Дипломная работа: Расширение блока химически очищенной воды ХВО ПВС АО Евраз ЗСМК

Введение

Паровоздуходувная станция (ПВС) Западно-Сибирского металлургического комбината предназначена для снабжения воздушным дутьем доменных печей, сжатым воздухом 8 ата блоков разделения воздуха, сжатым воздухом 3 ата блюминга, обеспечения цехов завода временно-образующимися избытками воздуха 8 ата, технологическим паром 12 ата и 45 ата, а также химочищенной водой.

ПВС имеет в своем составе химический, котельный, турбинный, электрический цехи и мехмастерскую.

Химический цех имеет в своем составе предочистку - пуск в 1967 г., фильтровальный зал - пуск в 1967 г., блок химобессоленной воды - пуск в 1971 г., склад химреагентов и химлабораторию.

Электрический цех имеет в своем составе две распределительные подстанции: РП-26 и РП-18.

РП-26 включает в себя главное распределительное устройство ГРУ 10,5 кВ, имеющее четыре линии вводов по 10,5 кВт; открытую трансформаторную подстанцию, на которой установлено 4 понижающих трансформатора мощностью 10000 кВт и один мощностью 6300 кВт, питающих распределительное устройство главного корпуса, которое имеет для питания потребителей собственных нужд две ступени напряжения - 3,15 кВт и 0,4 кВт.

Химический цех ПВС производит химически очищенную и химически обессоленную воду. Химически обессоленная вода в полном объеме потребляется ПВС для подпитки котлов, а химически очищенная вода потребляется другими цехами комбината (ККЦ-1,2, УСТК, ОКГ, теплосеть и др.).

Оборудование химводоочистки: осветлитель, баки коагулированной воды, насосы коагулированной воды, механические фильтры, натрий-катионитовые фильтры 1 и 2 ступени, натрий-катионитовые противоточные фильтры, баки химически очищенной воды, насосы химически очищенной воды, деаэрационно-питательная установка, водород-катионитовые фильтры 1 и 2 ступени, анионитовые фильтры 1 и 2 ступени, декарбонизаторы, бак частично обессоленной воды, бак химобессо-леной воды, насосы химобессоленой воды, деаэраторы атмосферного типа, насосы деаэрированной воды, деаэраторы высокого давления, питательные насосы.

Тема дипломного проекта: «Расширение блока химически очищенной воды ХВО ПВС АО «Евраз ЗСМК».

Целью данного дипломного проекта является улучшение качества подготавливаемой химически очищенной воды, путем введения в технологическую цепочку водород-катионитовых фильтров первой ступени.

Ввод водород-катионитовых фильтров позволит снизить жесткость и карбонатную щелочность обрабатываемой воды за счет удаления ионов натрия (Na) и гидрокарбоната (HCO3).

1. Общая часть

водород катионитовый фильтр вода

1.1 Характеристика паровоздуходувной станции

С вводом в работу второй доменной печи произведен пуск турбокомпрессора № 3 - 19 июня 1967 г., а 4 июля 1967 г., растоплен котел № 3.

30 августа 1968 г., с вводом в работу кислородной станции произведен пуск турбокомпрессора № 7, 26 ноября 1968 г. - турбокомпрессора № 8 и растоплен котел № 4 - 4 декабря 1968 г.

С вводом в работу конвертера № 3 пущен турбокомпрессор ст. № 10 - 17 января 1970г.

Позже, на ПВС установлены еще 3 котлоагрегата: № 5 - в феврале 1971 г., № 6 - в декабре 1976 г., № 7 - в декабре 1985 г.; 2 турбокомпрессора доменного дутья: № 4 - в феврале 1971 г., № 5 - в декабре 1973 г. и 3 электрокомпрессора: № 9 - в январе 1971 г., № 11, 12 - в июле 1973 г.

ПВС имеет в своем составе химический, котельный, турбинный, электрический цехи и мехмастерскую.

В котельном цехе установлено 7 котлоагрегатов: 6 котлоагрегатов ПК-20-2МИ № 1-6 и 1 котлоагрегат ПК-20-4 № 7 производительностью 110 т/ч, предназначенных для выработки пара параметров: давление - 100 ата и температура - 540°С.

Котлоагрегаты № 1-6 работают на смеси доменного, коксового, природного газов и твердом топливе (промпродукте, угле).

На каждом котлоагрегате установлено по 2 шаровые мельницы типа ШБМ 250/390 производительностью 10 т/ч по АШ, предназначенных для размола твердого топлива. Топливоподача - двухниточная, с ленточными конвейерами, производительность каждой нитки - 105 т/ч.

Котлоагрегат № 7 работает только на газе: доменном, коксовом и природном.

Пар с котлов поступает на турбокомпрессоры турбинного цеха.

