В случае неполной нейтрализации кислых вод в фильтрах процесс продолжается в двух баках - нейтрализаторах объемом 220 м3 каждый путем подачи гашеной извести насосом из ячейки извести.
Из бака - нейтрализатора вода переливается в сборный бак засоленных вод объемом 200 м3 и дренажным насосом типа 3АХ-200 подается в багерную цеха гидротехнических сооружений.
На ПВС контролируется только рН сбрасываемых вод, так как сброс воды ведется на гидрозолоотвал.
Для нейтрализации кислых вод, поступающих в бак-нейтрализатор, проводится их известкование. Для гашения извести в химическом цехе установлена гасилка типа С-322, производительностью 1 т/ч, которая состоит из цилиндрической части резервуара со сливным лотком, подведенным к ячейке извести, крышки с приемным бункером, где имеется люк для промывки гасилки водой, шибера для выпуска известкового молока, люка для выгрузки недопала, кольцевого трубопровода равномерного подвода воды в гасилку, вертикального вала с лопастями внутри гасилки для перемешивания известкового молока, редуктора соединенного с электродвигателем, воздушника для выхода паров при гашении извести. Для сбора известкового молока смонтированы два железобетонных резервуара емкостью 27 м3 каждый. Из резервуаров известковое молоко подается двумя насосами типа АР-60М производительностью 23 м3/ч в бак-нейтрализатор.
Качество химически очищенной, химически обессоленной и котловой воды полностью соответствует требованиям ПТЭ.
1.3 Характеристика основного оборудования
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 ХВО: осветлитель, баки коагулированной воды, насосы коагулированной воды, механические фильтры, Na-катионитовые фильтры 1 и 2 ступени, 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 химобессоленой воды, насосы химобессоленой воды, деаэраторы атмосферного типа, насосы деаэрированной воды, деаэраторы высокого давления, питательные насосы.
1.4 Анализ работы оборудования и предложения по реконструкции
Водно-химический режим - это совокупность мероприятий, направленных на обеспечение надежной и безопасной работы котлов, энергетического оборудования и трубопроводов в течение расчетного ресурса без повреждения их элементов вследствие отложения накипи, шлама и коррозии металла.
Предотвращение образования отложений обеспечивается двумя методами: обработкой воды на натрий-катионовых фильтрах и коррекционной обработкой воды. В настоящее время для подпитки теплосети используется вода из р. Томь.
Перед использованием исходная вода обрабатывается в осветлителях с использованием коагулянта, проходит через механические фильтры, после чего умягчается на натрий-катионитовых фильтрах I и II ступеней, деаэрируется и подается в теплосеть.
При натрий-катионировании происходит наиболее полное удаление солей жесткости (кальция и магния), и частичное удаление солей натрия. Натрий-катионирование позволяет снизить только жесткость воды, щелочность воды сохраняется практически без изменения, и переходит в обработанную воду.
Наличие в воде щелочных соединений приводит к коррозии трубопроводов и барабанов котлов.
Ввод в схему получения химически очищенной воды водород-катионитовых фильтров, позволит снизить содержания в обрабатываемой воде солей натрия, а также значительно уменьшить карбонатную щелочность химически очищенной воды, что позволить снизить коррозию трубопроводов и уменьшить количество отложений в трубопроводе и уменьшить количество накипей в барабанах котлов.
В схему подготовки химически очищенной воды предлагается ввести три водород-катионитовых прямоточных фильтров I ступени с загрузкой смолой марки КУ-2-8 в водородной форме.
2. Специальная часть
2.1 Исходные данные
В цехе хиводоподготовки ПВС установлены Na- катионитовые фильтры I ступени и Na-катионитовые фильтры II ступени.
Технические характеристики предоставлены таблице 2.
Таблица 2 -Технические характеристики оборудования
|
№ п/п |
Наименование оборудования |
Тип оборудования |
Кол-во, шт. |
Технические характеристики |
||
|
Производительность, м3/час |
Скорость фильтрования м3/час |
|||||
|
1 |
Натрий-катионитовый фильтр I ступени |
ФИПаI-3,0-0,6 |
6 |
125 |
17,3 |
|
|
2 |
Натрий-катионитовый фильтр II ступени |
ФИПаII-2,6-0,6 |
4 |
250 |
30 |
|
|
3 |
Водород-катионитовый фильтр I ступени |
ФИПаI-3,4-0,6 |
3 |
250 |
30 |
2.2 Расчет установленного оборудования ХВО
2.2.1 Расчет осветлителя
Площадь сечения зоны осветления FOC, м2, определяется по формуле
(1)
где Q - производительность осветлителя, т/ч, Q=400 т/ч;
Vt - условная скорость свободного осаждения взвеси, см/сек,
Vt =4,85 см/сек[1];
CО - объемная концентрация взвеси, г/л, CО=0,07 г/л.
