Привет студент. Водоподготовка котельных

Курсовой проект

Автоматизация установки химводоочистки.

Введение............................................................................................... 3

1 Описание технологического процесса.............................................. 5

2 Описание существующей схемы автоматизации............................ 11

3 Обоснование необходимости структуры автоматизации

установки химводоочистки............................................................. 19

4 Описание разработанной схемы автоматизации.............................. 21

Заключение......................................................................................... 27

Список используемых источников..................................................... 28

Введение

Автоматизация технологических процессов является решающим фактором в повышении производительности труда и улучшении качества продукции. Поэтому вопросом автоматизации в нашей стране уделяется огромное внимание.

Качество работы любой автоматической системы регулирования (АСР) зависит от того, на сколько хорошо она спроектирована, смонтирована, налажена и эксплуатируется. Современное производство развивается быстрыми темпами. Основная тенденция этого развития связана с укрупнением единичной мощности технологических машин и аппаратов и совершенствованием автоматических схем регулирования такими объектами. При этом совершенствование схем регулирования идет благодаря применению не только более совершенных и надежных средств регулирования детерминистских методов анализа и синтеза АСР, когда уравнение объектов и внешнее воздействие полагается известными, в настоящее время оправдано лишь для простейших систем или для предварительной оценки поведением системы и выбора параметра её настройки. В том случае, когда внешнее воздействие и характеристики объектов регулирования непрерывно изменяются и заранее не могут быть определены однозначно, возникает необходимость в использовании вероятных методов анализа и синтеза АСР. Настройка систем регулирования вероятностными с учетом реальных условий их работы позволяет в ряде случаев получить лучшее качество регулирования.

Щиты и пульты систем автоматизации предназначены для размещения на них приборов, сигнальных устройств, аппаратуры автоматического управления, регулирования, защиты, блокировки и др.. в щитовых помещениях, как правило, предусматриваются условия, соответствующие условиям окружающей среды нормальных помещений, если примененные средства автоматизации не требуют для своей работы специальных условий.

Щитовые помещения не должны подвергаться воздействию вибраций, магнитных полей.

При проектировании схем автоматизации особое внимание стоить уделить правильному выбору микропроцессорных контроллеров. Микроконтроллеры

МК относятся к классу программно-аппаратных средств и ориентированы на решение конкретной задачи или набора однотипных задач.

Их внедрение — основное направление повышения уровня автома-тизации технологических процессов. По назначению они делят-ся на два типа: первый — МК, предназначенные для реализа-ции алгоритмов регулирования и различного преобразования аналоговых и дискретных сигналов, которые заменят регуля-торы; второй — МК, предназначенные для реализации задачи программно-логического управления; они должны заменить ре-лейные и логические схемы.

1 Описание технологического процесса

Установка химводоочистки производства аммиака мощностью 450 тысяч тонн в год предназначена для получения:

Обессоленной воды на приготовление питательной воды для котлов-утилизаторов агрегата аммиака - не более 300 м 3 /ч;

Обессоленной воды на впрыски в аппараты воздушного охлаждения - не более 117м 3 /ч;

Умягченной воды на подпитку ВОЦ-200 м 3 /ч;

Умягченной воды в сеть объединения - 100 м 3 /ч.

В состав установки химводоочистки (ХВО) входит:

Предочистка;

Ионитная очистка (2-х ступенчатое обессоливающее отделение).

В состав предочистки входят:

Два параллельно работающих осветлителя 7,

предназначенных для очистки исходной речной воды от взвешенных веществ, для снижения общего солесодержания (щелочности, жесткости), содержания кремнекислоты, железа и органических веществ методом коагулирования с известкованием;

Четыре параллельно работающих механических фильтра 16, за-груженных антрацитом, предназначенных для очистки осветленной воды от взвешенных веществ;

На данном этапе процесса происходит осветление исходной воды. Известкование с коагуляцией осуществляется для одновременного сниже-ния щелочности исходной воды и удаления взвешенных коллоидных веществ. Для этого в исходную воду вводят растворы реагентов -

известкового мо-лока и коагулянта. В процессе известкования и коагуляции происходит частичное умягчение и снижение сухого остатка обрабатываемой воды, а также удаление взвешенных веществ, соединений кремния и железа,

кроме того, снижается цветность воды.

При известковании воды протекают следующие процессы:

Удаляется свободная углекислота (СО 2) и образуется труднораствори-мое, выпадающее в осадок соединение - углекислый кальций (СаСОз):

СО 2 + Са(ОН2)→СаСОз↓+ Н 2 О

При введении извести в большем количестве, чем это необходимо для связывания свободной углекислоты, в воде повышается содержание гидроксильных ионов (ОН -), что приводит к переходу бикарбонатов (НСОз -) в карбонаты (СОз 2-);

ОН - + НСОз↔СО 3 2- + Н 2 О

Карбонаты образуют с находящимися в воде ионами кальция, выпадаю-щий в осадок карбонат кальция

Са 2+ + СО 3 2- → СаСО 3 ↓

Ионы магния, взаимодействуя с гидроксильными ионами, выпадают в оса-док в виде труднорастворимого гидрата окиси магния:

Мg 2+ + 2ОН - →Мg(ОН) 2 ↓

Коагуляция при известковании является процессом, улучшающим форми-рование осадка и процесса удаления примесей. В качестве коагулянта использует-ся железный купорос - FеSО 4 ∙ 7Н 2 О. При введении в воду наряду с известью рас-твора железного купороса происходит его гидролиз - окисление растворенным в воде кислородом и образование гидроокиси железа (Fе(ОН) 3):

FеSО 4 + Са(ОН) 2 →Fе(ОН) 2 + СаSО 4

4Fе(ОН) 2 + О 2 + 2Н 2 О→4Fе(ОН) 3 ↓

Коагулянт образует нерастворимое соединение, имеющее рыхлую абсор-бирующую поверхность. Совместное известкование и коагуляция обеспечивают наилучший эффект протекания обоих процессов, так как Са(ОН) 2 является поставщиком гидроксил-ионов при гидролизе FеSО 4 , что резко ускоряет выпадение осадка Fе(ОН) 3 . В свою очередь, при удалении коллоидных

веществ в процессе коагуляции создаются благоприятные условия для роста

кристаллов СаСО 3 . Для полноты протекания процесса известкования с коагуляцией.

В воде поддерживается избыток извести (создается гидратная щелоч-ность 0,1+0,35 мг-экв/кг);

Обрабатываемая вода нагревается до 30°С;

Используется образующийся осадок в качестве контактной среды.

Повышение эффективности осветления воды достигается с помощью вы-сокомолекулярного вещества - флокулянта полиакриламида (ПАА). Механизм действия полиакриламида заключается в том, что ионогенные окончания каждой молекулы этого полимера адсорбируют различные микрочас-тицы, содержащиеся в воде и образующиеся в процессе известкования с коагуля-цией. Каждая частица может адсорбироваться несколькими ионогенными оконча-ниями, принадлежащими различным молекулам активатора. В результате проис-ходит слипание агрегативно неустойчивых частиц и образование крупных хлопь-ев. Дозируется флокулянт с массовой долей основного вещества до 0,1%. Смешивание воды с дозируемыми в нее реагентами (FеSО 4 , Са(ОН) 2 и ПАА), образование осадка, контактирование обрабатываемой воды со взвешенным осадком, надлежащее осветление воды, уплотнение осадка и удаление его с продувкой происходит в осветлителе поз.7. Обработанная в осветлителе вода при нормальной работе осветлителя со-держит небольшое количество механических примесей (до 10 мг/кг) - остатков процесса коагуляции и известкования, а в момент нарушения работы осветлителя и в паводковый период количество примесей резко возрастает. Для улавливания этих примесей служат механические фильтры 16, загруженные антрацитом. Интенсивность работы фильтра зависит от скорости фильтрования воды. При нормальной скорости фильтрования частицы взвеси, содержащиеся в осветленной воде, задерживаются в основном в виде пленки на поверхности фильтрующего слоя, образуя как бы дополнительный фильтр, который

задержи-вает даже мелкодисперсные частицы. При больших скоростях фильтрования рав-номерная пленка на поверхности фильтрующего слоя не образуется. При работе напорных осветлительных фильтров допускается конечная по-теря напора воды до 1,2 кгс/см 2 , при которой фильтр выводится на промывку. После механических фильтров вода освобождается от взвешенных веществ

(до 3 мг/кг). Затем осветленная известково-коагулированная вода направляется на блок обессоливания на обработку ее методом ионного обмена, где происходит обмен растворенных в воде ионов на ионы, находящиеся на поверхности ионооб-менных смол.

В состав отделения обессоливающей ионитной очистки входят шесть параллельных блоков (цепочек) ионитных фильтров, работающих по схеме: Н 1 п →Н 1 0 →ОН 1 → Н 2 → ОН 2

1) Н 1 П - предвключенный Н-катионитный фильтр 1 ступени, предназначен-ный для удаления из воды катионов (Са++, Мg++, Fе++), методом ионного обме-на.

2) H 1 0 - основной Н-катионитный фильтр 1 ступени, предназначен-ный для удаления из воды катионов (Nа+), оставшихся после Н 1 п - фильтра ка-тионов (Са++, Мg++, Fе++) методом ионного обмена.

OH 1 - анионитный фильтр 1 ступени, предназначенный для удаления из воды анионов сильных кислот (SО 4 -- , СL -- , NO 3) методом ионного обмена.

Н 2 - Н-катионитный фильтр 2 ступени, предназначенный для удаления из воды катионов (NA + , К + , NH 4 +), оставшихся после Н-катионирования первой ступени методом ионного обмена.

ОН 2 - анионитный фильтр 2 ступени, предназначенный для удаления из воды анионов кремниевой кислоты (SIO 3 -), оставшихся после ОН-анионирования 1 ступени других анионов.

Ионное обессоливание воды основано на способности некоторых практи-чески нерастворимых в воде материалов-ионитов вступать в ионный обмен

с дис-социированными на катионы и анионы солями, растворенными в воде, при этом в раствор переходит эквивалентное количество катионов или анионов, которыми периодически насыщается ионит при регенерации. Способность ионитов к ион-ному обмену объясняется их специфической структурой, состоящей из твердой, нерастворимой в воде молекулярной сетки, к которой на поверхности и внутри присоединены химически активные функциональные группы атомов ионита. Ка-ждая молекула является твердым электролитом. В результате электролитической диссоциации ионита вокруг нерастворимого в воде ядра образуется ионная атмо-сфера с подвижными, способными к обмену ионами. В зависимости от характера активных функциональных групп ионита его подвижные, способные к обмену, ионы могут иметь положительные заряды, и то-гда ионит называется «Катеонитом», или отрицательные заряды - ионит называ-ется «Анионитом».

