52.52.53.153.15351.62.02.02.52.52.52.5401.61.62.02.02.02.52.5

.大气式除碳器的风机校核根据上述结果，可以从定型的系列产品中选取除CO2的规格尺寸及配套风机的型号。对风机的风量和风压，还可以进行如下校验。风量Q'=iQ=25x75=1875m3/h风压p=rH+(295〜392)=300x1.69+350=857Pa式中i 气水比，对上述填料，i=20~30m3/m3，取25m3/m3A——单位填料高度的空气阻力，该值与填料种类、喷淋密度、气1水比等有关，r=200〜500Pa/m，取300Pa/m。五、阳床的计算:(1)阳床设计出力正常QC=QD=149.68m3/hn n最大QC=QD=209.68m3/hmax max(2)总工作面积正常QC149.68A一 "—一 一4.99m2a5.0m2n v 30最大QC209.68A 一max一 一6.99m2a7.0m2max V 30式中取流速v=30m/h选择阳交换器运行的台数采用XS系列眼阳离子交换器，选取规格为①2000mm正常A 4A 4x5 / /nC=n= n= =1.59台a2台n A 兀d2 3.14x221最大A 4A 4x7 , ,nC—max— max— —2.23台a3台max A 兀d2 3.14x221

式中A「d 所选的阳交换器截面积和直径(m?,m)校验实际运行流速正常最大QC正常最大v=n= =23.83m/hnAnC3.14x21nQC209.68v=max = =22.26m/hmaxAnC3.14x31max此时v在20〜30m/h范围内，实际流速没有超过规定值，设计符合要求。n进水中阳离子含量碳酸盐硬度H=H=39.03=1.95mmol/LtCa20.04非碳酸盐硬度H=H=°"=0.80mmol/LTOC\o"1-5"\h\zF Mg 12.16钠、钾离子浓度c =-Na +— =丄4+- =0.37mmol/LNa+,K+ 22.99 39.10 22.9939.10总阳离子工C=H+H+Na++K+=3.12mmol/LT F每台阳床内树脂的体积(m3)V=Ah=3.14x1.8=5.65m3RC 1RC式中hRC——阳床树脂装载高度，为1.8m正常出力时周期制水时间(h)取阳树脂工作容量为E=800mol/m3(一般E=800~900mol/m3)CCVE—RC——VE—RC——C=19.36h149.68x3.122正常出力时每台每昼夜再生次数R=24R=242419.36=1.24-2次(9)每台再生时用酸量(kg/((9)每台再生时用酸量(kg/(台次))100%酸：取阳树脂再生耗碱量g=52g/molC(g=50-55g/mol)CVEg

=VEg

=—RC C&10005.65x800x521000=235.12kg/（台-次）工业酸：取工业酸浓度e=31%TOC\o"1-5"\h\z1 100 /仏m=m=235.12x=758.46kg/（台•次）a,i a,pg 31再生用酸液：式中再生酸液浓度C=5%1 100 /仏m=m=235.12x=4702.46kg/（台•次）a,r a,PC 5稀释用水（m3）：11V=（m一m） =（4702.46一758.46）x =3.94m3aa，ra丿1000 1000进酸时间：v=5m/h，再生酸液密度p=1.025g/cm3s60m 60x4702.46t= a,r = =17.53mina1000Avp 1000x3.14x5x1.0251式中：gC 阳树脂再生酸耗（g/mol）£——工业酸浓（纯）度（％）C——再生酸液浓度（％）p 再生酸液密度(g/cm?)v 再生酸液流速(m/h)，取5m/h(10)每台再生用水量(m3/(台次))小反洗(反洗)用水：V=叫严x'14x15=6.28m3/（台.次）b6060式中v 反洗水流速(m/h)，反洗水流速u范围5~10m/h，取8.00m/ht 反洗时间(min)，取15min置换用水：V=上A丄=5x3.14x30=7.85m3/（台•次）d6060式中v 置换水流速(m/h),置换水流速U<5m'h，取5m/ht 置换时间(min)，取30min小正洗用水：vAt12x3.14x8 /亠V=l= =5.02m3/(台•次)f1 6060式中v 小正洗流速(m/h),小正洗水流速u范围10~15m'h，取12m/ht 小正洗时间(min),反洗时间t范围5~10，取t=8min正洗用水：V=Va=5.65x2=11.30m3/(台•次)TOC\o"1-5"\h\zf RCC式中aC 阳树脂正洗水比耗(m3/m3),a为1~3m3/m3,，取2m3/m3C C '集中供应自用水：=V+V=3.94+7.85=11.79m3/(台•次)2 a d总自用水：=V+V+V+V+V=11.79+6.28+5.02+11.30=34.40m3/(台•次)1 a b d f1 f每台再生用压缩空气量(m3/(台次))C=qAt=0.3x3.14x17.53=16.52m3/(台•次)ai 1a式中q——逆流再生顶压用压缩空气量，为①2~①3m3/(m2min)，取O.3m3/(m2)m每天耗酸量(t)mRnC758.46x2x2mC=—r n-= =3.041TOC\o"1-5"\h\za1000 1000年耗酸量(t)7000 7000mC=mC =3.04x =886.67ta,a a 24 24每小时自用水量由前级供应的自用水：