Турбинный цех состоит из деаэрационно-питательной установки (ДПУ) 1,2 ата, ДПУ 6,0 ата, отделения редукционно-охладительных установок (РОУ) и быстродействующих редукционно-охладительных установок (БРОУ), компрессорного отделения.

ДПУ 1,2 ата состоит из 6 деаэраторов атмосферного типа, трех групп насосов (низкого, среднего и высокого давления) и 4 редуцирующих устройств (РУ 15/1,2). Химочищенная и химобессоленная вода нагревается в деаэраторах до 1040С, где из нее удаляются кислород и углекислота. Химочищенная вода насосами подается потребителям вторичных энергоресурсов, химобессоленная вода подается на ДПУ 6,0 ата.

ДПУ 6,0 ата состоит из 5 деаэраторов повышенного давления и 5 электропитательных насосов. Химобессоленная вода и конденсат с турбин подогреваются в деаэраторах до 158°С для более полного удаления из воды углекислоты и кислорода. Питательная вода после деаэраторов подается питательными электронасосами в котлоагрегаты ПВС.

Отделение РОУ и БРОУ состоит из двух БРОУ 100/45, двух РОУ 100/45, двух РОУ 100/15 и трех РОУ 39/15. БРОУ 100/45 и РОУ 100/45 предназначены для редуцирования и подачи пара на коксохимпроизводство, РОУ 39/15 и турбокомпрессоры ст. №№ 7,8. РОУ 100/15 и РОУ 39/15 предназначены для редуцирования и подачи пара на технологические нужды комбината.

Компрессорное отделение состоит из 4-х турбокомпрессоров доменного дутья ст. №№ 2-5; 4-х турбокомпрессоров ст. №№ 1, 7, 8, 10 и трех электрокомпрессоров ст. №№ 9, 11, 12, предназначенных для производства и подачи сжатого воздуха на блоки разделения воздуха, технологические нужды комбината и блюминга.

Турбокомпрессоры № 2, 3, 4 состоят из турбины ВКВ-22-90-1 и компрессора К-5500-41-1 производительностью по 5500 нм3/мин. с давлением воздуха турбокомпрессоры № 2 - 5,0 ата, турбокомпрессоры № 3, 4 - 5,3 ата; турбокомпрессор ст. № 5 состоит из турбины Т-30-90-1 и компрессора К-7000-41-1 производительностью 7000 нм3/мин. с давлением воздуха 5,3 ата.

Турбокомпрессоры ст. №№ 1, 10 состоят из турбины ВКВ-22-90-1 и компрессора К-3000-61-1 производительностью 3000 нм3/мин. с давлением воздуха 7,5 ата.

Турбокомпрессоры ст. №№ 7, 8 состоят из турбины К-9-35-1 и компрессора К-1500-62-5 производительностью 1500 нм3/мин с давлением воздуха 7,7 ата.

Электрокомпрессоры ст. №№ 9,11,12 состоят из компрессора К-1500-62-2 производительностью 1500 нм3/мин с давлением воздуха 7,5 ата, привод электродвигатель СТМ-9000-2.

Химический цех имеет в своем составе предочистку - пуск в 1967 г., фильтровальный зал - пуск в 1967 г., блок химобессоленной воды - пуск в 1971 г., склад химреагентов и химлабораторию.

Предочистка состоит из 4 осветлителей типа СНИИМПС-1А производительностью 400 т/ч каждый, в которых происходит предварительное осветление воды.

Фильтровальный зал, состоящий из 5 механических фильтров, 6 натрий-катионитовых фильтров 1 ступени и 4 натрий-катионитовых фильтров 2 ступени, 6 натрий-противоточные фильтры ,предназначен для получения химочищенной и подпиточной воды для нужд установок использования вторичных энергоресурсов и отопления комбината.

Производительность - 800 т/ч.

Блок химобессоленной воды, состоящий из водород-катионитовых фильтров 1 и 2 ступеней (1 ступень - 7 шт., 2 ступень - 4 шт.), анионитовых фильтров 1 и 2 ступеней (1 ступень - 5 шт., 2 ступень - 6 шт.) и декарбонизаторов (3 шт.), предназначен для получения химобессоленной воды для котлоагрегатов ПВС. Производительность блока химобессоленной воды 450 т/ч.

Электрический цех имеет в своем составе две распределительные подстанции: РП-26 и РП-18.

РП-26 включает в себя главное распределительное устройство ГРУ-10,5 кВт, имеющее четыре линии вводов по 10,5 кВт; открытую трансформаторную подстанцию, на которой установлено 4 понижающих трансформатора мощностью 10000 кВт и один мощностью 6300 кВт, питающих распределительное устройство главного корпуса, которое имеет для питания потребителей собственных нужд две ступени напряжения - 3,15 кВт и 0,4 кВт.

