Розрахунок та корегування вихідного складу води

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Зміст

Введення…………………………………………………………………………..3

Вихідні дані…………………………………………………………....................4

Розрахунок та корегування  вихідного складу води ………………………….5

Коагуляція з вапнуванням вихідної води (карбонатний режим)……………..8

Розрахунок продуктивності ВПУ АЕС ………………………………………..10

Повірочний розрахунок освітлювача………………………………..…………13

Розрахунок складу домішок по етапам обробки для теплових мереж Розрахунок та вибір обладнання для теплових мереж …..…………………...19

Розрахунок складу домішок по етапам обробки для підживлення блоку…...21

Розрахунок та вибір основного обладнання для підживлення блоку………24

Розрахунок складу регенераційних розчинів ………………………...……….28

Розрахунок витрат води на власні потреби... …………………………………30

Розрахунок зворотнього осмосу………………………………………………33

Оборотні системи охолодження (ОСО)……………… ………………………..35 Висновки………………………………………………………………………..39

Список використаної літератури……….……………………………………….40

Додатки…………………………………………………………………………...41

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  « ВПУ АЄС з блоками 

3х1000 МВт »

Вступ

Вода широко використовується в різних областях промисловості в якості теплоносія і робочого тіла, внаслідок її особливих термодинамічних властивостей, пов'язаних з будовою молекул. Полярність молекул води, яка характеризується дипольним моментом, визначає велику енергію взаємного притягання молекул.

Це обумовлює велику теплоту фазового переходу при паротворенні, високу теплоємність і теплопровідність. Значення діелектричної постійної води, також залежить від дипольного моменту, визначає своєрідність властивостей води як розчинника. 
При нагріванні води розчиненні солі здатні утворювати тверді відкладення на поверхні нагріву - накип.

При випаровуванні води в  пару переходять корозійно-активні  гази, які сприяють руйнуванню поверхні теплообміну внаслідок корозії. 
Надійність роботи енергетичного устаткування на станції безпосередньо пов'язана з якістю підживлювальної води парогенератора. Правильно розрахований, змонтований і експлуатований комплекс підготовки води, доповнений хімічної програмою корекції живильної води, є необхідною умовою довговічною і економічної роботи будь-якого парогенератора. 
В умовах експлуатації енергетичного обладнання на АЕС при організації водного режиму необхідно створювати умови, при яких забезпечуються мінімальні значення швидкості корозії і зниження накипних відкладень.

Відкладення можуть утворюватися з домішок, що надходять у воду теплоенергетичних установок від зовнішніх та від внутрішніх джерел.

 

 

 

 

 

Вихідні дані

Базовим водоймищем для проекту  є р. Південний Буг , м. Южноукраїнськ, Миколаївська область з наступним хімічним складом:

Біогенні домішки (мг/дм³)

NH4+	NO2-	NO32-	P	Si	Fe+
0,1	0,027	0,2	0,02	0	0,8

 

Іонні домішки (мг/дм³)

HCO3-	SO42-	Cl-	Ca2+	Mg2+	Na++K+
179,4	28,9	19,1	53,6	9,9	12,1

   

      Блоки: ВВЭР-1000 - 4шт.

 

 

 

 

 

 

Система водообробки проектується для станції з трьох блоків ВВЕР-1000.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Розрахунок і коригування початкового складу води

Для початку знайдемо еквівалентні маси іонів:

Э = М/Z

де М- молярна маса іона;

 Z- заряд іона.

Э(Са²⁺) = 40,08/2 = 20,04 г-екв;

Еквіваленти інших іонів розраховуються аналогічно.

Розрахунок починаємо з аніонного складу води:

С = Н/Э

де Н- концентрація іона, виражена в мг/л;

 Э- еквівалент іона.

С(HCO₃^-) =2,941 мг-екв/дм³;

С(SO₄^2-) = 0,602 мг-екв/ дм³;

C(Cl^-) =0,539 мг-екв/дм³

Σ An = 4,08 мг-екв/дм³

Розрахуємо катіонний склад води:

С(Са²⁺) = 2,675мг-екв/кг; дм³

С(Mg²⁺) = 0,824 мг-екв/кг; дм³

С(Na⁺) = 0,576 мг-екв/кг; дм³

Σ Kt =  4,08 мг-екв/кг; дм³

Правильність визначення концентрацій катіонів та аніонів, тобто солей, утворених еквівалентним кількістю іонів, перевіряють на підставі закону електронейтральності за рівнянням:

Σ Kt=ΣAn

Закон електронейтральності дотримується. 
Перерахуємо значення концентрацій домішок в інші види концентрацій:

N= Н/(М.1000), моль/л

N(Са²⁺)=53,6/(40,08^.1000)=2,7^.10^-3

Перерахунок інших концентрацій здійснюється аналогічно.

С= Н/104, %

 С(Са²⁺)= 53,6/10⁴=0,00536%

Іонна сила розчину дорівнює напівсумі творів молярних концентрацій на квадрати їх зарядів.

μ = 0,5 , моль/л

μ = 0,5(2,7^.10^-3.2²+0,8^.10^-3.2²+0,6^.10^-3.1²+2,9^.10^-3.1²+0,6^.10^-3.2²+0,5^.10^-3.1²)            = 0,010 моль/л.

Коефіцієнт активності - функція іонної сили розчину:

lg f' = -0.5Zi2 f = 10

f' = 10 =0,899;

f'' = 10 =0,655.