По своей способности ионы, вступая в обмен с ионитами, содержащимися в воде, располагаются в следующем порядке:

Катионы׃ H + →Fе 2+ →Ва 2+ →Sr 2+ →Са 2+ →Мg 2+ →К + →NH 4 + →Na +

Анионы׃ SO 4 2- →CL - →NO 3 - →HCO 3 - →HsiO 3 -

Каждый предыдущий ион способен вытеснять последующий из ионита при отсутствии избытка предыдущего иона в этом ионите; при наличии избытка возможна и обратная реакция. Различная активность обусловлена различной подвижностью ионов.

Н-катионирование

При Н-катионировании все катионы, содержащиеся в воде, заменяются катионом водорода. Фильтрующую загрузку (катионит) условно разбивают на 4 зоны׃

Верхняя зона насыщена кальцием и магнием;

Под верхней - зона, в которой вытесняются ионы натрия ионами

кальция и магния;

Ниже - зона замещения Н-катиона катионом натрия;

Еще ниже-зона Н-катионита, еще не участвующая в реакции обмена катионов.

По мере поглощения катионитом солей жесткости высота зоны с Са 2+ и увеличивается и смещается вниз. Как только зона замещения Н-катионита катионом натрия сместится до нижней границы катионита, начинается проскок иона Na + в фильтрат. В начале пропуска осветленной воды через фильтр в воде после Н-катионитного фильтра кислотность близка к сумме концентраций хлори-нов и сульфатов в исходной воде.Но после проскока натрия в фильтрат, кислот-ность уменьшается на величину концентрации натрия в данный момент. Как только насыщение катионита натрием достигает нижней границы, кислотность падает до нуля. При дальнейшей обработке воды через этот фильтр, в фильтрате появится щелочность, которая будет возрастать и постепенно достигнет щелочности исходной воды.

1-я ступень Н-катионирования предназначается для обмена всех катионов, содержащихся в фильтруемой воде, на катион водорода в Н-катионите.

2-я ступень Н-катионирования предназначается для обмена, главным образом остаточного натрия, после первой ступени Н-катионирования и катионов Na + , вымытых из низкоосновных фильтров. Регенерация катионита производится про-пуском через него раствора серной кислоты переменной концентрации последовательно со 2-й ступени на 1-ю ступень (Н - катионитный фильтр 2 ступени, Н-катионитный фильтр I ступени основной и, наконец, на предвключенный). Это даёт возможность снизить расход кислоты на регенерацию, сократить сброс сто-ков и увеличить фильтроцикл.

ОН-анионирование

При Н-катионировании воды в фильтрате остаются анионы сильных кислот SО 4 2- , С1 - , NO 3 и анионы слабых кислот НСО 3 - , НsiO 3 .

При ОН-анионировании все анионы, содержащиеся в воде, замещаются ОН - .

2 Описание существующей схемы автоматизации

Данная схема автоматизации технологического процесса основана на использовании локальных средств автоматизации. В схеме регулирования и контроля расхода, давления, уровня используются пневмотические приборы (13ДД11, ДПП2, УБ-П, ПВ10-1Э, ПВ10-2Э, РПВ4-2Э, ПКР2, ПР3.31), температуры (КСП3, КСМ3, КСП4, КСМ4, ФЩЛ), анализа (АЖК3101, РН-метр).

Обработка речной воды на предочистке (осветление и умягчение воды в осветлителях 7 методом известкования с коагуляцией.)

Речная вода поступает из общего коллектора ОАО «СНОС» в емкость 1. Уровень в емкости 1 регулируется клапаном LCV-137. центробежным насосом 2 вода из емкости 1 с объемным расходом не более 700 м 3 /ч (регулируется автоматически клапаном FCV-135, установленным на входе в осветлитель 7) подается в теплообменники 3 и параллельно в 4. В теплообменнике 3 вода нагревается до Т=30°С ± 1 (Т1RСА L H -138) паром, поступающим из сети объединения с избыточным давлением 0,7 МПа (7кгс/см 2). Регулирование температуры речной воды после теплообменников 3 осуществляется автоматически клапаном ТСV-138, установленным на линии подачи пара в теплообменник 3. Образовавшийся в теплообменнике 3 конденсат направляется в теплообменник 4 для доохлаждения и далее в емкость 5, откуда насосом 6 подается в сеть объединения.

Из теплообменников подогретая вода подаётся в воздухоотделитель осветлителя 7, оттуда по отводящей линии через тангенциальный ввод поступает в нижнюю конусную часть смесителя осветлителя. Туда же вводятся известковое молоко, раствор коагулянта (FеSО 4 ∙7Н 2 О). За счет тангенциального ввода воды в смеситель осветлителя возникает интенсивное вращательное движение потока, обеспечивающее хорошее перемешивание воды с реагентами. При этом происходит образование хлопьевидного осадка, которое заканчивается в цилиндрической части смесителя, в верхнюю часть которого подается флокулянт (полиакриламид ПАА). Интенсивность перемешивания регулируется регулирующим устройством, установленным на входе воды в

смеситель осветлителя.

В осветлителе 7 речная вода исветляется и умягчается. Основная часть воды, поступившей в осветлитель, проходит помимо шламоуплотнителя, встречает на своем пути верхнюю распределительную решетку, выравнивающую нагрузку по площади сечения и поступает в сборный желоб осветленной воды. По сборному желобу вода поступает в приемный короб распределительного устройства и далее самотеком поступает в емкость 14. Для удаления избытка «шламового фильтра» при постоянной подаче новых реагентов часть обрабатываемой воды вместе с увлекаемым ею осадком поступает в шламоуплотнитель. Шлам по линии продувки направляется в шламовую емкость 12, откуда насосом 13 откачивается на очистные сооружения. Из грязевика осветлителя крупный мусор и шлам удаляются через дренаж по трубопроводу в дренажный коллектор и далее также поступают на очистные сооружения.

Доосветление известково-коагулированной воды на механических фильтрах 16.

Обработанная в осветлителе вода доосветляется в механических фильтрах от мелких хлопьев остатков процесса коагуляции и известкования. Из осветлителя 7 известково-коагулированная вода самотеком поступает в емкости 14, откуда насосами 15 подается в осветлительные 2-х камерные механические фильтры 16 и после фильтров 16 собирается в ёмкости 18. Механический фильтр представляет собой стальной цилиндрический корпус, торцы которого закрыты сферическими днищами. Корпус фильтра разделен на две камеры плоским днищем. В верхней части каждой камеры имеются распределительные воронки для равномерного распределения потока воды по всему сечению фильтра. В нижней части каждой камеры находятся щелевые распределительные устройства для отвода осветленной воды. Фильтрующим материалом служит антрацит. Нагрузка осветлительных фильтров контролируется по расходомеру, установленному на выходе из фильтра (FI-75, от 160 до 220 м 3 /ч).

Обессоливание осветленной воды на блоке ионитных фильтров. Умягченная вода из ёмкости 18 насосом 17 из отделения предочистки подается на ионитное отделение, состоящее из шести блоков. В каждый блок входят два

Н-катионитных 19 и 20, один ОН-анионитный фильтры I ступени.21, один

Н-катионитный 22 и один ОН-анионитный фильтр 2 ступени 23.

Производительность одного блока (по FIR-151) до 150 м 3 /ч. Полученная частично-обессоленная вода (ЧОВ) с содержанием силикатов не более 200 мкг/кг и солесодержанием не более 5,0 мг/кг при рН от 7,0 до 8,0 со всех работающих блоков по общему коллектору поступает в емкость обессоленной воды 24. Емкости 24 снабжены уровнемером (LIRA L H -150) с сигнализацией по минимуму - 1000 мм и максимуму - 5340 мм. Из ёмкости 24 частично обессоленная вода насосом 25 с объ-емным расходом не более 300 м 3 /ч (расходомер FIR-83) подается на блок 10 для приготовления глубоко-обессоленной воды, которой питаются котлы-утилизаторы агрегата аммиака и насосом 26 с объемным расходом до 117 м 3 /ч (FIR-222) на впрыск в аппараты воздушного охлаждения (АВО). Из ёмкости 24 также насосами 25 от линии ЧОВ на блок 10 осуществляется подача химически очищенной воды (ХОВ) в коллектор воды объ-единения, для корректировки качественных показателей которой производится её амминирование. Регулирование расхода амминированной воды после насосов 28 производится клапаном FCV-91г. Слабоаммиачный раствор необ-ходимой концентрации готовится в ёмкости 29 путем разбавления обес-соленной водой крепкого аммиачного раствора концентрацией 25-50%, завозимо-го с агрегата аммиака.

Выдача ХОВ в коллектор воды объединения также осуществляется из емко-сти 24 напрямую насосами 27 и амминируется раствором из ём-кости 29 насосами-дозаторами 30. Расход выдачи ХОВ в коллектор воды объединения регулируется клапаном FCV-90. При остановке насосов 25 и 27 установлена световая и звуковая сигнализация.

Таблица 1- Нормы технологического режима

Таблица 2 - Перечень блокировок и сигнализации

Продолжение таблицы 2

3 Обоснование необходимости структуры автоматизации установки химводоочистки

На данный момент в качестве систем управления и регулирования используется система «СТАРТ», основные средства контроля и регулирования это пневматические первичные и вторичные приборы. Их использование имеет ряд недостатков:

По приборам расположенным на щите в операторной, оператор не может контролировать одновременно несколько параметров, и одновременно следить за работой технологического оборудования и исполнительных механизмов;

При возникновении механических повреждений приборов невозможна правильное ведение технологического процесса;

При понижении температуры окружающего воздуха возможны обрывы импульсных линий, пневмокабелей и выход из строя измерительных частей приборов;

При ручном управлении технологическим процессом малейшее замешательство человека и несвоевременное воздействие его на процесс могут привести к различным серьёзным последствиям;

Действующие прибора учета расходов сырья, продукции и энергоресурсов не предоставляют возможности автоматизированного расчета экономических показателей.

Курсовой проект предусматривает реконструкцию АСУ установки химводоочистки. Устранения перечисленных недостатков путём внедрения централизованной АСУ на основе микропроцессорных устройств, создания АРМ оператора, внедрением новых приборов, заменой позиционного регулирования на непрерывное. Автоматизация приводит к улучшению основных показате-лей эффективности производства: увеличению количества продукции, улуч-шению качества и снижению себестоимости выпускаемой про-дукции, повышению производительности труда. Внедрение автоматических устройств обеспечивает высокое качество продукции, сокращение брака и отходов, уменьшение затрат сырья и энергии, уменьшение численности основных рабочих, снижение капитальных затрат на строительство, удлинение сроков межре-монтного пробега оборудования.

Внедрение специальных автоматических устройств способствует безаварийной работе оборудования, исключает случаи травматизма, предупреждает загрязнения атмосферного воздуха и водоемов промышленными отходами.