РП-18 предназначена для электроснабжения потребителей корпуса химводоочистки и склада химреагентов.

Для привода электрокомпрессоров компрессорного отделения установлено 3 синхронных электродвигателя мощностью 9000 кВт, имеющих три отдельных ввода напряжением 10,5 кВ для каждого электродвигателя.

1.2 Технологическая схема химического цеха

Исходная (сырая) вода подается на химводоочистку (ХВО) из реки Томь с добавлением воды из пруда-охладителя ЗС ТЭЦ, подогревается до 40°С в конденсаторах турбин ПВС и по двум водоводам подается на всас насосов сырой воды. Сырая вода содержит как растворенные вещества, так и примеси в виде более или менее размельченных частиц различных минералов и органических остатков. Из минералов в воде содержатся частицы глины и песок. Органические вещества обычно представлены гуматами - сложными соединениями, образовавшимися из растительных остатков в результате их окисления. Качество исходной воды за 2014 год представлено в таблице 1.

Таблица 1- Качество исходной воды за 2017 год

Грубодисперсные частицы не могут находится в воде в устойчивом состоянии; они либо всплывают при их плотности, меньше плотности воды либо осаждаются. Взвешенные же частицы удалить из воды очень сложно.

Контроль за водоподготовкой и водно - химическим режимом ПВС осуществляется химической лабораторией цеха, которая включает в себя экспресс- лабораторию и дневную лабораторию

Предварительная очистка воды на ХВО ведется коагулированием. Коагулированием называется технологический процесс обработки воды реагентами, приводящими к коагуляции ее коллоидных примесей. Коагуляция физико-химический процесс слипания (укрупнение) коллоидных частиц, завершившийся выпадением их в осадок, удаляемый осаждением и фильтрованием. В качестве коагулянта на ПВС используется сернокислый алюминий (технический ГОСТ 12966-75), расход которого зависит от качества обрабатываемой воды и составляет 0,5-1,5 мг-экв/л. Приготовление коагулянта осуществляется в двух мешалках объемом 8 м3 каждая, представляющих собой цилиндрические емкости с коническим днищем.

В нижней части мешалок имеется барботажное кольцо с подводом воздуха для перемешивания раствора. Мешалки предназначены для приготовления реагентов определенной концентрации. Коагулянт подается на осветлители с помощью 8 насосов-дозаторов типа НД-400/10 производительностью 400 л/ч.

На ПВС для удаления грубодисперсных и коллоидных примесей из исходной воды применяют осветлители типа ЦНИИ МПС (4 шт.), объемом 900 м3 и производительностью 400 м3/ч каждый.

Осветлитель состоит из ступенчатого корпуса высотой 16000 мм и диаметром верхней части 12200 мм и оборудован:

а) отводящими и подводящими воду трубопроводами;

б) трубопроводами подачи реагентов;

в) трубопроводом дренажа, непрерывной продувки;

г) пробоотборными точками;

д) переливным трубопроводом.

Внутренняя часть осветлителя конструктивно разделена на пять зон:

Входная зона представляет собой конус с углом расхождения 80 и высотой 5360 мм, в который введены два трубопровода с соплами, для создания вращательного движения вводимой в осветлитель воды. Конус заканчивается горизонтально расположенной по сечению дырчатой перегородкой с отверстиями диаметром 430 мм, служащий для выравнивания потока воды. На высоте 1480 мм от начала входной зоны внутри осветлителя вмонтирован корпус шламонакопителя, имеющий цилиндрический корпус с коническим днищем и верхом, имеющим угол расхождения 80°. Высота шламонакопителя 7000 мм. В верхней части шламонакопителя на уровне начала корпуса имеется коллектор с отверстием диаметром 28 мм для отвода коагулированной воды, при работе осветлителя и для заполнения шламонакопителя при включении осветлителя в работу. На этом же уровне в корпус шламонакопителя врезано 5 трубок диаметром 325 мм, опущенные до середины шламонакопителей и доходящие в верх до уровня сливной трубы коагулированной воды в бак. В верхней части труб равномерно расположены пять шламоприемных окон для отвода шлама в накопитель. Нижний конус соединен с трубопроводом диаметром 100 мм для неприрывного вывода шлама из шламонакопителя.

Центральная зона представляет собой цилиндр с радиально расположенными смесительными решетками, в которых имеются отверстия 150 мм, служащими для уменьшения скорости движения воды и гашения вращательного движения потока.

Переходная зона выполнена в виде усеченного конуса с углом расхождения 30°, высотой 2260 мм с расположенными внутри шламоотводящими трубами. Переходная зона служит для снижения скорости потока воды за счет конструктивного расширения корпуса осветлителя.