đề tài xử lý nước cấp lò hơi

Nồi hơi có cấu tạo khác nhau ,chủ yếu là do các thiết bị phụ dùng để đốt các nhiên liệu khác nhau khí,madut,than, đôi khi cả củi.Vì vậy sự làm việc chắc chắn và ổn định của lò hơi phụ th

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN MÔN HỌC XỬ LÝ NƯỚC

ĐỀ TÀI : XỬ LÝ NƯỚC CẤP LÒ HƠI

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : THS NGÔ XUÂN HUY

NHÓM SV THỰC HIỆN : NHÓM 4

LỚP : CĐMT 11 TH

DANH SÁCH SINH VIÊN NHÓM 4

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

THANH HÓA NGÀY 17 THÁNG 06 NĂM 2011

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian học vừa qua, chúng em được các thầy cô khoa Môi Trường tận tình chỉ dạy, truyền đạt những kiến thức quý báu, Đồ Án Môn Học

là dịp để chúng em tổng hợp lại những kiến tức đã học, đồng thời rút ra những kinh nghiệm cho bản thân cũng như trong các phần học tiếp theo.

Để hoàn tất đồ án này, chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy NGơ Xun Huy đã tận tình hướng dẫn, cung cấp cho chúng tôi những kiến thức quý báu, những kinh nghiệm trong quá trình hoàn thành đồ án.

Xin chân thành cảm ơn các thầy cô Khoa Môi Trường đã giảng dạy, chỉ dẫn tạo mọi điều kiện thuận lợi cho chúng tôi trong suốt thời gian vừa qua.

Với lần đầu làm đồ án, kiến thức còn hạn chế, kinh nghiệm thực tế chưa

có nên trong đồ án này còn nhiều thiếu sót, chúng em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô và các bạn nhằm rút ra những kinh nghiệm cho các đồ án trong học kỳ sắp tới.

thanh hoá ngày 18 tháng 6 năm 2011 Nhom Sinh viên thực hiện

nhóm : 04

MỤC LỤC trang

PHẦN I : TỔNG QUAN ,6

1 SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 6

2 TIÊU CHUẨN NƯỚC ĐẦU VÀO 7

3 ĐẶC TÍNH CỦA NƯỚC 7

4 CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM MỀM NƯỚC 11

5 CÔNG TRÌNH THU VÀ TRẠM BƠM 11

PHẦN II: XÁC ĐINH CÁC THÔNG SỐ 1.ÁP LỰC TỔN THẤT 12

2.HIỆN TƯỢNG KHÍ XÂM THỰC 13

PHẦN III : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 1.BỂ HOÀ PHÈN 15

2.BỂ TRỘN CƠ KHÍ 17

3.BỂ LẮNG NGANG 19

4.BỂ LỌC NHANH TRỌNG LỰC 26

5.TÍNH TOÁN MÁNG THU NƯỚC 27

6 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG RỬA LỌC 30

7.TÍNH TOÁN ỐNG LỌC 30

8.TÍNH TOÁN ÁP LỰC TỔN THẤT KHI RỬA LỌC 32

9.TÍNH TOÁN CHON BƠM RỬA LỌC 33

10.BỂ CHỨA NƯỚC SẠCH 35

PHẦN IV : TÍNH TOÁN CAO TRÌNH CÔNG NGHỆ 37

PHẦN V : TÍNH TOÁN MẶT BẰNG XỬ LÍ 39

PHẦN VI : TÍNH KINH TẾ 41

PHẦN I: TỔNG QUAN

1 SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Trong công nghiệp năng lượng của hơi nước được sử dụng rộng rãi

Nồi hơi có cấu tạo khác nhau ,chủ yếu là do các thiết bị phụ dùng để đốt các nhiên liệu khác nhau (khí,madut,than, đôi khi cả củi).Vì vậy sự làm việc chắc chắn và ổn định của

lò hơi phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng nước cấp cho lò hơi để sinh hơi