В автоматизированном производстве человек переключается на творческую работу — анализ результатов управления, со-ставление заданий и программ для автоматических приборов, наладку сложных автоматических устройств и т. д. С повышением квалификации и культурного уровня рабочих стирается грань между физическим и умственным трудом.

4 Описание разработанной ФСА

Реконструкция АСУ ТП установки химводоочистки, состоит в создании многоуровневой АСУ, состоящей из нижнего (полевого), контроллерного и операторского уровней.

На нижнем уровне используется датчиковая аппаратура, предназначенная для сбора первичной информации о ходе контролируемого процесса, а также исполнительные механизмы для непосредственного управления процессом.

Контроллерный уровень обеспечивает:

Сбор и первичную обработку данных от датчиковой аппаратуры;

Математическую обработку исходных данных процесса;

Логико-программное управление;

Технологическую сигнализацию;

Предварительное архивирование расчетных и исходных данных

Для организации контроллерного уровня используются контроллеры общего или специального назначения, объединение которых в сеть возможно на основе интерфейса RS232C/485 с использованием протокола Bell202 или Modbus со скоростью обмена до 19,6 Кбит.

Операторский уровень предназначен для визуализации контролируемого технологического процесса, ведения архивов, оперативного вмешательства в ход технологического процесса и формирования отчетов.

Реконструкция существующей АСУ состоит из следующих основных этапов:

Установка новых интеллектуальных датчиков температуры, уровня и давления для сбора и дистанционной передачи данных о параметрах технологического процесса;

Установка новых интеллектуальных расходомеров для сбора и обработки информации о расходе сырья и продукции;

Внедрение логических программируемых контроллеров для автоматизированного управления уровнем, давлением, расходом и температурой в технологических процессах;

Создания АРМ оператора установки химводоочистки;

Замена исполнительных механизмов и регулирующих органов дискретного действия на механизмы и органы непрерывного действия.

Для получения необходимой информации о параметрах технологического процесса в реальном времени, централизованного отображения этой информации, и управления процессом в проекте применены следующие датчики - первичные преобразователи.

1) Датчики температуры

Термоэлектрический преобразователь ТСПУ - 055 с диапазоном измеряемой температуры -50…50°С, который обеспечивает непрерывное преобразование значения измеряемого параметра в унифицированный токовый сигнал 4-20мА.

2)Датчики давления

Для измерения давления на установке ХВО предлагаю использовать первичный преобразователь давления Метран - 43 - Ех - ДИ, который обеспечивает непрерывное преобразование значения измеряемого параметра в унифицированный токовый сигнал 4-20мА.

3)Датчики уровня

Датчик гидростатического давления (уровня) Метран-43Ф-ДГ 3595, обеспечивает непрерывное преобразование значения измеряемого параметра в унифицированный токовый сигнал 4-20мА, устанавливается непосредственно на фланце аппарата, в котором измеряется уровень, имеет встроенный микропроцессорный преобразователь за счет чего имеет преимущество перед аналогичными датчиками с аналоговым преобразователем по метрологическим, функциональным, эксплуатационным показателям.

4)Датчики расхода

Для получения данных о расходе воды, воздуха, реагентов и пара в проекте применены следующие преобразователи расхода.

Преобразователь расхода вихреакустический Метран-300ПР, предел измерения 0,18…700 м 3 /ч, выходной сигнал - унифицированный токовый 4-20мА. Данный преобразователь использует принцип ультразвукового

детектирования вихрей образующихся в потоке жидкости при обтекании ею

призмы, расположенной поперек потока. Преимущество этого

преобразователя состоит в возможности поверки на месте без демонтажа, большом межповерочном интервале, самодиагностики. Устанавливается на трубопроводе АМЖ-1 на входе в изотермическое хранилище поз. 301

Интеллектуальный вихревой расходомер модели 8800 фирмы Fisher-Rosemount, выходной сигнал 4-20мА. Использует принцип определения частоты вихрей, образующихся в потоке измеряемой среды при обтекании тела специальной формы, которая прямопропорциональна скорости движущейся среды. Данный преобразователь благодаря использованию цифровой технологии позволяет расходомеру обеспечить максимальную точность и надежность измерений.

5)Устройства сбора и обработки данных

В качестве основного УСОД (устройства сбора и обработки данных) в проекте применена группа программируемых модульных контроллеров Twido фирмы Schineider Electric. Предусмотрена установка шести модульных контроллеров TWD LMDA 20DRT с разным количеством модулей расширения (модули аналогового и дискретного ввода/вывода). Контроллер предназначен для сбора, первичной обработки и предварительной архивации информации о потребленных и отпущенных энергоресурсах, таких как вода, воздух, пар, реагенты.

ПК Twido выполняет следующие технологические функции:

Регулирование уровня в ёмкости 1 и 18 по заданному закону управления;

Регулирование температуры в 3 путем воздействия на исполнительный механизм, стоящий на линии подачи пара на входе в теплообменник;

Регулирование производительности осветлителя путем воздействия на исполнительный механизм, стоящий на линии подачи воды в 7;

Регулирование РН осветлителя путем воздействия на исполнительный механизм, стоящий на линии подачи извести в 7;

Регулирование расхода воды после 28 и 27 путем воздействия на исполнительный механизм, стоящий на линии нагнетания насосов;

Преобразование и вывод информации о параметрах

технологического процесса с помощью интерфейса RS232/485 на операторскую станцию.

Компактные программируемые контроллеры Twido применяются в малых системах автоматизации. Они отличаются высокой производительностью процессора, большим количеством входов/выходов, напряжением питания 100-240В переменного тока и обеспечивает питание датчиков напряжением 24В постоянного тока.

Преимущества компактных ПК Twido:

Значительное количество точек входа/выхода (до 24 точек), при небольших занимаемых габаритах, позволяет уменьшить размеры панелей там, где параметры занимаемого места имеют важное значение;

Разнообразие модулей расширения и дополнительных модулей, обепчивающее пользователю степень гибкости платформ больших контроллеров. Возможности компактного контроллера TWD LMDA4 точками входа/вывода можно увеличить при помощи подключения до семи модулей расширения дискретного ввода/вывода (соответствующая конфигурация с 14 точками входа/выхода) и таких дополнительных модулей, как цифровой дисплей, катридж памяти, катридж часов реального времени, а также дополнительными портами связи с интерфейсами RS485 или RS232C;

Для подключения модулей расширения к контроллеру, предлагается несколько вариантов подключения, таких как съемные винтовые клеммные колодки и пружинные разъемы, обеспечивающие простое, быстрое и безопасное подсоединение;

Использование дисплея и встраиваемой памяти позволяет осуществлять настройку, передачу и резервирование приложений. Цифровой дисплей можно использовать как инструмент для локального отображения и настройки. Модули памяти EEPROM позволяют резервировать и передавать программы в любой компактный ПК Twido;

Программное обеспечение Twido Soft позволяет осуществлять простое программирование при помощи инструкций языка Instroction List или графических объектов языка Ladder;

Компактные контроллеры имеют два аналоговых потенциометра, расположенные на передней панели. Значения потенциометров хранятся в

системных словах и обновляются после каждого цикла программы.

Для возможности подключения к контроллеру датчиков с аналоговыми выходными сигналами и управления исполнительными механизмами в проекте предусматривается подключение дополнительных модулей расширения аналогового входа/выхода. К каждому контроллеру подключается два модуля TWD AMI 2HT 2 входа и 1 выход высокого уровня

Дополнительно к контроллеру подключаются адаптер RS485 TWD NAC485D (для связи с операторской станцией через дополнительный порт) и цифровой дисплей TWD XCP ODC.

Программирование контроллеров осуществляется с помощью программного обеспечения Twido Soft, через встроенный последовательный порт mini-DIN типа RS485

Для создания АРМ оператора установки ХВО на базе IBM совместимого ПК, в проекте предусмотрено использование SCADA системы на базе программного обеспечения Monitor Pro фирмы Schineider Electric.

Этот продукт базируется на открытых и стандартных на сегодняшний день технологиях и предлагает полный набор простых в использовании графических функций для систем визуализации.

Программное обеспечение для систем супервизорного управления и сбора данных (SCADA) Monitor Pro включает базовые пакеты для создания приложений супервизорного (диспетчерского) контроля и управления, а также дополнительные элементы (опции), усовершенствующие функции этих пакетов для таких специальных областей применения, как статистическое управление технологическими процессами или интеграция с базами данных.

Имеется четыре различных базовых варианта продукта в зависимости от размера доступной базы данных реального времени и максимального числа входных/выходных параметров процесса (тэгов). В широком смысле функциональность всех этих вариантов одинакова для всех вариантов базовой операционной системы. Это упрощает миграцию приложений от одной платформы к другой. В настоящее время Monitor Pro расчитан на работу под операционными системами Windows NT, Windows 95 и 98. Полный набор опций Monitor Pro возможен под Windows NT. Ограниченное число опций возможно под Windows 95 и 98. Версия Monitor Pro для OS/2 отсутствует.

Monitor Pro является многопользовательским SCADA-сервером приложений реального времени для автоматизации производственных и технологических процессов. Он позволяет собирать важнейшую информацию от многочисленных приборов и устройств промышленного объекта и затем распространять ее по всему предприятию (организации).

Monitor Pro обеспечивает такие важнейшие элементы функциональности SCADA-системы, как ретроспективные данные, сигнализацию и статистическое управление процессом. Кроме того, обновляемая по изменению база данных Monitor Pro обеспечивает уникальную масштабируемость - существуют приложения, обрабатывающие более 2 миллионов тэгов.

Функции визуализации Monitor Pro используются для:

Чтения значений переменных из ПЛК и отображение на экране этих переменных;

Управления и контроля систем с регулированием процессов;

Архивирования в базу данных значений переменных ПЛК или внутренних переменных системы регулирования;

Встроенной программной обработки данных.

Подключение к ПЛК производится через шину Modbus и выполняется с помощью интерфейса RS 485B в многоточечном режиме.

Заключение

В курсовом проекте рассмотрен вопрос реконструкции АСУ установки химводоочистки цеха № 54 ОАО «СНОС»

Разработанная система управления основана на использовании технических и программных средств фирмы Schineider Electric. Особое преимущество техники Schineider Electric состоит в том, что она охватывает все уровни автоматизации, что позволяет избежать проблем с совместимостью, масштабированием и добиться высокого уровня быстродействия, функциональности и надежности.

Внедрение системы обеспечит за счёт эффективного автоматизированного регулирования процесса высокое качество продукции, уменьшение затрат на сырьё и энергоносители, снижение нагрузки на обслуживающий персонал, снижение вредных выбросов в атмосферу.

В результате расчётов определён предполагаемый экономический эффект от реконструкции АСУ ТП в сумме 1022,120 тысяч рублей, который получен в результате снижении себестоимости продукции, срок окупаемости внедряемого оборудования составил 0,79года.

