II. Перечень и характеристика

ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

ХИМВОДООЧИСТКИ № 2.

Ниже представлен перечень основного оборудования химводоочистки № 2.

№ п/п.	Наименование	К-во	Характеристика	Примечание
2.1. УСТАНОВКА ПОДПИТКИ КОТЛОВ СРЕДНЕГО ДАВЛЕНИЯ И ТЕПЛОСЕТИ.
	Осветлитель		Дн 9000; Q=230 т/ч
	Бак коагулированной воды		Ø 6300; V= 200 м^3
	Механический фильтр		Ø 3000	Нзагр.=1,0 м
	Н-катионитовый фильтр		Ø 2600	Нзагр.=2,5 м
	То же. Для гидроперегрузки фильтрующего материала.		Ø 2600
	Декарбонизатор с кольцами Рашига		Ø 2000 Q=200 т/час
	Брызгоотделитель		Ø 1000
	Бак декарбонизированной воды		Ø 6300 V= 200 м^3
	Na-катионитовый фильтр I ступен		Ø 2600	Нзагр.= 2,5 м
	Na-катионитовый фильтр I и II ступени		Ø 2600	Нзагр.=2,5 м
	Na-катионитовый фильтр II ступени		Ø 2600	Нзагр.= 2,5 м
	Бак (химочищенной воды) коагулированной воды		Ø 6300; V= 200 м^3
	Фильтр раствора соли		Ø 2000
	Мерник насыщенного раствора соли		Ø 1673 V= 10 м^3
	Эжектор раствора соли		К фильтра Ø 2600 и Ø 2000
	Эжектор кислоты		Для фильтра Ø 2600
	Расходная мешалка раствора коагулянта		Ø 2600; V=14 м^3
	Расходный бак едкого натра		Ø 2600; V= 14 м^3
	Расходная мешалка раствора полиакриламида		Ø 2600; V=14 м^3
	Бак гидроприводов		Ø 1673; V = 6 м^3
	Бак рабочего раствора NН3		Ø V =
	Мерник раствора аммиака		Ø 1010; V=1 м^3
	Насос коагулированной воды «4к-8» с электродвигателем «А2-71-2»		Q=65-112 м^3/час H=61-45 м.в.ст. N = 30 квт n=2900 об/мин
	Насос для взрыхления механичес-ких фильтров «8к-12а» с эл.двиг. «А2-81-4»		Q=330 м^3/час H=25 м.в.ст. N = 40 квт n= 1460 об/мин
	Насос для взрыхления Н-катион. «4к-12а» с эд. двиг. «А61-2»		Q=61-100 м^3/час H=35-25 м.в.ст. N = 314квт n=2920 об/мин
	Насос эжектирующей воды «3к-6» с эл. двиг. «А62-2»		Q=30,6-61 м^3/час H=58-45 м.в.ст. N = 32 квт n=2920 об/мин
	Насос декарбонизированной воды для подпитки т/сети «4к-8» с эл.дв. «А2-71-2»		Q=65-112 м^3/час H=61-45 м.в.ст. N = 30 квт n=290 об/мин
	Насос для гидроприводов «2.5В-1,8М24» с эл.дв.»АО2-52-4»		Q=11 м^3/час H=60 м.в.ст. N = 10 квт n=1440 об/мин
	Насос раствора соли «2х-6к» с эл.дв. «АЩ2-51-2».		Q=12-29 м^3/час H= 34,5-24 м.в.ст. N = 10 квт n=2900 об/мин
	Вентилятор к декарбонизатору «Ц-9-57 N 5, исполнение 1 с эл.дв. АО=62-4		Q=5800-9200 м^3/час H=146-160м.в.ст. N = 10 квт n=1460 об/мин
	Насос-дозатор раствора коагулян-та «НД 1000/10к» с эл.дв.»ВАО-34-4»		Q=1,0 м^3/час H=100 м.в.ст. N = 2,2 квт n= 1500 об/мин