Концентрація в природних  водах молекул Н₂СО₃, які не дисоціюють, становить зазвичай лише долі відсотка від загальної кількості вільної вуглекислоти, під яким розуміють суму Н₂СО₃+ СО₂.

Рівноважне значення суми Н₂СО₃+ СО₂, моль/дм³:

Н2СО3+ СО2 =

Н₂СО₃+ СО₂ = 1,2^.10^-4

рН – рівноважне:

рН = 8,45

 

Коагуляція і вапнування вихідної води 
(карбонатний режим) 
В якості коагулянту використовується сірчанокисле залізо, доза якого

 Dk = 0,552 мг-экв/л.

 Доза вапна розраховується таким чином

Dи = СО_2исх +2 ΔНСО₃^-+ Mg²⁺+ D_k+ И_и, мг-экв/л;

Прийнявши значення ОН^- = 0,07 мг-екв / л, визначаємо залишкову концентрацію іона Mg^{2 +} . Mg²⁺_ост =

мг-экв/л.

Концентрацію магнію не змінюється. 
      Залишкова концентрація кальцію розраховується із закону електронейтральності (концентрація іонів магнію і натрію не змінюється) : 
       
      Карбонатний режим застосовують:

1) коли вимушено доводиться  використовувати в якості коагулянту сірчанокислий алюміній .

2) при необхідності виключити  виділення магнієвих сполук , щоб  у разі дотримання певних гідравлічних  умов отримувати при вапнуванні  крупнокрісталліческій осад. При карбонатному режимі дещо зменшується витрата вапна (порівняно з гідратну режимом ) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Розрахунок продуктивності ВПУ АЕС

Кількість води, що надходить в освітлювачі на обробку вапном та іншими реагентами:

= (1+х) [Q1+ + Q3 + Q4 + ], [м3/год]; = (1+х) ( + )

де х - частка втрат води з продувкою освітлювача(зазвичай беруть 0,02; при зневодненні шламу і повернення фугату в освітлювач х = 0);

Q₁=(1+х₁)r^.n^.D₁ — величина втрат, що залежить від сумарної продуктивності парогенератора, м³/год;

х₁ — частка втрат на власні потреби в залежності від суми и Cl^- перед іонообмінними фільтрами;

r — частка втрат пари і конденсату в контурі блоку, залежить від потужності блоку N.

Таблиця 1.1.

Частка втрат на власні потреби в залежності від суми

и Cl^-

+Cl-, мг-екв/дм3	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
х1, частка	0,05	0,05	0,07	0,08	0,09	0,10	0,11	0,12	0,13	0,14

 

Таблиця 1.2.

Частка втрат пари і  конденсату в контурі блоку в  залежності від потужності

Показник	Барабанні котли			Прямоточні котли			АЕС
N, МВт	210	500	300	500	800	1200	1000	440
D, м3/год	670	1600	960	1600	2560	3240	6160	-
r	0,03	0,01	0,02	0,03	0,02	0,02	0,01	0,01

           — производительность ВПУ для подпитки тепловых сетей, м³/ч.

 

 

n — кількість енергетичних блоків на станції;

D — паропродуктивність котла або парогенератора, м³/год;

Q₂ — додаткова продуктивність ВПУ, що залежить від одиничної потужності блоку, м³/год;

Q₃ = 0 — компенсація втрати конденсату пари на ТЕС, що витрачається на розігрів мазуту при роботі котлів на мазуті, що залежить від N та n, м³/год;

Q₄ = r_тz_тD — величина неповернення конденсату з підігрівачів води теплових мереж, м³/год;

r_т — частка відбору пари на підігрів води в теплових мережах; якщо немає достовірних даних, приймають 0,03;

z_т — частка неповернення конденсату з підігрівачів води теплових мереж;

Q₅ — витрата знесоленої води зовнішнім споживачам, м³/год;

- продуктивність ВПУ для підживлення теплових мереж, м³/год.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Повірочний розрахунок продуктивності освітлювача

Продуктивність освітлювача:

Qр = 3,6Fк.с.n0, м3/ч

де F_к.с. — площа поперечного перерізу зони контактної середовища:

Fк.с. = Fос - Fш.у., м2

де F_ос — відповідно площа поперечного перерізу освітлювача:

Fос = 0,785 Дос2 , м2

де Д_ос — діаметр освітлювача, м; F_шу — площа поперечного перерізу шламоущільнювача:

Fшу = 0,785 Дшу2, м2

де  Д_шу — діаметр шламоущільнювача, м; n₀ — розрахункова швидкість висхідного руху води на виході з контактної зони освітлювача:

n0 = (0,6 + 0,02t)(1 – 3,5С0)nу, мм/с

 де t — температура води в інтервалі 1…30 °С (допустима за матеріалом, завантажуваного в механічні та іонообмінні фільтри); С₀ — об'ємна концентрація шламу в зоні контактного середовища освітлювача;

n_у — умовна швидкість вільного осадження шламу, мм/с.

С0 = 1/aс , мг/см3

де П — прозорість води по хресту:

П = (100 + 1,65t)С02aс2Нс , см

Приймають П = 300 см.

Усереднене значення a_с рекомендується приймати залежно від діаметра освітлювача.

Таблиця 1.3.

Значення a_с в залежності від діаметра освітлювача

Дос, м	4	6	8	10	12	14	16
aс, с	1	0,88	0,88	0,85	0,82	0,8	0,78