Список используемых источников

1 Башлыков А.А., Карев А.А. SCADA-системы. - Датчики и системы, 2003, №3, с.27-35.

3 Верёвкин А.П., Денисов С.В. Современные технологии управления процессами: Учеб. Пособие - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2001. - 86 с.

4 Гревцов В.В., Страшун Ю.П. Семейство программируемых промышленных контроллеров СМ1820.ПК // Датчики и системы. 2000. № 1.

5 Клиначёв Н. В. Теория систем автоматического регулирования и управления: Учебно-методический комплекс. - Offline версия 3.5. - Челябинск, 2004. - 655 файлов, ил.

6 Технологический регламент цеха № 54 ОАО “Салаватнефтеоргсинтез”.

7 Шкамарда А.Н., Страшун Ю.П. Программно технические комплексы СМ1820М для создание систем автоматизации в промышленности // Датчики и системы. 2000. № 1.

Чертежи:

Скачать: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера.

Водоподготовительная установка (ВПУ) производительностью 80 т/час обеспечивает подготовку глубоко умягченной воды для восполнения потерь пара и конденсата в котельной низкого давления с барабанными котлами ГМ-50/14.

Обработка воды осуществляется по схеме двухступенчатого натрий-катионирования с предварительным осветлением на механических фильтрах. Основным источником водоснабжения является река Нева.

Вода на ВПУ подается из главного корпуса, предварительно подогретая до температуры 30 0 С.

Схема водоснабжения котельной позволяет производить подачу на ХВО воды из цирк-системы ТЭЦ (схема пожарного водоснабжения).

Подогреваемая вода подается на механические фильтры (МФ), затем на

Nа-катионитные фильтры 1 и 2 ступени. Умягченная вода после Nа-катионитного фильтра 2 ступени подается непосредственно в головку деаэратора (ДСА) котельной, либо в бак химочищенной воды (БХОВ) и оттуда насосами химочищенной воды

(НХОВ-1, 2) в ДСА.

НАЗНАЧЕНИЕ И КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ
ОБОРУДОВАНИЯ ХВО КНД

Оборудование ХВО КНД включает в себя механические и Nа-катионитные фильтры,

баковое хозяйство и насосное оборудование, систему трубопроводов и каналов, а также средства контроля и управления за его работой, обеспечивающие требуемую технологию и качество обработки исходной воды.

Механические фильтры (МФ).

На ХВО КНД установлены 3 вертикальных механических фильтра (МФ-1, МФ-2, МФ-3) напорного типа, которые предназначены для очистки исходной воды от взвешенных веществ (Æ – 3000 мм, площадь поперечного сечения –7,1 м 2 , рабочее давление не более 6 кгс/см 2 , скорость фильтрации при работе – 5 ¸ 6 м/ч, 35 ¸ 42 м 3 /ч).

Конструктивно МФ представляет собой вертикальный стальной цилиндр с приваренными сверху и снизу сферическими днищами. Внутри фильтра смонтированы верхнее и нижнее распределительные устройства (ВДРУ, НДРУ). ВДРУ представляет собой стакан, из которого радиально отходят 12 лучей (полиэтиленовых труб), имеющих по длине ряд отверстий Æ 15 мм. НДРУ смонтировано на залитом бетоном с цементной стяжкой нижнем днище и представляет из себя центральный коллектор диаметром

219 мм, от которого по всей его длине по обе стороны расходятся лучи. Каждый луч имеет ряд отверстий Æ 6 мм, которые закрываются кожухом из нержавеющей стали со щелями 0,4 ± 0,1 мм. В корпусе фильтра выполнены два люка: верхний – смотровой, нижний – ремонтный. В нижней части корпуса врезан штуцер для гидроперегрузки фильтрующего материала. Внутренняя поверхность фильтра имеет антикоррозийную защиту в виде лакокрасочного покрытия на основе эпоксидной шпаклевки (ЭП 0010). На корпусе фильтра смонтированы трубопроводы с запорной арматурой:

· подачи исходной воды в фильтр с задвижкой (з.1);

· отвода осветленной воды из фильтра с з.2;

· подвода воды на взрыхление с з.3;

· верхний дренаж с з.4;

· нижний дренах с з.5;

· подачи сжатого воздуха на взрыхление с з.6.

Фильтры оборудованы двумя пробоотборными точками с подсоединенными к ним манометрами на трубопроводах исходной и обработанной воды. Для контроля за нагрузкой во время работы фильтра на трубопроводе осветленной воды установлено расходомерное устройство. Фильтры оборудованы воздушниками, необходимыми для периодического удаления воздуха из объёма фильтров во время их работы, а также используемые при обслуживании фильтра (взрыхление, регенерация, ремонты и т.п.).

Nа-катионитные фильтры.

На ХВО КНД установлены два фильтра Nа-катионитных 1 ступени и один фильтр Nа-катионитный 2 ступени. Схема обвязки Nа-катионитных фильтров 1 ступени выполнена так, что каждый фильтр может работать как по 1 ступени, так и по 2 ступени.

При Nа-катионировании воды протекают следующие реакции:

2NaR + Ca (HCO 3) 2 ↔ CaR 2 + 2NaHCO 3 ;

2NaR + Мg (HCO 3) 2 ↔ MgR 2 + 2NaHCO 3 ;

2NaR + CaCl 2 ↔ CaR 2 + 2NaCl;

2NaR + CaSO 4 ↔ CaR 2 + Na 2 SO 4 ;

2NaR + MgCl 2 ↔ MgR 2 + 2NaCl;

2NaR + MgSO 4 ↔ MgR 2 + Na 2 SO 4 .

где NaR, CaR 2 и MgR 2 – солевые формы катионита.

Из приведенных реакций видно, что из обрабатываемой воды удаляются катионы Са 2+ и Mg 2+ , а в обрабатываемую воду поступают ионы Nа + . Анионный состав воды при этом не меняется.

Конструктивно все Nа-катионитные фильтры устроены аналогично МФ. На корпусе Nа-катионитного фильтра 1 ступени смонтированы трубопроводы с запорной арматурой:

· подачи осветленной воды в фильтр с з.1;

· подачи Nа-катионированной воды в фильтр с з.1А;

· отвода Nа-катионированной воды из фильтра с з.2;

· отвода Nа-катионированной воды с з.2А;

· верхний дренаж с з.4;

· нижний дренаж с з.5;

На корпусе Nа-катионитного фильтра 2 ступени смонтированы трубопроводы с запорной арматурой:

· подачи Nа-катионированной воды в фильтр с з.1;

· отвода химочищенной воды из фильтра с з.2;

· подачи воды на взрыхление с з.3;

· верхний дренаж с з.4;

· нижний дренаж с з.5;

· подачи раствора соли на фильтр с з.7, 7А.

Фильтр гидроперегрузки (ФГП).

На ХВО КНД установлен ФГП, используемый для проведения ремонтных работ на фильтрах с выгрузкой из них фильтрующего материала.

Конструктивно фильтр устроен аналогично Nа-катионитному фильтру 1 ступени. Обвязка ФГП позволяет использовать его в качестве Nа-катионитного фильтра

1 ступени.

Баковое хозяйство.

Для обслуживания фильтров и котлов ХВО КНД в зале котельной находятся баки:

Бак химочищенной воды (БХОВ).

Используется для подпитки ДСА-1, ДСА-2 котельной, а также в случае низкого давления в трубопроводе исходной воды.

Бак взрыхления механических фильтров (БВМФ).

Бак предназначен для взрыхляющих промывок механических фильтров.

Бак взрыхления Nа-катионитных фильтров (БВКФ).

Бак предназначен для сбора при регенерациях отмывочных вод Nа-катионитных фильтров с последующим использованием их для взрыхляющих промывок.

Все баки (БВМФ, БХОВ, БВКФ) имеют объем 60 м 3 , оборудованы соответствующими трубопроводами подвода и отвода воды, дренажом, переливом, поплавковым уровнемером. Внутренняя поверхность баков имеет антикоррозийную защиту на основе эпоксидной шпаклевки (ЭП 0010).

Бак мокрого хранения соли (БМХС).

Два БМХС находятся на ХВО ОВК и предназначены для приема и хранения поступающей на ТЭЦ поваренной соли. Выполнены из железобетона с гидроизоляцией и заглублены до отметки Ñ – 1,2 м. Рабочая емкость каждого бака – 50 м 3 . Баки оборудованы трубопроводами подачи воды, сжатого воздуха для перемешивания и растворения соли и переливами.

3.4.6. Бак чистого раствора соли (БЧРС).

Бак находится на ХВО ОВК, используется как емкость для приготовления раствора

соли требуемой концентрации. Объём бака 50 м 3 . Бак оборудован переливами, поплавковым уровнемером, трубопроводами для подачи соли из БМХС и осветленной воды. Обвязка бака позволяет обеспечивать возврат раствора соли в любой из БМХС. Для выполнения солещелочных обработок фильтрующего материала ХВО ОВК в бак имеется подвод щелочи (от НПЩ-1, 2) и пара для подогрева раствора.

Баки (БМХС, БЧРС) имеют антикоррозийное покрытие на основе эпоксидной шпаклевки (ЭП 0010).

Насосное оборудование.

Для обслуживания фильтров и подачи обработанной воды в котлы установлены следующие насосы.

Насос химочищенной воды (НХОВ).

Два насоса (рабочий и резервный) типа 4К-12 (Q = 60 – 100 м 3 /ч, Р= 3,5 кгс/см 2) предназначены для подпитки деаэратора из БХОВ. Насосы оборудованы системой автоматического включения резервного насоса (АВР) при выходе из строя рабочего. Проверка АВР приведена в приложении 3 и производится в случае постоянной работы НХОВ.

Насос взрыхления Nа-катионитных фильтров (НВКФ).

Насос типа 4К-90 (Q = 90 м 3 /ч, Р= 2 кгс/см 2) предназначен для взрыхления

Nа-катионитных фильтров.

Насос взрыхления механических фильтров (НВМФ).

Насос типа 8К-18 (Q = 260 м 3 /ч, Р= 1,5 кгс/см 2) используется для взрыхления механических фильтров.

Насос силовой воды (НВС-3).

Насос типа 2К-20/30 (Q = 20 м 3 /ч, Р= 3 кгс/см 2) используется для создания необходимого давления в системе управления задвижками с гидроприводами.

Насос чистого раствора соли (НЧРС).

Насос типа Х20-31ЛС (Q = 20 м 3 /ч, Р= 3,1 кгс/см 2) установлен на ХВО ОВК и предназначен для подачи раствора соли с концентрацией 6 – 8% из БЧРС непосредственно на катионитные фильтры ХВО КНД.

Насос раствора соли (НРС-2).

Насос типа Х20-31ЛС (Q = 20 м 3 /ч, Р= 3,1 кгс/см 2) установлен на ХВО ОВК на отметке Ñ - 1,2; предназначен для подачи раствора соли из ячеек (БМХС) в БЧРС.

