Водоснабжение промышленных предприятий. Метод умягчения воды

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО «Якутский государственный инженерно-технический институт»

Архитектурно-строительный факультет

 

 

Кафедра: водоснабжения 

и водоотведения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ

ВОДОСНАБЖЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ 

МЕТОД УМЯГЧЕНИЯ ВОДЫ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

КП. ВиВ.08-ПЗ

обозначение

 

 

 

 

Выполнил:

студент V курса

группы ВВ-08

Дьяконов Д.С.

 

Руководитель:

Константинова Т.И.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Якутск 2012

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

 

ПРОЕКТНАЯ РАЗРАБОТКА

 

КП.ВиВ.08-ПЗ.Р

обозначение

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

Введение Лист

1. Баланс системы водоснабжения  ПП 3

1.1 Расчет баланса системы  водоснабжения 3

1.2 Критерий рациональности  использования воды 5

1.3 Определение требуемого  расхода умягченной воды 6

2.  Расчет и проектирование  станции умягчения воды 8

2.1 Анализ химического  состава воды 8

2.2 Расчет ступеней Na-катионирования 9

2.3 Расчет второй ступени  Na-катионирования 10

2.4 Определение расходов  воды на собственные нужды  станции 14

2.5 Алгоритм расчета  расходов воды на собственные нужды станции 14

2.6 Расчет первой ступени  Na-катионирования 17

2.7 Солевое хозяйство 22

2.8 Подбор оборудования 24

Использованная литература 26

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Водоснабжение промышленных предприятий (ПП) отличается разнообразием  схем использования воды на производствах, требованиями к качеству воды, значительными расходами.

В данной работе реализованы  проектирование и расчет станции  умягчения воды для водоснабжения  ТЭЦ, снабжающей электроэнергией заводы производящие анодную, катодную и электролитную  медь.

Все расчеты произведены в соответствии с требованиями современной нормативно-технической и технологической документации.

Проектирование выполнено  с применением современных материалов, технологий и оборудования.

 

 

 

1. Баланс систем водоснабжения промышленных предприятий

1.1. Расходы воды в  оборотных системах

 

Требуемые объемы воды и характеристики производственного процесса необходимо определить по годовому потреблению  воды на различные нужды ПП.

Во первых, необходимо оценить качество исходной. Исходная ода расходуется, как правило, на технические нужды и хозяйственно-питьевые. Причем, на технические нужды возможно подача воды из городского водопровода питьевого качества. Это решение обуславливается требованиями к качеству воды и экономическими соображениями. Во-вторых, необходимо оценить все потери воды на предприятии. Это безвозвратные потери воды в процессе производства и продувочные расходы – сброс воды из системы для освежения солевого состава воды оборотного водоснабжения. В-третьих, необходимо оценить потери оборотной горячей воды в охлаждающих устройствах, например градирнях потери на унос и испарение, определить расход охлажденной воды и найти добавочный расход воды.

 

2. Расчет баланса системы водоснабжения

 

1.2.1. Годовой объем производства

                                                                                                 (1.1)

где Расчетная производительность промышленного предприятия; число рабочих дней в году: дней; - число рабочих часов в сутки, ч.

 

 

2. Годовой расход воды по каждой категории водопотребления

                                                   

                                                (1.2)

где среднегодовой расход воды на 1 т продукта для различных категорий водопотребления, согласно [2]; коэффициент изменения среднегодовых расходов воды по сезонам года.

 

Производство						к
А	15	2,5	2,5	0,01	0,01	1
Б	11,25	1,9	1,9	0,01	0,01	1
В	20	3,3	3,3	0,01	0,01	1

 

 

 

 

 

Таблица 1

Годовые расходы воды по категориям водопотребления

 

Производство
А	197,1*106	32,85*106	0,13*106	0,13*106	32,85*106
Б	187,2*106	31,61*106	0,16*106	0,16*106	31,61*106
В	280,2*106	46,23*106	0,14*106	0,14*106	46,23*106
Σ	664,5*106	110,7*106	0,43*106	0,43*106	110,7*106

 

1.2.3. Потери воды в системе водоснабжения

 

Определяются согласно рекомендациям раздела 1 [1] в зависимости  от теплообменных аппаратов, температур воды и воздуха.

