火力发电厂锅炉补给水处理设计书

1 火力发电厂锅炉补给水处理设计 书 第一章 课程设计任务书 一、 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部分，目的是培养我们运用所学理论知识解决实际问题的能力与方法，同时提高我们的独立发现问题、分析问题和解决问题的能力，为毕业论文（设计）打好基础。 二、 课程设计题目 82003300组火力发电厂锅炉补给水处理课程设计（ 冬 季水质） 三、 课程设计原始资料 1. 水源 冬 季水质 外状（微浊） 项 目 单 位 结 果 项 目 单 位 结 果 浑浊度 0 全硬度 0 碱度 离二氧化碳 酞碱度 0 耗氧量 氧根 0 溶解固形物 酸根 0 全硅 碳酸根 g/L 酸根 90 铝 g/L 99 71 氯根 2 铜 g/L 酸根 1 钙离子 38 钾离 子 离子 离子 酸盐硬度 0 2. 机组的额定蒸发量 200300600炉额定蒸发量分别为 670t/h、 1025t/h、 1900t/h； 6001000 四、 课程设计内容 1. 火力发电厂锅炉补给水水量的确定； 2. 水源水质资料及其他资料； 3. 离子交换系统选择； 4. 水处理系统的技术经济比较； 5. 锅炉补给水处理系统工艺计算及设 备选择； 6. 管道、泵、阀门的选择； 7. 流程图、设备平面布置图以及主要单体设备图。 五、 课程设计要求 1. 遵守学校的规章制度与作息时间； 2. 按照布置的课程设计内容，认真计算、校核、绘图； 3. 按照课程设计内容要求，提供打印的设计说明书、计算机绘制的工程图； 4. 独立完成课程设计，要求方案具有正确性与先进性，且论述清楚透彻，绘图整洁、符合规范。 六、 课程设计成果 1、 水处理平面布置图 3 2、 水处理工艺流程图 3、 3000 双介质过滤器设备图 4、 5、 6、 酸碱储罐设备图 7、 1200 碱计量箱设备图 8、 60 400 型除碳器 设备图 七、 课程设计安排 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：继续进行有关工艺流程计算，及设备的选型、比较等，并进行平面布置图和流程图的手工绘制； 3、 第三周：进行上机用 4、 第四周：进行上机对课程设计书进行编写。 4 第二章 课程设计说明书 一、 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，基本能够达到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。 目的在于进一步巩固和加深我们的理论知识，并结合实践，学以致用。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。 二、 设计的方案选择 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、 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 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，若水质不合格，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 强碱复床便可达到出水水质要求。 三、 工艺说明 5 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部分。先采用预处理，包括混凝、澄清及过滤处理；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 质达到机组运行的要求。 为了保证锅炉的安全运行，使水质达到的要求，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 。 四、 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。 6 第三章 课程设计计算书 一 、 给水处理系统出力 表一：补给水处理系统出力的计算 序号 计算 项目 公式 采用数据 结果 说明 1 厂内正常水汽损失量（ m3/h） 1 D=8 670+3 1025=8435 )300( = =8435 25 200300 6002 锅炉排污量（ m3/h） p =设计取排污率小于 3 启动或事故增加的损失量（ m3/h） )2(2 6% )2(D 1025 m3/h 123 100 7 4 锅炉正常补给水量（ m3/h） n654311D =3=5= 5 锅炉最大补给水量（ m3/h） 654321m D =123 3=5= 6 水处理系统出力（ m3/h） 正常 T )1( 取 a=用水全部逐级自供时， =0；部分集中供应时， =； T=20h， t=4h（交换器不设再生设备用 ) =0 T=20h t=4h a 为除 盐设备自用水率。工作周期 元制）计算。交换器不用再生设备，再生时间 虑；有再生设备时， t=0，凝结水处理系统自用水也包括在补给水处理系统出力之内 最大 T n m 、 体内再生混床的计算 表二：体内再生混床的计算 序号 计算项目 公式 采用数据 结果 说明 1 总工作 面积（ 正常 A 由附表 3取 40 60 m/h ， 取= 60m/h 最大 m a xm a 号 计算项目 公式 采用数据 结果 说明 8 2 交换器直径 (m) 据附表 21用直径d=定形混床设备，其截面积为1A = 选择 混 床台数 正常 214n 取 整 数 ，1 1 d 为所选用的混床截面积和直径（ m） 最大 4 4 校验实际 运行流速 （ m/h） 正常 不得超过40 60 m/h。