火力发电厂水处理设计说明书.docx
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火力发电厂水处理设计说明书
◎渤n
火力发电厂锅炉
补给水处理设计
题目8X200+3X300MW火力发电厂水处理
院（系）：
化学与生物工程学院
专业：
应用化学
班级：
姓名：
学号：
指导老师：
完成时间：
2011年_A±_月日
课程设计成绩评定表
课程设计评分（按下表要求评定）
评分项目
设计说明书质量
（50分）
图纸质量
（30分）
任务完成情况
（10分）
学习态度
（10分）
合计
（100分）
得分
指导教师评语
指导老师签名：
年月日
教研室主任审核意见
教研室主任签名：
年月日
水在火力发电厂中的生产工艺中，既是热力系统的工作介质，也是某些热力设备的冷却物质，所以水质的优劣，是影响发电厂安全经济运行的重要因素。
社会不断的进步，对电力的需求也日益增加，随着大型火电机组建设规模不断扩大，人们对电厂锅炉补给水的品质提出了更高的要求，从而对电工厂化学水处理也提出了更高的要求。
火力发电厂的用水多来自于江、河、水库等水力资源，大江、大河、水库中的水含有有机物、胶体等杂质，水中含有溶解的盐类及气体。
其中有些盐类，如钙盐和镁盐进入锅炉，会使锅炉的管壁结成污垢，严重时造成爆管事故。
如果高压蒸汽把盐类带进汽轮机，还会在高压喷嘴或汽轮机叶片上沉积，影响汽轮机的出力和效率，严重时造成汽轮机叶片断裂事故。
另一问题是在水冷却设备中，热水与较冷的水接触后，部分水蒸发成蒸汽排入大气中，把热量带走，因此要损失一部分水。
损失的循环水也较大，我国凝汽式发电厂补给水流约为5%,
国际较先进水平补给水流为1%〜3%，热电厂由于供热回水损失较大，补给水流为30%以上,造成电厂年运行费用增大。
因此为了保证热力系统中有良好的水质，必须对水进行适当的净化处理和严格的监督水汽质量。
所以电厂中必须设置锅炉水处理系统，对原水进行化学加药除氧、离子交换除盐、过滤澄清除杂质等处理。
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，目的是培养学生运用所学理论知识解决实际问题的能力与方法，同时提高学生的独立工作能力，为毕业论文（设计）打好基础。
课程设计任务书1
第一章•课程设计说明书3
一•设计的目的和意义3
二•设计依据和范围3
3.工艺说明5
4.构筑物与设备的工艺设计5
第二章.课程设计计算内容6
1.补给水处理系统出力的计算6
2.体内再生混床的计算7
3.弱碱-强碱复床计算11
4.大气式除CO2器的计算15
5.强酸阳交换器的计算17
6.无阀滤池的计算20
第三章.总结21
第四章.致谢22
第一章课程设计任务书
一、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。
二、课程设计题目
8X200MW+X300MVB组火力发电厂锅炉补给水处理课程设计（冬季水质）
三、课程设计原始资料
1.水源冬季水质外状（微浊）
项目
单位
结果
项目
单位
结果
浑浊度
mg/L
0
全硬度
mmol/L
0
pH
7.42
全碱度
mmol/L
2.16
游离二氧化碳
mg/L
4.96
酚酞碱度
mmol/L
0
耗氧量
mg/L
4.88
氢氧根
mg/L
0
溶解固形物
mg/L
273.6
碳酸根
mg/L
0
全硅
mg/L
21.8
重碳酸根
mg/L
130.8
铁
卩g/L
305.4
硫酸根
mg/L
90
铝
卩g/L
99.71
氯根
mg/L
13.3
铜
卩g/L
20.11
磷酸根
mg/L
1
钙离子
mg/L
38
钾离子
mg/L
4.3
镁离子
mg/L
8.46
钠离子
mg/L
17.64
氨
mg/L
1.5
碳酸盐硬度
mmol/L
0
2.机组的额定蒸发量
200MW300MW600MV锅炉额定蒸发量分别为670t/h、1025t/h、1900t/h；600MV锅炉
定位汽包锅炉，1000MV锅炉定位直流锅炉。
四、课程设计内容
1.火力发电厂锅炉补给水水量的确定；
2.水源水质资料及其他资料；
3.离子交换系统选择；
4.水处理系统的技术经济比较；
5.锅炉补给水处理系统工艺计算及设备选择；
6.管道、泵、阀门的选择；
7.流程图、设备平面布置图以及主要单体设备图
五、课程设计要求
1.遵守学校的规章制度与作息时间；
2.按照布置的课程设计内容，认真计算、校核、绘图；
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；
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。
六、课程设计成果
1、水处理平面布置图
2、水处理工艺流程图
3、①3000双介质过滤器设备图
4、DN2000混合离子交换器结构图
5、DN2000阴离子交换器结构图
6酸碱储罐设备图
7、①1200碱计量箱设备图
8、TF140-160〜400型除碳器设备图
七、课程设计安排
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；
