Расчет и проектирование насосных станций 3 страница

Помещение высоковольтных РУ непосредственно примыкает к камерам силовых трансформаторов. Шкафы КРУ высоковольтного управления устанавливаются вплотную у стены в один или два ряда. Расстояние от шкафов до стен должно быть не менее 1,5 м, а высота помещений РУ больше на 1м высоты камер шкафов. Размеры камеры РУ составляют 1000 x 2500 x

4085 (мм). Подводящие кабели размещаем под шкафами. Размеры помещения камер РУ определяют исходя из количества шкафов, принятых по однолинейной схеме электроснабжения, и их размеров. Из помещений трансформаторов и электрораспределительных устройств насосных станций предусматриваются отдельные выходы наружу.

Помещение диспетчерской примыкает к машинному залу и имеет застекленное окно для возможности визуального наблюдения за работой машин. Диспетчерский щит состоит из набранных свободностоящих панелей, расположенных удобно для обзора, П - образной или полукруглой формы. За щитом устроены проходы шириной не менее 1 м, перед щитом предусматривается свободная площадка шириной не менее 1,8 м. Размеры помещения диспетчерской, составляют 3200 x 3400 x 3500 (мм).

В здании НС предусматривается размещение помещений: мастерской площадью 20 - 24 м²; кладовой площадью 6 - 9 м², помещения дежурного персонала и ремонтной бригады площадью 16-20 м², санузел (унитаз и раковина).

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП ―270112.65 – 2014 ПЗ

4 Расчет и проектирование станции водоподготовки

4.1 Определение производительности очистной станции

Водоочистные станции должны рассчитываться на равномерную работу в течении суток, если их производительность составляет не менее 3000 м³/сутки.

Производительность очистной станции Q_о.с. составляет:

доп

сут

oс

Q

Q

Q

+

=

.

max

·

a

, (4.1)

где - коэффициент для учета расхода воды на собственные нужды станции, =1,06-1,08;

- расход воды для суток максимального водопотребления.

, (4.2)

где - расчетная производительность пожара, ч (принимается во всех случаях равным 3);

- число одновременных пожаров соответственно в населенном пункте и на промышленных предприятиях;

- расход воды, л/с, на один пожар соответственно в населенном пункте и на предприятии.

.

.

Учитывая производительность станции,мутность, цветность и другие специфические загрязнения антропогенного характера выбираем базовый вариант технологической смены очистных сооружений: контактные осветлители.

4.2Реагенты вводимые в обрабатываемую воду

Методы интенсификации процесса коагуляции

1 Аэрация воды (своевременное удаление углекислоты из сферы образования микро хлопьев)

2 Повышение температуры и перемешивание

3 Предварительная обработка воды окислителем (окислители разрушают гидрофильные органические соединения, стабилизирующие дисперсные примеси воды)

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП ―270112.65 – 2014 ПЗ

4 Введение шламов (экономия 25-30% коагулянта)

5 Обработка воды, предварительно выделенными гидроксидами сульфата алюминия или хлорида железа (III)

6 Подкисление раствора коагулянта

7 Подача коагулянта в часть обрабатываемой воды (хлопья формируются в условиях повышенной концентрации коагулянта)

8 Физические (без электролитные) методы:

- воздействие электрического поля

- воздействие магнитного поля

- воздействие ультразвука

- воздействие ионизирующего излучения

Количество щелочи для подщелачивания, мг/л

Д_щ=К·(Д_к/е – Щ+1), (4.3)

Д_щ=28·(35/57-0,7+1)=25,59мг/л.

где: К –эквивалентный вес щелочи, мг/л;

е – эквивалентный вес коагулянта, мг/мг·экв;

Щ – щелочность воды, мг-экв/л.

Доза безводного коагулянта, мг/л:

Д_к=4 (4.4)

Д_к=4 =29,66мг/л.

Подбираем значение Д_к (1, табл.23) и принимаем наибольшее значение. Подбираем на основе анализов исходной воды.

Производительность мешалки для приготовления раствора ПАА, кг/ч

q_м=Q_ос·Д_ПАА/24·10000, (4.5)

q_м=47604·0,45/24·10000=0,0892 кг/ч.

Для приготовления раствора коагулянта на очистных станциях применяют различные устройства: растворные, расходные баки, насосы – дозаторы и т.д. Для растворения сухого коагулянта используют растворные баки, в которых готовят раствор коагулянта с концентрацией 10-17%. Для интенсификации процесса растворения под колосниковой решеткой по системе дырчатых труб подается сжатый воздух воздуходувкой.

Полученный раствор по перепускному рукаву поступает в растворные баки, где доводится до требуемой концентрации (4-10%). Затем раствор коагулянта насосом - дозатором подается в смеситель.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП ―270112.65 – 2014 ПЗ

Емкость растворного бака

W_p=q_ч·n·Д_к/10000·В_р·γ, (4.6)

W_p=8·1308·35/10000·10·1=3,66.

