锅炉房工艺设计2.ppt

1、锅炉房热力系统设计,蒸汽锅炉房汽水系统设计-水处理系统,系统的任务： 对原水进行过滤、软化、除盐、除碱和除气 第9.2.1条， 水处理设计应符合锅炉安全和经济运行的要求。 水处理方法的选择，应根据原水水质，对锅炉给水和锅水的质量要求、补给水量、锅炉排污率、水处理设备的设计出力等因素确定。 经处理的的锅炉给水，不应使锅炉的蒸汽对生产和生活造成有害的影响。 9.2.2 额定出口压力小于等于2.5MPa（表压）的蒸汽锅炉和热水锅炉的水质，应符合现行国家标准工业锅炉水质标准GB1576的规定。 额定出口压力大于2.5MPa （表压）的蒸汽锅炉汽水质量，除应符合锅炉产品和用户对汽水的质量要求外，尚应符合

2、现行国家标准火力发电机组及蒸汽动力设备汽水质量GB/T12145的有关规定。,水质标准,水质标准,水质标准,水质标准,水质标准,水质标准,水质标准,化学水处理系统设计,化学水处理方案构成,锅内水处理,软化,或除盐,或除碱,除气（氧气或二氧化碳,后处理,锅外水处理,过滤,按位置分类,9.2.6 蒸汽锅炉、汽水两用锅炉的给水和热水锅炉的补给水，应采用锅外化学水处理。符合下列情况之一的锅炉可采用锅内加药处理： 1 单台额定蒸发量小于等于2t/h，且额定蒸汽压力小于等于1.0MPa（表压）的对汽、水品质无特殊要求的蒸汽锅炉和汽水两用锅炉； 2 单台额定热功率小于等于4.2MW非管架式热水锅炉；,9.2

3、.7 采用锅内加药水处理时，应符合下列要求： 1 给水悬浮物含量不应大于20mg/L； 2 蒸汽锅炉给水总硬度不应大于4mmol/L，热水锅炉给水总硬度不应大于6mmol/L； 3 应设置自动加药设施； 4 应设有锅炉排泥渣和清洗的设施。,预处理,根据锅炉房设计规范（GB 50041-2008）第9.2.3条，原水悬浮物的处理应符合下列要求： a、悬浮物含量大于5mg/L的原水，在进入顺流再生固定床离子交换器前，应过滤； b、悬浮物含量大于2mg/L的原水，在进入逆流再生固定床或浮动床离子交换器前，均应过滤； c、悬浮物含量大于20mg/L的原水或经石灰水处理后的水，均应经混凝、澄清和过滤。,

4、依据,预处理,当使用天然水作为锅炉用水时，其悬浮物指标超过规范的要求，必须采用过滤措施。 当使用水厂供应的生活用水（自来水）时，过滤程序已由水厂完成，原则上锅炉房内不再采用过滤措施。 除此以外，当原水碳酸盐硬度较高时，可采用石灰预处理； 当原水含盐量较高时，经技术经济比较后，可采用预脱盐处理。,做法,锅炉排污率,锅炉排污率与炉水相对碱度是确定水处理方案的重要依据，因此必须在确定水处理方案前算出 锅炉排污率应按水处理前的原水和水处理后的水质分别计算，前者是为确定水处理方案提供依据，后者则是为选择水处理设备、给水设备及指导运行和技术经济比较提供依据。 排污率还应按照各种热负荷的使用情况，分时期进行

5、计算。若锅炉房热负荷包括生产、采暖、通风、生活负荷，则应按采暖期、非采暖期分别计算，又如，锅炉房热负荷包括生产、采暖、通风、空调（制冷）、生活负荷，则应按采暖期、过渡期、空调期分别计算。取其大值，作为不利情况下考虑选择水处理设备的依据。,锅炉排污率与锅水相对碱度的计算,排污率还应按水中碱度和含盐量分别计算，并取其大值，作为锅炉排污率。 排污率与凝结水回收率或总给水量相关联，因此，须采用试算法求得，即应先假定一个排污率，计算得到总给水量后，然后再算出一个排污率，二者相对误差3时，即可认为假定的排污率有效，自此而算出的各种水量亦有效。 当蒸汽锅炉房采用大气热力式除氧时，除氧蒸汽的耗量与总水量相关联

