Изобразите схему обращения воды в цикле ТЭЦ. Термин «вода» по технологическому назначению.

Контрольная работа

по дисциплине

“Водоподготовка”

Вариант 7

 

 

Выполнил: студент гр. 4-75

Петешев Н.И.

 

 

 

 

Иваново 2017

Вопрос 7

Изобразите схему обращения воды в цикле ТЭЦ. Термин «вода» по технологическому назначению.

 

    Рис. 1. Принципиальная схема обращения воды в цикле ТЭЦ:
1 – котел; 2 – турбина с отборами пара для нужд производства и теплофикации; 3 – электрогенератор; 4 – конденсатор; 5 – конденсатный насос; 6 – установка очистки возвратного загрязненного производственного конденсата; 7 – деаэратор; 8 – питательный насос; 9 – подогреватель добавочной воды; 10 – ВПУ; 11 – насосы возвратного конденсата; 12 – баки возвратного конденсата; 13 – теплофикационный потребитель пара; 14 – производственный потребитель пара

Виды воды

1. Исходная вода - вода, поступающая из водного объекта.

2. Питьевая вода - вода, по своему качеству отвечающая требованиям, установленным для хозяйственных питьевых целей.

3. Производственная вода - вода, используемая в производственном водоснабжении.

4. Прямоточная вода - вода, однократно используемая в технологическом процессе и для охлаждения продукции и оборудования.

5. Последовательно используемая вода - вода, используемая последовательно в технологическом процессе, а также для охлаждения продукции и оборудования.

6. Оборотная вода - вода многократного использования в технологическом и вспомогательном процессах, а также для охлаждения продукции и оборудования и после очистки и охлаждения снова подаваемая для тех же целей.

7. Подпиточная вода - вода, добавляемая в систему оборотного водоснабжения для восполнения потерь, связанных с продувкой, утечкой, уносом и испарением воды, а также с переходом ее в продукцию и отходы.

8. Условно чистые сточные воды - сточные воды, качество которых позволяет использовать их в производственных системах водоснабжения без дополнительной очистки.

9. Очищенные сточные воды    - сточные воды, обработанные с целью разрушения или удаления загрязняющих веществ.

10. Повторно используемые сточные воды - сточные воды, используемые в производственном водоснабжении после соответствующей очистки.

 

Вопрос 17

Вопрос 27

При каких условиях и за счет каких процессов появляются
низкотемпературные отложения в системах охлаждения циркуляционной воды? Как их предотвратить?

На внутренних поверхностях конденсаторов паровых турбин, воздухоохладителей генераторов и по всему трактату охлаждающей воды могут образовываться отложения (преимущественно состоящие из карбоната кальция) и биологические обрастания.

Рассмотрим условия образования отложений карбоната кальция на поверхностях охлаждаемых водой, обладающей карбонатной жёсткостью. В стабильной воде бикарбонатные ионы  находятся в динамическом равновесии с карбонатными ионами  и  , а с другой стороны - с недиссоциированными молекулами растворённой в воде . Со своей стороны, растворенная в воде углекислота находится в равновесии с газообразной углекислотой, присутствующей в пространстве
над водой. Это так называемое углекислотное равновесие нарушается при нагревании воды, вследствие чего часть растворённой в ней углекислоты удаляется. При этом происходит термический распад бикарбонат ионов с образованием  , и летучей  

 

Процесс распада бикарбонатов протекает тем быстрее, чем выше температура и чем энергичнее перемешивание. В прямоточных системах распал бикарбонатов обусловлен нагреванием воды, а в оборотных системах, кроме того, потерей растворённой в воде углекислоты при разбрызгивании воды на градирнях или брызгальных бассейнах. Увеличение концентрации карбонатных ионов при наличии в воде катионов кальция приводит к образованию труднорастворимого осадка , обладающего способностью кристаллизоваться и давагь плотные отложения на охлаждаемых поверхностях .

Так как величина произведения растворимости для карбоната кальция

 весьма мала то при значительной концентрации  концентрация   должна быть низкой. Вместе с карбонатом кальция на охлаждаемых поверхностях конденсаторов могут откладываться взвешенные вещества, которые как бы цементируются карбонатом кальция.

В качестве предупредительных мероприятий против отложения накипи в системах замкнутою (циркуляционного) водоснабжения конденсаторов паровых турбин применяют:

1) продувку циркуляционной системы;

2) рекарбонизацию циркуляционной воды дымовыми газами котлов;

3) обработку циркуляционной воды кислотами;

4) обработку циркуляционной воды фосфатами.