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；
3、第三周：
进行上机用CAD4行绘制有关设备工程图。
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
一、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。
二、设计的方案选择
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、工艺方案的选择
补给水处理工艺流程是根据原水为河水，出水要求较高和机组容量的大小等因素综合确定的。
过滤系统采用单层（石英沙）无阀滤池，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，能发现及时，处理及时，确保出厂水水质达标，其截污能力大，运行周期长，运行中水头损失增长较慢，实践中应用效果良好。
除盐系统采用强酸阳离子交换器以及弱碱一一强碱复床便可达到出水水质要求。
三、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T单层滤料无阀滤池T清水箱T清水泵T阳离子交换器T除碳器T中间水箱T弱碱强碱阴离子交换器-混合离子交换器一除盐水箱一除盐水泵一主厂房一补给水箱
四、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
一、给水处理系统出力
表一：
补给水处理系统出力的计算
序号
计算项目
公式
采用数据
结果
说明
1
厂内正
常水汽
损失量
3
（m/h）
Di=aD
D=8X670+3X1025=8435
ot（300MW）=1.5%
Di=DXof'=8435X1.5%=126.53
126.53
125〜200MV以上
机组厂内正常水
汽损失为最大连续蒸发量的2.0%
300〜600MV以上
机组厂内正常水
汽损失为最大连续蒸发量的1.5%
2
锅炉排
污量
3（m/h）
Dp=p父D
p=0.3%
25.31
该设计取排污率
小于0.3%按
0.3%
3
启动或
事故增
加的损
失量
3
（m/h）
D2=axd
（2）
a=6%
3
D
（2）=1025m/h
123
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0.6%
4
锅炉正
常补给水量
（m/h）
Q书池+D4+D5
F+Dp
D!
=126.53Dp=25.31
151.83
D3=D4=D5=D6=0
5
锅炉最
大补给水量
3
（m/h）
cL尸口也乜池
D1=126.53D2=123
Dp=25.31
274.83
Db=D4=D5=D6=0
6
水
处
理
系
统
出
力
/3
（m
/h）
正
常
'T+t
Qn=CI+a）QnT
取a=0.1（自用水全部逐级自供时，a=0；部分集中供应时，
a=0.1-0.2待计算完毕后再返
校）；T-20h,t-4h（交换器不设
再生设备用）
a-0T-20ht-4h
182.20
a为除盐设备自用水率。
工作周期T按一级除盐设备（单元制）计算。
交换器不用再生设备，再生时间t按每天4h考虑；有再生设备时，t=0，凝结水处理系统自用水也包括在补给水处理系统出力之内
最
大
QQ"T+t
Qmax—Qn
T
329.79
二、体内再生混床的计算
表二：
体内再生混床的计算
序号
计算项目
公式
采用数据
结果
说明
1
总工作
面积
（卅）
正常
Qn
An_
V
Qn=182.20
Qmax=329.79
3.04
由附表3-1可知v取40〜60m/h,取
v=60m/h
最大
Q
A-max
maxV
5.50
序号
计算项目
公式
采用数据
结果
说明
2
交换器直径（m）
d=1.1和An
1.97
根据附表21-1,选用直径
d=2.0m的定形
混床设备，其截面积为
4=3.14
3
选择混
床台数
正常
mAn4An
nn=〒=-7T
A叱2
n取整数，
1
A1,d为所选用
的混床截面积
最大
nMAmax4Amax
氏一Kd2
Mm.
nmax兰心+1
4
和直径（m
4
校验实际
运行流速
（m/h）
正常
Qn
*'nm
58.02
V不得超过40〜60m/h。
此时所选用的混床台数为（一般不设有再生备用，如有再生备用，混床台数为n：
Max+备用台数）。
最大
Qmax^max一△M
A1nmax
52.50
5
混床内树脂体积
（m/台）
阳树脂
VrC=A1hRC
取hRc=0.5m,hRA=1.0m
1.57
hRC,hRA为混床
中阳树脂和阴
树脂的高度
阴树脂
VRA=AlhRA
3.14
6
混床周期制水时间
（h）
VrcEc+VraEa
QnCJ
mnn
3
巳=1750mol/m
3
EA=1100mol/m
CJ=0.1mmol/L
340
巳和Ea分别为阳树脂和阴树脂的工作交换容量，由附表
1-1和1-2取值；CJ是混床进水离子浓度，由运行经验数据取0.05〜
0.1mmol/l,女口T计算值太大，也可取T为
336h（2周）
7
再生时用酸量
[kg/（台?
