火力发电厂锅炉补给水处理设计书.doc

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8200MW+3300MW机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mg/L0全硬度mmol/L0pH7.42全碱度mmol/L2.16游离二氧化碳mg/L4.96酚酞碱度mmol/L0耗氧量mg/L4.88氢氧根mg/L0溶解固形物mg/L273.6碳酸根mg/L0全硅mg/L21.8重碳酸根mg/L130.8铁g/L305.4硫酸根mg/L90铝g/L9971氯根mg/L13.3铜g/L20.11磷酸根mg/L1钙离子mg/L38钾离子mg/L4.3镁离子mg/L8.46钠离子mg/L17.64氨mg/L1.5碳酸盐硬度mmol/L02. 机组的额定蒸发量200MW、300MW、600MW锅炉额定蒸发量分别为670t/h、1025t/h、1900t/h；600MW锅炉定位汽包锅炉，1000MW锅炉定位直流锅炉。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2、 水处理工艺流程图3、 3000双介质过滤器设备图4、 DN2000混合离子交换器结构图5、 DN2000阴离子交换器结构图6、 酸碱储罐设备图7、 1200碱计量箱设备图 8、 TF140160400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CAD进行绘制有关设备工程图。4、 第四周：进行上机对课程设计书进行编写。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、AutoCAD2000应用教程、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CAD绘制设计出相应的设备。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 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。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）D=8670+31025=8435=1.5%D1=D=84351.5%=126.53126.53125200MW以上机组厂内正常水汽损失为最大连续蒸发量的2.0%300600MW以上机组厂内正常水汽损失为最大连续蒸发量的1.5%2锅炉排污量（m3/h）=0.3%25.31该设计取排污率小于0.3%按0.3%3启动或事故增加的损失量（m3/h）6%1025 m3/h123100MW以上机组启动或事故增加的损失量取最大一台锅炉最大连续蒸发量的0.6%4锅炉正常补给水量（m3/h） =126.53 =25.31151.83D3=D4=D5=D6=05锅炉最大补给水量（m3/h）=126.53 =123 =25.31274.83D3=D4=D5=D6=06水处理系统出力（m3/h）正常取a=0.1(自用水全部逐级自供时，=0；部分集中供应时，=0.1-0.2待计算完毕后再返校)；T=20h，t=4h（交换器不设再生设备用)=0 T=20h t=4h182.20a为除盐设备自用水率。工作周期T按一级除盐设备（单元制）计算。交换器不用再生设备，再生时间t按每天4h考虑；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 329.79二、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（m2）正常=182.20=329.793.04由附表3-1可知取4060 m/h，取=60m/h最大5.50序号计算项目公式采用数据结果说明2交换器直径(m) 1.97根据附表21-1，选用直径d=2.0m的定形混床设备，其截面积为=3.143选择混床台数正常n取整数，1A1，d为所选用的混床截面积和直径（m2，m）最大44校验实际运行流速（m/h）正常 58.02不得超过4060 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 52.505混床内树脂体积（m3/台）阳树脂 取1.57hRC ，hRA为混床中阳树脂和阴树脂的高度阴树脂 3.146混床周期制水时间 Ec=1750mol/m3EA=1100mol/m3CJ=0.1mmol/L340Ec 和EA分别为阳树脂和阴树脂的工作交换容量，由附表1-1和1-2取值；CJ是混床进水离子浓度，由运行经验数据取0.050.1mmol/l,如T计算值太大，也可取T为336h(2周) 7再生时用酸量kg/(台次)100%酸/1000 Rc=150g/mol412.13按酸耗计算，用盐酸再生，Rc取100150g/mol(附表3-1)工业酸 盐酸 =31%1329.50工业盐酸浓度（%）再生酸液 取c= 5%8242.6再生酸液浓度（%）稀释用水m3 