此时所选用的混床台数为 (一般不设有再生备用，如有再生备用，混床台数为 备用台数）。 最大 混床内树脂 体 积（ ） 阳树脂 取mh 混床中阳树脂和阴树脂的高度 阴树脂 混床周期制水时间 h 750A=1100J= 340 别为阳树脂和阴树脂的工作交换容量，由附表1 1值； 运行经验数据取 l,如 可取 T 为336h(2周 ) 100%酸 50g/酸耗计算，用盐酸再生， a a xm a 9 7 再生时用酸量台 次 ) , /1000 100150g/表3工业酸 1, 盐酸 =31% 工业盐酸浓度（ %） 再生酸液 , 取 c= 5% 再生酸液浓度（ %） 稀释用水 1000 , 进酸时间（ ,1601000 v取 5m/h， =进酸流速（ m/h） 再生酸液密度 (g/8 再生时 用碱量 台 次 ) 100% 碱 , /1000 50g/碱耗计算，用业碱 1, 取工业碱液 =30% 工业碱浓度（ %） 再生 碱液 , 取 c= 4% 再生碱液浓度（ %） 稀释 用水 000 , 进碱 时间（ ,1601000 v 取m/h， =9.3 进碱流速（ m/h） 再生碱液密度 (g/9 再生时自用水量 台 次 ) 反洗 用水 601取 v=10m/h， t=15 85 v 反洗流速（ m/h） t 反洗时间（ 10 置换 用水 取 m3/置换时水比耗（ m3/ 正洗 用水 取 m3/m3 2m3/7.1 阳树脂正洗水比耗（ m3/ 阴树脂正洗水比耗（ m3/ 部分集 中供应 自用水 据自用水集中供应范围确定 总自用水 V 10 再生用压缩空气量 台 次 ) q=3m2t=1 q 树脂混合压缩空气比耗 ,通常取 2 3m2 ； t 混合时间(1 1 每天耗工业酸量（ t） 00024 ,12 每天耗工业碱量（ t） 00024 ,13 年耗酸量（ t） 247000, aa 年运行 700014 年耗碱量（ t） 247000, 5 每小时自用 水量 m3/h 由前级提供自用水 10 139 根据自用水集中供应范围确定 11 集中供应自用水 2 自用水 、 弱碱 强碱复床工艺 的计算 表 三 ：弱碱 强碱复床工艺计算（采用顺流再生） 序号 计算项目 公式 采用数据 结果 说明 1 设计供水量（ m3/h） 正常 根据自用水集中供应范围确定 最大 m 总工作面积 2碱 阴 床 正常 ,=30m/h 附表 3030m/h 最大 碱 阴 床 正常 ,大 交换器直径（ m） 弱碱 阴床 碱和强碱阴床均选用d=1=碱 阴床 选择阴交弱 碱 阴 床 正常 2,1,)(, 4 1 1 径（ m2,m） 最大 2m a x ,1m a x ,)(m a x , 4 w 2 12 换器台数 强 碱 阴 床 正常 2,1,)(, 4 1 最大 2m a x ,1m a x ,)(m a x ,42 5 校验实际运行流速（ m/h） 弱 碱 阴 床 正常 )(,1 m/h； 2此时确定的阴床台数为：2最大 )(m m 碱 阴 床 正常 )(,1, 大 )(m m 进水中阴离子含量（ ） 强酸 阴离子 2421 3 3431 D 30 2490 341 N 由混凝剂带入的强酸阴离子量 24 3 原水中相应离子浓度 ）为进水中可溶性 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 除碳器后含量为5 弱酸 阴离子 60442 5 阴离子 13 7 一台阴床内树脂体积（ 弱碱 阴床 1， , 弱碱及强碱阴床内树脂装载高度（ m） 碱 阴床 1, 正常供水时周期制水时间（ h） 弱碱 阴床 )(, 000100m3 a= 设计为单元制系统， 0% 串联运行再生时 w；若需要减轻强碱阳树脂有机物污染， 比裕10% 强碱 阴床 )(, 合 计算 )(, 串联运行和再生时，正常供水时每台每昼夜再生次数 41 不超过 1 10 每台再生用碱量套 次 ) 100%碱 1000 ,1000 g s, a=55g/20g/356.2 阴树脂再生碱耗（ g/ c 再生碱液浓度（ %） v 再生碱液流速（ m/h） 工业碱浓（纯）度（ %） 再生碱液工业碱 1, 工业碱液 =30% 7854 再生碱液 , 取再生碱液 c=2% 117810 稀释用水（ 1000 , 14 进碱 时间（ ,100060 m/h =g/度（ g/ 11 每台再生再用水量套 次 ) 小反洗（反洗）用水 6060 11 0m/h 5 m/h 0 v 反洗水流速 （ m/h） t 反洗时间（ 置换 用水 601v=5m/h t=40v 置换水流速（ m/h） t 置换时间（ 小正 洗 用水 6011 v=10m/h t=10v 小正洗流速（ m/h） t 小正洗时间（ 正洗 用水 , 2m3/5 m3/阴树脂正洗水比 耗（ m3/ 集中供应自用水 20 用逆流再生 总自用水 21t f V V 2 每天耗碱量（ t） 00024)(,)( 13 年耗碱量（ t） 247 0 0 0)()(, as 年运行 7000 15 14 每小时自用水量m3/h 由前级提供自用 水 )(,1)(1 据自用水集中范围确定 由集中供应自用水 )(,2)(2 自用水 )(,)( 、 大气式除 表四：大气式除 序号 