6、，也须要采用试算法。 当不考虑除氧器损失的情况下，除氧蒸汽量近似等于其凝结水量，除氧蒸汽凝结水需计入总凝结水量，影响凝结水回收率，从而影响排污率的计算，在这种系统中，排污率的计算须要两重试算。,排污率计算步骤,1）假设一个排污率，计算锅炉总给水量,锅炉额定蒸发量，t/h,锅炉排污率，按碱度和含盐量分别先假定后验证，%,管路漏水损失,排污率计算步骤,2）计算凝结水回收量,生产、采暖、通风、空调（制冷）、生活负荷（t/h）对应的凝结水回收率（%）,生产、采暖、通风、空调（制冷）、生活负荷（t/h）,当有热力除氧时，除氧蒸汽凝结水也须计入,排污率计算步骤,2）计算凝结水回收量,当不考虑除氧器损失的情

7、况下，除氧蒸汽量 近似等于其凝结水量,则除氧蒸汽耗量可根据进出除氧器介质的质量和热量平衡进行计算。,待除氧最大水量（单位为t/h）,除氧器耗汽量(t/h),除氧器进出口水的焓，kJ/kg,进入除氧器的蒸汽的焓，kJ/kg,除氧器的效率，%,排气中蒸汽的损失量（设有排汽冷却器时为除氧器耗汽量的5%10%，不设排汽冷却器时不超过耗汽量的1%2%），t/h,排污率计算步骤,3）得到总凝结水回收率 4）计算排污率（碱度，含盐量）,碱度计算,锅炉,若仅考虑软化（即碱度不变），忽略管路漏水,由质量平衡：,一般为0,排污率计算步骤,9.2.8 采用锅外化学水处理时，蒸汽锅炉排污率应符合下列要求： 1 蒸汽压

8、力小于等于2.5MPa （表压）时，排污率不宜大于10； 2 蒸汽压力大于2.5MPa （表压）时，排污率不宜大于5。 3 锅炉产生的蒸汽供供热式汽轮机发电机组使用，且采用化学软化水为补给水时，排污率不宜大于5%；采用化学除盐水为补给水时，排污率不宜大于2%,锅外水处理系统-化学软化水处理设备的型式选择,原水总硬度6.5mmol/L时，宜采用固定床逆流再生离子交换器；原水总硬度2mmol/L时，可采用固定床顺流再生离子交换器； 原水总硬度4mmol/L、水质稳定、软化水消耗量变换不大且设别连续不间断运行时，可采用浮动床、流化床或移动床离子交换器。 原水总硬度大于6.5mmol/L，当一级钠离子

9、交换器出水达不到水质标准时，可采用两级串联的钠离子交换系统。 原水碳酸盐硬度较高，且允许软化水残留碱度为1.01.4mmol/L时，可采用钠离子交换后加酸处理，加酸处理后的软化水应经除二氧化碳处理，软化水的PH值应连续监测。 原水碳酸盐硬度较高，且允许软化水残留碱度为0.350.5mmol/L时，可采用弱酸阳离子变换树脂或不足量酸再生氢离子交换剂的的氢-钠离子串联系统处理。 当化学软化水处理不能满足锅炉给水水质要求时，应采用除盐水处理系统。常用的除盐水处理方式有：离子交换、反渗透、电渗析等方式。除盐水处理系统派出的清洗水宜回收利用；酸、碱废水应经中和处理后达标排放。,依据,(1)化学水处理设备

10、的出力的计算,锅炉房设计规范（GB 50041-2008）第9.2.3条，化学水处理设备的出力，应按下列各项损失和消耗量计算： 蒸汽用户的凝结水损失； 锅炉房自用蒸汽的凝结水损失； 锅炉排污水损失； 室外蒸汽管道和凝结水管道的漏损； 采暖热水系统的补给水； 水处理系统的自用化学水； 其他用途的化学水。,富裕系数,锅炉补给水量，t/h,锅炉房自用软化水量，t/h。（主要指逆流再生钠离子交换器反洗过程所用的软化水量，由交换器截面和不同顶压方式下所对应的反洗水流速先假定后验证）,供给锅炉房之外使用的软化水量，t/h,主要指生产工艺用软化水量和供热网需要补充的软化水量，前者由工艺专业提供数据，后者则根