次）]
100%酸
ma,p=VrCEcRc/1000
Rc=150g/mol
412.13
按酸耗计算，用盐酸再生，民取
100〜
150g/mol（附表
3-1）
工业酸
1
ma,i=ma,p—
z
盐酸©=31%
1329.50
-—工业盐酸
浓度（%
再生酸液
1
ma,r—ma,p
c
取c=5%
8242.6
c—再生酸液浓度（%
稀释用水
3m
ma,r—ma,iVa=
1000
6.91
进酸时间
（min）
60ma,r
ta
1000AivaP
取va=5m/h,
3
P=1.02g/cm
30.88
Va—进酸流速
（m/h）
p—再生酸液
密度（g/cm3）
8
再生时用碱量[kg/（台
?
次）]
100%碱
ms,p=VrcEcRa/1000
RA=250g/mol
863.5
按碱耗计算，用
NaOH再生，Ra取
200-250g/mol
工业碱
1
ms,i=ms,p—
取工业碱液
匕=30%
2878.3
匕一工业碱浓
度（%
再生
碱液
1
ms,r=ms,p-
c
取c=4%
21587.5
c—再生碱液浓度（%
稀释用水
3
m
--ms,r—ms,i
Vs—
1000
18.71
进碱
时间
（min）
60ms,r
ts=
1000AwsP
取vs=5m/h,P=1.04g/cm3
79.3
vs—进碱流速
（m/h）
P—再生碱液
密度（g/cm）
9
再生时自用水量
[m/（台
•次）]
反洗
用水
vA1tv^—
60
取v=10m/h,t=15min
7.85
v—反洗流速
（m/h）
t—反洗时间
（min）
置换
用水
Vd=2rC+VRAbd
卄3,3
取ad=2m/m
9.42
ad—置换时水
比耗（m/m3）
正洗
用水
Vf=VRcac+VRAaa
卄33
取ac=6m/m
“3.3
aa=12m/m
47.1
ac—阳树脂正洗水比耗
（mW）
aa—阴树脂正洗水比耗
（m7m3）
部分集中供应自用水
V2=Vs+Va+Vd+Vb
42.89
根据自用水集
中供应范围确
疋
总自用水
Vt=Va+Vs+Vb
+Vd+Vf
89.99
10
再生用压缩空气量
3
[m/（台•次）]
VaM=qAt
32
q=3m/（m-mi
n）
t=1min
9.42
q—树脂混合压缩空气比耗，通常取2〜
3ni/（m2-min）
;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
M…ma,inn
ma=24
1000T
0.094
12
每天耗工业碱量（t）
MMms’En
ms-24
1000T
0.203
13
年耗酸量（t）
mm^7000
maa一max
a,aa24
27.42
以年运行
7000h计
14
年耗碱量（t）
mm7000
ms,a=msx
24
59.21
15
每小时自用
水量m/h
由前级
提供自
用水
、，MVfM
V-Tnn
0.139
根据自用水集中供应范围确
疋
集中供
应自用
水
MV2M
V2=—nn
T
0.126
总自用
水
MVtM
Vt=—nn
T
0.2646
三、弱碱一一强碱复床工艺的计算
表三：
弱碱一一强碱复床工艺计算（采用顺流再生）
序号
计算项目
公式
采用数据
结果
说明
1
设计供水量（m*/h）
正常
Qf=Qn+VtM
182.26
根据自用水集中供应范围确疋
最大
QmL=Qmax+MM
330.06
2
总
工
作
面
积
（m2）
弱碱阴床
正常
—A
Q
Ai,w=
V
v=30m/h
6.08
由附表3-1可知，v取20〜
30m/h
最大
QA
.ymax
Amax,w=
V
11.00
强碱阴床
正常
qa
An.