Водоподготовка для котельных установок – обязательный процесс для каждого производства рассматриваемой категории. Системы водоподготовки применяется в целях предотвращения образования отложений на рабочих элементах котлов. При этом именно качественная водоподготовка котлов является главной гарантией безаварийной и высокоэффективной работы котельного оборудования в течение отопительного сезона.

Водоподготовка представляет собой процесс подачи жидкости в котельную станцию после прохождения предварительного умягчения. При этом очистка производится за счет применения блочных фильтров многоступенчатого типа. Вода проходит подготовку перед использованием в судовых, а также водогрейных котлах.

Оборудование, применяемое для умягчения, очень эффективно смягчает жесткую воду. Далее в ходе очистки из жесткой воды будет удалена значительная часть растворенных в ней загрязняющих частиц. Поскольку главной причиной высокой жесткости рабочей среды является именно повышенная концентрация солей, грубодисперсных механических примесей, умягчение решает проблему действительно эффективно.

Первый этап водоподготовки котельных предполагает механическую фильтрацию. Второй уже более сложный и трудоемкий – требует предварительного удаления минеральных солей, растворенных в рабочей среде. Умягчение в данном случае производится с помощью современного метода тонкой очистки, имеющего высокую эффективность. Он предполагает применение мембранных технологий. Смягчители не используются ввиду применения ультрафильтрационных методов, а также обратного осмоса.

Водоподготовка: предварительные расчеты системы

Водоподготовка, многоступенчатая очистка, умягчение водогрейных систем осуществляет только после выполнения предварительных расчетов. Эти расчеты включают в себя сбор и систематизацию систем данных о протяженности водонагревательных систем, уровне их засоренности. Водоподготовка котельных с последующей очисткой системы транспортировки теплоносителей состоит из нескольких этапов:

1. Удаление взвесей, органики, коллоидов – или начальная очистка.
2. Умягчение – деминерализация.
3. Аннигиляция СО2 и О2 (агрессивные газы).
4. Коррекционная постобработка.
5. Расчет параметров следующей очистки.

Во всех системах теплоснабжения, включая те, в которых применяется ультрасовременное оборудование и постоянно производится точный расчет рабочих параметров, возможны непланомерные утечки теплопередающих сред. На котельных станциях, оборудованных чугунными и стальными котлами, утечки компенсируются подпилочной жидкостью. Такая вода обязательно проходит предварительную обработку с применением смягчителей. Смягчители располагаются в установках химической очистки воды.

Большая часть котельных, отвечающих за теплоснабжение объектов разного назначения, получает воду из водопроводных систем, которую дополнительной очистке подвергать не нужно – дегазации и смягчения оказывается достаточно. Все дело в том, что в состав водопроводной жидкости входит большое количество газов и солей, которые нужно убрать, поскольку они оседают в качестве осадка и начинают скапливаться на рабочих поверхностях котельных установок. С течением времени объем слоистых отложений увеличивается, и коэффициент теплоотдачи падает. В конечном счете это приводит к перерасходу топлива. Опасность осадков, которые образуют накипь, состоит в увеличении рисков аварий – это объясняется постоянным перегревом стенок котла. При этом агрессивные соединения, имеющие вид газообразных примесей, регулярно вступают в контакт со стенками котла, вызывая коррозийные процессы. Чугунные устройства коррозии не боятся, а вот для стальных они представляют опасность.

Чтобы на стенках котлов и основных рабочих элементах не появлялась накипь, нужно использовать воду оптимальной степени жесткости, а также подвергать ее дегазации, смягчать. Дегазация осуществляется путем вакуумдеаэрации. Умягчитель жидкости, используемой в котлах, имеет несколько разновидностей – и каждая из них имеет свои характеристики, особенности. Засыпка смягчающего вещества должна производиться заблаговременно. Жидкость, образующаяся на выходе устройств с химическим способом обработки, для питья является не пригодной. Самыми долговечными являются смягчители ионообменного типа, но они и стоят немало. Магнитные устройства универсальны, а самыми производительными являются установки, работающие на электромагнитном генераторе.

Популярные способы водоподготовки котельных

На сегодняшний день используются разные способы водоподготовки котельных станций, каждый из которых имеет свои особенности и преимущества. Назовем основные:

• Осаждение.
• Коагуляция.
• Адсорбация.
• Флокуляция.
• Обратный осмос.
• Безреагентная водоподготовка.
• Ионобмен.

В процессе осаждения взвешенные в воде твердые частички оседают на фильтрующих поверхностях и на внутренних элементах устройства. Фильтры используются магнитные, съемные. Сам процесс осаждения протекает за счет использования специальных реагентов – данный способ является оптимальным для выведения взвешенных частиц и коллоидных соединения из воды. Он простой, быстрый и эффективный.

Обратный осмос предполагает применение специальной мембраны. Она обеспечивает эффективную фильтрацию находящихся в жидкости примесей (органика). Также мембрана неплохо справляется с задачей фильтрации бактерий и вирусов. При этом обратный осмос очищает воду слишком тщательно – и ее состав обедняется. Стоимость мембраны высокая, кроме того, она является не слишком надежной и часто выходит из строя в результате контакта с большими объемами загрязняющих веществ. Скорость очистки низкая, поскольку мембранный компонент является полупроницаемым.

При ионном обмене используется специальная смола, помещаемая в картридж. Смола состоит из ионов натрия, подготовленных соответствующим образом для последующего обмена. Умягчающий фильтр пропускает через себя жесткую воду и смягчает ее. Главные недостатки способа – высокая стоимость картриджей и потребность в их частой замене.

Химические реагенты – это специальные окислители. Они представлены преимущественно озоном, кислородом, хлорамином, марганцовкой и перекисью водорода. Эти элементы являются активными и сохраняют стойкость даже после того, как полностью растворятся в жидкости. Перманганат калия играет роль восстановителя, а перекись водорода слишком токсичная, поэтому используется в небольших количествах. Озон экологичный дорогой окислитель.

Безреагентные методы смягчения предполагают использование специальных электромагнитных, магнитных и ультразвуковых приборов. Очистка в данном случае основывается на принципе интенсивного электромагнитного, волнового или ультразвукового воздействия. Безреагентные устройства активно используются в теплосистемах жилых частных домов и квартир.

Оборудование, применяемое для водоподготовки котельных

Оборудование, которое используется для водоподготовки на котельных станциях – это различные установки и фильтры. Рассмотрим основные категории:

1. Загрузочные баллонные устройства являются самыми распространенными и идеально подходят для частных домов. Принцип работы – механическая фильтрация. Некоторые модели также могут использоваться для удаления железистых примесей из жидкостей. Стоят баллоны сравнительно недорого.
2. Мембранные умягчители могут иметь разные параметры и рабочие показатели. Современные модели снабжаются специальным автоматическим блоком, что обеспечивает максимальный уровень удобства применения и управления прибором. Мембранный умягчитель – лучшая защита от накипи.
3. Ультрафиолетовые обеззараживатели максимально быстро удаляют соли тяжелых металлов, вредные бактерии.

Реже, но тоже используются ртутные бактерицидные лампы, предназначенные для установки в системах низкого давления. Ртутные лампы долговечны и имеют хороший КПД.

Законодательные нормы и требования

Нормы проектирования водоподготовки систем котельных определяются на законодательном уровне. Ознакомиться с ними можно в СНиП II-35-76 (актуализированный документ СП СНиП 89.13330.2012) «Котельные установки». В соответствие с положениями названного документа, режим работы котельной станции должен обеспечивать нормальную работу пароводяного тракта, котлов, теплового оборудования и тепловых сетей без отложений накипи и появления коррозии на внутренних рабочих поверхностях. Состав системы водоподготовки определяется уровнем качества исходной воды, действующими требованиями к очищенной воде, общей производительностью установки. Нормы очищенной воды зависят от ее назначения и прописываются в соответствующих документах. Требования к очищенной воде зависят от ее назначения и определяются нормативными документами.

Кроме нормативной документации, в ходе водоподготовки следует учитывать рекомендации производителя оборудования, которые прописываются в руководстве пользователя. Параметры сетевой ГВС воды устанавливаются и проверяются СанПиНом.

Основные ошибки водоподготовки

Рассмотрим типичные ошибки подготовки воды для котельных:

• неэффективность системы предварительной очистки или ее полное отсутствие;
• неправильный расчет установок деминерализации/умягчения (он должен производиться в индивидуальном порядке);
• отсутствие или некорректная отладка деаэраторов;
• плохая коррекционная обработка жидкости.

Дело в том, что главными источниками воды для котельных станций являются скважины, водоемы и городские водопроводы. Та же водопроводная вода поступает на установку неподготовленной. Если она хлорированная, дехлорирование обязательно, поскольку хлор разрушает мембраны обратного осмоса и аниониты (составляющие части ряда станций водоподготовки). В воде, которую получают из грунтовых источников, которое вызывает преждевременную коррозию труб, способствует зарастанию мембран характерным осадком и, соответственно, появлению потребности в проведении частых кислотных промывок (а они уменьшают срок службы мембран). Взвеси и органика – главные причины образования отложений на поверхностях нагрева, в трубах, коррозии. Также органические вещества вызывают обрастание мембран обратного осмоса, деградацию и уменьшают обменную емкость аонитов.

Качественная водоподготовка – почему это важно?

Водоподготовка для котельной, выполненная по всем правилам, избавит вас от ряда неприятностей, финансовых потерь, улучшит эффективность оборудования. Срок службы котельных станций и их оборудования во многом зависит именно от свойств пара и воды. Низкое качество подпитывающей, питательной воды, плохой контроль, отсутствие химической коррекции жидкостей приводит к образованию накипи, началу кислородных, углекислотных коррозионных процессов. В итоге падает теплопередача, оборудование забивается, уменьшается срок его службы, падает рентабельность котельной, возрастает частота простоев.

Наиболее опасной для котельных является жидкость с высокой концентрацией загрязнителей вроде солей , магния. Они оседают на внутренних рабочих деталях и образуют толстый, не удаляемый слой накипи. В итоге страдает теплопроводность металлов, и для обеспечения нормальной производительности станции приходится расходовать намного больше энергии. Единственным методом предотвращения образования накипи является многоступенчатая качественная очистка воды от примесей.

Для справки. Классификация котлов

Существующие сегодня котлы делятся на несколько категорий:

1. Паровые – для получения пара.
2. Водогрейные – для нагрева под давлением.
3. Пароводогрейные – для нагрева воды и получения пара.

В зависимости от используемого способа получения энергии устройства бывают:

• энерготехнологическими – они служат для переработки технологических материалов (то есть топлива);
• утилизационными – в них используется тепло от отходящих газов;
• электрическими – данные устройства для получения пара или нагрева воды используют электрическую энергию.