Площадь сечения шламоуплотнителя W, м2, определяется по формуле
(2)
где B - удельная площадь шламоуплотнителя, м2, B=0,19 м2 [1].
Суммарная площадь основной части осветлителя и шламоуплотнителя FО, м2, определяется по формуле
(3)
Диаметр осветлителя Do, м, определяется по формуле
(4)
Высота контактной среды HС, см, определяется по формуле
(5)
где П - коэффициент прозрачности осветленной воды, П=1,40;
Lc - коэффициент контактной среды, Lc=0,85;
t - температура воды,0С, t = 300C.
Общая высота контактной среды в цилиндрической и конической частях осветлителя Нсl, см, определяется по формуле
(6)
где НВ - высота контактной среды в выходной зоне, м, НВ=1,25 м.
Общая высота осветлителя Нol, см, определяется по формуле
(7)
где НЗ - высота защитной зоны, см, НЗ =175 см;
НР - высота контактной среды, см, НР=100 см.
Высота конической зоны осветлителя НKl, см, определяется по формуле
(8)
где НВ - высота контактной среды, см, НВ=125 см.
НKl=397,8-125+100=372,8 см
Объем осветлителя Wo, м3, определяется по формуле
(9)
где Нц - высота верхней цилиндрической зоны, м, Нц=3 м.
Радиус действия шламоотводящей системы Rn, см, определяется по формуле
(10)
Rn=1,6•(0,85•0,07)•295=28,1 см
Количество шламоотводящих труб n, шт., определяется по формуле
(11)
К установке принимаем 1 шламоотводящую трубу.
Скорость движения воды в шламоотводящих окнах Vд, см/сек, определяется по формуле
(12)
где го - содержание твердой фазы в коагулированной взвеси, г/мл, го=0,07 г/мл.
Площадь окон в стенках шламоуплотнителя fш, м2, определяется по формуле
(13)
где go - расход воды через окна в стенке шламоуплотнителя, м3/час, go=14,2 м3/час [1].
Диаметр шламоотводной трубы dш, м, определяется по формуле
(14)
где fo - суммарная площадь окон в шламоотводящих трубах, м2, fo= 2,9 м2.
Диаметр участка шламоотводящей трубы , м, определяется по формуле
(15)
Ширина зазора между внутренней поверхностью стенки шламоуплотнителя и кожухом b3, см, определяется по формуле
(16)
Расчетная зона осадка шламоуплотнителя p1, г/см2, определяется по формуле
(17)
Расход воды на удаление осадка gc, %, определяется по формуле
(18)
где г1 - плотность осадка, %, г1=0,09 % [1].
Высота слоя осадка h, см, определяется по формуле
(19)
Расход воды на удаление осадка gn, м3/сек, определяется по формуле
(20)
где in- время на удаление осадка, мин, i=5 мин.
м3/сек
2.2.2 Расчет механических фильтров
Суммарная площадь фильтрования F, м, определяется по формуле
(21)
где Q - часовой расход воды, подаваемый на очистку, т/ч, Q=1200 т/ч;
Vап - скорость фильтрования, м/ч, Vап = 43 м/ч;
б - коэффициент, учитывающей расход осветленной воды на собственные нужды, б = 1,1.
м
Требуемое количество фильтров n, шт., определяется по формуле
(22)
где f - площадь свободного сечения, м, f = 9,07 м;
Принимаем к установке 3 механических двукамерных фильтра.
Расход воды на одну взрыхляющую промывку , м, определяется по формуле
(23)
где i - интенсивность взрыхления, л/(см), =12 л/(см);
tвзр - время взрыхления, ч, tвзр = 3 ч.
м
Среднечасовой расход воды на собственные нужды g, м3, определяется по формуле
(24)
где r - промывок каждого фильтра в сутки, раз, r =1 раз.
