锅炉补给水处理课程设计综述Word格式文档下载.docx

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附录22

第一章课程设计任务书

1.1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。

1.2课程设计题目

4X200MW+冰300MW机组火力发电厂锅炉补给水处理课程设计（冬季水质）

1.3课程设计原始资料

1.3.1水源夏季水质

样品名称

湘江水样

取样地点

江边泵房

取样日期

2006.12.12

分析日期

12.12—20

名称

符号

单位

结果

外状

微浊

全硬度

YD

mmol/L

这里的值一定要通过计算！

！

浑浊度

ZD

mg/L

碳酸盐硬度

H厂

pH值

7.42

非碳酸盐硬度

Hf

游离二氧化碳

CO2

4.96

负碱度

AG

耗氧量

COD

4.88

全碱度

JDq:

2.16

全固形物

QG

酚酞碱度

JDft

溶解固形物

RG

273.6

氢氧根

OH-

悬浮物

XG

碳酸根

CO32-:

全硅

SiO2

21.8

重碳酸根

HCO3-

130.8

活性硅

10.1

硫酸根

SO42-

90

铁铝氧化物

R2O3

氯根

Cl-

13.3

铁

Fe3+

⑷/L

305.4

硝酸银

NO3-

铝

Al3+

99.71

磷酸根

3-

PO4

1

铜1

Cu2+

20.11

钾离子

+

K

4.3

钙离子

Ca2+

38

钠离子

Na

17.64

镁离子

Mg2+

8.46

氨

NH3

1.5

1.3.2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

1.4课程设计内容

1.4.1火力发电厂锅炉补给水水量的确定；

1.4.2水源水质资料及其他资料；

1.4.3离子交换系统选择；

1.4.4水处理系统的技术经济比较；

1.4.5锅炉补给水处理系统工艺计算及设备选择；

1.4.6管道、泵、阀门的选择；

1.4.7流程图、设备平面布置图以及主要单体设备图。

1.5课程设计要求

1.5.1遵守学校的规章制度与作息时间；

1.5.2按照布置的课程设计内容，认真计算、校核、绘图；

1.5.3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；

1.5.4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。

1.6课程设计成果

1.6.1水处理平面布置图

1.6.2水处理工艺流程图

1.6.3600纤维精密过滤器设备图

1.6.4DN2800阳离子交换器结构图这里的图每个人的不一样，要注意！

！

1.6.5DN2800阴离子交换器结构图

1.6.6DN2000体内再生混床设备图

1.6.7①1200计量箱设备图

1.6.8碱储罐设备图

1.7课程设计安排

1.7.1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；

1.7.2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；

1.7.3第三周：

进行上机用CAD进行绘制有关设备工程图。

1.7.4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

2.1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。

2.2设计的方案选择

2.2.1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。

2.2.2工艺方案的选择

补给水处理工艺流程是根据出水要求和机组容量的大小等因素综合确定的

（1）水质中强酸阴离子含量计算结果为2.63mmol/L，碳酸盐硬度为0mmol/L，硬度为0mmol/L，其中强酸跟阴离子含量高，所以该方案选择弱型床。

（2）进水中CO2含量为2.26mmol/L,，大于0.5mmol/L，因此方案必须采用除碳器。

同时，根据计算所得除碳器的喷淋密度为56.88m3/（m2.h）,小于60,选择大气式除CO2器。

（3）夏季水质中悬浮物含量为0,小于50mg/L，所以方案采用混凝过滤，不采用澄清池。

又根据计算和经济比较，过滤系统采用单层石英砂无阀滤池，进行接触混凝过滤，，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，能及时发现，确保出厂水质达标。

（这里容易出错，老师的重点也在这里！

）

（4）由于水源水质中的强酸根阴离子含量高，若采用采用强碱阴离子交换器除盐，设备的负荷量大，不经济，因此采用弱碱-强碱复床、阳床一级除盐再加混合离子交换系统，出水

水质能达到锅炉运行的要求。

2.3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f单层滤料无阀滤池f清水箱f清水泵f阳离子交换器f除碳器t中间水箱f阴离子

父换器

f

混合离子交换器1

除盐水箱

除盐水泵

主厂房

—f/

补给水箱

2.4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

3.1给水处理系统供水量

表一补给水处理系统的计算

序号

计算项目

公式

采用数据

说明

厂内正常水汽损失量（m3/h）

D^aD

D仁DXa"