где: q_ч – часовой расход, м³/ч.

n – число часов, на которое заготавливается раствор коагулянта.

В_р – концентрация раствора коагулянта в растворном баке (В_р=10 – 17%).

γ – объемный вес коагулянта, т/м³ (γ=1 т/м³).

Емкость расходного бака, м³

W=W_p·B_p/В, (4.7)

W=3,66·10/5=7,32 м³.

где: B_p – концентрация раствора коагулянта в растворном баке (В_р=4 - 10%).

Принимаем: 2 растворныx бак, 4 расходных бака и 1 резервный (равный емкостью расходному баку).

Подбираем размеры баков

- растворного

h = 1,6м;

l =1,2 м;

b = 1,0 м.

-расходного

h = 1,6м;

l = 1,2 м;

b = 1,0 м.

4.3 Воздуходувки и воздухопроводы

Воздуходувки – машины для перемещения воздуха и газов. Воздуходувки предназначены для перемещения воздуха и сообщения ему энергии.

Определяем общий расход воздуха:

Q_в = F₁w₁ + F₂w₂

где F₁ и F₂ – площади растворных и расходных баков, м²

F₁ = W_p/Н, (4.9)

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП ―270112.65 – 2014 ПЗ

F₁ = 3,66/1,5=2,5 м²

F₂ = W/Н, (4.10)

F₂ = 7,32/1,5=4,9 м²

где w₁ = 10л/с∙м²; w₂ = 5 л/с∙м² - интенсивности подачи воздуха в растворный и расходный баки.

Q_в = 2,5 + 49,5 =3,30 м/мин.

По полученному результату подбираем воздуходувку ВК-3 (кольцевая, простого действия со следующими параметрами: производительность 3 м³/мин, вес 490 кг, габариты (1380х1280х990), мощность электродвигателя 15 кВт). Предусматриваем, кроме того, резервную воздуходувку ВК-3

Скорость движения воздуха в трубопроводе, м/с

V=W/60·(р+1)·0,785·а², (4.11)

V=3,03/60·(1,5+1)·0,785·0,06²=7,21 м/с.

где: W – производительность воздуходувки, м³/мин.

Р – давление в трубопроводе (р=1,5).

а – диаметр трубопровода (а=30 – 80 мм).

V=7,21 м/с<15 м/с

Определяем потери давления воздуха

, (4.12)

.

где - коэффициент сопротивления, принятый равным 1,2;

l – длина трубопровода, м, l=20м;

- удельный вес сухого воздуха, равный 1,9 кг/м³

Определяем вес воздуха, проходящего через трубопровод в течение часа

. (4.13)

Определяем потери напора в фасонных частях воздуховода

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП ―270112.65 – 2014 ПЗ

, (4.14)

.

где V – скорость движения воздуха в трубопроводе, м/с

- сумма коэффициентов местного сопротивления

=1,5·n, (4.15)

где n – число колен, равное числу растворного и расходных баков.

= 1,5·6 = 9.

Следовательно, .

4.4 Приготовление известкового молока

Приготовление известкового молока или раствора и выбор технологической схемы известкового хозяйства зависит от вида и качества товарного продукта, расхода извести ее ввода и т.д. При централизованного снабжении известковым молоком проектируют схему мокрого хранения, состоящую из устройств для отвода места и очистки известкового молока, гидравлических мешалок, расходных баков и дозатора для суспензии.

Известковое молоко известигасительных аппаратов после очистки направляется в баки с гидравлическим перемешиванием, осуществляемым при помощи циркуляционного насоса. Применяется также перемешивание сжатым воздухом и лопастными мешалками.

Емкость бака для приготовления известкового молока, м³

W_и=q_ч·n·Д_и/10 000·В_и·γ_и, (4.16)

W_и=1983·6·25,59/10 000·5·1=6,08 м³

где: n – время за которое изготовляют известковое молоко (n=6-12ч).

Д_и – доза извести;

В_и – концентрация известкового молока;

γ_и – объемный вес известкового молока;

Диаметр бака, м

, (4.17)

.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП ―270112.65 – 2014 ПЗ

Мощность двигателя мешалок с горизонтальными лопастями, кВт

N=0,004·ρ·h_л·n³·d₀⁴·z·ɳ·Ψ, (4.18)

N=0,004·1000·0,25·0,67³·1,8⁴·2·0,6·1,344=5,078 кВт.