м3
Суммарный расход воды на собственные нужды , м, определяется по формуле
(25)
м
Общий суточный расход обрабатываемой воды с учетом собственных нужд Qотм, м/ч, определяется по формуле
(26)
Qотм=120+60=180 м3/ч
2.2.3 Расчёт Na- катионитовых фильтров I ступени
Нормальная скорость фильтрования wн, м/ч, определяется, по формуле
(27)
где QNa - производительность Na-катионитовых фильтров, м3/ч, QNa= 750 м3/ч;
a - количество работающих фильтров, шт., а=6 шт.;
fNa - площадь фильтрования Na-катионитового фильтра, м2, fNa=7,1 м2.
Максимальная скорость фильтрования wм, м/ч, определяется по формуле
(28)
где (a-1) - число работающих фильтров при регенерации одного из них.
Количество солей жесткости, удаляемое на Na-катионитовых фильтрах А, г-экв/сут, определяется по формуле
А=24•Жо•QNa (29)
где Жо - общая жесткость воды поступающей на Na-катионитовый фильтр,
г-экв/м3, Жо = 2,24 г-экв/м3.
А=24 •2,24•750=40320 г-экв/сут
Рабочая обменная способность катионита E,г-экв/м3, определяется по формуле
(30)
где бэ - коэффициент эффективности регенерации, учитывающий неполноту регенерации катионита в зависимости от удельного расхода соли на регенерацию, бэ =0,67[1];
вNa - коэффициент, учитывающий снижение обменной способности катионита по Ca2+ и Ma2+ за счет частичного задержания катионов Na+ ,
вNa= 0,93[1];
Еп - полная обменная способность катионита, г-экв/м3, Еп=800 г-экв/м3[1];
q - удельный расход воды на отмывку катионита, м3/м3, q = 6 м3/м3.
Число регенераций каждого фильтра в сутки n, определяется по формуле
(31)
где Нсл - высота слоя катионита, м, Нсл = 2 м.
Расход 100%-ной поваренной соли на одну регенерацию фильтра Q, кг, определяется по формуле
(32)
где qc - удельный расход соли на регенерацию, г/г-экв, qc=120 г/г-экв.
Суточный расход технической соли на регенерацию фильтров Qт.с, кг/сут, определяется по формуле
(33)
Расход воды на взрыхляющую промывку фильтра Qвзр, м3, определяется по формуле
(34)
где i - интенсивность взрыхляющей промывки фильтров, л/(с·м2), i=4 л/(с·м2);
tвзр - продолжительность взрыхляющей прмывки, мин, tвзр=60 мин.
Расход воды на приготовление регенерационного расвора соли Qр.р, м3, определяется по формуле
(35)
где b - концентрация регенерационного раствора, %, b=6 %;
pр.р - плотность регенерационного раствора, т/м3,pр.р=8 т/м3.
Расход воды на отмывку катионита от продуктов регенерации Qот, м3, определяется по формуле
(36)
где qот - удельный расход воды на отмывку катионита, м3/м3, qот=6м3/м3[1].
Расход воды на одну регенерацию Na -катионитового фильтра без использования отмывочной воды на взрыхление Qс.н, м3, определяется по формуле
Qс.н.=Qвзр+Qр.р+Qот (37)
Qс.н.=102,2+1,7+85,2=189,1 м3
Среднечасовой расход воды на собственные нужды Na-катионитных фильтров Q, м3/ч, определяется по формуле
(38)
Время пропуска регенерационного раствора через фильтр tр.р, мин, определяется по формуле
(39)
где wр.р - скорость пропуска регенерационного раствора, м/ч, wр.р=4 м/ч[1].
Время отмывки фильтра от продуктов регенерации tот, мин, определяется по формуле
(40)
где wот - скорость отмывки, м/ч, wот= 10 м/ч[1].
Время регенерации Na-катионитового фильтра , мин, определяется по формуле
(41)
где tвзр - время взрыхляющей промывки фильтра, мин, tвзр =60 мин[1].
Межрегенерационный период работы фильтра TNa, ч, определяется по формуле
(42)
Количество воды обработанной межрегенерационный период Qов, м3, определяется по формуле
(43)
2.2.4 Расчет Na-катионитовых фильтров II ступени
Нормальная скорость фильтрования wн, м/ч, определяется по формуле (27)
Максимальная скорость фильтрования wм, м/ч, определяется по формуле (28)
Количество солей жесткости, удаляемое на Na-катионитовых фильтрах А, г-экв/сут, определяется по формуле (29)
А=24 •2,24•1000=57600 г-экв/сут
Рабочая обменная способность катионита E, г-экв/м3, определяется по формуле (30)