=670>

4X2.0

%+1025X3>

.5%=99.7

3

99.73

125〜200MW、300〜

600MW以上机组厂内

D1为最大连续蒸发量

的2.0%、1.5%

2

锅炉排污量

（m3/h）

Dp=p汉D

p=0.3%

17.27

该设计取排污率为0.3%

启动或事故增加的损失量

D2=2axD[2）

a=6%

D300MW=1025m3/h

61.50

100MW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6%

4

锅炉正常补给

水量（m3/h）

Q=D<

|+D3+C4+D5

+D6+Dp

D1=111.15Dp=18.21

117

D3=D4=D5=D6=0

5

锅炉最大补给

Q'

max=D1+D2+D3+

D4+D5+D6+Dp

D1=111.15D2=123

Dp=18.21

178.5

6

水处理系统出

力

（m3

/h）

正常

'

T+t

Qn—（1+a）QnT

取a=0（自用水全部逐级自供）;

T=20h,t=4h

（交换器不设再生设备用）

140.4

a为除盐设备自用水率。

工作周期T按一级除盐设备计算。

交换器不用再生设备，再生时间t按每天4h考虑。

最大

Q_QT+tQmax-Qn丁

214.2

3.2体内再生混床的计算

表二体内再生混床的计算

总工作

面积（m2）

An=d

V

Qn=155.24

Qmax=302.84

v=50m/h

2.34

由附表3-1可知v取

40〜60m/h

A_Qmax

^max—

3.57

交换器直径（m）

d=1.13”冗

1.72

由附表21-1，选用直

径d=1.8m的定形混床设备，其截面积为

A1=2.54

选择混

床台数

nm_An_4Ann典.2

A兀d

n取整数，

nmaxAnn+1

A1,d为所选用的混床截面积和直径

（m,m）

nM-嚅—4Amax

1"

max2

A1nd

校验实际

运行流速

（m/h）

Qn

nAn：

重点！

后面一

些类似的也同

样很重要！

55.28

V不得超过40〜60

m/h。

Qmax

^max-△m

A1nmax

42.17

混床内树

脂体积

（m3/台）

阳树脂

Vrc=AhRc

hRc=0.5m,

hRA=1.0m

1.27

hRC,hRA为混床中阳

树脂和阴树脂的高度

阴树脂

Vra=A-jhRA

2.54

混床周期制水时间

（h）

VrcEc+VraEa

T=

QnCj

mnn

Ec=1750mol/m3

EA=1100mol/m

Cj=0.1mmol/L

357.3

Ec和Ea分别为阳树脂和阴树脂的工作交换容量。

Cj是混床进水离子浓度，由运行经

经验数据取得

0.05-0.1mmol/l。

7

再生时

用酸量

[kg/（台?

次）]

100%酸

ma,p=VrcEcRc/1000

Rc=150g/mol

333.3

8

按酸耗计算，用盐酸

再生，Rc取100〜

150g/mol（附表3-1）

工业酸

ma,i—ma,p

匕=31%

1075.

©

—工业盐酸浓度

再生酸液

ma,r=ma,p-

c

c=5%

6667.

c—再生酸液浓度

稀释用水

3m

、，ma,「一ma,i

Va—

1000

5.59

进酸时间

（min）

60ma，r

ta—

1000A15P

va=5m/h

P=1.02g/cm3

30.88

Va—进酸流速p—再

生酸液密度

再生时用碱量[kg/（台?

100%碱

m$,p=VrcEcRa/1000

RA=250g/mol

558.8

按碱耗计算，用

NaOH再生，Ra取

200-250g/mol

工业碱

ms,i—ms,p

=30%

1862.

67

匕—工业碱浓度

再生

碱液

ms,r=ms,p一

c=4%

1397

c—再生碱液浓度

计算公式

备注

ms,r_ms,i

Vs

12.11

进碱时间

60ms,r

ts=

1000AvsP

vs=5m/h

P=1.04g/cm

31.73

vs—进碱流速

P—再生碱液密度

9

自用水

量

3/

[m/（台•

反洗用水

60

v=10m/h

t=15min

6.35

V—反洗流速t—反洗时间

置换用水

Vd=Wrc+Vra）0d

33

ad=2m/m

7.62

ad—置换时水比耗

（m/m）

正洗用水

Vf=VrcQc+VRA&

a

ac=6m/m

aa=12m/m

38.1

ac—阳树脂正洗水比耗

aa—阴树脂正洗水比耗

部分集中

供应用水

V2=Va+Vs+Vb+Vd

34.69

总自用水

Vt=Va+Vs+Vb+Vd+Vf

72.79

10

再生用压缩空气量

[m/（台次）]