计算项目 公式 采用数据 结果 说明 1 设备总出力 (m3/h) 正常 ( h 据自用水集中供应范围确定，此处采用算 最大 m a xm a x 选择除 台数 最大 2 采用单元 制系统，此时3 每台除 出力 (m3/h) 1 4 除 q=60h) q 为除 般采用 60h) 5 除 （ m） d=附表 18用 d=型设备其截面积为 校验除 ( 23 214 h) 16 7 进水中 ） 223312122440 8 出水中 （ ） 取 2c =5 5 设计时 般取值为 3 9 填料塔 高度 （ m） 对数平均浓度差(kg/32121 解吸面积 （ 321 10)( K=h 料选用 50塑料多面空心球 ； 取 水 温T=22查表2值 填料层高度（ m） S=236m2/据计算结果及附表 18 H=0 一台除 需填料层体积（ 1H 11 风机校核 风量 (m3/h) 气水比，约20 30 m3/m3 r 单位填料高度的高空阻力，与填料种类、喷淋密度、气水比等有关，约为200 500 Pa/m 风压 (p=295 392) 取 r=350Pa/m (295 392) 1000 五 、 强酸阳交换器 的计算 表五：强酸阳交换器的计算 序 计算项目 公式 采用数据 结果 说明 17 号 1 阳床设计出力(m3/h) 正常 Q 大 Q 总工作面积（ 正常 A 取 =30m/h 速 取 2030m/s 最大 交换器直 径（ m） 附表 20 用 直 径d=型阳床设备 4 选择阳交换器运行台数 正常 214n 取整数，且 1m 1 d 为所选用的阴床截面积和直径（ m2,m） 最大 2m a a xm a 2 5 校验实际运行流速（ m/h） 正常 v 不得超过规定值，此时 般n 最大 进水中阳离子含 量（ ） 323223121312121=l =l K+=l = l = g/l =g/l 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 一台阳床内树脂 体积（ 取 阳床树脂装载高度（ m） 18 8 正常出力时周期 制水时间（ h） 取 750C 阳树脂工作交换容量（ 9 正常出力时每台 每昼夜再生次 数 41 R 不得超过规定值。 10 每台再生用酸量台 次) 100%酸 1000, 55g/g 阳树脂再生酸耗（ g/ 工业酸浓（纯）度（ %） 再生碱液密度（ g/ c 再生酸液浓度（ %） v 再生酸液流速（ m/h） 工业酸 1, =31% 生酸液 , c=3% 释用水（ 1000 , 酸时间（ 1,100060 v=5m/h = 1 每台再生 用水量台 次) 小反洗（反洗）用水 601v=10m/h t=15v 反洗水流速（ m/h） t 反洗时间（ 置换用水 601 v=5m/h t=30v 置换水流速（ m/h） t 置换时间（ 小正洗用水 6011 v=15m/h t=10v 小正洗流速（ m/h） t 小正洗时间（ 正洗用水 取 m3/阳树脂正洗水比耗 m3/中供应自用水 总自用水 ff V 1t 19 12 每台再生用压缩空气量台 次 ) q=0.3 m2 0q 逆流再生顶压用压缩空气比耗 ,取 m2 ，压 缩 空 气 压 3 每天耗酸量（ t） 00024 ,14 年耗酸量（ t） 247000, aa 年运行 700015 每小时自用水量（ m3/h） 由前级提供自用水 1 据自用水集中供应范围确定 由集中供应自用水 2 自用水 、 滤池与澄清池的计算 过滤与混合澄清设备的设计也有两种方法，一是根据出力对设备规格，结构尺寸进行详细计算；二是按现有的定型设计选用定型设备。许多电厂的生活用水都来自预处理，因此，要充分考虑全厂的用水状况来选择定型设备。 1、 滤池的选择与计算 表六：无阀滤 池的计算 序号 计算项目 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 04.1 0 /b 混凝澄清处理，自用水率为4% 最大 04.1 m a xm a x 滤池的选择（台） F 选用 Q=200m3/台 2格 2 取整数 20 3 校验运行流速（ m/h） 正常 1m a x )1( 每 个 尺 寸 ,每台滤池工作面积为 1， m2,m） 最大 1 F 周期制水时间（ h） )( 21m ax F据上面的计算可选用单层石英砂滤料，由于混凝澄清处理01 5 每昼夜每台滤池 反洗次数 4T= R 不得超过规定值 6 反洗用压缩空气量 台 次 ) 100060 1q=20L/( t=5q 根据附表 14 7 反洗用水量台 次 ) 100060 1q=15L/( t=5附表1415L/( s) 8 自用水率校核 %1 0 0m a x 与事先假设的 4%相差不大 第四章 总 结 21 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，基本能够达到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。本次课程设计 进一步巩固和加深我们的理论知识，并结合实践，学以致用。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， 进一步了解电厂中有关水处理的操作过程，提高我们独立提出问题、分析问题、解决问题和实际操作的能力。 通过本次设计我更加清楚地了解了电厂锅炉补给水处理系统的流程及工作原理。本次设计主要完成的工作有：火力发电厂锅炉水处理系统整