	Насос-дозатор едкого натра «НД0630/10» с эл.дв. «ВАО-21-4»		Q= 0,63 м^3/час H= 100 м.в.ст. N = 31,1квт n= 1500 об/мин
	Насос-дозатор полиакриламида «НД 630/10» с эл.дв. «ВАО-21-4»		Q= 0,63 м^3/час H= 100 м.в.ст. N = 1,1квт n= 1500 об/мин
	Насос-дозатор аммиака «НД-100/10» с эл.дв. «ВАО-071/44».		Q= 0,1 м^3/час H= 100 м.в.ст. N = 0,27 квт n= 1500 об/мин
2.2. КОНДЕНСАТООЧИСТКА.
	Н-катионитовый фильтр		Ø 2000	Нзагр.=1,5 м
	Н-Na-катионитовый фильтр		Ø 2000	Нзагр.=1,5
	Na-катионитовый фильтр		Ø 2000	Нзагр.=1,5
	Бак загрязненного конденсата		Ø 6300; V=200 м^3
	Бак очищенного конденсата		Ø 6300; V= 200 м^3
	Охладитель производственного конденсата типа «ОГ-35»		Fпов.=35 м^2
	Эжектор соли		к фильтрам Ø 2000 и Ø 2600
	Насос производственного конден- сата типа «4к-12» с эл.дв. «А61-2»		Q=65-112 м^3/час H= 40-27 м.в.ст. N = 14 квт n=2920 об/мин
	Насос очищенного конденсата типа «4к-8» с эл.дв. «А271-2»		Q=65-112 м^3/час H=61-45 м.в.ст. N = 30 квт n=2900 об/мин
	Насос химочищенной воды для взрыхления фильтров конденсато- очистки типа «4к-12а» с электро- двигателем «А61-2».		Q=61-100 м^3/час H=35-25 м.в.ст. N = 14 квт n=2920 об/мин
	Эжектор кислоты		Для фильтров Ø 2000
2.3. УСТАНОВКА НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ОБМЫВОЧНЫХ ВОД КОТЛОВ.
	Бак-нейтрализатор		Ø 6674; V=220 м^3
	Мешалка известкового молока		Ø 2000; V= 8 м^3
	Аппарат для гашения извести		Q=25 т/сутки
	Дробилка недопала «СМ 166М»		Q= 7 м^3/час щель – 20 мм
	Гидротранспортер с бункером		Q по сухому недопа- лу 3 м^3/час
	Мешалка раствора хлорной извести		V= 2,5 ^м3Ø 1800
	Насос известкового молока типа «АР-100м» с электродвигателем «АО2-62-4».		Q= 97 м^3/час H= 30 м.в.ст. N = 17 квт n= 1500 об/мин
	Насос раствора хлорной извести типа «2х-6к» с электродвигателем «АО2-51-2».		Q= 12 –29 м^3/час H= 34,5-24 м.в.ст. N = 10 квт n= 2900 об/мин
	Шламовый насос типа «2,5НФ» с электродвигателем «А2-61-2»		Q= 43 м^3/час H= 46 м.в.ст. N = 17 квт n=2940 об/мин
	Монорельсовая грейферная тележ-ка типа «ТМГ-201»		Грузоподъемность 2 т
2.4. ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ХИМВОДООЧИСТКИ № 2.
	Бак раствора		V=10 м^3 Ø 2000
	Гидроэлеватор гидразина		Q= 4 м^3/час
	Насос раствора типа «2х-6к» с электродвигателем «АО2-51-2»		Q=12-29 м^3/час H= 34,5-24 м.в.ст. N = 31 квт n=2900 об/мин
	Холодильник отбора проб		Ø 273
	Электротележка ЭТМ		Грузоподъемность 1 т
	Таль электрическая ТЭ 0,5-83П		Грузоподъемность 0,5т Н = 6 м
	-//- Т10-332		Грузоподъемность 1 т, Н= 12 м
	-//- Т-10432		Грузоподъемность 2 т, Н=12 м