6.91进酸时间（min）取=5m/h， =1.02g/cm330.88va进酸流速（m/h）再生酸液密度(g/cm3)8再生时用碱量kg/(台次)100% 碱/1000 RA=250g/mol863.5按碱耗计算，用NaOH再生，RA取200-250g/mol工业碱 取工业碱液=30%2878.3工业碱浓度（%）再生碱液 取c= 4%21587.5再生碱液浓度（%）稀释用水m3 18.71进碱时间（min） 取=5m/h， =1.04g/cm379.3进碱流速（m/h）再生碱液密度(g/cm3)9再生时自用水量m3/(台次)反洗用水 取v=10m/h，t=15min785v反洗流速（m/h）t反洗时间（min）置换用水 取ad=2m3/m39.42ad置换时水比耗（m3/m3）正洗用水 取ac=6m3/m3aa=12m3/m347.1ac阳树脂正洗水比耗（m3/m3）aa阴树脂正洗水比耗（m3/m3）部分集中供应自用水42.89根据自用水集中供应范围确定总自用水 89.9910再生用压缩空气量m3/(台次) q=3m3/(m2min)t=1 min9.42q树脂混合压缩空气比耗,通常取23m3/(m2min)；t混合时间(min)，通常取0.51min；压缩空气压力0.10.15MPa11每天耗工业酸量（t） 0.09412每天耗工业碱量（t） 0.20313年耗酸量（t） 27.42以年运行7000h计14年耗碱量（t） 59.2115每小时自用水量m3/h由前级提供自用水 0139根据自用水集中供应范围确定集中供应自用水 0.126总自用水 0.2646三、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182.26根据自用水集中供应范围确定最大330.062总工作面积弱碱阴床正常 =30m/h6.08由附表3-1可知，v取2030m/h最大11.00强碱阴床正常6.08最大11.003交换器直径（m）弱碱阴床2.78弱碱和强碱阴床均选用d=2.8m的定型设备，A1=6.16m2强碱阴床2.784选择阴交换器台数弱碱阴床正常n为整数，且1A1，d为所选用的阴床截面积和直径（m2,m）最大2强碱阴床正常1最大25校验实际运行流速（m/h）弱碱阴床正常29.591v不得超过20-30 m/h；2此时确定的阴床台数为：最大26.79强碱阴床正常29.59最大26.796进水中阴离子含量（mmol/L）强酸阴离子+Cl-=13.3mg/L=0mg/L=90mg/L=1mg/L DN=0.35mmol/L2.63DN由混凝剂带入的强酸阴离子量mmol/L、Cl-为原水中相应离子浓度mmol/LSiO2（mg/L）为进水中可溶性SiO2含量，当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CO2经除碳器后含量为5mg/L弱酸阴离子CO25mg/LSiO218.5mg/L0.42总阴离子3.057一台阴床内树脂体积（m3）弱碱阴床12.32和为弱碱及强碱阴床内树脂装载高度（m）A1=6.16 m2强碱阴床9.248正常供水时周期制水时间（h）弱碱阴床=3000mol/ m3=1100mol/ m3 a=0.15mmol/L81.76和根据附表1-2和1-4取值。 设计为单元制系统，Ts应比阳床周期富裕10%-20%。串联运行再生时Ts=Tw；若需要减轻强碱阳树脂有机物污染，Tw应比Ts富裕10%-20%。强碱阴床97.84混合计算84.779串联运行和再生时，正常供水时每台每昼夜再生次数1R值一般不超过110每台再生用碱量kg/(套次)100%碱a=55g/molgs=120g/mol2356.2gA阴树脂再生碱耗（g/mol）c再生碱液浓度（%）v再生碱液流速（m/h）工业碱浓（纯）度（%）再生碱液密度（g/cm3）工业碱工业碱液=30%7854再生碱液取再生碱液c=2%117810稀释用水（m3）109.956进碱时间（min）=5 m/h=1.02 g/cm3225.1111每台再生再用水量m3/(套次)小反洗（反洗）用水=10m/h=15 min=8 m/h=30 min40.04v反洗水流速（m/h）t反洗时间（min）置换用水v=5m/ht=40min20.53v置换水流速（m/h）t置换时间（min）小正洗用水v=10m/ht=10min10.27v小正洗流速（m/h）t小正洗时间（min）正洗用水=12m3/m3=5 m3/m3172.48aA阴树脂正洗水比耗（m3/m3）集中供应自用水=0106.03采用逆流再生总自用水Vf1=0278.512每天耗碱量（t）2.2313年耗碱量（t）650.42以年运行7000h计14每小时自用水量m3/h由前级提供自用水4.07根据自用水集中范围确定由集中供应自用水2.29总自用水6.57四、大气式除CO2器的计算表四：大气式除CO2器的计算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(ws)=6.57m3/h187.404根据自用水集中供应范围确定，此处采用计算最大335.2572选择除CO2器台数最大= 