【文章內(nèi)容簡介】 度大于950C的熱水鍋爐，補(bǔ)給水和循環(huán)水的水質(zhì)要求如表41所示。表41熱水鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)項目鍋內(nèi)加藥處理鍋外化學(xué)處理懸浮物mg/L≤20—≤5—總硬度mge/L≤4—≤—PH值（250C）≥710~12≥710~12溶解氧mg/L——≤≤含油量≤2—≤2— 水質(zhì)處理方案的確定本鍋爐原水的總硬度和含氧量均超過給水水質(zhì)要求，故需要進(jìn)行軟化和除氧處理。采暖鍋爐水處理的主要任務(wù)：降低水中Ca2+、Mg2+的含量（即軟化），為防止鍋爐結(jié)垢；減少水中的溶解氣體（即除氧），防止鍋爐受熱面的腐蝕。對于大多數(shù)供熱鍋爐來說，補(bǔ)給水預(yù)先處理后再進(jìn)入鍋爐，稱鍋外水處理。對于小容量的供熱鍋爐，處理在汽鍋內(nèi)部進(jìn)行，則稱鍋內(nèi)水處理。，故采用鍋外水處理。（1） 水處理原理由于熱水鍋爐不存在水的蒸發(fā)，水中鹽類濃度不會增加，堿度也不會變化，而且保持一定的堿度對金屬壁有一定的保護(hù)作用。據(jù)此，決定采用鈉離子交換軟化法，即原水通過Na+交換劑時，水中的Ca2+、Mg2+被交換劑中的Na+所替代，使易結(jié)垢的鈣鎂化合物變成不易結(jié)污垢的易溶性鈉鹽而使水軟化。交換劑轉(zhuǎn)變成Ca、Mg型后，可以用鈉鹽溶液還原再變成Na型交換劑而重新使用，反應(yīng)原理如下：與原水中碳酸鹽硬度作用時：2NaR+Ca(HCO3)2=CaR2+2NaHCO3 2NaR+ Mg(HCO3)2=MgR2+2NaHCO3與非碳酸鹽硬度作用時：2NaR+CaSO4= CaR2+Na2SO4 2NaR+CaCl2= CaR2+2NaCl 2NaR+MgSO4=MgR2+Na2SO4 2NaR+MgCl2= MgR2+2NaCl失效后的鈉離子交換劑的還原原理：CaR2+2NaCl=2NaR+ CaCl2 MgR2+2NaCl=2NaR+ MgCl2（2） 水處理設(shè)備選擇及系統(tǒng)鈉離子交換設(shè)備種類很多，有固定床、流動床、浮動床和移動床等，其中后三者適用于原水水質(zhì)穩(wěn)定，軟化水壓力變化不大且不間斷運行。固定床鈉離子交換器則無上述要求，是工業(yè)鍋爐常用的水處理設(shè)備。固定床鈉離子交換方式可以分為順流再生和逆流再生兩種，相對于順流再生，逆流再生具有對原水硬度適應(yīng)廣泛、出水質(zhì)量好、再生鹽耗低（20%）、水耗低（30~40%）的優(yōu)點，所以廣泛采用。固定床逆流再生鈉離子交換器的再生液自下而上運動，再生置換時離子交換器不發(fā)生紊亂是保證逆流再生效果的關(guān)鍵。為此，應(yīng)控制再生液和置換水的流速、再生液的濃度及不同的頂壓方式。鈉離子交換劑是強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂（型號732）和磺化煤，樹脂交換容量大，交換速度快，但價格比較比較高；而磺化煤的交換容量小，速度慢，但價格低，綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)性考慮，采用732型樹脂。鈉離子交換軟化系統(tǒng)一般為單級和雙級。當(dāng)原水硬度＜8mmol/l時，經(jīng)單級鈉離子交換后，可以作為鍋爐給水。本設(shè)計中水的總硬度為5mmol/l＜8mmol/l，所以采用單級系統(tǒng)。