11、据热网漏损率为热网循环水量的1%,热力系统各类汽水损失,离子交换软化系统选型与计算,浮动床、流动床离子交换设备适用于原水水质稳定，软化水出力变化不大，连续不间断运行 固定床离子交换设备无须上述要求，是工业锅炉房的常用软化水设备。 固定床离子交换设备按再生方式可分为顺流再生和逆流再生两种。 固定床逆流再生与顺流再生相比较具有相对原水硬度适应范围大且出水质量好，再生盐耗低(20)，自用水率即水耗低(3040%)，故被广泛采用。 固定床顺流再生离子交换器操作比逆流再生简单，在一定条件下仍有采用。,离子交换软化系统选型与计算,离子交换树脂的交换容量大，交换速度快，所以钠离子交换的常用离子交换剂是强酸性

12、阳离子交换树脂(型号：0017)。 钠离子交换软化水系统一般分为单级和双级(即二个单级串联)两种。 固定床逆流再生钠离子交换器，进水总硬度一般小于6.5mmol/L，最高进水总硬度小于10mmol/L，单级出水即可达到锅炉水质标准的要求(0.03mmolL)。 单级固定床顺流再生钠离子交换器，进水总硬度不宜大于2 mmol/L。对于原水硬度较高，且对降低原水碱度无要求时，则应考虑采用双级钠离子串联系统。 采用双级钠离子交换各级出水的残余硬度可按下列指标控制：第一级交换器出水硬度小于0.050. lmmol/L，第二级交换器出水硬度小于0. 005mmol/L。,固定床钠离子交换器计算指标,固定

13、床逆流再生的反洗是指大反洗。当再生剂耗量逐渐上升或出水水质逐渐下降时，要考虑进行一次大反洗。一般运行1020个周期要进行一次大反洗。 置换时间按置换水量（一般为交换剂体积 的0.51倍计算）除以置换水流量（交器截面积 置换流速 ），即,常用固定床逆流再生钠离子交换器(无顶压)各项指标计算数据汇总,固定床逆流再生钠离子变换器计算示例,见表9-5 注意：表下方的解释项,全自动软水装置,出力小于10t/h的固定床离子交换器，宜选用全自动软水装置 一般外国进口的自动控制阀内装有吸入饱和盐液的喷射器，无须设置盐液泵，为此全自动软水装置的进水压力一般要求为0.250.3MPa，(最佳为0.28MPa)。

14、全自动钠离子交换器计算指标与手动钠离子交换器(本节前述)略有不同，自动离子交换器的运行流速可达30mh左右，交换器的工作周期主要决定于制备饱和盐液和再生过程所需的时间，一般不宜小于6h。 全自动钠离子交换器有顺流和逆流再生两种，顺流再生的盐耗比较高全自动钠离子交换器分带盐液过滤装置和不带盐液过滤装置两种，全自动软水器配制盐液用水均为原水而非软水。,除碱系统选型计算-1）钠离子交换后加酸处理,经钠离子交换后，水中的碱度不变，为了降低碱度，可在软化水中加酸(一般用硫酸)来中和水中的碱度。,经硫酸中和处理后，生成的CO2可在除CO2器中除去。 加酸处理后软化水的残留碱度可采用1.01.4mmol/L

15、；当采用准确的计量加酸装置时，出水碱度可降低到0.50.8mmol/L. 加酸处理后软化水中的含盐量略有增加，软化水的碱度每降低1mmol/L，水中的SO2-4增加48mgL，游离CO2增加44mgL，CO32-降低30mgL。,钠离子交换后加酸处理水中的含盐量,原水的碱度(mmol/L),软化水残留碱度(mmol/L),中和碱度的加酸量 (100H2SO4),(gm3),除碱系统选型计算-2）氢-钠离子交换,当原水的碳酸盐硬度较大或有负硬度(水中含有钠碱度)时，采用氢-钠离子交换法可降低原水的硬度和碱度，也可除去部分含盐量，从而实现降低锅炉排污率的目的。 氢-钠离子交换法有串联、并联、综合多