Увеличение продувки циркуляционного водоснабжения способствует снижению карбонатной жёсткости воды и уменьшению низкотемпературного накипеобразования. Однако пределы увеличения продувки ограничиваются экономическими соображениями.

Под рекарбонизацией циркуляционной воды дымовыми газами понимают насыщение её кислотой, содержащейся в дымовых газах котлов. Повышая содержание углекислоты в циркуляционной воде, можно предотвратить распад бикарбонатов даже при значительном повышении карбонатной жёсткости воды.

При обработке циркуляционной воды кислотами происходит разрушение бикарбонатов с образованием свободной углекислоты. Карбонатная жёсткость переходит в некарбонатную в соответствии с дозировкой кислоты. Общая жёсткость при этом остаётся неизменной.

При обработке воды фосфатами предел насыщения воды бикарбонатами
повышается даже в условиях недостаточного количества углекислоты. В этом случае достигается стабильное состояние пересыщения воды бикарбонатами.

 

 

Вопрос 37

Вопрос 47

Вопрос 57

Виды деаэрации

Существует несколько различных устройств, позволяющих освободить подпиточную воду от растворенных газов. Среди них наибольшим доверием эксплуатационников и разработчиков пользуются:

· химические методы очистки;

· термическая водоподготовка.

Химическая очистка заключается в добавлении в воду специальных комплексных препаратов. Присутствие этих соединений в подпиточной воде снижает агрессивное воздействие газов. При этом в разных ситуациях используются строго определенные ингибиторы.

Наиболее простым и доступным методом защиты от газовой коррозии является термическая деаэрация. Ее действие основано на том, что при нагреве подпиточной воды до температуры кипения при постоянном давлении концентрация газов в ней снижается. При этом важно четко выдерживать необходимые параметры, ведь недогрев рабочей жидкости всего на 1 градус не позволяет достичь запланированного снижения газосодержания. Для окончательного удаления из деаэратора выделенных газов применяется подача пара, объем которого превышает нужное для закипания обрабатываемой жидкости количество. При проектировании объем бака термического деаэратора подбирается таким, чтобы длительность обработки в нем воды составляла не менее 30 минут, что способствует не только надежному газоотделению, но и разложению присутствующих в подпитке карбонатов.

 

Вопрос 67

Вопрос 77

Вопрос 87

Вопрос 97

Вопрос 107

В чем принципиальное отличие анионитов от катионитов? Привести примеры.

Иониты обычно состоят из зёрен, хотя производятся и иониты в виде мембран, волокон и тканей. Возьмём для определённости катионит, содержащий катионы водорода. Если через такой катионит пропустить вещество без ионов, например, дистиллированную воду, то ни вещество, ни катионит никак не изменятся. Однако если пропустить раствор соли, то этот раствор превратится в кислоту, а катионит будет содержать уже не катионы водорода, а катионы соли — произойдёт ионообмен. Чтобы вернуть катионит в исходное состояние, через него нужно пропустить кислоту — катионы соли в катионите вновь заменятся на катионы водорода — а затем отмыть от остатков кислоты. Подобным же образом аниониты обменивают свои анионы на анионы среды, в которую их помещают^[2].

Иониты состоят из полимерной матрицы и связанных с ней ионогенных групп. При диссоциации каждая ионогенная группа разделяется на фиксированный ион, связанный с матрицей, и подвижный ион, который и обменивается на ионы раствора. Обычно чем больше заряд обмениваемого иона, тем лучше ионит обменивается им, а если заряды одинаковы, лучше обмениваются ионы, радиус которых больше. Например, сильнокислотные катиониты с сульфогруппами ионы калия K⁺ обменивают лучше, чем ионы лития Li^+[1], поскольку литий и калий расположены в одной подгруппе таблицы Менделеева и атомный номер калия больше, чем у лития, поэтому и радиус иона у него больше. Другой пример: сильноосновные аниониты обменивают ионы иода I^- лучше, чем ионы хлора Cl^-[1], поскольку хлор и иод расположены в одной подгруппе и атомный номер иода больше, чем у хлора, поэтому и радиус иона у него больше.

 

Вопрос 117

Вопрос 122

Часть 2

Река: Иртыш;

Тип станции: ТЭЦ;

Тип котла: барабанный;

Параметры котла:

    - паропроизводительность:  50 т/ч;

    - давление:                        40 ата;

    - температура:                  460 °С.

Содержание ионов и оксидов, мг/кг:

Ca²⁺ = 28,1                                                 Cl- = 34

Mg²⁺ = 17,0                                           NO  = 3,0

Na⁺ + K⁺ = 36,1                                     SiO  = 5,65

HCO₃^- = 165                                          Fe₂O₃ + Al₂O₃ = -

SO  = 31,7

Взвешенные вещества, мг/кг: 172,4

окисляемость, мгО₂/кг:         14,8

Ж₀ = 2,8 мг-экв/л;

Ж_к = 2,7 мг-экв/л.