V
6.08
最大
qa
Jmax
Amax,s—
V
11.00
3
交换器直
径（m）
弱碱阴床
d=1・13^An,w
2.78
弱碱和强碱阴床均选用
d=2.8m的疋型
设备，
A1=6.16m2
强碱阴床
d=1.13匹
2.78
4
选择阴交换器台数
弱碱阴床
正常
A（ws）An,w4An,w
nn,w——2
And2
n为整数，且
nmax王nn+1
1
A1,d为所选用
的阴床截面积
和直径（mi,m）
最大
A（ws）Amax,w4Amax,w
nmax,w~—2
A^d
2
强碱阴床
正常
A（ws）An,s4An,s
nn,s_八_“2
A兀d
1
最大
A（ws）Amax,s4Amax,s
nmax,s——2
A1nd2
2
5
校验实际运行流速
（m/h）
弱碱阴床
正常
QnA
Vn，w一.A（ws）
An.,W）
29.59
1.v不得超过
20-30m/h;
2.此时确定的阴床台数为：
Ao
nmax=2
最大
QA
Jmax
★max’w—△A（ws）
Anmax,w
26.79
强碱阴床
正常
q'
"AinnASws）
29.59
最大
QA
5max^max,s—aA（ws）
A1nmax,s
26.79
6
进水中阴离子含量
（mmol/L
）
强酸阴离子
送A=襄。
：
」+Cl-】
+N03-]+£po：
」+Dn
[Cl-]=13.3mg/LNo3-】=0mg/L
So：
-】=90mg/LP03—Llmg/L
DN=0.35mmol/L
2.63
Dj—由混凝剂带入的强酸阴离子量mmol/LSo：
-】、
No「］、［ci-］
为原水中相应离子浓度mmol/L
SiO2（mg/L）
为进水中可溶性SiO2含量，当系统中有石灰处理及预脱盐时，应按阳床进水水质取值
原水中重碳酸根经阳床后会生成CQ经除碳器后含量为
5mg/L
弱酸阴离子
_CO2SiO2
送Aw=—+―-
4460
[CO-]=5mg/L
[SiO2]=18.5mg/L
0.42
总阴离子
为A=》As+》Aw
3.05
7
一台阴床内树脂体积（n3）
弱碱阴床
Vr,Aw=AhR,Aw
hR,Aw=2m
12.32
hR,Aw和hR,As
为弱碱及强碱
强碱阴床
Vr,as=A1hR,As
hR,As=1.5m
9.24
阴床内树脂装载高度（m）
2
A1=6.16m
8
正常供水时周期制水时间
（h）
弱碱
阴床
VR,AwEAw
Tw_QA
Qn（送Asa）
A（ws）s#
w
3
EAw=3000mol/m
3
EAs=1100mol/m
a=0.15mmol/L
81.76
EAw和EAs
根据附表1-2和1-4取值。
设计为单兀制系统，Ts应比阳床周期富裕10%-20%串联运行再生时Ts=Tw;若需要减轻强碱阳树脂有机物污染，Tw应比Ts富裕
10%-20%
强碱
阴床
Vr,AsEas
Ts-qA
a（ws）（》Aw+a）
nn,s
97.84
混合
计算
Vr,AwEaw*Vr,AsEas
T=A
Qn送A
A（ws）JM
nn,s
84.77
9
串联运行和再生时，正常供水时每台每昼夜再生次数
c24R=—T
1
R值一般
不超过1
10
每台
再生用碱
量
[kg/（套.次）
100%碱
Vr’AwEaw+Vr,AsEAsa
a=55g/molgs=120g/mol
2356.2
gA—阴树脂再生碱耗
（g/mol）
c—再生碱液浓度（%
v—再生碱液流速（m/h）
_—工业碱浓
（纯）度（%
P—再生碱液
ms,p—
1000
.Vr,AsEAsgs
mSp'=
1000
工业碱
1
ms」=ms,p—
z
工业碱液©=30%
7854
再生碱液
1
ms,r—ms,p"
c
取再生碱液c=2%
117810
稀释用水（m3）
、,mu』—mu」Vs-
1000
109.956
进碱时间
（min）
60msrts=:
——
1000AvP
Vs=5m/h
P=1.02g/cm3
225.11
密度（g/cm3）
11
每台再生再用水量
[m3/（
套•
次）]
小反洗
（反洗）
用水
的+禽
160丿s160丿w
Vs=10m/hts=15minVw=8m/htw=30min
40.04
v—反洗水流
速（m/h）
t—反洗时间
（min）
置换
用水
3VA1t
升级会员 