Расчет норм водопотребления и водоотведения на предприятиях теплоэнергетики

Курсовая работа

Расчет норм водопотребления и водоотведения на предприятиях теплоэнергетики

Содержание

Введение

1. Исходные данные

2. Индивидуальные нормы и нормативы водопотребления и водоотведения основных технологических систем

2.1 Система охлаждения

2.2 Обмывки регенеративных воздухоподогревателей (РВП)

2.3 Химические очистки внутренних поверхностей нагрева оборудования

2.4 Вспомогательные и подсобные производства

2.5 Хозяйственно-питьевые нужды

2.6 Водоподготовительные установки

3. Расчет индивидуальных норм и нормативов водопотребления и водоотведения в целом по ТЭС

3.1 Норма потребления свежей воды

3.2 Норма потребления повторно или последовательно используемой воды на основные нужды ТЭС

3.3 Норма потребления воды вспомогательными и подсобными производствами

3.4 Норма потребления воды на хозяйственно-питьевые нужды

3.5 Индивидуальные нормативы потерь

3.6 Норма водоотведения для основных технологических систем

3.7 Норма водоотведения для вспомогательного и подсобного производства

3.8 Норма отведения хозяйственно-бытовых сточных вод

3.9 Баланс норм водопотребления и водоотведения

Заключение

Введение

При разработке на предприятиях теплоэнергетики норм и нормативов водопотребления и водоотведения, а также решении вопросов, относящихся непосредственно к совершенствованию нормирования и планирования водных ресурсов, рекомендуется пользоваться терминами и определениями, установленными следующими ГОСТ:

1. ГОСТ 27065-86. Качество вод. Термины и определения.

2. ГОСТ 19179-73. Гидрология суши. Термины и определения.

3. ГОСТ 19185-73. Гидротехника. Основные понятия. Термины и определения.

4. ГОСТ 17.1.1.01-77. Охрана природы. Гидросфера. Использование и охрана вод. Основные термины и определения.

5. ГОСТ 34-70-656-84. Охрана природы. Гидросфера. Водопотребление и водоотведение в теплоэнергетике. Основные термины и определения.

Нормирование водопотребления и водоотведения – установление плановой меры потребления воды и отвода сточных вод с учетом качества потребляемой и отводимой вода. Нормирование включает разработку и утверждение норм на единицу планируемой продукции (работы) в установленной номенклатуре, а также контроль за их выполнением.

Норма водопотребления – установленное количество воды на условную единицу продукции определенного качества в определенных организационно-технических условиях (ГОСТ 17.1.1.01-77).

Норма водоотведения – установленное количество сточных вод на условную единицу продукции (ГОСТ 17.1.1.01-77). Норма водоотведения определяется нормой водопотребления исходной воды, размерами безвозвратных потерь в производстве и передаваемой воды другим потребителям.

Нормативы – поэлементные составляющие нормы, характеризующие:

размеры безвозвратных потерь воды, испарения, уноса в процессе производства на отпуск единицы продукции;

количество воды, передаваемое после использования на электростанции другим потребителям, на отпуск единицы продукции.

Балансовая норма- водопотребления и водоотведения является нормой первого уровня прогрессивности и определяет максимально допустимое плановое количество потребляемой (отводимой) воды на отпуск единицы продукции установленного качества в конкретных планируемых условиях производства. Балансовые нормы предназначены:

для определения плановой потребности в воде предприятий (объединений);

установления лимитов отпуска воды и сброса сточных вод по предприятиям (объединениям);

разработки водохозяйственных балансов;

контроля за использованием воды и сбросом сточных вод на предприятии (объединении).

Индивидуальные нормы водопотребления и водоотведения определяют количество потребляемой (отводимой) воды на отпуск единицы конкретной продукции по всем направлениям использования воды с учетом качества применяемой (отводимой) воды.

Индивидуальные нормы предназначены:

для определения плановой потребности в воде по ТЭС;

установления лимитов отпуска воды и сброса сточных вод на ТЭС, использования при проектировании систем водоснабжения и канализации предприятий;

контроля за использованием воды и сбросом сточных вод на ТЭС.

