Показатели качества исходной воды

Задание для расчета

 

 

 

Рассчитать технологические параметры водоподготовительной установки (ВПУ) с параллельным включением фильтров, предназначенной для умягчения и частичного химического обессоливания воды заданного состава.

 

Таблица 1. Качество воды источника водоснабжения реки Кура.

Содержание ионов и оксидов,	ГДП,	Окисляемость,	Сухой остаток,	Жесткость,
								-		5, 5		7, 36	3, 8

 

Показатели качества исходной воды

 

1. Проверка соблюдения правила электронейтральности:

 

где С_Km, С_Ан – эквивалентные концентрации катионов и анионов, соответственно.

 

При этом не учитывается концентрация иона и оксидов и , поскольку они находятся в воде в коллоидной форме. Сумму концентраций ионов Na⁺ и K⁺ относят к натрию, так как содержание калия невелико (менее 10% от суммы ).

 

Переведем объемные концентрации в эквивалентные по формуле:

.

Учтем, что ,

где С_об - объемная концентрация, мг/л;

 

n - валентность иона,

 

М - молярная масса иона, г/моль.

Эквивалентная концентрация кальция:

 

 

Эквивалентная концентрация магния:

 

 

Эквивалентная концентрация натрия и калия:

 

 

Эквивалентная концентрация гидрокарбоната:

 

 

Эквивалентная концентрация сульфата:

 

 

Эквивалентная концентрация хлора:

 

 

Эквивалентная концентрация нитрата:

 

 

Таблица 2

Ион	Ca2+	Mg2+	Na+ + K+	HCO3-	SO42-	Cl-	NO3-
Эквивалент		12, 15				35, 45
Эквивалентная концентрация, мг-экв/л	3, 0	4, 362	7, 0	3, 802	4, 104	6, 037	0, 419

 

мг-экв/л.

 

14, 363 мг-экв/л.

 

Определим ошибку по формуле:

 

 

Ошибка не превышает 1%, следовательно, химический состав воды определен верно.

 

2. Аналитическая общая жесткость воды , мг-экв/л:

 

мг-экв/л.

 

3. Аналитически определенная концентрация бикарбонат-иона в исходной воде:

 

мг-экв/л.

 

мг-экв/л.

 

мг-экв/л.

 

Солесодержание исходной воды с/с, мг/л:

 

 

60+53+161+232+197+214+26=943 мг/л.

 

Содержание в исходной воде растворенного углекислого газа, мг/л:

 

мг/л.

Требования к качеству питательной воды

Приступая к выбору схемы ВПУ для паровых котлов или системы теплоснабжения, следует установить, каким требованиям должна отвечать питательная вода по основным показателям: жесткости, содержанию кислорода, углекислоты, pHи пр. Требования, предъявляемые к добавочной воде для паровых котлов зависят от рабочего давления котла, качества сжигаемого топлива, особенностей конструкции котла. Требования к качеству питательной котлы для заданного котла приведены в таблице 3.

 

Таблица 3. Нормы качества питательной воды водотрубного котла с естественной циркуляцией с рабочим давлением пара до 4 Мпа (40 кгс/см²).

 

Нормируемый показатель	Вид топлива
Жидкое топливо
Прозрачность по шрифту, см, не менее
Содержание соединений железа (в пересчете на Fe), мкг/л
Содержание соединений меди (в пересчете на Cu), мкг/л
Содержание растворенного кислорода, мкг/л
Величина pH при 25 oC	8, 5 – 10, 5
Содержание нефтепродуктов, мг/л	0, 3
Общая жесткость, мкг-экв/л

 

Выбор схемы обработки воды

 

Обработка питательной воды состоит из двух этапов:

-предварительная очистка воды проводится для удаления грубодисперсных и коллоидных примесей;

-умягчение обеспечивают снижение жесткости, солесодержания и щелочности воды.

При выборе схемы необходимо иметь в виду, что известкование применяется при обработке вод сЖ_к ≥ 2 мг-экв/л.

Все паровые котлы, сжигающие высококалорийное топливо и имеющие экранированные поверхности нагрева, независимо от производительности и давления требуют глубокого умягчения воды (Ж_o< 0, 01 мг-экв/л), поэтому все схемы умягчения исходной воды должны предусматривать вторую ступень Na-катионирования.

Выбираем схему №3 обработки добавочной воды, рекомендуемую для паровых котлов.

 

Таблица 4. Схема обработки добавочной воды для парового котла ГМ-50-1

 

Номер схемы	Ступени очистки	Результат применения данной схемы
При использовании поверхностных вод
	Известкование с коагуляцией в осветлителях, частичное химическое обессоливание	Удаление взвешенных веществ, снижение окисляемости, снижение щелочности, удаление свободной углекислоты, частичное снижение солесодержания.

 

После выбора схемы обработки воды определяется качество воды на выходе из каждой ступени очистки и проверяется пригодность схемы ВПУ по 3-м важным показателям водно-химического режима: продувке котлов, содержанию углекислоты в паре и относительной щёлочности котловой воды.

 

 

Расчет схемы ВПУ

После окончательного выбора схемы подготовки воды необходимо рассчитать эту схему и подобрать основное оборудование: ионообменные и механические фильтры, осветлители.

Прежде всего, необходимо определить производительность ВПУ на основе пароводяного баланса котельной. Производительность нетто (без учета расхода воды на собственные нужды):

где: 3 - число паровых котлов по заданию;

1, 2 - коэффициент, учитывающий возможность недовозврата 20% конденсата;

Р – продувка, %;

D - паропроизводительность котельного агрегата, т/ч.