綜上所述，本設(shè)計水處理方案采取固定床逆流再生單級鈉離子交換器。 除氧方式的選擇水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，額定蒸發(fā)量大于2t/h的蒸汽鍋爐的給水和供水溫度大于95℃的熱水鍋爐的循環(huán)水要進(jìn)行除氧處理。除氧的方法常用熱力除氧、解吸除氧、真空除氧、和化學(xué)藥劑除氧，其它除氧方法使用的不多?；诒惧仩t房沒有蒸汽和其他可利用熱源，原水除氧決定采用清華大學(xué)和機(jī)械電子工業(yè)部設(shè)計研究院共同研制的由上海諸櫂機(jī)械廠生產(chǎn)的新型催化反應(yīng)（不用木炭）低溫解吸除氧系統(tǒng)。解吸除氧裝置由除氧反應(yīng)器。解析器。氣水分離器。水封、噴射器組成。1 除氧原理及系統(tǒng)解吸除氧是利用亨利定律來除氧的，將無氧的氣體與待除氧的給水強(qiáng)烈混合，使溶解在水中的氧氣析出至氣體中去，從而使鍋爐給水達(dá)到水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求。含氧氣體在反應(yīng)器內(nèi)燃燒反應(yīng)成無氧氣體循環(huán)使用。以往設(shè)計反應(yīng)器是置于鍋爐煙程中或采用電加熱器加熱的方法，反應(yīng)器內(nèi)為木炭，為了克服加木炭不方便、溫度不宜控制等不足之處，所以采用了清華大學(xué)和機(jī)械電子工業(yè)部設(shè)計研究院共同研制的由上海諸櫂機(jī)械廠生產(chǎn)的新型催化反應(yīng)（不用木炭）低溫解吸除氧系統(tǒng)。（見圖41）圖41 解吸除氧系統(tǒng)圖2 解吸除氧裝置的特點（1）、待除氧水不需預(yù)先加熱，在常溫下即可進(jìn)行除氧；（2）、設(shè)備布置方便，除氧效果不受影響，設(shè)計簡單，安裝方便；（3）、 除氧效果好，可使15oC以上的水除氧，~；（4）、裝置體積小，氣密性高，不設(shè)除氧水箱，占地面積小，金屬耗量少，設(shè)備價格較低，運行費用低，尤其適用單層布置的工業(yè)鍋爐房和熱水鍋爐房；（5）、由于氣體中的CO2溶解于水中，使解吸除氧后的給水PH值略有降低，但不受什么影響；3 設(shè)計要點（1）、,使噴射器產(chǎn)生足夠負(fù)壓，以克服脫氧氣體系統(tǒng)循環(huán)所需的阻力。（2）、除氧水泵的流量應(yīng)大于鍋爐給水泵的流量，~~，保證除氧水回流，使軟化水箱起到給水箱的作用，且保證除氧效果。（3）、當(dāng)水溫≥50oC時，為防止水氣進(jìn)入反應(yīng)器，可在解析器氣體出口管道上加裝冷凝器。（4）、為保證系統(tǒng)的氣密性，管道連接應(yīng)采用焊接，并盡量減少法蘭連接，噴嘴高度安裝不低于5m。 熱網(wǎng)循環(huán)水量及循環(huán)水泵的選擇計算 循環(huán)水量及循環(huán)水泵的選擇計算注：見《鍋爐習(xí)題實驗及課程設(shè)計》P184過程如表42所示：表42 循環(huán)水量及循環(huán)水泵的選擇計算表序號項 目符號單位計算公式或數(shù)值來源數(shù)值1采暖計算最大熱負(fù)荷QmaxMW前面已算2供水溫度tgOC給 定953回水溫度thOC給 定704循環(huán)水量kg/h Qmax/（tgth）5鍋爐房自用水安全系數(shù)K選 取6循環(huán)水泵總流量Gxhkg/hK7循環(huán)泵臺數(shù)n臺其中一臺備用38每臺循環(huán)泵流量Gxkg/h/n=9鍋爐房內(nèi)部阻力h1kPa取 