Индивидуальные нормы рассчитываются для каждого типа турбоагрегата каждой ТЭС по всем направлениям использования воды с учетом климатического района, системы водоснабжении, сжигаемого топлива и качества исходной воды.

В данной курсовой работе расчитываются:

Индивидуальные нормы и нормативы водопотребления и водоотведения основных технологических систем;

Индивидуальные текущие нормы и нормативы водопотребления и водоотведения с учетом качества потребляемой и отводимой воды;

1.Исходные данные

Основное оборудование

а) Турбины 4 шт

б) Котлы 4 шт

4 РВП на котел Dр=9,8 м 2

Система водоснабжения – прямоточная

Источник технического водоснабжения – р. Москва

Показатели качества исходной воды представлено в табл. 1.1

Таблица 1.1 Показатели качества исходной воды р.Москва

Удельный расход условного топлива на отпущенную электроэнергию dэ=200 г/(кВтЧч).

Расчет сумм эквивалентных концентраций катионов и анионов для исходной воды, мг-экв/дм3

ΣKt=[Ca2+]+[Mg2+]+[Na+] = 3+1,3+ = 4,3 мг-экв/л

ΣAn=[SO42-]+[Cl-]+[HCO3-]+ [NO3-]= 0.23+0,72+0+3.3 = 4,3 мг-экв/л

Расчет ошибки анализа исходной воды, %,

Ош = 0

Количество отпускаемой электрической энергии, МВт,

=0,7·4·300 =840 МВт

где Эi и – фактическая и номинальная электрическая нагрузка каждого турбоагрегата, МВт;

Расход топлива на отпуск электроэнергии, т/ч,

= ЭТЭС 10–3=200·840·10–3 = 168 т/ч

Расход топлива в целом по ТЭЦ, т/ч,

= 168 т/ч

2. Индивидуальные нормы и нормативы водопотребления и водоотведения основных технологических систем

2.1 Система охлаждения

Система охлаждения служит для охлаждения и конденсации отработавшего в турбоагрегате пара. Расход воды на охлаждение пара зависит от двух основных факторов: пропуска отработавшего пара в конденсатор (Dк) и начальной температуры охлаждающей воды (t1).

Пропуск отработавшего пара определяется электрической, а для теплофикационных турбин также и тепловой нагрузкой (производительностью) турбоагрегата. При любом значении Dк расход охлаждающей воды должен обеспечивать эксплуатацию конденсационной установки в режиме экономического вакуума.

При эксплуатации турбоагрегата в режиме экономического вакуума нормативный расход охлаждающей воды (м3/ч) можно получить из уравнения теплового баланса

,

где Δh – удельная теплота конденсации отработавшего пара, кДж/кг (принимается по давлению в конденсаторе Рк [1]); Св – удельная теплоемкость воды, кДж/(кг·єС), можно принять ~4,19; t1 – температура охлаждающей воды на входе в конденсатор, єС; t2 – температура воды на выходе из конденсатора, єС; перепад температур (t2–t1=Δt) зимой равен 3 єС.

Wох конд =(530·324,5/(4,19·3)) = 13682 м3/ч

Кроме охлаждения пара в конденсаторах некоторая часть воды системы охлаждения используется для охлаждения масла и газа в масло- и газоохладителях ТА, устанавливаемых, как правило, параллельно конденсатору по ходу воды. Таким образом, общий потребный расход охлаждающей воды равен

,

где принимаются по данным проектно-технической документации.

Для турбин типов Т, ПТ и Р расход охлаждающей воды на масло- и газоохладители следует принимать по табл. 2.1.

Таблица 2.1. Расход воды на масло- и газоохладители турбины типа К.

