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 d^э =200 г/(кВт×ч).

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=[SO₄ ^2- ]+[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 Э_i и – фактическая и номинальная электрическая нагрузка каждого турбоагрегата, МВт;

Расход топлива на отпуск электроэнергии, т/ч,

= Э_ТЭС 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 (D_к ) и начальной температуры охлаждающей воды (t₁ ).

Пропуск отработавшего пара определяется электрической, а для теплофикационных турбин также и тепловой нагрузкой (производительностью) турбоагрегата. При любом значении D_к 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 Р_к [1]); С_в – 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.

W_ох ^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 /(МВт×ч)

14366,3/210=68,4 м³ /(МВт×ч)

Норма водоотведения, м³ /(МВт×ч)

= 14222,6/210=66,7 м³ /(МВт×ч)

Норматив потерь на испарение и капельный унос в, м³ /(МВт×ч)

=143,7/210=0,7 м³ /(МВт×ч)

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 – d_p =9,8 м.

Количество промывок РВП – 12 раз в год.

Расход воды на промывку РВП, м³ /ч,

,

где S_i – 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; [SO₄ ^2– ]=1400; [Ni²⁺ ]£0,1; [Сu²⁺ ]£0,1; [Fе³⁺ ]£0,1; [V⁵⁺ ]£0,1; 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 /(МВт×ч),

=8,3/840=0,009 м³ /(МВт×ч),

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 V_i – суммарный объем сбрасываемых в бак-нейтрализатор вод от промывки одного котла, м³ ; t_пр – 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 /(МВт×ч):

= 0,6/840=0,0007 м³ /(МВт×ч)

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:

W_вп ^пот =0,3 м³ /ч – расчет охл. воды для компрессоров;

W_вп ^ст = W_вп ^пп = W_вп ^об =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 /(МВт×ч):

· норма водопотребления:

=353/840=0,420 м³ /(МВт×ч)

· норма водоотведения:

=352,7/840=0,419м³ /(МВт×ч)

· норматив потерь:

=0,3/840=0,00036 м³ /(МВт×ч)

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 /(МВт×ч)=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 К_пред – 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» К_пред 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 ,

,

где – концентрация осадка в шламосборнике, %, при коагуляции сернокислым алюминием =0,5 %, при известковании и коагуляции сернокислым железом =3 %; G – общее количество осаждающихся веществ на 1 м³ обработанной воды, г/м³ , при обработке сульфатом железа и известковании

, где

где d_к – доза коагулянта, мг-экв/дм³ ( при коагуляции с известкованием – 0,6); – содержание кремнекислоты в исходной воде, мг/дм³ ; – окисляемость исходной воды, мг/дм³ ; ВВ^исх – содержание взвешенных веществ в исходной воде, мг/дм³ ; ,, – общая и карбонатная жесткость воды до и после предварительной обработки, мг-экв/дм³ , (»0,5 мг-экв/дм³ ); – содержание железа в исходной воде, мг-экв/дм³ ; и – содержание магния до и после обработки, мг-экв/дм³ , можно принять равным 0,2–0,4; СО₂ – содержание углекислоты в исходной воде, мг-экв/дм³ .

=50 [2 (3,3-0,5)+32,3/22]=430 г/м³

=53,50,6+0=31,03 г/м³

=29 (1,3-0,26)=30,16 г/м³

=0,6510=6,5 г/м³

=0,758,3=6,225 г/м³

=0 г/м³

=2,33213,4=497,1 г/м³

=28 (4,3+1,3-0,26+0+0,58+1,5+0,2)=213,4

= =430+30,16+31,03+6,5+6,225+0+497,1=1001 г/м³

=(1001100)/(310⁶ )=0,033

=0,033250=8,25 м³ /ч

=8,25/250=0,033

По таблице 2.4 примем К₁ =0,2; К₂ =0,05.

=250 (0,2+0,050,033+0,033)=58,66 м³ /ч

Для ТЭЦ объемы водопотребления и водоотведения установок подпитки пароводяного цикла распределяются на электроэнергию и тепло пропорционально внутристанционным и внешним потерям (передача другим потребителям пара и конденсата). Потери воды за счет невозврата конденсата (W_{невозвр} ) на ТЭЦ не являются потерями для электростанции, эта вода передается сторонним потребителям и ее учитывают как переданную воду и относят на отпуск тепла

=174 м³ /ч

Внутристанционные потери (W_осн ) на ТЭЦ учитывают как потери воды и относят на отпуск электроэнергии

=76 м³ /ч

Расход сточной воды от ВПУ на отпуск электроэнергии, м³ /ч, определяется по выражению:

=(58,6676)/250=17,8 м³ /ч

Расход свежей воды, отнесенной на отпуск электроэнергии, м³ /ч, определяется как сумма расходов очищенной воды и стоков, отнесенных на электроэнергию:

=76+17,8=93,8 м³ /ч

Нормы водопотребления ВПУ основного цикла распределяются на два вида продукции:

· на электроэнергию, м³ /(МВт×ч),

=93,8/840=0,11 м³ /(МВт×ч)

Нормы водоотведения:

· на электроэнергию, м³ /(МВт×ч),

=17,8/840=0,02

Норматив потерь от ВПУ, м³ /(МВт×ч):

=76/840=0,09

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

3.1 Норма потребления свежей воды

Норма потребления свежей воды раскладывается на два вида продукции: на электрическую (, м³ /(МВт×ч)) и тепловую энергию (, м³ /Гкал). Норма потребления свежей воды на электроэнергию складывается из норм потребления свежей воды в системе охлаждения конденсаторов, системе ГЗУ и ВПУ. Так как в системе охлаждения нормы определяются для каждого турбоагрегата в отдельности, а в остальных системах – в целом по ТЭС, то будет определяться для каждой турбины в отдельности, а норма потребления свежей воды в расчете на тепловую энергию () будет одинакова для всех турбин и равна сумме норм потребления свежей воды только системой ГЗУ, ВПУ и теплосетью:

=68,4+0,11=68,51 м³ /(МВт×ч)

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

При отсутствии системы ГЗУ – определяется как сумма норм потребления повторно или последовательно используемой воды на ВПУ, на промывку РВП, на химочистку оборудования, на промывку водогрейных котлов

=0,11+0,009+0,0007=0,1197 м³ /(МВт×ч)

3.3 Норма потребления воды вспомогательными и подсобными производствами

На вспомогательные и подсобные производства потребляется только повторно или последовательно используемая вода, поэтому норма будет равна

=0,42м³ /(МВт×ч)

3.4 Норма потребления воды на хозяйственно-питьевые нужды

На хозяйственно-питьевые нужды используется вода питьевого качества и норма в расчете на электрическую и тепловую энергию соответственно равна

=0,03 м³ /(МВт×ч).

3.5 Индивидуальные нормативы потерь

Индивидуальные нормативы потерь представляют собой сумму нормативов потерь воды на технологические, вспомогательные и хозяйственно-питьевые нужды и раскладываются на электроэнергию, м³ /(МВт×ч), и тепло, м³ /Гкал:

· норматив потерь в технологических системах

=0,65+0,09+0,009=0,75 м³ /(МВт×ч)

· норматив потерь воды во вспомогательных и подсобных производствах рассчитывается только на электроэнергию и равен

=0,00036 м³ /(МВт×ч)

3.6 Норма водоотведения для основных технологических систем

В основных технологических системах норма водоотведения определяется в зависимости от наличия системы ГЗУ и раскладывается на два вида продукции:

при отсутствии системы ГЗУ эта норма равна сумме норм водоотведения от ВПУ и систем охлаждения конденсаторов, при расчете на электроэнергию, м³ /(МВт×ч), или сумме норм водоотведения ВПУ и теплосети, при расчете норм на тепловую энергию, м³ /Гкал

=65,5+0,02=65,52 м³ /(МВт×ч)

3.7 Норма водоотведения для вспомогательного и подсобного производств

Эта норма принимается равной

=0,419 м³ /(МВт×ч).

3.8 Норма отведения хозяйственно-бытовых сточных вод

Эти нормы принимаются равными

=0,03 м³ /(МВт×ч)

3.9 Баланс норм водопотребления и водоотведения

Для оценки достоверности расчетов проверяется баланс норм в целом по ТЭС

(68,51+0,03)*840=57691,2м³

(66,70+0,03+0,419+0,8+0,00036)*840=57939,9м³

57939,9-57691,2-=248,7м³

Т.к исходной водой для вспомогательных и подсобных производств обычно является вода из системы охлаждения конденсаторов, то

Перепроверям баланс:

(68,51+0,03)*840=57691,2м³

(67,44+0,03+0,419+0,8+0,00036)*840=57682,3м³

576999,1-57691,2-=7,9м³

Заключение

В данной курсовой работе были рассчитаны нормы ВО и ВП свежей воды, оборотной, воды на вспомогательные нужды. Нормы для системы охлаждения, промывки поверхностей нагрева котлов, системы ВПУ, теплосети. Составлен баланс ВП и ВО в целом по ТЭС, невязка баланса составила 7,9 м³ ,это можно объяснить тем, что мы округляли в процессе расчета.