Trong nước sông của Sông Mã có hoà tan những tạp chất,mà đặc biệt là các loại muối canxi

và magiê và một số muối cứng khác.Trong quá trình làm việc của lò hơi,khi nước sôi và bốc hơi,các muối này này sẽ tách ra ở pha cứng dưới dạng bùn hoặc cáu tinh thể bám vào vách ống của lò hơi.Các cáu và bùn này có hệ số dẫn nhiệt rất thấp,thấp hơn so với kim loại hàng trăm lần,do đó khi bám vào vách ống, sẽ làm giảm khả năng truyền nhiệt từ khói đến môi chất trong ống, làm cho môi chất nhận nhiệt ít hơn và tổn thất nhiệt do khói thải tăng lên, hiệu xuất lò giảm xuống, lượng tiêu hao nhiên liệu của lò tăng lên

Khi cáu bám trên các ống sinh hơi, các ống của bộ quá nhiệt sẽ làm tăng nhiệt độ của vách lên quá mức cho phép có thể làm nỗ ống

Khi cáu bám lên vách ống sẽ tăng tốc độ ăn mòn kim loại ống, gây ra hiện tượng ăn mòn cục bộ

Ngoài những chất sinh cáu, trong nước còn có những chất khí hoà tan như ôxy và nhất là ở hầm nước

Như đã trình bày ở trên không thể dùng nước thiên để cung cấp nước ngay cho lò hơi

mà cần phải xử lý để loại bỏ các tạp chất sinh ra cáu

2 TIÊU CHUẨN VỀ NƯỚC ĐẦU VÀO

Chất lượng nước cung cấp cho lò hơi có ý nghĩa rất quan trọng đối với việc đảm bảo

sự an toàn khi lò vận hành.Nguồn nước cung cấp cho lò thường lẫn các tạp chất tan và

không tan trong nước

Những chất tan trong nước :thường ở dạng lưỡng cực và có thể phân hủy thành ion như:Ca2+,Mg2+,Na+,k+,Hco3-,Cl-…

Những chất không tan làm cho nước bị đục.Những hạy nhỏ có kích thước

< 0,0001mm hầu như không lắng đọng mà lơ lửng trong nưóc

Ngoài độ PH còn có các chỉ tiêu sau:độ cứng,độ kiềm,độ khô kết,…

ĐỘ CỨNG

Là chỉ tiêu hết sức quan trọng,nó biểu thị nồng độ các ion Ca+ và Mg+ có trong nước

và cũng là khả năng bám cáu cặn trên bề mặt truyền nhiệt,thương đo bằng độ cứng Đức hoặc độ cứng miligam đương lượng

Dựa theo độ cứng,có thể chia nước thành các loại:

ở đây khử cứng đẻ cấp nứoc sinh là hoat ta sử dụng pp hoá chất lam mềm nứoc bằng vôi và

sô đa pp có hiệu qủa đối với thành phần ion bất ki của nứoc khi cho vôi vào nứoc khử đựoc

nước nếu cho vôi vào nứoc sau khi đa chuyển tát cả CO2 và ion hiđrocacbonnat thanh ion cacbonat và để lăng xuống dứoi CACO3 thì tuỳ trong nứoc có tạo cặn khong tan Mg(OH)2 làm giảm độ cứng magie, nhưng tổng đọ cứng lúc đó khong giảm ví CA2+ của vôi mới cho vào thay ion Mg2+ két hợp vơi anion của các axit tạo thành muối can xi của các axit mạnh tan trong nứoc

khi cho Na2CO3 vào nước ion CA2+ còn dư sẽ chuyển thành cặn theo phản ứng:

còn magiê chuyển thành cặn do cho thêm vôi vào theo pư:

bùn

4 các phương pháp làm mềm nước

pha các hợp chất khác nhau vào nước để kết hợp với ion Ca2+

tạo thành hợp chất không tan trong nước

có khả năng trao đổi ion Na+ hoặc H+.có trong tp của các hạt cation kl với ion ca2+ và mg2+ hào tan trong nứoc chung bị giữ lại trên lớp vạt liệu lọc