= 13682,2+684,1=14366,3 м3/ч

Для прямоточной системы охлаждения объем водопотребления равен сумме объемов водоотведения (), потерь на испарение () в водном объекте за счет сброса нагретой воды и объема водопотребления на охлаждение в газо- маслоохладителях и рассчитывается для каждого турбоагрегата отдельно (+), м3/ч,

=14366,3 м3/ч

Потери определяются по следующей формуле:

=14222,6 м3/ч

=143,7 м3/ч

Качество сточных вод прямоточных систем охлаждения определяется по формуле

Норма потребления исходной воды, м3/(МВтЧч)

14366,3/210=68,4 м3/(МВтЧч)

Норма водоотведения, м3/(МВтЧч)

= 14222,6/210=66,7 м3/(МВтЧч)

Норматив потерь на испарение и капельный унос в, м3/(МВтЧч)

=143,7/210=0,7 м3/(МВтЧч)

2.2 Обмывки регенеративных воздухоподогревателей (РВП)

Объем водопотребления на промывку регенеративных воздухоподогревателей и пиковых водогрейных котлов зависит от ряда факторов, в том числе от качества сжигаемого топлива, типа и режима работы котлов, схемы очистки промывочных вод и устанавливается индивидуально для каждой ТЭС.

Объемы оборотной и сточной воды в системе промывок РВП зависят от применяемой схемы очистки и установленного оборудования и определяются индивидуально по каждой ТЭС.

Расход воды для промывок РВП и ПВК принимается по данным ТЭП:

для промывок РВП расход воды – 5 м3 на 1 м2 площади сечения ротора;

для пикового водогрейного котла КВГМ-100 расход воды на промывку – 20 м3.

Исходная вода для промывок является продувочная вода из системы охлаждения конденсаторов турбин.

Для котла ТГМП-114 количество РВП – 4 шт., диаметр ротора – dp =9,8 м.

Количество промывок РВП – 12 раз в год.

Расход воды на промывку РВП, м3/ч,

,

где Si – общая площадь сечения роторов РВП, м2; τ – периодичность промывки, раз/год; n – количество котлоагрегатов.

=(5 4 (3,14 9,8)2 12)/8760=8,3 м3/ч

Состав и степень загрязненности сточных вод от промывок РВП зависят от конкретных условий эксплуатации (топлива, оборудовании, качества исходной воды и т.д.) и принимаются на основе фактических данных химического контроля.

При отсутствии данных химического контроля состав промывочных вод (мг/дм3) после известковой обработки, как наиболее распространенной, можно принимать по данным теплоэлектропроекта: ВВ=0; СО=2000–2400; [SO42–]=1400; [Ni2+]Ј0,1; [Сu2+]Ј0,1; [Fе3+]Ј0,1; [V5+]Ј0,1; рН=9,5–10.

При расчете норм расходы воды на промывку РВП для ТЭЦ на конденсационном режиме относят целиком на отпуск электроэнергии.

Норма водопотребления воды на промывку РВП, м3/(МВтЧч),

=8,3/840=0,009 м3/(МВтЧч),

Если сточная вода после соответствующей обработки не используется повторно, а отправляется на шламоотвал, то она является потерей для ТЭС и тогда

=0,009 м3/ч.

2.3 Химические очистки внутренних поверхностей нагрева оборудования

Расходы воды и периодичность химических очисток зависят от типа и режима работы установленного оборудования, от используемого метода химической очистки и определяются по данным проектно-технической и эксплуатационной документации.

При отсутствии нормативно установленных расходов целесообразно принимать по данным ТЭП (табл. 2.1).

Объем сточных вод в зависимости от используемой схемы обработки сбросных вод может быть равным объему водопотребления или меньше его на значение потерь с обводненным шламом при его отделении от осветленной воды.

Таблица 2.1 Ориентировочное количество стоков при предпусковых очистках котлов

Годовой расход воды для химочисток оборудования, м3/год:

,

где Vi – суммарный объем сбрасываемых в бак-нейтрализатор вод от промывки одного котла, м3; tпр – межпромывочный период, можно принять равным 3–4 года; n – количество котлов.

=(4 3750)/3=5000 м3/год

Среднечасовой расход воды на химочистку, равный количеству сточных вод, м3/ч:

=5000/8760=0,6 м3/ч

Для очистки используется обессоленная вода. При расчете норм водопотребления и водоотведения расходы потребляемой и отводимой воды для химочисток на ТЭЦ относят на выработку электроэнергии, м3/(МВтЧч):

= 0,6/840=0,0007 м3/(МВтЧч)

2.4 Вспомогательные и подсобные производства

Вспомогательные и подсобные производства на ТЭС можно условно разделить на 2 группы. К первой группе относятся гаражи, мазутохозяйство, компрессорные, ацетиленовые и электролизные станции и другие объекты, не участвующие непосредственно в производстве продукции. Ко второй группе можно отнести хозяйство по обеспечению пожарной безопасности, а также хозяйства, в задачу которых входит гидроуборка помещений ТЭС, полив территории и зеленых насаждений в летнее время.