Типы циркуляции – естественная и принудительная. С учетом числа циркуляционных циклов, котлы бывают прямоточными (с однократными движениями рабочих сред) и комбинированными (с многократными циркуляционными процессами).

В зависимости от направления движения рабочей среды по отношении к поверхности нагрева выделяются:

• Котлы газотрубного типа – в них конечные продукты, образующиеся в результате сгорания топлива, движутся внутри поверхностей нагрева в трубах, а смесь пара с водой и сама вода – снаружи.
• Водотрубные котлы – в них все происходит с точностью наоборот.

Тип котла обязательно нужно учитывать при определении требований к очищаемой и смягчаемой воде.

Терминология. Виды воды

Вода, применяемая в котлах, в зависимости от конкретного технологического участка, имеет различные названия, которые закрепляются в соответствующих нормативных документах. Среди них:

• Сырая вода – ее получают из источника водоснабжения, то есть это жидкость без предварительной обработки.
• Питательная вода – жидкость, которая находится на входе в котел, отвечает заданным химическим, температурным и прочим требованиям.
• Добавочная вода – нужна для компенсации потерь, которые возникают в результате продувки котла, а также утечки пара, воды в тракте пароконденсатора.

Вода, одновременно являющаяся дешевым теплоносителем и универсальным растворителем, может представлять угрозу для водонагревательного и парового котлов. Риски, в первую очередь, связанны с наличием в воде определенных примесей. Решение и предотвращение проблем в работе котельного оборудования невозможно без четкого понимания их причин, а так же знания современных технологий подготовки воды.

Для котловых систем характерны три группы проблем, связанных с присутствием в воде следующих примесей:

• нерастворенных механических;
• растворенных осадкообразующих;
• коррозионноактивных.

Каждый тип примесей может служить причиной выхода из строя того или иного оборудования установки, а так же вносит свой вклад в снижение эффективности и стабильности работы котла. Использование в системах воды, не прошедшей механическую фильтрацию, приводит к наиболее грубым поломкам— выходу из строя циркуляционных насосов, уменьшению сечения, повреждению трубопроводов, запорной и регулировочной арматуры. Обычно механические примеси— это песок и глина, присутствующие как в водопроводной так и в артезианской воде, а так же продукты коррозии трубопроводов, теплопередающих поверхностей и других металлических частей, которые находятся в постоянном контакте с агрессивной водой. Растворенные примеси могут вызывать серьезные неполадки в работе энергетического оборудования, которые обуславливаются:

• образованием накипных отложений;
• коррозией котловой системы;
• вспениванием котловой воды и уносом солей с паром.

Эта группа примесей требует особого внимания, поскольку их присутствие в воде зачастую не так очевидно, как наличие механических примесей, а последствия от их воздействия на котельное оборудование могут быть весьма печальны— от снижения энергоэффективности системы, до полного ее разрушения.

Карбонатные отложения, вызываемые повышенной жесткостью воды— хорошо известный результат процессов накипеобразования, протекающем даже в неизношенном оборудовании, однако далеко не единственный. Так при нагреве воды выше 130°Срезко снижается предельнаярастворимость сульфатов кальция, что приводит образованию особоплотной накипи гипса

(см. Таблицу №1)

Образующиеся накипные отложения ухудшают теплопередачу теплообменных поверхностей, что приводит к перегреву стенок котла и снижению срока его службы, а так же к увеличению потери тепла. Ухудшение теплообмена приводит к перерасходу энергоносителей, что отражается на эксплуатационных затратах. Образование на поверхности нагрева даже незначительного по толщине (0,1-0,2мм) слоя отложений приводит к перегреву металла и, как следствие, появлению отдушин, свищей и даже разрыву труб.

Образование накипи является однозначным признаком использования в котловой системе воды низкого качества. В этом случае неизбежно развитие коррозии металлических поверхностей и накоплении вместе с накипными отложениями, продуктов окисления металлов.

В котловых системах могут происходить два типа коррозионных процессов: химическая и электрохимическая коррозия. Электрохимическая коррозия связанна с образованием большого количества микрогальванических пар на металлических поверхностях. В большинстве случаев коррозия возникает в неплотностях металлических швов и развальцованных концов теплообменных труб; результатом таких поражений являются кольцевые трещины. Основными стимуляторами коррозии являются растворенный кислород и углекислый газ.

Если конструкции выполнены из черного металла, отклонение от диапазона рН 9-10 приводит к развитию коррозии. В случае алюминиевых конструкций превышение рН 8,3-8,5 приводит к разрушению пассивирующей пленки и коррозии металла. Особое внимание следует обращать на поведение газов в котловых системах.С повышением температуры растворимость газов снижается — происходит их десорбция из котловой воды. Этот процесс обуславливает высокую коррозионную активность кислорода и диоксида углерода. Кроме того, в процессе нагрева и испарения воды происходит разложение гидрокарбонатов на карбонаты и диоксид углерода, который уносится вместе с паром и обуславливает снижение рН и высокую коррозийную активность конденсата. Поэтому при выборе схемы химводоочистки и внутрикотловой обработки следует предусматривать способы нейтрализации кислорода у диоксида углерода.

Другой вид химической коррозии— хлоридная коррозия. Из-за своей высокой растворимости, хлориды присутствуют во всех доступных источниках водоснабжения.Они разрушаютпассивирующую пленку на поверхности металла, что стимулирует развитие вторичных коррозийных процессов. Гранично-допустимая концентрация хлоридов в воде котловых систем— 150-200 мг/л.

Накипеобразование и коррозионные процессы являются результатом использования в котловой системе воды низкого качества— химически нестабильной и агрессивной.Эксплуатировать котловые системы на такой воде экономически нецелесообразно и опасно с точки зрения техногенных рисков.

Обычно в качестве источников водоснабжения котловых систем используются водопровод или артезианские скважины. Каждый тип воды имеет свои недостатки и набор типичных проблем. Первый типичной проблемой любой воды являются соли кальция и магния, обуславливающие общую жесткость. В Российской Федерации, в зависимости от региона и типа источника водоснабжения, жесткость как водопроводной, так и артезианской вод, обычно, находится в пределах 2-20мг-экв/л.Другой типичной примесью являются растворенные соли железа, содержание которых может находиться в интервале 0,3-20 мг/л. При этом в большинстве артезианских скважин концентрация растворенного железа превышает 3 мг/л.

Котловые системы по их назначению принято подразделять на водогрейные и паровые. Для каждого типа существует свой набор требований кхимочищенной воде, которые также зависят от мощности котла и температурного режима. Требования к количеству воды для котловых систем устанавливаются на уровне, обеспечивающем эффективность и безопасность работы котла при минимальном риске образования отложений и коррозии. Разработку официальных требований осуществляют надзорные органы (Бсэнергонадзор), однако эти требования всегда мягче рекомендаций производителя, которые устанавливаются исходя из гарантийных обязательств. В Европейском Союзе требования производителей проходят всестороннюю экспертизу в органах стандартизации и профильных организациях с точки зрения эффективности и длительной эксплуатации котла. Поэтому целесообразно ориентироваться именно на эти требования.

Расход подпиточной воды для котловых систем и требования к ее качеству определяют оптимальный набор водоочистительного оборудования и схему химводоотчистки. Особое внимание во всех нормативных документах, касающихся качества подпиточной воды, уделяется таким показателям как: жесткость, РН, содержание кислорода и углекислоты.

Водогрейные котлы

Системы водогрейных котлов относятся к системам закрытого типа. В этих системах вода не должна изменять свой состав. Закрытая система заполняется химически отчищенной водой один раз и не требует постоянной подпитки. Потери обычно случаются из-за протечек в трубопроводах или вследствие ошибок в обслуживании. При правильной эксплуатации пополнение химически очищенной водой в водогрейных контурах осуществляется перед началом отопительного сезона или не чаще, чем один раз в год (исключением является аварийная ситуация).

Однако если речь идет о бытовом водогрейном котле, система химводоотчистки используется так же для постоянного холодного и горячего водоснабжения.

Обязательное условие для всех видов воды, используемой в котлах всех типов— отсутствие взвешенных примесей и окраски. Для охладительных систем с предписанными рабочими температурами до 100°с большинство производителей используют упрощенные требования к качеству воды, минимизирующие только уровень общей жесткости.

Для отопительных установок с допустимой температурой нагрева выше 100°С, рекомендуется использование деминерализованной или умягченной воды, и в зависимости от типа устанавливаются нормативы ее качества.

Таблица №2

Системы водоподготовки для водогрейных котлов можно классифицировать в соответствии с мощностью котельной установки и ее назначением.

Для бытовых котлов — очистка для заполнения замкнутой системы отопления, холодного и горячего водоснабжения. Она должна соответствовать требованиям производителя котельного оборудования и нормативам на питьевую воду.

Для котлов средней мощности (до 1000 кВт)— системы для периодической подпитки котлового контура, как правило с корректировкой рН и растворенного кислорода.

Для промышленных котлов— системы постоянной подпитки глубокоумягченной водой с обязательной корректировкой рН и растворенного кислорода.

Часто в качестве источника водоснабжения бытовых водогрейных котлов используется водопроводная вода с характерным набором проблем: механические примеси и повышенная жесткость. Схема отчистки, в этом случае, состоит из двух стадий: механическая фильтрация и умягчение.

Очистка от механических примесей должна осуществляться в механических фильтрах сетчатого, дискового или картриджного типа.

При выборе механического фильтра необходимо соблюдать условия— рейтинг фильтрации не выше 100 мкм, иначе высока вероятность попаданий примесей в систему водоочистки или питательную воду.

Для корректировки жесткости используют системы умягчения, основанные на применении сильнокислотных катионов в натриевой форме. Эти материалы осаждают катионы кальция и магния, обуславливающие жесткость воды, взамен выделяя эквивалентное количество ионов натрия, которые не образуют при нагревании воды нерастворимых соединений.

При использовании воды из артезианской скважины системы умягчения будут недостаточно, так как в артезианской воде обычно повышенное содержание железа и марганца. В этом случае применяется один из вариантов сорбционно-окислительных технологийкак то: аэрация с последующей сорбцией на каталитических фильтрах, хлорирование и осаждение на сорбционных фильтрах, либо использование окислительных фильтров на основе зеленого песка, регенерируемого перманганатом калия.

При использовании традиционной трехступенчатой технологии подбор оборудования и фильтрующих материалов начинается с подробного химического анализа. Его результат должен быть тщательно проанализирован специалистом-химиком, который затем правильно подберет фильтрующие материалы для каждой стадии и определит требуемую конфигурацию оборудования. Многоступенчатая технология сложна в эксплуатации, кроме того, в этом случае производится раздельная регенерация различными реагентами и отмывка трех видов загрузок, используемых в системе, что требует значительного расхода воды на собственные нужды. Для регенерации фильтров с использованием зеленого песка применяется раствор перманганата калия. Приобретение и сброс его в канализацию требует специального разрешения.