Độ kiềm

Biểu thị tổng hàm lượng và muối của acid yếu.độ kiềm có ảnh hưởng xấu đến chất lượng của hơi và tuổi thọ của các bề mặt truyền nhiệt

Độ khô kết:

Là tổng hàm lượng các vật chất còn lại sau khi chưng cất nước ,được đo bằng mg/ l

Vì vậy ,để đảm bảo sự an toàn các thiết bị lò hơi cần:

Ngăn ngừa tạo cáu bám trên các bề mặt đốt

Duy trì độ sạch của lò hơi ở mức cần thiết

Ngằn ngừa quá trình ăn mòn trong đường ống nươc và hơi

5 Công trình thu và trạm bơm kết hợp đặt trong lòng sông, lòng hồ

Trích dẫn hinh minh họa H2.1 trang 25-ttct xử lý &pp nước-Trịnh Xuân Lai

1.Máy bơm chìm đặt thấp hơn mực nước thấp nhất song H1≥0,5m

2.Miệng hút của máy bơm ở vị trí cao hơn đáy song H2 ≥ 1m

Do mực nước chết của đề bài là 1m nên ta phải đào sâu xuống từ 1,5m-2m

3.Để ngăn ngừa vật nổi trong lòng sông về mùa lũ (gỗ,bèo,lục bình,xác xúc vật )phải bọc lưới B40 xung quanh các trụ đỡ sàn trạm bơm

Để ngăn ngừa rong rêu,rác,túi bong đi vào miệng ống hút của máy bơm,đặt một lồng (kiểu lồng chim)lưới chắn ngoài máy bơm

Lồng làm bằng khung thép,ngoài quấn lưới đồng,đường kính sợi dây đồng là 1mm.Mắt lưới 2 2mm.

Lồng có đường kính lớn hơn đường kính máy bơm 50mm,chiều cao lớn hơn chiều cao máy bơm 0,3- 0,4m

Đặt phủ từ đỉnh máy bơm kéo dài sâu xuống dưới miệng hút.Qua kinh ngiệm cho thấy lưới đòng ngoài nhiệm vụ ngăn rác còn có tác dụng chống rêu,hà,ốc,bám vào máy bơm,ăn mòn máy bơm

PHẦN II:

Xác Định Các Thông Số

1 Áp lực công tác:

Ta có : H1 = 1,2m , H3 = 0,5m , H3 = 11m

Trong đó : H1 là tổn thất áp lực trên đường ống hút

H5 là tổn thất áp lực trên đường ống đẩy

Hva = Hmax - ±

Lưu lượng cần xả : Q =F.Vc=

Chọn thiết bị chống va có đặc tính mở van khi áp lực p=80m, Qmin = 60 l/s

Áp lực va lớn nhất :Hmax= 173 m , Qmax= 100 l/s ,điều kiện ống dẫn

D=300mm, ống dẫn băng gang a=1162 m/s,V0=1.2 m/s

Tốn thất áp lực trong đường ống : H = = i.l Với i =

Chọn i = 1.5 ứng với d = 300 mm

III TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH

ĐƠN VỊ 1) Bể hoà phèn

Có nhiệm vụ hoà tan phèn cục và lắng cặn bẩn Trạm có công suất khá lớn 41000

h

P

b

L n Q

(m 3 )

Trong đó:

+ Q : công suất trạm, Q=10000 m3/ngđ = 416.67 m3/h

h h tt

b

b W

W = .