- Расход воды на продувку принимаем 3% от общего расхода оборотной воды:

                                        

                                                    (1.3)

 

 

- расход воды на испарение с градирни определяется на основании п. 11.9 [1], по формуле 1.3;

 

                                                                                       

где    - коэффициент учитывающий долю теплоотдачи испарением в общей теплоотдаче, принимается согласно табл. 36 [1], ;

- разность температур воды  перед и после охладителя,

                                       - - ,       

- расход воды на ветровой унос с градирни принимается в зависимости от вида охладителя по табл. 38 [1]:

 

 

Полученные данные используются для построения балансовой схемы  водоснабжения ПП и определения  .

 

1.3. Критерии рациональности использования воды

 

1.3.1. Техническое совершенствование оборотной системы

 (1.3)

 

1.3.2. Рациональность использования воды

 (1.4)

 

1.3.3. Безвозвратное потребление и потери воды

 (1.5)

 

1.4. Определение требуемого расхода умягченной воды.

 

В системе оборотного водоснабжения ПП основную роль играют насосные станции для подачи оборотной воды на охлаждающие устройства и подачи охлажденной воды в цеха ПП. Для их питания требуется большое количество электроэнергии, которое вырабатывает ТЭЦ. В свою очередь, для генераторов ТЭЦ требуется глубоко умягченная вода.

Расход глубоко умягченной воды для ТЭЦ определяется по формуле 1.6:

 

 (1.6)

где  часовой расход электроэнергии на подачу воды, МВт/ч.

 

 (1.7)

 

где  Плотность воды, 1000 ; Коэффициент полезного действия насосов, ; суммарный годовой расход в системах ПП, м³/год; расчетный напор насосов,  м; Время работы ТЭЦ в году. ч/год – при конденсационном режиме работе ТЭЦ (без отбора пара);

удельный расход умягченной воды для котлов, м³/МВ-ч

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Расчет и проектирование станции  умягчения воды

 

2.1. Анализ химического состава воды

 

Проектирование сооружений по умягчению воды начинается с выбора технологической схемы и состава  сооружений и установок в зависимости от показателей качества исходной воды и требований потребителя. Для этого необходимо определить следующие показатели: форма жесткости, общую щелочность, общее солесодержание.

 

2.1.1. Общая жесткость воды, мг-экв/л

 

 (2.1)

где содержание ионов кальция и магния в исходной воде.

 

2.1.2. Карбонатная жесткость  воды

 

определяется по содержанию ионов бикарбонатов –

 

2.1.3. Не карбонатная жесткость

 (2.2)

 

 

2.1.4. Общая щелочность воды

 

Определяется суммой анионов слабых кислот, способных реагировать соляной или серной кислотами. Поскольку в природных водах преобладает анион НСО₃, их щелочность при определяется концентрацией бикарбонатов.

 

 

2.1.5. Общее солесодержание

 

 

                                                                                                           (2.3)

 

2.  Расчет ступеней Na-катионирования

 

Na-катионирования п.12 приложения 7[1] применяется для умягчения подземных и поверхностных вод с содержанием взвешенных частиц до 5-8мг/л и цветностью до 30 градусов. Количество ступеней умягчения определяется требованием к качеству умягченной воды, согласно п.13 прил.7 [1] и по следующей методике:

Требуемая жесткость  мг-экв/л.

 

2.2.1. Жесткость фильтра на выходе после первой ступени

 (2.4)

где  константа реакционной способности, ; коэффициент эффективности регенерации катионита для 1 ступени умягчения, принимается по табл.1 прил.7 [1], ;

 общее солесодержание, мг-экв/л.

 

 мг-экв/л

 

2.2.2. Жесткость фильтра после второй ступени

 (2.5)

где  коэффициент эффективности регенерации катионита для 2 ступени умягчения, по табл.1 прил.7 [1]; общее солесодержание после 1 ступени катионирования, определяется по формуле 2.6.

 

 (2.6)

 мг-экв/л

 

 мг-экв/л

 

 

3. Расчет фильтров для Na-катионирования

 

Расчет заключается  в выборе катионитового материала (загрузки). Числа рабочих и резервных фильтров по каждой ступени умягчения, определение расходов воды на собственные нужды станции (регенерацию катионитового материала: взрыхление, регенерацию, отмывку).