Ж_и.в. = 28,1/20,04 + 17/12,16 = 2,8 = Ж₀ (мг-экв/л);

[HCO₃-]_и.в. = 165/61,02 = 2,7 (мг-экв/л);

Ж_и.в. > Щ_и.в...

[HCO₃-]_и.в. = Ж_к = Щ_и.в. = 2,7 (мг-экв/л);

Ж_нк. = Ж_и.в. - Щ_и.в. = 2,8 – 2,7 = 0,1 (мг-экв/л).

 

Минерализация:

[Cl^-] + [SO ] = 34/35,48 + 31,7/48,03 = 1,62 - маломинерализованная

вода.

Вода со средней жесткостью, гидрокарбонатная, кальциевая.

 

Предочистка:

- К – И – М -, где

К – коагуляция примесей воды в осветлителе;

И – известкование дозированной СаО;

М – фильтрация воды на механических фильтрах.

 

Коагуляция (сернокислым железом FeSO₄ · 7H2O):

Суммарная реакция:

 

    2FeSO₄ + O₂ + H₂O + 8OH^- → 4Fe(OH)₃ ↓ + 4SO

 

Известкование:

 

    CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ ↓ + H₂O

    Ca(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂ → 2CaCO₃ ↓ + 2H₂O

    Mg(HCO₃)₂ + 2Ca(OH)₂ → Mg(OH)₂ ↓ + 2CaCO₃ ↓ + 2H₂O

MgCl₂ + Ca(OH)₂ → Mg(OH)₂ ↓ + CaCl₂

MgSO₄ + Ca(OH)₂ → Mg(OH)₂ ↓ + CaSO₄.

 

Качество воды после предочистки:

Остаток коагулянта, мг/л                                         Fe³⁺ < 0,1

Снижение окисляемости, %                                      40 – 50

Снижение содержания кремниевой кислоты, %      30 – 40

за счет осаждения с Mg²⁺

Свободная углекислота, СО₂ мг/л                                  0

Щелочность общая, мг-экв/л, в т.ч.:

гидратная ОН^-:                                                 0,1 – 0,2 ± 0,05

карбонатная СО :                                                 0,6 – 1,2

бикарбонатная НСО :                                                  0

рН                                                                                    9,5 – 10,4

Остаточная жесткость, мг-экв/л:                    (0,7 – 1,3) + Ж  + Д_к

в том числе:

общая:

некарбонатная:                                             увеличивается на Д_к

магнезиальная:                                                   снижается

Содержание взвеси, мг/л:                                         менее 3

Солесодержание, мг/л:               уменьшается, примерное конечное =

= солесодержание исходной + 19Д_к –

       - 50∆Щ_общ. – 3,5∆О_к.

Стабильность - доумягчаемость, мг-экв/л:              0 – 0,05

 

Ионитная обработка воды:

- HNa – D – Na_II –

HNa – фильтры HNa – катионирования в смешанном слое

D – декарбонизатор

Na_II – натрий – катионитные фильтры II ступени.

 

- HNa –:

2NaHCO₃ + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O + 2CO₂

NaHCO₃ + HCl → NaCl + H₂O + CO₂

 

– D –:

CaCO₃ · MgO + 3 CO₂ + 2H₂O ↔ Ca(HCO₃)₂ + Mg(HCO₃)₂

 

– Na_II –:

2R/NA⁺ + Ca²⁺ ↔ R₂/Ca₂⁺ + 2Na⁺

2R/Na⁺ + Mg²⁺ ↔ R₂/Mg²⁺ + 2Na⁺

 

 

Показатели качества воды после ионитной обработки:

- остаточная жесткость:   0,1 мг-экв/л

- Щ_о.в.:                                  0,3 – 0,4 мг-экв/л

- S (сухой остаток Na):      S_н.в. + 2,69 Ж_Са + 10,84Ж_мд.

- S_н:                                      S_н.в. – 20,04 Ж_Са – 12,16Ж_мд. + 61,02Ж_к/2

- кислотность фильтрата:   К_ф = Ж_о – Ж_к

- углекислота, мг/л О₂:         [СО₂]^ОС.