В противовес многостадийному построению системы водоподготовки специалистами украинской компании НПО «Экософт» разработана более современная и эффективная комплексная одностадийная технология на основе многокомпонентнойфильтрующей загрузки, состоящей из пяти ионообменных и сорбционных материалов, которые регенерируются раствором поваренной соли, что исключает образование высокотоксичных отходов и сокращает расходы воды на собственные нужды. Системы ХВО на базе технологии Ecomixаналогичны стандартным системам умягчения по принципу работы, аппаратурному оформлению и сервису. Для обслуживания такой системы не требуется специально подготовленный персонал.

Системы очистки для котлов средней мощности до 1000 кВт аналогичны системам для бытовых водогрейных котлов. В этом случае подготовленная вода применяется как для заполнения контура котла, так и для подпитки. Для современных котлов объем на подпитку обычно не превышает 1,5 м3/ч. Для водогрейных котлов мощностью 500-1000 кВт, как правило, надо применять реагенты длявнутрикотловой обработки. Традиционно применяют автоматически дозирующие станции для ввода реагента в предварительно подготовленную воду и реагенты для связывания кислорода (сульфит или бисульфит натрия), корректировки рН (гидроксид натрия или тринатрийфосфат). Такой подход требует наличия нескольких дозирующих станций, тщательно подготовленных растворов и постоянного контроля концентрации дозируемых веществ. При этом контроль дозирования заключается только в измерении рН котловой воды.

Очистка для промышленных водогрейных котлов— более сложная задача. Поэтому в зависимости от требований к жесткости очищенной воды могут применяться как одноступенчатые системы умягчения, так и двухступенчатые. При этом оборудование химводоподготовки должно обеспечивать непрерывную подпитку водогрейного контура, а рабочий расход подготовленной воды может варьироваться в широком диапазоне и определяется для каждой котельной индивидуально. Типичная схема подготовки состоит из механической фильтрации, ступени обезжелезивания, умягчения или комплексной отчистки (при использовании на 1-ой ступени комплексной отчистки отпадает необходимость в ступени обезжелезивания) на 1-ой ступени и умягчения на 2-ой ступени, завершающаяся деаэрацией и корректировки рН. В случае промышленных водогрейных котлов могут применяться как физические методы деаэрации и корректировки рН (вакуумные или мембранные деаэраторы), так и химические (дозирование реагентов).

Химводоочистка для паровых котлов

В отличие от водогрейных котлов, в паровом котле происходит непрерывный процесс испарения. Потери пара в парогенераторных системах неизбежны, поэтому необходимо постоянное их восполнение химочищенной водой. Примеси, поступающие в котел с химочищенной жидкостью, непрерывно накапливаются, следовательно, солесодержание в котле постоянно увеличивается. Для предотвращения перенасыщения котловой воды осуществляется замещение ее части химочищенной водой за счет непрерывной и периодической продувки. Таким образом, возникает необходимость пополнения контура очищенной водой в объеме, достаточном для компенсации продувочной воды и пара. Очевидно, что чем выше качество очищенной воды, тем меньше примесей вноситься в систему и меньше величина продувки, а значит тем выше качество пара и ниже расход энергоносителя.
К воде, используемой в системах с паровым котлом, предъявляются наиболее жесткие требования, которыепринято разделять на две группы в соответствии с типом воды— для питательной (Таблица №3) и котловой (Таблица №4).

Таблица № 3 Основные требования к качеству питательной воды.

Таблица № 4 Основные требования к составу котловой воды.

При выборе схемы подготовки воды определяющим критерием является также величина непрерывной продувки котла, которая является расчетной и зависит от качества очистки, доли возврата конденсата и типа котла. Величина непрерывной продувки котла нормируется СНиПом на котельные установки. Так например, для котельных, оборудованных паровыми котлами с давлением менее 14 бар, продувка не должна превышать 10%, а для котлов с рабочим давлением до 40 бар — 5%.

В зависимости от расчетной величины продувки и минерализации исходной воды принимается решение о выборе схемы подготовки.При низкой минерализации достаточно использования двухстадийных систем комплексной очистки и умягчения, аналогичных системам водогрейного котла.В случае высокой минерализации потребуется применение комбинированной технологии, включающей стадии умягчения или комплексной отчистки и обратноосмотической деминерализации.

Если расчетная величина продувки превышает нормативную, следует снижать солесодержание химочищенной воды, то есть выбирать схему, включающую стадию деминерализации. В противном случае необходимо применять схему двуступенчатого умягчения. Следует отметить, что чем выше величина непрерывной продувки, тем выше расходы на нагрев, то есть возрастает расход энергоносителя и затраты на приготовление воды (увеличивается частота регенерации и, как следствие, увеличивается расход поваренной соли). Кроме того, высокая непрерывная продувка требует больших капитальных вложений и на компоненты парового котла. С точки зрения экономической обоснованности выбора химподготовки более выгодной оказывается схема глубокого умягчения на основе баромембранных технологий. Суть баромембранных методов состоит в пропускании воды через полупроницаемые мембраны, задерживающие примеси различного состава. Одной из наиболее прогрессивных схем деминерализации в настоящее время считается технология, включающая стадии ультрафильтрации, обратноосмотической деминерализации и электродионизации. Стадия ультрафильтрация используется для удаления взвешенных веществ, коллоидных примесей, части органических примесей (высокомолекулярную органику), а так же удаления бактерий, водорослей и прочих микроорганизмов, размер которых превышает сотые доли микронов. По своей сути ультрафильтрация является аналогом коагуляции в осветлителях и очистки на механических фильтрах, однако лишена недостатков, свойственных периодичной технологии. Так, основными преимуществами ультрафильтрационных установок являются:

• Отсутствие необходимости содержания известкового хозяйства — при эксплуатации ультрафильтрационных установок требуется только периодическая кислотная и щелочная промывка модулей, однако количество реагентов в десятки раз меньше, чем в ионообменной технологии;
• Отсутствие необходимости точного соблюдения технологических параметров (температуры, рН, скорости потока), как это требует эксплуатацияосветлителей.При этом качество очистки остается стабильно высоким и не зависит ни от условий эксплуатации, ни от человеческого фактора;
• Существенное (в 2-4 раза) сокращение производственных площадей для размещения основного и вспомогательного оборудования;
• Простота эксплуатации, возможность автоматизации процесса.

В промышленности ультрафильтрация начала применяться в 90-х годах прошлого столетия и сейчас считается наиболее эффективным методом механической очистки воды, особенно в качестве предподготовки воды в баромембранных технологиях.

В настоящее время существует несколько типов ультрафильтрационных мембран, отличающихся как технологическими особенностями, так и используемыми материалами. Наиболее прогрессивными с точки зрения эксплуатации считаются мембраны, работающие по принципу фильтрации снаружи - внутрь, позволяющие применять водо-воздушную промывку для интенсивного удаления отфильтрованных примесей. Среди материалов отдается предпочтение гидрофильным мембранам, изготовленным из механически и химически стойких полимеров (например, гидрофилизированногополивинилиденфторидаСН-PVDF).

На стадии обратноосмотической деминерализации происходит удаление из воды растворенных в ней примесей. В зависимости от требуемого качества очистки используют одно- или двухступенчатую схему. Как правило, остаточное солесодержание после первой ступени составляет 5-20 мг/л, что соответствует качеству воды после первой ступни Н/ОН ионизирования. В случае необходимости более глубокой деминерализации используют вторую ступень.

Важной особенностью применения метода обратного осмоса в технологиях подготовки в для энергетики является комплекс мер, направленных на поддержание достаточной производительности мембранных элементов в процессе их эксплуатации. Ухудшение проницаемости мембран, наблюдаемое при очистке практически любого происхождения, связано с образованием на их поверхности отложений различной природы: коллоидных и взвешенных частиц, неорганических осадков, крупных органических молекул, а так же с активностью микроорганизмов, для которых мембрана служит благоприятным субстратом. Избежать вышеупомянутых эффектов можно при соблюдении трех условий—надлежащей предварительнойподготовке воды, качественной и регулярной промывке мембранных элементов и использовании специальных реагентов—антискалантов. Антискаланты предотвращают рост кристаллов малорастворимых соединений на поверхности мембраны. Большинство современных антискалантов представляют собой смеси нескольких активных компонентов. Главным преимуществом современных антискалантов является высокая эффективность предотвращения отложения большинства труднорастворимых соединений кальция, магния, железа, марганца и кремния в широком диапазоне рН, температур и составов воды. Современные антискаланты проявляют высокую активность даже при небольших дозах 2-5 г/м3. Суммируя изложенное выше, можно выделить основные преимущества обратноосмотической деминерализации:
Исключительная надежность метода, обуславливающая стабильно высокое качество деминерализованной воды вне зависимости от сезонных колебаний качества исходной воды, технологических параметров и человеческого фактора;
Высокая экономическая эффективность— замена первой ступени ионообменной деминерализации на обратноосмотическую позволяет на 90-95% снизить потребность в кислоте и каустике, что по стоимости во много раз перекрывает увеличение затрат, связанных с расходом энергопотребления;
Как и для ультрафильтрационных систем сокращение производственных площадей и автоматизация технологических процессов;
Отдельного внимания в подготовке воды для паровых котлов заслуживает внутрикотловая обработка, основными задачами которой являются:

• Защита котлового оборудования от коррозии;
• Корректировки рН;
• Защита пароконденсатного тракта от углекислотной коррозии;
• Предупреждение накипеобразования при сбоях водоподготовки.

Традиционная схема химической коррекции состава воды требует использования нескольких реагентов, которые необходимо вводить в разных точках, четко соблюдая объемы дозирования и контролируя содержание каждого компонента в системе. С одной стороны привлекает низкая цена и доступность таких реагентов, с другой— практически показывает их существенные недостатки: сложность обеспечения полной защиты поверхностей, использование нескольких дозирующих станций, повышение солесодержания, высокий расход реагентов и необходимость постоянного трудоемкого контроля и настроек.
Современный подход к вопросу химической коррекции воды для паровых котлов представляет применение реагентов комплексного действия на основе пленкообразующих аминов. Эти реагенты одновременно:

• Корректируют рН питающей, котловой воды и конденсата;
• Образуют защитную пленку на поверхности сборника питающей воды, котлаи линии конденсата;
• Препятствуют осадкообразованию в системе;
• Частично переходят в паровую фазу и защищают пароконденсатный тракт от углекислотной коррозии за счет корректировки рН конденсата.