VaM=qAt

q=3m3/（m2min）

t=1min

q—树脂混合压缩空

气比耗，通常取2〜

32

3m/（mmin）

;

t—混合时间（min）,

通常取0.5〜1min;

压缩空气压力0.1〜

0.15MPa

11

每天耗工业酸量（t）

M

Mma,inn

ma=24

1000T

0.072

12

每天耗工业碱量（t）

M…ms,inn

ms=24

0.16

13

年耗酸量（t）

mm^7000

ma,a=ma汉

24

21.00

以年运行

7000h计

14

年耗碱量（t）

mm7000

msa=msx

s,as24

46.67

15

每小时自用水量m3/h

由前级提供自用水

xzMVfM

V1=〒nn

0.11

集中供应

、，MV2M

V2=——nn

T

0.10

总自用水

、，MVM

Vt=尹"

0.20

根据自用水集中供应

范围确定

3.3强碱阴离子交换器的计算

表三强碱阴交换器的计算

阴床设计

出力m3/h

140.6

根据自用水集中供应范围确定，此处采用VtM计算

Q；

L=Qmax2“

214.4

总工作面

积（m2）

qaAn

v=30m/h

4.69

由附表3-2可知，v

取20〜30m/h

qa

3max

Amax—

7.15

d=1.13A

2.44

根据附表3-4，选用直径d=2.5m的定形阴床设备，其截面积为A1=4.91

选择阴交换器运行台数

AAn4An

nn_A_j2A兀d

n取整数，式：

nWaxAnf+1

A1,d为所选用的阴床截面积和直径

（m,m）

.AAnax4Anax

nmax==7

Aid

V—n

n八A

28.64

v不得超过20〜30

m/h

Qmaxmax一AnA

厂1■'

max

21.83

进水中阴离子含量mmol/L

强酸阴离子

送As=1/2[SO42-]+[CI-

-3-

]+[NO3]+1/3[PO4]+Dn

[Cl-]=13.3mg/L

[SO42]=90mg/L

[P04]=1mg/L

DN=0.35mmol/L

2.63

Dn—由混凝剂带入的强酸阴离子量

卜&

一】等为原水中相应离子浓度

SiO2（mg/L）为进

弱酸阴

离子

yA=CO2+SiO2

J4460

CO2=4.96mg/L

SiO2=21.8mg/L

0.48

水中全硅的含量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

总阴离子

ZA=E^As+区Aw

3.11

一台阴床内

树脂体积（m3）

VRA=AhRA

取hRA=2.0m

9.82

hRA—阴床树脂装载高度（m）

正常出力时周期制水时间（h）

丁VraEa

QAZAnn

Ea—阴树脂工作交换容量

EA=2300mol/

m

51.6

正常出力时每台每昼夜再生次数

R不得超过规定值

每台再生用碱量

[kg/（

台次

）]

VraEAgAms,p=

gA=65g/mol

1355.2

gA—阴树脂再生碱耗，通常取值

<

60〜65g/mol

c—再生碱液浓度v—再生碱液流速

■—工业碱浓度

ms,i—ms,p-

Z

4517.2

再生碱液

ms,r=ms,p—

c=3%

45172

稀释用水（m3）

-.ms,r—ms,i

Vs一

40.65

t60ms,r

s一1000AvP

v=5m/hP=1.03

g/cm3

53.59

每台再生再用水量

[m3/（

小反洗用水

叭tv^—

v=10m/ht=15min

12.8

v为反洗水流速为

5〜10m/s

t—反洗时间

置换用水

vA1t

Vd=—L

v=5m/ht=30min

v—置换水流速

兰5m/s

t—置换时间

小正洗

用水

v3

Vf1一60

v=10m/ht=10min

8.18

v—小正洗流速t—小正洗时间

Vf=VRAaA

取aA=3m3/m3

29.46

aA—阴树脂正洗水

比耗，1〜3m3/m3

集中供应自用

V2=Vs+Vb+Vd

45.62

根据自用水集中供

水

应范围确定

Vt=Vs+Vb+Vd+V和+Vf

83.26

每台再生用压缩空气

量[m3/（台次）]

A

Vai=qAts

q=0.3m/（m-min）

ts=30min

44.19

q—逆流再生顶压用压缩空气量，通

常取0.2〜

0.3m3/（m2min）,压

缩空气压力0.03〜

0.05MPa

每天耗碱量（t）

Ams,inn

ms=24

2.10

aa