+ LP : liều lượng phốn cho vào nước

LP = 25,298 (g/m3)+ bh : nồng độ dung dịch trong bể hoà, bh=10%

+ γ :khối lượng riờng của dung dịch (ở đõy là nước).γ =1 T/m3

+ n : số giờ giữa hai lần pha chế, phụ thuộc Q Q=10000m3/ngđ  n=4 giờ

1.10.10000

298,25.7.67,416

10

ống cấp nuớc ống cấp khí

ống xả cặn ống xả cặn

ghi đỡ

phèn cục

ống phân phối gió

Hình 7.3: Sơ đồ cấu tạo bể phản ứng cơ khí

1.Ống dẫn nước từ bể trộn sang

2 Ngăn phân phối nước

3 Các máy khuấy trục đứng

4 Các vách ngăn đục lỗ

5 Ngăn thu nước

6 Mương phân phối nước vào bể lắng

Thơi gian khuấy trộn 3s

Cường độ khuấy trộn :g = 1000/s

Nhiệt đọ nước t = 200c

Thể tích bể trộn V = 3 0,1157 m3/ s = 0,347m3

Chọn bể trộn vuông : a.a.h = 0,34 0,34.3

Ống dẫn nước vào của đáy bể , dung dich phèn cho vào cửa ống dẫn vào bể, nước đi

từ dưới len trên qua máng tràn là một phía của thành bể để dân sang ngăn phản ứng.Dùng máy khuấy tua bin 4 cánh nghiêng góc 45o hướng lên trên để đưa nước từ dưới lên

Đường kính cánh khuấy D < ½ chiều rộng bể

Trong bể đặt 4 tấm chắn để ngăn chuyển động xoáy của nước, chiều cao tâm chắn3m , chiều rộng 3cm,=0.03m=1/10 đường kính bể

Trích dẫn hinh minh họa H9.5 trang 166-ttct xử lý &pp nước-Trịnh Xuân Lai

Máy khuấy đặt cách đáy H = D đường kính máy khuấy

Chiều rộng cành khuấy = 1/5 đk máy khuấy

Chiều dài cánh khuấy = ¼

Năng lượng cần chuyển vào nước :

Hiệu suất đông cơ

Công suất động cơ : P = = 0,5

Tính toán bể tạo bông cơ khí

Dùng cánh khuâý tuabin trục đứng 4 cánh nghiêng góc 45o quạt nước xuống đáy bể

để xoay và tải cạn lắng đọng ở đáy bể khi phải ngưng hoạt động

T=200

Thời gian keo tụ 20 phút

Cương độ khuấy 3 bậc G1 = 70 , G2 = 50 ,G = 30

Lưu lượng nước nước xư lý Qmax= 0.1157 m3/s

Thiết kế 2 bể tạo bông dung tích 1 bể V = (

Chọn h = 4m  F =

Bể chia làm 3 ngăn bởi các tấm chắn khoan lổ D = 150 mm

Vận tốc nươc qua lỗ trên vách ngăn V = 91 m/s

Cách bố trí tấm chắn, máy và kích thước

Công suất tiêu thụ cần thiết của máy máy khuấy bậc 1

Ta tính với bể lắng ngang dùng để lắng cặn có keo tụ Ta chọn tốc độ lắng tính toán

u0=1,625 m/h để đạt hiệu quả lắng R=70%, tiêu chuẩn nước ra có độ đục ≤ 2NTU ≈4mg/l

Dự tính thiết kế hai bể lắng với công suất của nhà máy là Q=10000 m3/ngay = 0,1157m3/s

Tổn thất áp lưc qua cửa thu:

Chọn h ≥ 0,01 m đẩm baỏ phân phối qua đều 6 cửa

Theo nguyên tắc phân phối trở lực lớn: Cửa thu : 600mm vận tốc qua cửa

V = = =0,07 m/s

Áp lực tổn thất H = = 1 = 3,6.10-3

b) Tính toán tấm phân phối nước vào bể :