(V+V+V)RnC(6.28+5.02+11.30)x2x2 小VC=b f f一= =3.77m3/hf 24 24集中供应的自用水：VC=2VRnVC=2VRnC■22411.79x2x224=1.97m3/h总自用水VRnC34.40x2x2VC=1 n-= =5.74m3/h1 24 24混床、阴床、阳床系统中集中供应的自用水量应小于混床后供水的余量，若设计中取的余量系数值为a=1.2，因此，应对其进行校验，计算如下。总集中供应水：=V+V+V=0.084+2.77+1.97=4.824m3/h集 混 阴 阳混床中余量水：=Qrx(a-1)=100x(1.2-1)=20m3/h余 n校核得：因此，上述一级水处理系统集中自用水量可以满足各床洗涤再生的要求，计算数据合理可靠。六、滤池级澄清池的计算：滤池及混凝澄清设备的设计也有两种方法，一是根据出力对设备规范、结构尺寸作详细的设计计算，二是按现有的定型设计选用定型设备。一般情况可按第二种方法进行。滤池常用的有无阀滤池、虹吸滤池、重力式空气擦洗滤池等。其设计如下：(1)滤池设计出力正常时：QF=1.04Q+VC+b)=1.04x(149.68+5.74+10)=172.04m3/hn n 1