 

III. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

ПРОЦЕССОВ.

3.1.КОАГУЛЯЦИЯ В ОСВЕТЛИТЕЛЯХ.

Коагуляцией называют процесс освобождения воды от коллоидных загрязнений органического и минерального происхождения в результате обработки воды специальными реагентами.

В качестве коагулянта на Витебской ТЭЦ применяют сернокислый алюминий

Al₂(SO₄)₃. 18Н₂О.

Для поддержания необходимой щелочности воды во время паводков, когда щелочность сырой воды падает, проводится подщелачивание обрабатываемой воды едким натром.

Химизм процессов, происходящих при обработке воды сернокислым алюминием, может быть представлен следующим образом:

Al₂(SO₄)₃ = 6H₂O 2Al(OH)₃ +3H₂SO₄ [6H⁺ + 3SO^2-₄].

 

или в ионной форме:

 

2Al³⁺ + 6H₂O 6H⁺ + 2Al(OH)₃

 

В результате этой реакции происходит образование ионов водорода, которые нейтрализуются щелочностью воды:

Н⁺ + НСО₃ СО₂ Н₂О

 

Согласно данной реакции происходит уменьшение щелочности коагулируемой воды.

При обработке воды сернокислым алюминием в ней образуются положительно заряженные коллоидные частицы гидрата окиси алюминия, которые взаимодействуют с отрицательно заряженными коллоидными частицами, находящимися в воде, укрупняются, адсорбируют из воды взвешенные и коллоидные вещества и выпадают в осадок.

Таким образом, в воде снижается содержание органических веществ, железа и коллоидной кремнекислоты.

Оптимальная доза коагулянта устанавливается опытным путем при проведении коагуляции в лабораторных условиях, а затем корректируется при проведении наладочных работ путем наблюдений за результатами обработки воды в осветлителях.

Необходимая дозировка коагулянта может колебаться в довольно значительных пределах – 0,6-1,4 мг-экв/л, в зависимости от качества исходной воды.

Установленная мощность наладочных работ дозировка коагулянта должна тщательно поддерживаться во время эксплуатации.

Величина дозы коагулянта определяется по формуле:

Р_коаг. = Щ_с.в. - Щ_коаг.в.

 

где:

Р_коаг. - доза коагулянта

Щ_с.в. - щелочность сырой воды

Щ_коаг.в. – щелочность коагулированной воды.

Все величины указаны в мг-экв/л.

Средняя доза коагулянта за смену может быть также определена по балансу между количествами израсходованного реагента и обработанной воды:

 

Р_коаг.

 

 

где:

W_к - объем израсходованного за смену реагента, м³

В_к - крепкость коагулянта,г-экв/м^3;

Q_осв. – количество обработанной воды за смену, м³

Как указано выше при пониженной щелочности исходной воды в периоды паводков для создания буферности дозируется едкий натр.

Так как щелочность коагулированной воды должна быть не ниже 0,4 мг-экв/л, доза щелочи Д_щ в период подщелачивания может быть определена по формуле:

Д_щ = Р_коаг. + 0,4 – Щ_с.в.

 

где:

Д_щ - доза щелочи, мг-экв/л;

Р_коаг. – оптимальная доза коагулянта, мг-экв/л;

Щ_с.в. – щелочность исходной сырой воды, мг-экв/л.

 

Для улучшения процесса коагуляции в осветлитель может дозироваться полиакриламид.

Полиакриламид получается путем полимезации моноакриламида и солей акриловой кислоты.

Механизм действия полиакриламида заключается в том, что ионогенные окончания его молекул адсорбируют различные микрочастицы, образующиеся при коагуляции. Каждая взвешенная частица может адсорбироваться несколькими ионогенными окончаниями, принадлежащими различным молекулам полиакриламида.

В результате образуются крупные структурированные системы в виде хлопьев.

Таким образом, благодаря применению полиакриламида удается получить более крупные хлопья в процессе коагуляции.

При проведении коагуляции для стабильного протекания процесса коагуляции необходимо поддержание постоянной температуры обрабатываемой воды. Колебания температуры не должны превышать + 1^оС.

 

3.2.ОСВЕТЛЕНИЕ НА МЕХАНИЧЕСКИХ ФИЛЬТРАХ.