 

 

Качество питательной воды котлов с естественной циркуляцией должно удовлетворять следующим номам:

Общая жесткость, мкг-экв/дм³ для котлов, (не более):

- на жидком топливе:                                                       5

- на других видах топлива:                                              10

Содержание соединений железа, мкг/дм³ для котлов (не более):

- на жидком топливе:                                                       50

- на других видах топлива:                                              100

Содержание соединений меди в воде перед

деаэратором, мкг/дм³ для котлов (не более):

- на жидком топливе:                                                       10

- на других видах топлива:                                       не нормируется

Содержание растворенного кислорода в воде после

деаэратора, мкг/дм³, не более:           20

Содержание нефтепродуктов, мг/дм³, не более:                      0,5

Значение рН:                                                                      8,5 – 9,5

Содержание кремниевой кислоты, мкг/дм³, не более:

- для ГРЭС и отопительных ТЭЦ:                                                 80

- для ТЭЦ с производственным отбором пара: устанавливается теплотехническими испытаниями

C писок литературы:

 

1. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей. – М.: Энергоатомиздат, - 1989 год.

2. Громогласов А.А., Копылов А.С., Пильщиков А.П. Водоподготовка: Процессы и аппараты. – М.: Энергоатомиздат, - 1990 год.

3. Стерман Л.С., Покровский В.Н. Физические и химические методы обработки воды. – М.: Энергоатомиздат, - 1991 год.

4. Кострикин Ю.М., Мещерский Н.А., Коровина О.В. Водоподготовка и водный режим энергообъектов низкого и среднего давления. Справочник – М.: Энергоатомиздат, - 1990 год.

5. Мещерский Н.А. Эксплуатация водоподготовительных установок электростанций высокого давления. – М.: Энергоатомиздат, - 1984 год.

6. Лифшиц О.В. Справочник по водопроводке котельных установок. – М.: Энергия, - 1976 год.

7. Маргулова Т.Х., Мартынова О.И. Водные режимы тепловых и атомных электростанций. М.: Высш. шк., - 1987 год.

8. Лапотышкина Н.П., Сазонов Р.П. Водоподготовка и водно-химический режим тепловых сетей. – М.: Энергоатомиздат, - 1982 год.

9. Вихрев В.Ф., Шкроб М.С. Водоподготовка. – М.: Энергия, - 1973 год.

10. Белан Ф.И. Водоподготовка. М.: - Энергия. – 1979 год.

11. Минькина Н.Н. Физико-химические процессы в пароводяном цикле электростанций. М.: Энергия, - 1977 год.

12. Маргулова Т.Х. Химические очистки теплоэнергетического оборудования. Выпуск 2. – М.: Энергия, - 1978 год.

 

Контрольная работа

по дисциплине

“Водоподготовка”

Вариант 7

 

 

Выполнил: студент гр. 4-75

Петешев Н.И.

 

 

 

 

Иваново 2017

Вопрос 7

Изобразите схему обращения воды в цикле ТЭЦ. Термин «вода» по технологическому назначению.

 

    Рис. 1. Принципиальная схема обращения воды в цикле ТЭЦ:
1 – котел; 2 – турбина с отборами пара для нужд производства и теплофикации; 3 – электрогенератор; 4 – конденсатор; 5 – конденсатный насос; 6 – установка очистки возвратного загрязненного производственного конденсата; 7 – деаэратор; 8 – питательный насос; 9 – подогреватель добавочной воды; 10 – ВПУ; 11 – насосы возвратного конденсата; 12 – баки возвратного конденсата; 13 – теплофикационный потребитель пара; 14 – производственный потребитель пара

Виды воды

1. Исходная вода - вода, поступающая из водного объекта.

2. Питьевая вода - вода, по своему качеству отвечающая требованиям, установленным для хозяйственных питьевых целей.

3. Производственная вода - вода, используемая в производственном водоснабжении.

4. Прямоточная вода - вода, однократно используемая в технологическом процессе и для охлаждения продукции и оборудования.

5. Последовательно используемая вода - вода, используемая последовательно в технологическом процессе, а также для охлаждения продукции и оборудования.

6. Оборотная вода - вода многократного использования в технологическом и вспомогательном процессах, а также для охлаждения продукции и оборудования и после очистки и охлаждения снова подаваемая для тех же целей.

7. Подпиточная вода - вода, добавляемая в систему оборотного водоснабжения для восполнения потерь, связанных с продувкой, утечкой, уносом и испарением воды, а также с переходом ее в продукцию и отходы.

8. Условно чистые сточные воды - сточные воды, качество которых позволяет использовать их в производственных системах водоснабжения без дополнительной очистки.

9. Очищенные сточные воды    - сточные воды, обработанные с целью разрушения или удаления загрязняющих веществ.

10. Повторно используемые сточные воды - сточные воды, используемые в производственном водоснабжении после соответствующей очистки.

 

Вопрос 17