QF=1.04Qc+VC+b)=1.04X(209.68+5.74+10)=234.44m3/hmax max 1上述各式中1.04是考虑滤池反洗自用水而增加的系数，称自用水率。自用水率与水的处理方式有关，当混凝澄清处理时，该值取4%,如果是压力式过滤器的直流混凝过滤，则该值可高达20%。b值为滤池出水的其他自用水量(如混凝剂配制用水、冲洗用水，活性炭床反洗水等)。⑵滤池的选择根据设计出力从滤池定型规格中进行选择，现选择单台出力为200(m3/h)的无阀滤池，填料采用双层石英砂，其滤池规格及填料数据如表6。表6无阀滤池规格项目出力格数尺寸滤料高粒径滤池高反洗水箱数单位m3/h个mmmmm个数据20023.3x3.30.40.5〜1.04.652则其所需台数nmax为:QF234.44nF= ma^= =1.17<2maxQ200nmax取整数，但不得少于2台(格)且：(nF-1)Q=(2-1)X200=200>Qf=172.04m3/h。max n因此，取两台可以满足要求。校验运行流速nn-1QF172nn-1QF172.04（2-1）x3.3x3.3=15.80m/huumax则nF为确定的设备台数max周期制水时间nFVx2x3.32x0.4x2500T=maxF= =18.09hQF(c-c) 172.04x110-3丿n1 2式中VF——每台(格)滤池的滤料体积，m3X——滤料泥渣容量，在采用粒径为0.5~1mm大理石和石英砂单层滤料时,水经澄清处理时的X值约为1250g/m3,水经直流混凝时的X值约为1500g/m3；对粒径为0.5~1mm单层无烟煤滤料的x值约为1500g/m3；双层滤料的x值约为单层滤料的两倍。本设计采用双层石英砂，取2500g/m?。c1 滤池进水中悬浮物含量，对经混凝澄清处理的水，可取10mg/Lc2 滤池出水中悬浮物含量，一般为2~5mg/L，式中取3mg/L。每昼夜每台(格)滤池反洗次数24 24R= = =1.33q2T18.09R不得超过2,计算满足标准。反洗用压缩空气量VFai叫=60x1"3.32x5=49.00m3/（台•VFai10001000式中q——空气擦洗强度，取15L/(^s);t——空气擦洗时间，一般为2~5min，现取5min,压缩空气压力一般为0.05MPa自用水率校核自用水率：V 49.00x2Y= x100%= x100%=3.15%Qf 172.04x18.09nTnFmax计算所得自用水率，应与事先假设值b相比较，若相差甚远则应重新进行计算。现验证如下：V=QFxy=172.04x3.15%=6.02沁b=10m3/h校 n假设的b可行，多余的水量可以满足滤池其他供水的需求，滤池设计合理，计算数据可靠。澄清池选择计算混凝澄清设备目前常用的有机械搅拌加速澄清池及水力循环加速澄清池、沉淀池和接触混凝设备用的较少。机械搅拌加速澄清池适用于进水悬浮物含量小于5000畔/L的原水；水力加速澄清池适用于进水悬浮物含量小于2000畔/L的原水，它们的出水悬浮物含量都可以达到10畔/L以下。根据本课题的设计要求，采用机械搅拌式澄清池。其规格如下表7：表7机械搅拌式澄清池设计规格项目出力池径池高泥斗数总容积出水槽形式单位m3/hmm个m3环形数据2009.85.32315

此时:(nci-1)Q=(2-1)x200=200m3/h>Qci=172.04m3/hmax n加药系统计算选择混凝剂为聚合氯化铝，药品浓度为30%，混凝时配置成8%的溶液，投加的混凝剂剂量Dn为每升10毫克。计算如下，每小时加药量：l.lQciD1.1x172.04x10mCl=n N= =6.31kgt1000s 1000x0.3每天加药量：mcl=24mcl=24x6.31=151.40kgd t每年加药量：7000mcim7000mcimciat1000=7x6.31=44.171每小时投加药液量:mci 6.31Vci=t= =0.08m31000c1000x0.08式中1.1 澄清池自用水率按10%考虑c——投加的混凝剂浓度，固体药剂一般配成5%~10%溶液投加，按8%计算s——药品纯度，%如果原水碱度很低，加入混凝剂后出水碱度低于0.4mmol/L时，则应考虑加碱措施。加碱量按保证出水碱度为0.4mmol/L进行计算。(4)排污量计算正常运行时排污量Qc(c—c+c) 172.04x(49.5-10.0+10.0)B=n123= =0.34m3/hn 25000 25000最大出力时排污量Qc(c+c—c) 234.44x(49.5—10.0+10.0)B=max1 3 2= =0.46m3/hmax 25000 25000式中C1 澄清池进水中悬浮物含量，49.5mg/Lc2 澄清池出水中悬浮物含量，10.0m/Lc3——每升水中因投加药剂而产生的沉淀物数量，可根据反应式计算，10.0m/L25000——排泥浓度，畔/L(5)澄清池设计进水流量Q'=Qci+B+b=234.44+0.46+20=254.90m3/hmax max式中，b——取样等自用水量(不包括排污)，取b=20m3/h校正，Q'a1.1QC1=1.1x234.44=257.88m3/h〜254.90max由于计算值和校正值相似，符合标准。第三节凝结水处理系统工艺计算一.凝结水处理系统凝结水处理系统有许多种，本计算以目前国内常见的空气擦洗高速混床为例进行说明，该系统还带有供机组启动使用的前置过滤器。1.处理水量：对于50结水处理机组，通常为两台机组设一套处理装置，处理水量Qco也为该机组一台的凝结水量Qco—q=665m3/h12•前置过滤器计算采用空气擦洗高速混床的处理系统，可以不设单独的前置过滤系统。为满足启动时需要，两台机组设一套供启动使用的前置过滤器，不设备用。对目前国内使用的01500mm覆盖过滤器每台出力为300m3/h(过滤面积32.4m2)。