Расходы воды, используемой на вспомогательные нужды ТЭС, определяются по данным проектно-сметной документации. Приближенно эти расходы можно принять следующими:

Wвппот=0,3 м3/ч – расчет охл. воды для компрессоров;

Wвпст= Wвппп = Wвпоб =353м3/ч – среднечасовой расход воды на полив территории;

Исходной водой для вспомогательных и подсобных производств обычно является вода из системы охлаждения конденсаторов, поэтому общий расход воды, м3/ч, рассчитывается как для повторно или последовательно используемой:

.

Вода, используемая на полив территории и зеленых насаждений является потерей для ТЭС (), остальная после соответствующей очистки может сбрасываться в реку (), направляться в другие системы () или использоваться в оборотной системе (), м3/ч,

Общий расход воды, м3/ч

=353 м3/ч

Качественный состав этих вод соответствует составу воды системы охлаждения, за исключением повышенного содержания нефтепродуктов и взвешенных веществ.

При расчете норм ВП и ВО для вспомогательного и подсобного производств все расходы воды относят полностью на отпуск электроэнергии, м3/(МВтЧч):

норма водопотребления:

=353/840=0,420 м3/(МВтЧч)

норма водоотведения:

=352,7/840=0,419м3/(МВтЧч)

норматив потерь:

=0,3/840=0,00036 м3/(МВтЧч)

2.5 Хозяйственно-питьевые нужды

К хозяйственно-питьевым нуждам относятся расходы воды на столовые, душевые, прачечные, здравпункты и т.п. Вода, используемая на эти нужды, как правило, по качеству является питьевой и может поступать из городского водопровода или из собственных артезианских скважин ТЭС.

Общий расход воды на хозяйственно-питьевые нужды можно определить по табл. 3.6.

Таблица 2.3. Расчет потребления питьевой воды на ТЭС

Общий расход воды, а также количество сточной воды, м3/ч:

=603,9/24=25,2 м3/ч

Нормы ВП и ВО на хозяйственно-питьевые нужды относятся на два вида продукции пропорционально расходам топлива:

=25,2168/168=25,2 м3/ч,

, м3/(МВтЧч)=25,2/840=0,03 м3/ч,

Хозяйственно-питьевые сточные воды сбрасываются в городской канализационный коллектор или отправляются на станцию биологической очистки.

2.6 Водоподготовительные установки

Обычно на ТЭС имеются две установки подготовки воды:

для восполнения потерь теплоносителя в основном цикле;

для подготовки воды для теплосети.

Производительность ВПУ основного цикла определяется внутристанционными потерями пара и конденсата и потерями за счет невозврата конденсата внешними потребителями.

Внутристанционные потери составляют:

76 м3/ч

Потери за счет невозврата конденсата внешними потребителями составляют

174 м3/ч.

Общее требуемое количество подготовленной (очищенной) воды, м3/ч:

=76+174=250 м3/ч.

Общее количество воды, подаваемое на ВПУ, складывается из требуемого количества воды на очистку и количества воды для собственных нужд ВПУ, равного количеству сточных вод ВПУ ():

Количество сточных вод от обессоливающей установки, работающей по схеме «цепочка», м3/ч, определяется по следующей формуле

,

где Кпред – коэффициент, учитывающий долю сбросных вод после предварительной обработки; определяется по формуле:

К1 – коэффициент, учитывающий долю сбросных вод ионитных фильтров ВПУ, работающей по схеме "цепочка"; определяется по табл. 2.4.

Таблица 2.4. Основные характеристики установок химического обессоливания, работающих по схеме “цепочка”

Коэффициент «предочистки» Кпред определяется как соотношение количества сточных вод после предочистки () и общего количества воды, идущей на предочистку ():

,

где можно принять равным , а рассчитывается по формуле, м3/ч:

,

где q – количество продувочных вод на 1 м3 обработанной воды, м3/м3,