16、种系统 氢-钠串联软化除碱系统中，氢离子交换器内树脂可采用强酸阳离子交换树脂，也可采用弱酸阳离子交换树脂。强酸阳离子交换树脂可除去全部阳离子，弱酸阳离子交换树脂只能除去水中与HCO3-相对应的Ca2+、Mg2+离子，其周期出水pH值平均值大于7，由后续的钠离子交换器保证出水硬度合格。弱酸阳离子交换树脂还具有工作交换容量大、再生容易、再生比耗(实际再生剂用量与理论再生剂用量之比)低(1.051.1)等优点。 氢-钠并联软化除碱系统中氢离子交换器采用强酸阳离子交换树脂。,除碱系统选型计算-2）氢-钠离子交换,我国目前常用的氢-钠离子交换系统是采用弱酸阳离子交换树脂的氢-钠串联系统。 氢-钠串联系统

17、中全部原水先流经氢离子交换器，氢离子交换器一般采用固定床顺流再生，出水经除CO2器除去水中的CO2后进入中间水箱，再由中间水泵送入钠离子交换器。钠离子变换器一般选用固定床逆流再生，也可选用固定床顺流再生。 这种氢-钠串联系统，在运行中需将弱酸氲离子交换器正洗至pH7方可投入运行，且出水碱度与原水特性有很大关系，难以人工控制。 在实际应用中，可以将部分原水绕过弱酸氢离子交换器与其出水相混合。这样，弱酸氢离子交换器正洗至出水pH7就可以投入运行，用原水碱度中和弱酸氢离子交换器出水中的酸度，同时可以根据需要(如工业蒸汽锅炉压力1.0MPa时，其锅水碱度在626mmol/L)，通过调节原水与弱酸氢离子

18、交换器出水的比例控制系统出水(残留)碱度。 该系统的出水水质：残余硬度(Ca2+Mg2+)0.03mmol/L，碱度0.30.5mmol/L，,除碱系统选型计算-2）氢-钠离子交换,软化水的含盐量,(mg/L),钠离子交换器的进水硬度(mmol/L),系统出水的残余碱度(mmol/L)，一般为0.30.5mmol/L,该系统的适用范围：适用于原水碱度较大，如 2 mmol/L，或有负硬度(即AH)，并且水中Hy很小，强酸根SO42- 、Cl-等较小的水,原水非碳酸盐硬度(mmol/L),氢离子交换器出水残余碳酸盐硬度(数值上等于允许系统出水残余碱度,mmol/L,除碱系统选型计算-2）氢-钠离

19、子交换,氢离子交换器计算负荷,钠离子变换器计算负荷,(mmol/L),(mmol/L),钠离子交换器出水允许残余硬度(mmol/L，锅炉水质标准,0.03mmol/L,固定床顺流再生氢离子交换器计算指标见表9-6。 弱酸树脂氢离子交换器计算示例见表9-7。,除盐系统选型设计,通过软化或软化除碱后，不能达到规定的给水标准或排污要求时，就应考虑对原水进行除盐，以便能较彻底地解决问题 使用酸碱溶液进行再生，设备和管道均应有防腐涂料或衬胶处理。根据水质情况尽量运用弱酸弱碱交换树脂或强酸弱酸、强碱弱碱的双层床，以降低酸碱耗量。一般在强酸根离子SO42-、Cl-、NO3-2mmol/L时，可以选用弱碱树脂

20、；当碱度A2mmol/L、HA时，也可以选用弱酸树脂。除了采用离子交换外，还可以采用电渗析和反渗透等方法除盐。 一级除盐系统的计算方法和步骤可参考表9-7弱酸树脂氢离子交换器计算示例和表9-5固定床逆流再生钠离子交换器计算示例。除盐离子变换器(顺流再生)设计数据见表9-9，除盐离子交换器（逆流再生）设计数据可见表9-10。,一级除盐系统流程图,再生液制备系统,再生液的制备包括再生剂的贮存、溶解、计量、输送等功能。 阳离子交换剂常用固体再生剂有氯化钠(食盐)，常用液体再生剂有硫酸、盐酸。,氯化钠(食盐)溶液制备系统及计算,常用氯化钠溶液的制备系统有以盐溶解器为主的盐液制备系统和以盐溶液池为主设备