（1） 所需台数npr>牡=h,h 每台混床内阴阳树脂装载咼度，m，取总咼为1mh,h 每台混床内阴阳树脂装载咼度，m，取总咼为1m。RARe因为氨化混床阴阳树脂的体积比为1:1，所以hRe=0.5m,hRA=0.5m。K 1m3混床树脂每周期处理的凝结水量，对氢/氢氧型混床，约为10000m3，对氨/氢氧型混床比氢/氢氧型混床可提高3〜10倍，取30000m3每天再生次数：Q300（2） 覆盖过滤器铺料纸粉浆体积（一次用量）B 32.4VPr= = =1.62m31000x0.02 1000x0.02式中B 一次纸粉耗量，其量大约为1m2过滤面积耗纸粉1kg。0.02——浆液浓度为2%。布置在一起的覆盖过滤器只需配置一套辅助设备。所用的辅助箱体积为次用浆液体积的1.5~2倍。体外再生空气擦洗高速混床的计算（1）台数的确定取高速混床的直径为2mneo- +n= 665 +1=2.76〜3neoAvy3.14x12x120式中v——高速混床运行流速，一般为90~120m/h，取120m/hA 选用的混床截面积，m2n——备用台数y校核运行流速：Qeo 665v= = =105.89m/h（neo一n）A（3一1）x3.14x12y没有超过规定值，符合要求。（2）运行周期eoRARC1x3.14eoRARC1x3.14x12x（3—1）x30000■y=283.31heo

eo24 24R= = =0.08T283.31再生用酸量每台混床再生一次用酸量100%酸:m=200hA=200x1x1x3.14x12=314kg/（台•次）a,p RC 2工业酸：取工业酸浓度£=31%m丄=314x竺=1012.90kg/（台•次）a,p£ 31再生酸液：取再生液浓度c=5%(4%〜6%)1m1m=314a,pcx竺=6280kg/（台•次）5稀释用水：V■OrT 1000稀释用水：V■OrT 100060m avr60x6280=23.41min6280-1012.90 =5.27m31000进酸时间：取进酸流速u=5m/h(4~8m/h),5%HC1再生酸液密度p=1.025g/cm31000Aup1000x3.14x12x51000Aup再生时用碱量100%碱：msp100%碱：msp200hARA200x0.5x3.14=314kg工业液碱:msimsp1msimsp1=314£100311012.9kg,工业碱浓度£取31%再生碱液:srmsp1=314c100srmsp1=314c1007850kg,再生液浓度c取4%稀释用水：V7850sr-1012.9=6.8m31000100010001000进碱时间：t60msr =1000进碱时间：t60msr =1000Aup60x7850=37.5min1000x3.14x4x1.0200体外再生混床阴树脂再生水平，氨化混床可取200Kgm3;200选用的阴床截面积，阳床直径取Q2000mm；v 再生液流速，一般为2-4m/h，取4m'hP 再生碱液密度，取1.0g/cm3（5）酸碱消耗量每天耗工业酸量：mR（nC—n） 1012.9x0.08x（3—1）mco—— ai ——y—= =0.16ta10001000年耗酸量：70007000mco=mcox■=0.16x =46.67ta,aa 2424每天耗工业碱量:mR（nCO—n） 1012.9x0.08x（3—1）co——si s 1000-— —0.1611000年耗碱量：70007000mco—mcox—0.16x —46.67ts,a s 2424（6）氨化混床用氨液量以循环淋洗法进行混床的氨化，其氨液用量通常为每m3阴树脂用200L、26%的氨水。每次氨水（26%）用量为m=200hAp=200x0.5x3.14x0.91=285.74kga,m RAp——26%氨水密度，0.91g/cm3每年氨水（100%）用量为mR（nco—n）x7000x26%mcoam,a— am y 24x1000285.74x0.08x（3—1）x7000x0.26— —3.47t24x1000一次再生时稀释氨水（至0.5%—1%）用水285.74x0.260.01x285.74x0.260.01x1000=7.43m3/（台•次）V= amam（0.5%〜1%）x1000