Даже при налаженном режиме коагуляции вместе с коагулированной водой происходит унос мелкодисперсных частиц шлама.

Кроме того, при работе осветлителя эпизодически имеют место колебания температуры исходной воды, отступления от оптимальных дозировок реагентов, колебания нагрузки осветлителя, что вызывает нарушение работы осветлителя и обуславливает повышенное содержание шлама.

Наиболее значительное нарушение режима коагуляции и соответственно ухудшения качества коагулированной воды имеет место в период осеннего и весеннего паводков.

Механические примеси, особенно органического происхождения, попадая на ионитовые фильтры, нарушают их гидродинамику и значительно сокращают обменную способность фильтрующего материала.

Удаление загрязнений из коагулированной воды осуществляется в осветлительных (механических) фильтрах, загруженных дробленым антрацитом.

В зависимости от скорости фильтрования в механических фильтрах происходят следующие процессы: при малой скорости фильтрования частицы извести в основном задерживаются в виде пленки на поверхности фильтрующего материала, образуя дополнительный фильтр, который задерживает даже мелкодисперсные частицы.

При больших скоростях фильтрования равномерная пленка на поверхности фильтрования не образуется. Осветление воды в этом случае происходит в основном в результате оседания загрязнений в толще фильтрующего слоя. Глубина проникновения загрязнений в толщу фильтрующего слоя будет тем большей, чем больше скорость фильтрования, крупнее зерна фильтрующего слоя и меньше размер частиц взвеси, содержащихся в воде.

Скорость фильтрования воды на механических фильтрах обычно должна поддерживаться в пределах 5-7 м/час.

 

Н-КАТИОНИРОВАНИЕ.

В схеме химводоочистки подпитки теплосети и котлов среднего давления установлено 4 Н-катионитовых фильтра, работающих по схеме Н-катионирования с «голодной» регенерацией.

Сущность «голодной» регенерации состоит в том, что регенерация сульфоугля производится недостаточным количеством кислоты.

Процессы, протекающие в фильтре, отрегенерированном «голодной» нормой кислоты, можно представить следующим образом: так как верхние слои катионита, фактически, отрегенерированы полностью, в них происходят реакции обмена, как в обычных Н-катионитовых фильтрах:

Ca(HCO₃)₂ + 2HR – CaR₂ + 2H₂O + 2CO₂

CaCl₂ + 2HR CaR₂ + 2HCl

CaSO₄ + 2HR CaR₂ + H₂SO₄

Mq (HCO₃)₂ + 2HR MqR₂ + 2H₂O + 2CO₂

MqCl₂ + 2HR MqR₂ + 2HCl

MqSO₄ + 2HR MqR₂ + H₂SO₄

Na₂SO₄ + 2HR 2NaR + H₂SO₄

 

В нижних неотрегенерированных слоях сульфоугля ионы водорода сильных минеральных кислот (НСl, H₂SO₄), обмениваются на катионы Са⁺⁺, Mq⁺⁺, Na^+. Полученная же угольная кислота проходит «транзитом».

Ca(Mq) R₂ + 2HCl 2HR + Ca(Mq) Cl₂

Ca (Mq) R₂ + H₂SO₄ 2HR + Ca (Mq) SO₄

Таким образом, получается, что в процессе Н-катионирования при «голодной» регенерации обмен происходит следующим образом:

Ca(Mq) (HCO₃)₂ + 2HR Ca(Mq) R₂ + 2CO₂ + 2H₂O

Образующуюся при этом углекислоту удаляют в декарбонизаторе.

Профильтрованная через отрегенерированный таким образом катионит вода не содержит сильных минеральных кислот: происходит лишь образование угольной кислоты, сопровождающееся уменьшением щелочности и солесодержания воды. При этом происходит снижение жесткости фильтрата, однако глубокого умягчения не происходит.

Величина жесткости фильтрата в течение всего фильтроцикла определяется соотношение:

Н _ост. + Н_{некарб.} + Щ _ост.