В состав реагента комплексного действия входят высокомолекулярные полиамины, диспергирующие полимеры инейтрализующие амины. Все компоненты имеют органическую природу, поэтому солесодержание котловой воды не повышается. Пленкообразующие амины блокируют рост кристаллов на теплопередающих поверхностях, в результате образуются аморфные осадки, которым не дают прилипнуть к поверхности диспергерующие полимеры. Впоследствии осадок легко удаляется при периодической промывке. Нейтрализующие амины работают как ингибиторы коррозии— они связывают углекислоту и обеспечивают безопасный рН. Сформированная на поверхностях пленка из полиаминов является водоотталкивающей, поэтому применение такого реагента защищает непосредственно трубы, а не просто корректирует состав жидкости.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Назначение ХВО

Химводоочистка (ХВО) предназначена для снабжения химочищенной водой производственных установок и паровой котельной.

Режим эксплуатации водоподготовительных установок и водно-химический режим должен обеспечить работу котельной и тепловых сетей без повреждений и снижения экономичности, вызванных коррозией внутренних поверхностей водоподготовительного, котельного и сетевого оборудования, а также образованием накипи и отложений на теплопередающих поверхностях, и шлама в оборудовании и трубопроводах котельной и тепловых сетей. Чтобы избежать подобных последствий, рекомендуется использовать химводоочистку (ХВО).

Система очистки воды для подпитки котлов включает в себя:

Удаление примесей на механических фильтрах;

Удаление солей жёсткости (умягчение воды) на Na-катионитовых фильтрах;

Обескислороживание и удаление углекислоты (декарбонизация).

Для предупреждения образования в котле кальциевой накипи применяется ввод фосфатов натрия в питательную воду на входе ее в барабаны котлов. Одновременно путем фосфатирования может поддерживаться определенная щелочность (РН) котловой воды, обеспечивающая защиту металла котла от коррозии. Раствор фосфата приготавливается в мешалках Е-9/1,2 с циркуляционными насосами Н-13/1,2, осветляется в фильтре Ф-6 и поступает в расходные емкости Е-10/1,2, откуда насосами-дозаторами Н-14/1-6 подается в котлы.

Для связывания углекислоты, выделяющейся в пар, из-за термического распада и гидролиза солей бикарбонатной и карбонатной щелочности, а также для защиты питательного тракта от углекислотной коррозии в питательную воду вводится раствор аммиачной воды. Аммиачная вода насосами-дозаторами Н-17/1,2 аммиачного хозяйства подается во всасывающую линию питательных насосов Н-9/1-3. Подача аммиачной воды ведется в автоматическом режиме.

Для поддержания солевых балансов котлов предусмотрена непрерывная продувка. В целях использования тепла продувки установлены сепараторы непрерывной продувки С-1,2. Вторичный пар, получаемый в сепараторах поступает в деаэраторы Да-1/1,2, а оставшаяся часть охлаждается в Х-2/1,2 и сбрасывается в остывочный колодец.

2. Химводоочистка для котельных, ТЭЦ и других энергообъектов

Вопросы подготовки и обработки воды для энергетических объектов в настоящее время приобрели особую актуальность в связи с неизбежностью замены устаревшего энергетического оборудования на современное и более совершенное, но требующего строгого соблюдения норм эксплуатации.

Непрерывное упаривание котловой воды в котлах с многократной естественной или принудительной циркуляцией приводит к возрастанию концентрации растворённых и взвешенных в ней примесей (солей, окислов, гидратов окислов) которые могут, отлагаясь на внутренней поверхности обогреваемых труб, значительно ухудшить условия их охлаждения, а также стать причиной перегрева металла и аварийной остановки котла из-за разрыва труб. Кроме того, чрезмерное повышение концентрации примесей в котловой воде недопустимо из-за уноса их паром из барабана с каплями воды или в виде парового раствора в пароперегреватель. Во избежание возрастания концентрации примесей в котловой воде производятся непрерывные и периодическиепродувки котла. Предельно допустимая концентрация примесей определяется конструкцией и параметрами котла, составом питательной воды и тепловыми напряжениями экранных поверхностей нагрева.

Продувка котла выполнятся с целью удаления загрязняющих примесей из пароводяного тракта котла. Различают непрерывную продувку котла: постоянный вывод растворённых примесей с частью котловой воды из верхнего барабана, и периодическую (шламовую) продувку котла - повторяющееся не чаще 1 раза в смену удаление нерастворимых примесей с частью котловой воды из нижних коллекторов циркуляционного контура котла. Тепло продувочной воды обычно утилизируется.

Наличие кислорода и агрессивных анионов, особенно хлоридов, в воде резко сокращает срок работы энергетических установок вследствие коррозии, которая в ряде случаев вызывает коррозионное растрескивание. За счёт деаэрации и водоподготовки изменяются стационарный потенциал и значения критических потенциалов и критических токов металла. Важным фактором, оказывающим влияние на коррозионную устойчивость материала котла, является значение pH котловой воды. Так, при уменьшении значения pH с 9,5 до 8,5 скорость растворения магнетита увеличивается в 5 раз. Требования к значению pH питательной воды строго регламентируются в требованиях к водно-химическому режиму котлов. Во многих случаях необходимой оказывается корректировка значения pH питательной воды, путём дозирования щелочи в воду, подготовленную для питания паровых котлов. химводоочистка паровой котел

В то же время, дополнительное введение щелочи в питательную воду увеличивает солесодержание в котловой воде, что приводит к увеличению потерь воды и тепла, связанных с непрерывной и периодической продувкой котла. Использование обессоленной воды, для подпитки котла позволяет на 5% увеличить экономичность котла и на столько же снизить расход подпиточной воды. Питание котлов обессоленной водой уменьшает и хлоридную коррозию металла, происходящую за счет анионов хлора. Следует отметить также, что необходимость дозирования щёлочи для коррекции pH в обессоленную воду приводит к увеличению солесодержания подпиточной воды практически до исходного значения.

Физические и химические свойства воды и/или пара во многом определяют срок службы оборудования. Накипь, кислородная и углекислотная коррозия обусловлены низкими качествами подпитывающей и питательной воды, а также отсутствием соответствующего контроля и химической коррекции свойств воды в котлах, пароконденсатных трактах и тепловых сетях. Эти проблемы приводят к снижению теплопередачи, уменьшению срока службы и выходу из строя оборудования, увеличению теплопотерь.

Правильный подбор водоподготовки позволяет избежать этих проблем уже на стадии проектирования и строительства новых систем тепло и водоснабжения и предотвратить их развитие в существующих системах.

Качество котловой и питательной воды регламентируется нормативными документами, а также соответствующими требованиями фирм-производителей котельного оборудования:

· ПБ 10-574-03? "Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов"

· ГОСТ 20995-75. "Котлы паровые стационарные с давлением до 3.9 Мпа. Показатели качества питательной воды и пара"

· "РД 24031.120-91. "Нормы качества сетевой и подпиточной воды водогрейных котлов, организация воднохимического режима и химического контроля"

· ПБ 10-575-03 "Правила устройства и безопасной эксплуатации электрических котлов и электрокотельных".

В зависимости от качества исходной воды и предъявляемых требований система водоподготовки может включать следующие стадии:

· предварительная очистка воды от механических примесей, сероводорода, железа;

· умягчение воды (Na+ -- катионирование) в одну или две ступени;

· обессоливание методом обратного осмоса или ионным обменом;

· глубокое обессоливание на фильтрах смешанного действия (ФСД) - декарбонизация и деаэрация;

· коррекционная обработка воды реагентами.

Широкий интерес к использованию метода обратного осмоса как метода обессоливания при подготовке воды для паровых котлов вызван тем, что его применение позволяет на 90% сократить количество потребляемых реагентов (поваренной соли, кислот, щелочей), избавившись таким образом от громоздкого и чрезвычайно вредного реагентного хозяйства, стоков, содержащих эти реагенты и снизить процент продувок паровых котлов до 0,5% вместо 10 и более процентов.

Мембранные методы могут применяться как в комбинациях, так и самостоятельно.

Мы предлагаем Вам рассмотреть наши предложения по:

· Установкам умягчения воды (Na+ -- катионирование), работающих в автоматическом режиме;

· Установкам обессоливания, работающим по технологии обратного осмоса;

· Оборудованию для снижения щелочности воды;

· Оборудованию для корректировки воднохимического режима котлов, путем дозирования химических реагентов.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Понятие и строение парового котла, его назначение и функциональные особенности. Характеристика основных элементов рабочего процесса, осуществляемого в котельной установке. Конструкция парового котла типа ДЕ. Методы и средства управления работой котла.

курсовая работа , добавлен 27.06.2010


Краткое описание котельного агрегата ДКВР-6,5-13. Выбор водоподготовительного оборудования. Теплообменники, сепараторы непрерывной продувки. Принципиальная схема газоснабжения котельной. Автоматика безопасности котла. Отопление и вентиляция помещения.

курсовая работа , добавлен 09.09.2014


Генерация насыщенного или перегретого пара. Принцип работы парового котла ТЭЦ. Определение КПД отопительного котла. Применение газотрубных котлов. Секционированный чугунный отопительный котел. Подвод топлива и воздуха. Цилиндрический паровой барабан.

реферат , добавлен 01.12.2010


Реконструкция котельной на Новомосковском трубном заводе: определение нагрузок и разработка тепловых схем котельной, выбор основного и вспомогательного оборудования; расчет системы водоподготовки; автоматизация, обслуживание и ремонт парового котла.

дипломная работа , добавлен 16.08.2012


Элементы рабочего процесса в котельной установке. Обоснование необходимости автоматизации технологических параметров. Система автоматического регулирования и контроля питания котла, ее монтаж и наладка. Спецификация на монтажные изделия и материалы.

дипломная работа , добавлен 01.06.2015


Конструкция котельной установки, характеристика ее оборудования. Пуск котла, его обслуживание при нормальной эксплуатации. Перечень аварийных случаев и неполадок в котельном цехе. Экономичность работы парового котла. Требования по технике безопасности.

дипломная работа , добавлен 01.03.2014


Часовые производственные показатели котельной в номинальном режиме. Расход химочищенной воды для подпитки котлов и теплосети. Годовой отпуск тепловой энергии на теплофикацию. Абсолютные и удельные вложения капитала в котельной. Материальные затраты.

курсовая работа , добавлен 11.12.2010


Расчет и анализ основных параметров системы теплоснабжения. Основное оборудование котельной. Автоматизация парового котла. Предложения по реконструкции и техническому перевооружению источника тепловой энергии. Рекомендации по осуществлению регулировки.

дипломная работа , добавлен 20.03.2017


Принципиальное устройство парового котла ДЕ, предназначеного для выработки насыщенного пара. Расчет процесса горения. Тепловой баланс котла. Расчет топочной камеры, конвективных пучков, экономайзера. Расчет и выбор тягодутьевых устройств и дымовой трубы.

курсовая работа , добавлен 11.06.2010


Описание реконструкции котла КВ-ГМ-50 для сжигания угля. Выполнение теплового расчета котельной установки и вентиляции котельного зала. Краткая характеристика топлива. Определение количества воздуха, продуктов сгорания и их парциальных давлений.