每次再生擦洗树脂用气量Vai1:擦洗是在反洗之前进行，空气擦洗强度为3.4〜4标m3/(m2・min),空气压力为0.05MPa,擦洗次数一般为20〜30次,每次擦洗先进气2〜3min再用水淋洗1〜2min,如此循环。V=nD2X（3.4至4）x（20至30）xG至3）ai1 4C=3114X22X3.5X25X2=549.5标m3/（台•次）4式中 DC 阳树脂再生塔直径，m。每次再生擦洗树脂水量V:W式中淋洗水量可取0.4〜0.5m3/(m2・min)3.144V=—D2x（0.4至0.5）x（20至30）x（1至2）w43.144x22x0.4x25x1=31.4m3/（台•次）反洗(反洗及反洗分层)用水量Vb:式中 流速10〜15m/h，时间各为15min。阴树脂再生塔直径，m。V=—D2X（10至15）X15X2+—D2（10至15）x色TOC\o"1-5"\h\zb4C 60 4A 603.14 15 3.14 15 /心= x22x12xx2+ x22x12x=28.26m3/（台•次）4 60 4 60正洗用水量Vf：通常按水耗20m3/m3计算。V=20（h+h）A=20x1x3.14=62.8m3/（台•次）f RA RC混合树脂用气量Vai2:气体流量通常为2.3〜2.4标m3/(m2.min),压力为0.1〜0.15MPa,时间为3〜5min。V=—D2X（2.3至2.4）3至5）=3114x2x2.4x4=30.14标m3/（台•次）ai2 4C 4每次再生总用气量：TOC\o"1-5"\h\zVCO=V+V=549.5+30.14=579.64标m3/（台•次）ai ai1 ai2每次再生总用水量：=V+V+V+V+V+Vt a s f b w am=5.27+6.84+62.8+28.26+31.4+7.43=142m3/（台•次）每小时再生用水量：V（ ） 142CO=l*co—n= x（3一1）=1.00m3/htT y283.31体外再生混床再生设备：目前应用较多的体外再生混床再生设备有三塔系统（即阳树脂再生塔、阴树脂再生塔和树脂贮存塔）及T塔系统（除上述三个塔外还有混脂分离塔）。本设计选用3台三塔系统再生设备。第四节附属系统的选择一.箱类的选择：1.除盐水箱对凝汽式电厂，除盐水箱（包括凝结水箱）其总有效容积为最大一台锅炉每小时最大连续蒸发量的2~3倍，即为2000〜3000m3/h,并能满足机组启动和锅炉化学清洗需要。当采用自用水集中供应时，可以设专用自用水箱，此时自用水箱从除盐水箱中抽取。除盐水箱一般布置在混床之后，但也有设置在阴床和阳床之间的，甚至在混床之后再设除盐水箱的两级除盐水箱，此时前一级除盐水箱兼做自用水箱。V=3Q=3x1000=3000m3总所以，选用4台容积为800m3（壁为阶梯型）的水箱，顶型为球面顶。2•清水箱清水箱设置于无阀滤池之后，后接强酸阳离子交换器。清水箱不少于两台，有效容积对凝汽式电厂为1~2h清水耗用量