值12010用戶系統(tǒng)阻力h2kPa取 用3011熱網(wǎng)干管實際長度Lm計算值207812局部阻力當(dāng)量長度LdmafL=13經(jīng)濟(jì)比摩阻RPa/m取 用5014熱網(wǎng)干管阻力h3kPaRL（1+）13513循環(huán)水泵所需壓頭（揚程）HxkPa（h1+ h2+ h3）342 循環(huán)水泵的選擇 選擇水泵時應(yīng)考慮以下因素：（1）水泵應(yīng)能滿足設(shè)計的最大流量和最高揚程的要求；（2）連接給水總管的各給水泵的性能應(yīng)能并列運行；（3）應(yīng)能滿足最高給水溫度的要求；（4）應(yīng)選擇效率較高，尺寸小，重量輕的水泵；（5）在長期低負(fù)荷運行時，水泵應(yīng)大小搭配，以便能經(jīng)濟(jì)合理地運行；（6）在短期低負(fù)荷運行時，離心式給水泵不發(fā)生汽化現(xiàn)象。 選擇給水泵臺數(shù)和容量時，可按以下規(guī)則進(jìn)行：A、循環(huán)水泵的臺數(shù)，在任何情況下都不應(yīng)該少于兩臺，其中一臺備用。最多不宜超過4臺。建議當(dāng)循環(huán)水量大于180t/h時，宜設(shè)3臺或更多的水泵。當(dāng)循環(huán)水量小于180t/h時，只設(shè)2臺水泵，一臺備用。由于本設(shè)計循環(huán)水量較小，所以設(shè)兩臺，一臺備用。B、循環(huán)水泵應(yīng)用比較平緩的G~H特性曲線。首先應(yīng)考慮選用IS型泵。并聯(lián)運行的水泵，應(yīng)有相同的特性曲線，選擇水泵流量時，應(yīng)考慮并聯(lián)運行時，水泵實際流量下降的因素。C、當(dāng)鍋爐房供電可靠且保證不停電時，可只設(shè)電動泵；若不能保證，則要設(shè)置氣動水泵。裝有3臺或以上給水泵時，當(dāng)容量最大1臺給水泵停止運行時，其余能并列運行的給水泵的總?cè)萘坎粦?yīng)小于所有運行鍋爐最大流量的120%；綜上所述，本設(shè)計采用3臺（其中1臺備用）200R45A型水泵，見《工業(yè)鍋爐房實用設(shè)計手冊》P494，流量254m3/h，揚程37 m，轉(zhuǎn)速2960r/min，軸功率 ，允許汽蝕余量6m,效率76%，配用電機(jī)型號Y225S4,。圖42 循環(huán)水泵安裝尺寸圖外形尺寸(見圖42)： H1=550mm h=345mm d1=18,L1=1865mm, B1=625mm, B2=898mm；進(jìn)出口法蘭尺寸：D=285mm , D1=240mm, nd=822mm。隔振器（墊）規(guī)格：JG32 H1=432mm。 熱網(wǎng)補(bǔ)給水量及補(bǔ)給水泵的選擇 熱網(wǎng)補(bǔ)給水量的確定補(bǔ)給水泵的流量，一般熱水系統(tǒng)按循環(huán)水量的24%計算，需補(bǔ)充軟化水。補(bǔ)給水量 =K注：見《鍋爐習(xí)題實驗及課程設(shè)計》P185式中 K補(bǔ)給率2~4%，選取3%； 循環(huán)水量； = =10710 kg/h = t/h 補(bǔ)水泵的選擇計算選擇補(bǔ)給水泵時應(yīng)注意：（1） 補(bǔ)給水泵的流量應(yīng)根據(jù)熱水系統(tǒng)的正常補(bǔ)水量和事故補(bǔ)水量確定，事故補(bǔ)水量宜為正常補(bǔ)水量的4~5倍；（2） 補(bǔ)水泵的揚程不應(yīng)小于補(bǔ)水點壓力加30~50kPa的富裕量；（3） 補(bǔ)給水泵的臺數(shù)不宜小于2臺，其中一臺備用由于給定條件，最高建筑24m,保證整個系統(tǒng)底層散熱器的不超壓、不汽化、不倒空的原則，決定靜水壓線27m，取補(bǔ)水泵揚程高于補(bǔ)水點50KPa的富裕量。