 

где:

Н_ост. – остаточная жесткость катионированной воды;

Н_{некарб.} – некарбонатная (постоянная) жесткость исходно воды;

Щ_ост. – величина остаточной щелочности фильтрата

 

Иногда фильтры, отрегенерированные по режиму «голодной» регенерации, могут выдавать кислую воду. Чтобы кислая вода не попадала на подпитку теплосети, необходимо ее нейтрализовать щелочной водой другого работающего фильтра или осветленной водой. Количество щелочной и кислой воды, которое необходимо для смешивания, находят по формуле:

ах = (Q – а) у = СО

где:

х - кислотность воды, выдаваемой кислым фильтром, мг-экв/л;

а - количество кислой воды, м³/ час;

Q-а - количество щелочной воды, м³/час;

у - щелочность Н-катионированной или осветленной воды, мг-экв/л;

с - заданная щелочность декарбонизированной воды, мг-экв/л;

Q - производительность химводоочистки, м³/час.

 

 

3.4.Na-КАТИОНИРОВАНИЕ.

 

Для питания котлов декарбонизированная вода дополнительно умягчает на Na-катионитовых фильтрах I и II ступеней, а производственный конденсат – на Na-катионитовых фильтрах конденсатоочистки.

Na-катионитовые фильтры I ступени служат для задерживания катионов жесткости, содержащихся в воде после Н-катионитовых фильтров, а Na-катионитовые фильтры II ступени служат для задерживания катионов жесткости, проскочивших через фильтры I ступени установки подпитки теплосети, либо содержащихся в загрязненном производственном конденсате.

Na-катионитовые фильтры загружаются сульфоуглем.

Путем обработки сульфоугля раствором соли в структуру его частиц вводятся катионы Na⁺, способные обмениваться на содержащиеся в воде катионы солей жесткости (Са²⁺; Mq²⁺).

При фильтрации воды через обработанный таким образом катионит происходит умягчение воды и образование натриевых солей, обладающих большей растворимостью.

Изменение солевого состава воды в процессе ее умягчения по Na-катионитовому методу изображается в виде следующих уравнений:

Ca(Mq) (HCO₃)₂ + 2NaR Ca(2Mq) R₂ + 2NaHCO₃

Ca(Mq)SO₄ + 2NaR Ca(Mq)R₂ + Na₂SO₄

Ca(Mq)Cl₂ + 2NaR Ca(Mq)R₂ + 2NaCl

Ca(Mq) SiO₃ + 2NaR Ca(Mq)R₂ + Na₂Si₃

В процессе умягчения воды при Na-катионировании катионит постепенно послойно насыщается солями Ca²⁺ и Mq²⁺ и теряет свою обменную способность. Наконец, начинает повышаться жесткость обрабатываемой воды. Na-катионитовые фильтры I ступени отключают на регенерацию при достижении жесткости выходящей из него воды – 600-700 мкг-экв/л, Nа-катионитовые фильтры II ступени при достижении жесткости выходящей воды выше 10 мкг-экв/л или по количеству отпущенной воды.

В процессе регенераии происходит замена поглощенных сульфоуглем катионов Ca²⁺⁺ и Mq²⁺⁺ на Na⁺ по реакциям:

СaR_{2 +} 2NaCi CaCl₂ + 2NaR

MqR₂ + 2NaCl MqCl₂ + 2NaR

 

ДЕКАРБОНИЗАЦИЯ.

 

При Н-катионировании воды вследствие распада бикарбонатов происходит выделение из воды свободной углекислоты, тем больше, чем больше карбонатная жесткость умягчаемой воды.

Удаление свободной углекислоты из Н-катионированной воды производится методом аэрации.

Аэрацию воды производят обычно в пленочных декарбонизаторах с деревянной хордовой насадкой или с загрузкой кольцами Рашига. В декарбонизаторы вода поступает сверху и разбрызгивается равномерно по всей площади насадки. Капли воды попадают на насадку, образуя пленку воды на ее поверхности. При этом образуется большая поверхность воды, отмываемая потоками воздуха. Вследствие того, что углекислота, находящаяся в воде в растворенном состоянии, стремится прийти в равновесие с углекислотой, содержащейся в воздухе, происходит удаление углекислоты из обрабатываемой воды.