Để không gây ra hiện tượng ngắn dòng, không tạo ra các vùng nước chết và các vùng xoáy nhỏ làm giảm hiệu quả lắng thì một điều kiện quan trọng cần được đặt ra là nước đi vào bể lắng cần được phân phối đều trên toàn bộ mặt cắt ngang của bể Biện pháp hiệu quả nhất để tạo ra sự phân phối đều vận tốc là dùng các tấm phân phối khoan lỗ

67,416

H B N

Q

=10,716 m/h = 5,35 mm/s

 v0<vS = 16,3 mm/s đảm bảo không xảy ra hiện tượng xói cặn

 Kiểm tra các chỉ số thủy lực của bể :

3.9

2

+

=+ H B

H B

= 1,80m

Độ nhớt động học : ν = 1,31.10-6 m2/s, với t=100C

10.31,1

80,1.10.879,0

12087<20000

+ Chỉ số Froud :

80,1.81,9

)10.879,0(

2 2 2

0

R g

v

0,44.10-5 <10-5

Như vậy ta thấy kích thước bể tính toán như trên không đảm bảo điều kiện ổn định dòng, làm giảm hiệu quả của quá trình lắng Để tăng chuẩn số Froud ta giảm chiều cao vùng lắng, chọn H=2m Ta có

- Vận tốc dòng chảy ngang trong bể : v0 =

2.9.2

67,416 =

H B

Q

=11,57 m/h = 8,03 mm/s

 R =

2.29

2.9

2

+

=+ H B

H B

= 1,38m

10.31,1

38,1.10.318,1

13844<20000

38,1.81,9

)10.318,1(

2 2 2

0

R g

v

1,28.10-5 >10-5

Vậy kích thước mỗi bể được chọn là BxLxH = 9x50x2m kích thước này đảm bảo các

điều kiện thủy lực về dòng chảy, về điều kiện ổn định dòng và phù hợp với công suất thiết

kế của nhà máy

b) Tính toán tấm phân phối nước vào bể :

Để không gây ra hiện tượng ngắn dòng, không tạo ra các vùng nước chết và các vùng xoáy nhỏ làm giảm hiệu quả lắng thì một điều kiện quan trọng cần được đặt ra là nước đi vào bể lắng cần được phân phối đều trên toàn bộ mặt cắt ngang của bể Biện pháp hiệu quả nhất để tạo ra sự phân phối đều vận tốc là dùng các tấm phân phối khoan lỗ

- Tấm chắn đặt cách cửa phân phối nước vào 1,5m

- Kích thước tấm chắn bằng kích thước ngang của bể BxH = 9x2m

- Để các bông cặn không bị phá vỡ, đường kính lỗ được chọn trong khoảng 0,2m, và vận tốc nước qua lỗ từ 0,2-0,3m/s Ta chọn đường kính lỗ d =10cm = 0,1m, vận tốc nước qua lỗ v=0,3m/s

0,075 Tổng diện tích lỗ cần thiết trên mỗi tường chắn :

3,0.2

1157,0

2 =

=

- Tổng số lỗ cần thiết trên mỗi tấm chắn :

1,0.14,3

4.79,0

14,3

4)

- Ta bố trí theo chiều H 8 hàng lỗ, khoảng cách giữa các hàng lấy 0,22m, theo chiều L

bố trí 13 hàng lỗ với khoảng cách giữa các hàng lấy 0,64m, như vậy ta có tổng cộng 104 lỗ

c) Tính toán máng thu nước đã lắng :

Máng thu nước được tính toán sao cho nước thu vào máng đạt chất lượng tốt nhất

Chiều dài mép máng thu L2 = L = 28 = 56 m

Tải trọng thu nước trên 1 m dài mép máng q = = = 2,1 (l/s.m)