 

м³/ч;

 

Каждая ступень ВПУ готовит воду для потребителей плюс воду на собственные нужды последующей ступени, то есть производительность нетто предыдущей ступени равна производительности брутто последующей ступени, таким образом, расчет ведется с последней ступени очистки.

 

Библиографический список

1. Шацких, Ю. В. Методические указания к расчетному заданию по курсу «Водоподготовка и водно-солевые режимы энергетических установок» [Текст] / Ю.В. Шацких. - Липецк: ЛГТУ, 2005. - С.30.

Задание для расчета

 

 

 

Рассчитать технологические параметры водоподготовительной установки (ВПУ) с параллельным включением фильтров, предназначенной для умягчения и частичного химического обессоливания воды заданного состава.

 

Таблица 1. Качество воды источника водоснабжения реки Кура.

Содержание ионов и оксидов,	ГДП,	Окисляемость,	Сухой остаток,	Жесткость,
								-		5, 5		7, 36	3, 8

 

Показатели качества исходной воды

 

1. Проверка соблюдения правила электронейтральности:

 

где С_Km, С_Ан – эквивалентные концентрации катионов и анионов, соответственно.

 

При этом не учитывается концентрация иона и оксидов и , поскольку они находятся в воде в коллоидной форме. Сумму концентраций ионов Na⁺ и K⁺ относят к натрию, так как содержание калия невелико (менее 10% от суммы ).

 

Переведем объемные концентрации в эквивалентные по формуле:

.

Учтем, что ,

где С_об - объемная концентрация, мг/л;

 

n - валентность иона,

 

М - молярная масса иона, г/моль.

Эквивалентная концентрация кальция:

 

 

Эквивалентная концентрация магния:

 

 

Эквивалентная концентрация натрия и калия:

 

 

Эквивалентная концентрация гидрокарбоната:

 

 

Эквивалентная концентрация сульфата:

 

 

Эквивалентная концентрация хлора:

 

 

Эквивалентная концентрация нитрата:

 

 

Таблица 2

Ион	Ca2+	Mg2+	Na+ + K+	HCO3-	SO42-	Cl-	NO3-
Эквивалент		12, 15				35, 45
Эквивалентная концентрация, мг-экв/л	3, 0	4, 362	7, 0	3, 802	4, 104	6, 037	0, 419

 

мг-экв/л.

 

14, 363 мг-экв/л.

 

Определим ошибку по формуле:

 

 

Ошибка не превышает 1%, следовательно, химический состав воды определен верно.

 

2. Аналитическая общая жесткость воды , мг-экв/л:

 

мг-экв/л.

 

3. Аналитически определенная концентрация бикарбонат-иона в исходной воде:

 

мг-экв/л.

 

мг-экв/л.

 

мг-экв/л.

 

Солесодержание исходной воды с/с, мг/л:

 

 

60+53+161+232+197+214+26=943 мг/л.

 

Содержание в исходной воде растворенного углекислого газа, мг/л:

 

мг/л.

Требования к качеству питательной воды

Приступая к выбору схемы ВПУ для паровых котлов или системы теплоснабжения, следует установить, каким требованиям должна отвечать питательная вода по основным показателям: жесткости, содержанию кислорода, углекислоты, pHи пр. Требования, предъявляемые к добавочной воде для паровых котлов зависят от рабочего давления котла, качества сжигаемого топлива, особенностей конструкции котла. Требования к качеству питательной котлы для заданного котла приведены в таблице 3.

 

Таблица 3. Нормы качества питательной воды водотрубного котла с естественной циркуляцией с рабочим давлением пара до 4 Мпа (40 кгс/см²).

 

Нормируемый показатель	Вид топлива
Жидкое топливо
Прозрачность по шрифту, см, не менее
Содержание соединений железа (в пересчете на Fe), мкг/л
Содержание соединений меди (в пересчете на Cu), мкг/л
Содержание растворенного кислорода, мкг/л
Величина pH при 25 oC	8, 5 – 10, 5
Содержание нефтепродуктов, мг/л	0, 3
Общая жесткость, мкг-экв/л

 

Выбор схемы обработки воды

 

Обработка питательной воды состоит из двух этапов:

-предварительная очистка воды проводится для удаления грубодисперсных и коллоидных примесей;

-умягчение обеспечивают снижение жесткости, солесодержания и щелочности воды.

При выборе схемы необходимо иметь в виду, что известкование применяется при обработке вод сЖ_к ≥ 2 мг-экв/л.

Все паровые котлы, сжигающие высококалорийное топливо и имеющие экранированные поверхности нагрева, независимо от производительности и давления требуют глубокого умягчения воды (Ж_o< 0, 01 мг-экв/л), поэтому все схемы умягчения исходной воды должны предусматривать вторую ступень Na-катионирования.

Выбираем схему №3 обработки добавочной воды, рекомендуемую для паровых котлов.

 

Таблица 4. Схема обработки добавочной воды для парового котла ГМ-50-1

 

Номер схемы	Ступени очистки	Результат применения данной схемы
При использовании поверхностных вод
	Известкование с коагуляцией в осветлителях, частичное химическое обессоливание	Удаление взвешенных веществ, снижение окисляемости, снижение щелочности, удаление свободной углекислоты, частичное снижение солесодержания.

 

После выбора схемы обработки воды определяется качество воды на выходе из каждой ступени очистки и проверяется пригодность схемы ВПУ по 3-м важным показателям водно-химического режима: продувке котлов, содержанию углекислоты в паре и относительной щёлочности котловой воды.

 

 

123Следующая ⇒

Поделиться: