ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Н. П. ОГАРЁВА»
(ФГБОУ ВПО «МГУ им. Н.П. Огарёва»)
ИНСТИТУТ МЕХАНИКИ И ЭНЕРГЕТИКИ
КАФЕДРА ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Методические указания
к выполнению контрольной самостоятельной работы по курсу
«Водоподготовка в котельных»
для студентов специальности
140106.65 – «Энергообеспечение предприятий»
Саранск 2013
УДК 621.1 ББК 31.3 |
Печатается по решению учебно - методической комиссии института механики и энергетики Мордовского государственного университета им. Н.П.Огарева |
Полковников Н.Ф. Методические указания к выполнению контрольной самостоятельной работы по курсу «Водоподготовка в котельных».
Учебное пособие. – Саранск: Издательство Мордовского государственного университета им. Н.П.Огарева. 2012. – 124 с.
Методические указания содержат теоретические сведения, формулы и методики расчетов для выполнения контрольной самостоятельной работы по курсу «Водоподготовка в котельных». Предназначена для студентов направления подготовки «Теплоэнергетика».
При выполнении контрольной работы студенты приобретают навыки определения расходов воды на подпитку теплосети, по выбору оборудования и составлению схемы водоподготовки, расчетов режимов работы водоподготовительного оборудования, определению расходов воды и реагентов на ХВО.
|
ã Мордовский государственный университета им. Н. П. Огарева ã Н. Ф. Полковников
|
Содержание
ВВЕДЕНИЕ 5
2. Состав природной воды 7
3. Показатели качества воды 7
4. Обработка воды для водогрейных котлов 8
3.1. Удаление механических примесей с помощью фильтров 9
3.2. Удаление железа из воды 9
3.2. Умягчение воды методом ионного обмена 12
5. Расчет и подбор основного оборудования химводоочистки 14
4.1. Определение расходов воды через ХВО 15
5.2. Выбор Na-катионитного фильтра 16
5.3. Определение количества регенераций фильтра 18
5.4. Определение количества соли на регенерацию 19
5.5. Определение количества технической воды на ВПУ 19
6. Описание технологического процесса водоподготовки 20
5.1. Конструкция с схема обвязки Na– катионитового фильтра 22
5.2. Режимы работы Na– катионитового фильтра 24
4. Расчет оборудования водоподготовительной установки 27
4.2. Расчёт ионообменной ёмкости катионита 28
4.3. Определение объёма катионита в фильтрах 28
4.5. Определение расхода соли 29
на регенерацию Na-катионитовых фильтров 29
7. Библиографический список 32
8. Приложения 33
Введение
То что вода вблизи наших городов никуда не годиться, вряд ли кто-то станет оспаривать. Её нельзя пить и использовать для приготовления пищи не только в естественном, но даже и в водопроводном варианте. Причины этого - различные примеси, начиная от речного песка и заканчивая растворенными солями и вредоносными бактериями. Очистку приходится проводить как на бытовом, так и на промышленном уровне.
Если рассматривать промышленность, то качество воды больше всего досаждает энергетической сфере (энергетике) – той, где происходит нагрев и перемещение теплой воды. Проблемы из-за примесей у неё возникают в ста процентах случаев, а масштабы её распространения грандиозны – в любом населенном месте нашей страны. И везде нужна водоподготовка!
К объектам энергетики, скорее всего теплоэнергетики, отнесем следующие:
- котельные установки;
- отдельные промышленные водонагревающие установки;
- оборудование, использующие нагревательные элементы или получающее теплую воду со стороны;
- трубопроводы (одно из самых больных мест энергетики).
Нетрудно заметить, что во всех случаях ключевым словом является «тепло». Оно способствует накипеобразованию и ускорению процессов коррозии. И объемы этих процессов колоссальны. Водоподготовке в энергетике посвящены множество книг и научно-технических разработок. По ней читаются курсы лекций во многих ВУЗах на энергетических специальностях. Если не бороться с накипеобразованием и процессами коррозии, то большую часть оборудования придется менять с недопустимой скоростью. Современная нагревательная техника сама по себе является сложной и капризной, изначально предъявляющая высокие требования к качеству поступаемой воды.
Питание энергетических котлов необработанной природной (сырой) водой недопустимо, так как содержание различных примесей в этой воде является причиной нарушения нормальной работы котлоагрегатов. Исходная (природная) вода содержит различные механические, минеральные и органические примеси. Поэтому для питания котлов она не пригодна, так как даже при самых благоприятных условиях работы котлы, подогреватели, теплообменники зарастают накипью, забиваются продуктами отложений, а растворенные в воде газы вызывают коррозию металла.
Накипеобразование ведет к нарушению нормальных условий теплового и гидравлического режимов работы оборудования котельных, снижая их экономичность и надежность. Запущенный водно–химический режим подготовки воды быстро выводит оборудование котельной из строя.
Накипь, имеющая низкую теплопроводность, препятствует охлаждению воды поверхностей нагрева, что приводит к перегреву металла и снижению его прочности и появлению в трубах разрывов (свищей) и выпучин (отдушин). Так, толщина накипи всего 0,2 ÷ 0,3 мм на стенках экранных труб уже вызывает появление выпучин. Наличие накипи приводит также к повышению температуры газов, уходящих из котельного агрегата, снижению его коэффициента полезного действия и большому увеличению расхода топлива на парообразование. Так, при толщине 1 мм расход топлива увеличивается примерно на 2–3%. Накипь уменьшает живую площадь сечения кипятильных и экранных труб котла, в связи с чем нарушается циркуляция пароводяной смеси в котле, что приводит к авариям.
Основные источники образования накипи на внутренних поверхностях нагрева котлов – соли Са и Mg, находящиеся в поступающей в котел воде в растворенном состоянии. К наиболее распространенным накипеобразующим соединениям относятся двууглекислый кальций Са(НСО3)2 и двууглекислый магний Mg (НСО3)2. Углекислые соли Са и Mg, растворимые только в присутствии углекислоты, выпадают при подогреве воды, то есть когда из воды выделяется углекислота. Такая накипь образуется в виде рыхлого осадка, легко удаляемого при продувке или очистке котла. Более твердую накипь дает гипс, или сернокислый кальций СаSO4. Если в воде содержится хлористый магний MgCl2, то он разлагается в котле на гидрат магния, образующий также твердую накипь, и на соляную кислоту.
Подпиточная вода тепловых сетей от водогрейной котельной получается после предварительной обработки на относительно несложном оборудовании химводоочисток.
Система водоподготовки в энергетике может включать в себя следующие операции:
- Подготовительные (грубая очистка простейшими фильтрами).
- Ионообменное обессоливание.
- Обратный осмос.
- Декарбонизация.
- Деаэрация.
- Водород-катионирование или натрий-катионирование, а так же смешанный процесс.
Каждый из этих процессов сложен сам по себе, но они в состоянии обеспечить требуемые производительность и уровень очистки. Оборудование для них трудно назвать дешевым, да и химические реагенты последние годы только дорожают. Но, в конечном счете,водоподготовка в энергетике экономически оправдана.
А чтобы сделать процесс оптимальным его должны разрабатывать и внедрять профессионалы, имеющие профильные знания и опыт работы.
Любой промышленной водоподготовке и водоочистке должны предшествовать соответствующие исследования, как воды, так и оборудования. После этого разрабатывается проект, описывающий предлагаемую систему с описанием последовательности шагов очистки.