=> 1m dài máng tải thu 2,1.10-3 m3/s

2 máng ngoài cach tường ngăn 0,3 m,

qo = 1,8 ×b H11,5

=>H1 =( )1,5= )1,5 = 2,17.10-5

Có tổng chiều dài máng 1 bể = L/2 = 28/2 = 14m

đặt mỗi bể 4 máng thu nước, mỗi máng dài 11,2m

- Kiểm tra tải trọng thu nước trên 1m dài mép máng :

q=

90.2

7,115

L

Q

35,1

q < 3 l/s.m đảm bảo yêu cầu

- Khoảng cách giữa các tâm máng là : 1,8m

2

1157,

20x10cm

- Các rảnh thu nước mỗi bên mép máng ta bố trí dạng răng cưa, với góc của chữ V là

900 Chiều dài mép máng của mỗi máng là 20m, tải trọng nước thu 1m dài mép máng là q=

trên 1m dài sẽ có 5 răng thu nước, lưu lượng nước thu trên mỗi răng là q0=

000145,

- Bể lọc được tính toán với 2 chế độ làm việc là bình thường và tăng cường

- Dùng vật liệu lọc là cát thạch anh với các thông số tính toán:

 dmax = 1,6 (mm)

 dmin = 0,7 (mm)

 dtương đương =0,8 ÷1,0 (mm)

- Hệ số dãn nở tương đối e = 20%, hệ số không đồng nhất k = 2,0.

- Chiều dày lớp vật liệu lọc = 1,2 (m)

- Hệ thống phân phối nước lọc là hệ thống phân phối trở lực lớn bằng

T

Q

.

6 , 3

Trong đó:

Q =416,67m3/h = 10000m3/ngđ Công suất của TXL

T : Thời gian làm việc của 1 trạm trong một ngày đêm (giờ)

T = 24h

vbt : Vận tốc lọc tính toán ở chế độ làm việc bình thường (m/h)

- Tra bảng với bể lọc nhanh 1 lớp vật liệu lọc với cỡ hạt khác nhau, dtđ = 0,8 ÷ 1mm,

 vbt = 7m/h

a : Số lần rửa mỗi bể trong 1ngđ ở chế độ làm việc bình thường, lấy a = 2 lần

W : Cường độ rửa lọc (l/s_m2).Tra bảng :W = 10(l/s_m2)

t1 : Thời gian rửa lọc (giờ) t1 = 6 ' = 0,1 giờ

t2 : Thời gian ngừng bể lọc để rửa ,t2 = 0,35 giờ

7.35,0.21,0.10.6,37.24

F = ≈

- Chọn kích thước mỗi bể : LxB = 4x4 m

- Kiểm tra lại tốc độ lọc tăng cường khi đóng một bể để rửa hoặc sửa chữa.

14

47

vtc = 9m/h < vtccf = 8 ÷ 10m/h Chiều cao toàn phần của bể lọc nhanh :

H = hđ + hv + hn + hp (m)

Trong đó:

hđ :Chiều cao lớp sỏi đỡ (m).Tra bảng hđ = 0,4 m (rửa bằng gió nước kết hợp)

hv :Chiều dày lớp vật liệu lọc hv = 1,2 m

hn :Chiều cao lớp nước trên lớp vật liệu lọc (m):hn≥ 2 m.Lấy hn=2m

hP :Chiều cao phụ kể đến việc dâng nước khi đóng 1 bể để rửa

hP = 0,5m  H = 0,4 + 1,2 + 2 + 0,5 = 4,1 m

5 TÍNH TOÁN MÁNG THU NƯỚC RỦA LỌC

Chọn độ dốc đáy máng theo chiều nước chảy i = 0,01

Mỗi bể bố trí 2 máng thu

Khoảng cách giữa các tâm máng là 2 (m) < 2,2 (m)

Khoảng cách từ tâm máng đến tường là 1 (m) < 1,1 (m)

Lưu lượng nước rửa một bể lọc là:

qr = F1b× W (l/s) Trong đó:

- W: Cường độ nước rửa lọc, W = 10 (l/s.m 2 )