2采用单元制系统，此时为所确定的台数3每台除CO2器出力(m3/h)187.4044除CO2器工作面积（m2）q=60m3/(m2 /h)3.12q为除CO2器喷淋密度，一般采用60m3/(m2 /h)5除CO2器直径（m）d=1.131.997由附表18-1，选用d=2.0m定型设备其截面积为A1=3.146校验除CO2器喷淋密度59.68q应小于或等于60m3/(m2 /h)7进水中CO2含量（mg/L）HCO-=130.8CO2=4.96CO32-=099.318出水中CO2含量（mg/L）取=5mg/L5设计时c2一般取值为3-5mg/L9填料塔高度（m）对数平均浓度差(kg/m3)0.030解吸面积（m2 ）K=0.44m/h1338.94填料选用50塑料多面空心球；取水温T=22oC,查表2-21得K值填料层高度（m）S=236m2/m3 1.81根据计算结果及附表18-1，取H=2.0m10一台除CO2器需填料层体积（m3)）V1=A1H6.2811风机校核风量(m3/h)取i=25 m3/m34685.1i气水比，约2030 m3/m3r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200500 Pa/m风压(Pa)p=rH+(295392)取r=350Pa/m(295392)1000五、强酸阳交换器的计算表五：强酸阳交换器的计算序号计算项目公式采用数据结果说明1阳床设计出力(m3/h)正常187.40最大335.262总工作面积（m2）正常取=30m/h6.25流速v按附表3-2中推荐值选用，即取2030m/s最大11.183交换器直径（m）2.825由附表20-1-2，选用直径d=3.0m定型阳床设备4选择阳交换器运行台数正常n取整数，且1A1=7.07，d为所选用的阴床截面积和直径（m2,m）最大25校验实际运行流速（m/h）正常26.51v不得超过规定值，此时为确定的阳床台数（一般不设再生备用） 最大23.716进水中阳离子含量（mmol/L）Ca2+=3.8mg/lMg2+=8.46mg/lK+=17.64mg/l Na+= 17.64mg/lFe3+=305.4g/lAl3+=99.21g/l1.80阳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（m3）取hRC1.6m11.312hRC 阳床树脂装载高度（m）8正常出力时周期制水时间（h）取EC=1750mol/ m358.6EC阳树脂工作交换容量（mol/ m3）9正常出力时每台每昼夜再生次数 1R不得超过规定值。10每台再生用酸量kg/(台次)100%酸1088.78gC阳树脂再生酸耗（g/mol）工业酸浓（纯）度（%）再生碱液密度（g/cm3）c再生酸液浓度（%）v再生酸液流速（m/h）工业酸=31%3512.19再生酸液c=3%36292.67稀释用水（m3）32.78进酸时间（min）v=5m/h=1.01g/cm360.9911每台再生用水量m3/(台次)小反洗（反洗）用水v=10m/hA1=7.07t=15min17.675v反洗水流速（m/h）t反洗时间（min）置换用水v=5m/hA1=7.07t=30min17.675v置换水流速（m/h）t置换时间（min）小正洗用水v=15m/hA1=7.07t=10min17.675v小正洗流速（m/h）t小正洗时间（min）正洗用水取aC=3m3/m333.94aC阳树脂正洗水比耗m3/m3集中供应自用水50.455总自用水119.7412每台再生用压缩空气量m3/(台次)q=0.3 m3/(m2min)A1=7.07=30min63.63q逆流再生顶压用压缩空气比耗,取0.20.3m3/(m2min)，压缩空气压力0.030.05MPa13每天耗酸量（t）1.4414年耗酸量（t）420以年运行7000h计15每小时自用水量（m3/h）由前级提供自用水 1.18根据自用水集中供应范围确定由集中供应自用水0.86总自用水=2.04六、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197.02 混凝澄清处理，自用水率为4%最大350.792滤池的选择（台）选用Q=200m3/h定型设备，每台2格2 取整数3校验运行流速（m/h）正常每个尺寸为3.3m3.3m，知,每台滤池工作面积为A1=21.78m29.01A1，d为所选用的阴床截面积和直径（m2,m）最大8.054周期制水时间（h）24.96根据上面的计算可选用单层石英砂滤料，滤料高度0.7m,由于混凝澄清处理5每昼夜每台滤池反洗次数T=24.951R不得超过规定值6反洗用压缩空气量m3/(台次)q=20L/(m2.s）t=5min130.68q根据附表14-1取值。7反洗用水量m3/(台次) q=15L/(m2.s）t=5min98.01由附表14-1，q取1215L/(m2s)8自用水率校核4.02%与事先假设的4%相差不大第四章 总 结 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体方案的比较与选