21、的盐液制备系统和以盐溶液池为主的盐液制备系统。盐溶液池的盐液制备系统无论处理水量大小均可应用，是当前用得最多的盐液制备系统，见图9-2。 盐溶液池分为稀盐液池和浓盐液池各一个。稀盐液池的有效容积应至少能满足最大一台(次)钠离子交换器再生用的盐液量。浓盐液池的作用是湿法贮存并配制饱和浓度盐溶液(室温下约为2326)，浓盐液池的有效容积一般为315天的食盐消耗量(当浓盐液池底部设有慢滤层，应扣除这部分容积)。盐溶液池一般为混凝土制，为了防腐在池内壁贴瓷砖或用玻璃钢，塑料板做内衬那样更好。盐液泵一般不设备用泵。,氯化钠(食盐)溶液制备系统及计算,再生一台(次)氯化钠消耗量,(kg),钠离子交换器截面

22、积(m2),钠离子交换剂交换层高度(逆流再生压层树脂不计在内)(m),钠离子交换剂工作交换容量(表9-4)(mol/m3),氯化钠再生剂耗量(表9-5)(kgmol),配制一台(次)氯化钠再生溶液的耗水量,氯化钠溶液的质量分数(见表9-4)，用整数代入(例如7用7代入公式),稀盐液池的有效容积,浓盐液池的有效容积,(m3),(m3),贮存食盐的天数，一般为515d,钠离子交换器延续运行时间(h),食盐的纯度，一般为0.960.98,食盐的视密度(过去称堆比重)(kg/m3)，按800 kg/m3计算,盐液泵的流量,( m3/h),盐溶液的再生流速(见表9-4)(m/h),盐液泵的扬取1020m

23、,硫酸、盐酸溶液的制备系统的计算,酸液制备系统包括酸液贮槽、计晕箱或稀释箱，卸输酸泵、喷射器等设备组成,盐酸溶液的制备系统 1-贮酸槽；2-酸计量箱；3-输酸泵；4-酸喷射器,硫酸、盐酸溶液的制备系统的计算,硫酸溶液的制备系统 1-贮酸槽；2-硫酸稀释箱；3-输酸泵；4-酸喷射器,硫酸、盐酸溶液的制备系统的计算,酸的贮槽一般采用卧式贮酸槽，槽的壳体常用碳铜制作，亦有用硬聚氯乙烯、玻璃钢等材料制作的。碳钢壳体内壁的防腐蚀层，盐酸用橡胶衬里，硫酸质量分数在90以上不允许用橡胶衬里，一般腐蚀可采用环氧树脂等防腐蚀涂料。 贮酸槽一般采用低位布置，槽车运来的酸液，利用位差自流卸入贮酸槽内，再生时用的酸液

24、利用输酸泵抽吸贮槽内的酸液，压送至酸计量箱或酸液稀释箱。贮酸槽也可采用较高位置布置，卸酸时利用输酸泵抽吸槽车酸液，压进至贮酸槽内，再生时用的酸液利用位差自流入酸计薰箱或酸液稀释箱。不允许用向槽车或卧式贮酸槽内输入压缩空气(加压)的方法输出再生酸液。坛装浓酸推荐用真空吸取或水泵水射器抽吸的方法不允许向坛中充气挤压，也不允许直接起吊酸坛把手以免发生危险。,硫酸、盐酸溶液的制备系统的计算,盐酸再生液一般采用酸计量箱计量浓盐酸，并用盐酸喷射器稀释、输送所需浓度的盐酸至离子交换器。 浓流酸的浓度较高，硫酸稀释过程中将释放大量的热量，直接由浓硫酸配制成所需浓度的再生液给设备的材料带来困难，同时误操作等不可

25、预计的因素可能导致严重事故，因此设计中采取在硫酸稀释箱内将浓硫酸配制成20以下质量分数的硫酸溶液，再经硫酸喷射器稀释并输送所需质量分数的硫酸溶液至离子交换器。 输送酸液的管道可采用增强塑料管、复合玻璃钢管及不锈钢管。,硫酸、盐酸溶液的制备系统的计算,再生一台(次)100质量分数的硫酸或盐酸消耗量,氢离子交换剂交换层高度(逆流再生压层树脂不计在内)(m),氢离子交换剂工作交换容量(表9-6)(mol/m3),硫酸或盐酸再生剂耗量(表9-6)(kg/mol),再生一台(次)工业用盐酸或硫酸消耗量,工业用盐酸或硫酸的质量分数(),酸计量箱的有效容积,工业用盐酸或硫酸的密度(g/cm3,贮酸槽的总有效容积,贮存酸的天数，一般为1530d,氢离子交换器连续运行时间(h),硫酸