補(bǔ)給水泵的揚程按下式計算： H=(Hb+Hxs+Hysh)+(30~50) kPa式中 Hb系統(tǒng)補(bǔ)給水點壓力值，為維持鍋爐運行壓力選取800 kPa； Hxs補(bǔ)給水泵吸水管中的阻力損失，選取10~20，取20 kPa； Hys補(bǔ)給水泵壓水管中的阻力損失，選取15~30，取30 kPa； h補(bǔ)給水泵最大水位比系統(tǒng)高h(yuǎn)，,取5 kPa；揚程H=200+20+30+5=855 kPa= mH2O補(bǔ)給水泵流量Gwb=4=410710 =42840 kg/h = m3/h 根據(jù)以上要求，補(bǔ)給水泵選用上海水泵制造有限公司生產(chǎn)的DG4630型水泵，見《工業(yè)鍋爐房實用設(shè)計手冊》P503，流量43 m3/h，揚程120m，轉(zhuǎn)速2950r/min,軸功率37，,效率66%，電機(jī)型號Y200L12,電機(jī)功率30KW。外形尺寸(見圖42)： L=1695mm, H=490mm； B=505mm, L1=1302mm, H1=140mm, B2=400mm；隔振器規(guī)格： H1=175mm, 固定床逆流鈉離子交換器計算在水處理工藝中，為了除去水中離子狀態(tài)的雜質(zhì)，目前廣泛采用的是離子交換法，近幾年在固定床鈉離子交換系統(tǒng)中，逆流再生系統(tǒng)應(yīng)用日益廣泛。因為逆流再生系統(tǒng)軟化水質(zhì)高、且耗鹽大為減少。 鈉離子交換器計算具體計算過程如下表：表44鈉離子交換器計算序號名稱符號單位計算公式或數(shù)值來源數(shù)值1總軟化水量Dzt/hDz = =2原水總硬度Homge/L原始資料53軟化水硬度Hcmge/L見表414離子交換劑選定0017強(qiáng)酸陽離子樹脂5軟化流速vm/h查《鍋爐房設(shè)計手冊》156所需交換器截面積Fm2Dz/v=7實際交換器截面積F’m2根據(jù)樣式選用φ1000交換器2臺《工業(yè)鍋爐房實用設(shè)計手冊》P4728交換劑層高度h1m交換器產(chǎn)品規(guī)格9實際軟化流速v’m/hDz/ =10交換劑體積VRm3h=11交換劑工作能力Eoge/m3732樹脂800~1000100012交換器工作容量EgeVREo=157013運行延續(xù)工作時間thEn/ Dz/(HOHC)14小反洗時間t1min取 用1015小反洗水流流速v1m/h取 用916小反洗耗水量V1m3 v1t1=17靜置時間t2min交換劑回落，壓脂平整，取用418再生劑純度φ%工業(yè)用鹽，取用9519再生劑單耗qg/ge逆流再生（70~90）9020再生一次所需再生劑量GykgEq/1000/φ=157090/1000/21再生液濃度Cy%取用（5~8%）522再生一次耗鹽液體積Vzsm3Gy/（1000Cy）=()23再生一次耗水量V3m3近似等于Vzs24再生流速v3m/h低速逆流再生，取25再生時間t3min60V3/(v3)=()26逆流沖洗時間t4min低速將再生液全部頂出交換器7527逆流沖洗耗水量V4m3v3 t4/60=28小正洗時間t5min取 用829小正洗流速v5m/h取 用830小正洗耗水量V5m3 v5t5/