где: ρ – объемный вес раствора (ρ=1000 кг/м³);

h_л – высота лопасти (h_л=0,25 м);

n – число оборотов мешалки (n=0,67 об/сек).

d₀ – диаметр окружности, описываемой концом лопасти (d₀=1,8);

Z – число парных лопастей на валу мешалки (z=2);

ɳ - КПД (ɳ=0,6);

Ψ – коэффициент учета увеличения струи жидкости, перемещаемой лопастью мешалки (Ψ=1,344).

4.5 Склад реагентов

Для хранения коагулянта необходимо устройство склада, рассчитанного на 15-30 суточную наибольшую потребность в реагентах.

Площадь склада коагулянтов, м²

F_скл^к=Q_ОС·Д_к·Т·а/Р_с^к·10 000·h_к·G_о^к, (4.19)

F_скл^к=31392·29,66·15·1,15/33,5·10 000·2·1,1=20,56 м².

где: Д_к – доза коагулянта;

Т – продолжительность хранения коагулянта на складе (Т=15 сут);

а – коэффициент учета дополнительной площадки проходов (а=1,15);

Р_с^к – содержание безводного продукта в коагулянте (Р_с^к=33,5%);

h_к – высота слоя коагулянта (h_к=2 м);

G_о^к – объемный вес коагулянта при загрузке склада навалом (G_о^к=1,1 т/м³).

Площадь склада извести, м²

F_скл^и=Q_ОС·Д_и·Т·а/10 000·Р_с^и· h_с^и·G_о^и, (4.20)

F_скл^к=47604·25,59·15·1,15/10 000·50·1,5·1=28,01 м² .

где: Р_с^и=50%;

h_с^и=1,5 м;

G_о^и=1 т/м³.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП ―270112.65 – 2014 ПЗ

4.6 Дозированиерастворов реагентов

Устройство для дозирования реагентов делятся на два типа:

1 Дозаторы постоянной дозы они устанавливаются на очистных сооружениях с постоянным расходом воды.

2 Дозаторы пропорциональной дозы реагента при изменении расхода обрабатываемой воды.

Оба типа дозатора в зависимости от их конструктивного устройства могут быть напорными и безнапорными.

Широкое применение нашли шайбовые дозаторы, их относят к напорным дозаторам пропорциональной дозы. Они приспособлены для дозирования легкорастворимых реагентов (Na₂CO₃, Al₂(SO₄)₃, NaOH). Дозатор работает под действием перепада давлений в диафрагме, которая устанавливается на трубопроводе обрабатываемой воды.

Шайбовый дозатор представляет собой стальной цилиндрический бак со сферическими днищами, в которые вварены патрубки для подачи раствора реагента и воды для отвода.

Перед пуском в работу по трубопроводу 2 дозатор заполняется раствором реагента снизу из бака 1. Воздух при этом выпускается черезвоздушник 3, а резиновый мешок 8 поднимается вверх, прилегая к стенкам дозатора.

Когда весь дозатор 4 заполняется, раствором реагента воздушник 3 перекрывают вентилем и открывают соответствующие вентили на трубопроводах дозатора.

Так давление в трубопроводе перед диафрагмой 9 выше, чем после нее, некоторое количество воды пропорциональное ее расходу по трубопроводу пойдет через ротаметр 6 и трубопровод 5 в верхнюю часть дозатора и вытеснит из него по трубопроводу 10 такое же количество реагента в трубопровод обрабатываемой воды, поплавок ротаметра отпустится на нулевое деление, это послужит сигналом для включения в работу второго дозатора.

Емкость шайбового дозатора, л

W=0,1·n·q_r·Д_ч/В·γ, (4.21)

W=0,1·6·1308·29,66/10·1,071= 2,01л.

где: n – число часов непрерывной работы дозатора (n=6);

В – концентрация раствора реагента (В=4-10%);

γ – объемный вес раствора реагента, т/м³;

Максимальная высота слоя реагента в дозаторе, м

Н₁= (4.22)

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП ―270112.65 – 2014 ПЗ

Н₁= ,17 м.

Диаметр корпуса дозатора, м

d=H₁/2, (4.23)

d= ,17/2=1,085 м.

Перепад давления, создаваемый дроссельной шайбой, м вод.ст.

Δh=(γ-1)·(H+100·H₁/К)+3·Σh·ξ, (4.24)

Δh=(1,071-1)·(5,5+100·2,17/10)+3·0,15=2,20 м вод.ст.

где: Н – высота подачи раствора из дозатора в трубопровод исходной воды (Н=5,5 м);

К – точность дозировки (К=10%);

Σh·ξ – гидравлическое сопротивление (Σh·ξ=0,15).

Диаметр шайбы, м

, (4.25)

.

где: а – коэффициент истечения (а=0,6-0,7).

4.7 Вертикальный вихревой смеситель

Смесители служат для быстрого и равномерного распределения реагентов в обрабатываемой воде, что способствует более быстрому протеканию последующих реакций, происходящих в камерах хлопьеобразования. Смешение осуществляется в течение 1-2 мин. Проектируем в курсовом проекте вертикальный (вихревой) смеситель. Такой смеситель можно принимать при расходе не более 1400 – 1500 м³/час. Вертикальные смесители могут быть квадратные или круглые в плане, с пирамидальной или конической нижней частью.

Обрабатываемая вода подается по трубе 1 в нижнюю часть со скоростью 1-1,2 м/с. Вода проходит через смеситель и в верхней части перемешивается и поступает в сборный лоток. Из сборного лотка вода поступает в боковой карман.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП ―270112.65 – 2014 ПЗ

Боковой карман принимается конструктивно с тем, чтобы в нижней его части разместилась труба 2 для отвода воды. В вертикальных смесителях обеспечивается относительно полное растворение частиц извести, т.к. они некоторое время движутся во взвешенном состоянии в турбулентном восходящем потоке воды.

Площадь горизонтального сечения в верхней части смесителя, м²

f_в=Q_ч/u_в, (4.26)

f_в=1983/90=22,03 м².

где: u_в – скорость восходящего движения воды (u_в=90-100).

Сторона квадратной вертикальной части смесителя, м

В_в= , (4.27)

В_в= =4,69 м.

Диаметр подводящего трубопровода, м

d= 4·q_c/π·V_п, (4.28)

d= 4·0,49/3,14·1=0,6м.

Принимаем диаметр подводящего трубопровода 0,6 т.е. 600мм с толщиной стенки труб 0,25 мм.

где: V_п – скорость в подводящем трубопроводе (V_п=1-1,2 м/с).

Площадь нижней части смесителя, м:

f_н=D², (4.29)

f_н=0,63²=0,39м.

где: D – внешний диаметр, м;

D =d+δ (4.30)

D =0,6+0,03=0,63м.

δ – толщина стенки труб, м.

Высота нижней части смесителя, м

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП ―270112.65 – 2014 ПЗ

h_H=0,5·(B_B-B_Н)·ctg·а/2, (4.31)

h_H=0,5·(4,69-0,63)·ctg·45/2= 5,85 м.

где а – величена центрального угла в смесителе (а=45^о).

Объем пирамидальной части смесителя, м³

W_H=1/3· h_H·(f_B+f_H+ f_B+f_H), (4.32)

W_H=1/3·5,856·(0,173+0,36+ 0,173+0,36)=2,465 м³.

Полный объем смесителя, м³

W=Q_ч·t/60, (4.33)

W=1983·1,5/60=49,57 м³.

гдеt – продолжительность смешения (t=1,5 мин.).

Объем верхней части смесителя, м³

W_в= W- W_H, (4.34)

W_в=49,57-2,465=47,10 м³.

Высота верхней части смесителя, м

W_в= W/ f_в, (4.35)

W_в=47,10/15,33 =3,07 м.

Полная высота смесителя, м

h_c= h_H+h_B, (4.36)

h_c=5,856+3,07=8,96 м.

4.8. Сбор воды периферийным лотком

Сбор воды производится в верхней части смесителя периферийным лотком через затопленные отверстия. Вода течет по лоткам и делится на 2 потока.

Расход воды в лотке, м³/ч

Q_л=Q_ч/2, (4.37)

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП ―270112.65 – 2014 ПЗ

Q_л=1983/2=991 м³/ч.

Площадь живого сечения лотка, м²

w_л= Q_л/V_л·3600, (4.38)

w_л=991/0,6·3600=0,4 м².

гдеV_л – скорость движения воды в лотке (V_л=0,6 м/с).

Высота слоя воды в лотке, м:

h_л= w_л/В_л, (4.39)

h_л=0,4/0,27=1,4 м.

гдеВ_л – ширина лотка (В_л=0,27м).

Площадь затопления отверстий в стенках лотка, м²

F₀=Q_ч/V₀·3600, (4.40)

F₀=1983/1·3600=0,553м².

гдеV₀ – скорость движения воды через отверстия (V₀=1 м/с).

Площадь одного отверстия, м²

f₀=π·d₀²/4, (4.41)

f₀=3,14·0,08²/4=0,005 мм.

гдеd₀ – диаметр отверстия (d₀=80 мм).

Количество отверстий:

n₀= F₀/ f_0, (4.42)

n₀=0,553/0,005=96 шт.

Внутренний периметр лотка, м

Р_л=4·[В_в-2·(В_л+0,06)], (4.43)

Р_л=4·[3,91 -2·(0,27+0,06)]=13 м.

Шаг отверстий, м

l₀=Р_л/ n₀ (4.44)

l₀=13/72=0,18 м.

Расстояние между отверстиями

. (4.45)

4.9 Контактный осветлитель

Дата добавления: 2015-08-17