平煤股份十二礦矸石電廠鍋爐水化學處理工程設計
目 錄
一、 概述
二、 工程概況
三、 編制原則
四、 改造內容
五、 執行標準及規范
六、 工藝系統和設備的總體設計要求
七、 工藝流程及說明
八、 主要設備及型號
九、 供電要求：
十、 化學藥品：
十一、 工程造價
十二、 工程實施與工期安排
十四、 勞動定員
十五、 服務及質量保證
十六、 工藝流程圖
十七、 設備平面布置圖
平煤集團十二礦矸石電廠
鍋爐給水化學水處理系統改造技術方案
一、 概述
平頂山矸石電廠目前已有兩期化學水處理系統，其中一套是近期新上的化學水處理系統，另一套是己運行十多年的老系統設備，由于本套系統長期運行，設備老化，運行負荷大大降低，已經多次整修，仍不能改變運行設備的漏、滲等現象，由于該化學水處理系統在整個運行過程中有很強的腐蝕性，大部分管路出現漏滲現象很嚴重，水泵葉輪及陽陰床罐體都有明顯的腐蝕性，都不能正常使用，整套運行系統設備已失去再維修及使用價值， 并且經過該系統處理過水質遠不能達到鍋爐給補水水質的要求，長期的鍋爐運行實踐表明，鍋爐的給水品質，是影響鍋爐及熱力系統安全、穩定、經濟運行的重要因素之一。沒有經凈化處理或處理后不達標的水質含有許多雜質，特別是鈣鎂離子，這些雜質如果隨給水進入鍋爐系統便會形成水垢，將會造成極大危害：(1)導致鍋爐受熱不均勻，損壞金屬;(2)降低熱效率，增加能耗;(3)導致金屬腐蝕;(4)易使蒸汽品質惡化。 其中水垢是形成所有危害的最主要的來源，水中鈣鎂離子的存在是當水溫變化時形成水垢的主要原因，水垢的存在對鍋爐、熱交換器等設備運行時的效率和安全性都存在很大隱患，所以在國家強制性標準(工業鍋爐水質標準等)中，對鍋爐供水的硬度有非常嚴格的規定，加之目前平煤集團十二礦矸石電廠內冬季供熱能源不足，遠遠不能滿足職工的供熱需求，所以必須對該套鍋爐軟化水設備系統進行改造成為當務之急。對此，平頂山煤業集團矸石電廠各級領導對此問題非常重視，決定對該電廠鍋爐給水水化學處理老系統進行改造。該電廠委托我平煤集團天成環保工程有限公司提供鍋爐水化學處理系統的改造方案，解決鍋爐給水系統現有存在的各種問題，滿足廠內供熱需求，
受平煤股份十二礦矸石電廠委托，我公司組織技術人員深入矸石電廠現場進么實地戡察測量，詳細了解現場情況，仔細咨詢了鍋爐運行管理人員，掌握了該系統存在的各種問題和不足，根據現場的實際情況，特編制該套水化學處理系統改造技術方案。
二、 工程概況
平頂山股份十二礦矸石電廠除鹽系統設計水量為80m3/h,
采用原水水質：城市自來水，
用水方式：24h不間斷用水，鍋爐蒸發量為35m3/h,
設計技術指標：
(1)硬度 ~0μmοl/L 、 SS≤5 mg/L
(2)電導率(250)≤0.2μS/cm PH:10-12
(3)鍋爐的水質嚴格符合GB1576—2001《工業鍋爐水 質》的要求
三、 編制原則
根據項目原水特征，結合已有的工程實例，在確保進入鍋爐給水達標的前提下，采用成熟、可靠、技術先進的處理工藝。
3.1、系統運行要求低能耗、低費用。
3.2、系統設備全面采用實現標準化、模塊化和系統化的設計方式，以便快速安裝和以后系統維護。
3.3、設備選型以技術先進、經濟合理、安全可靠、高效節能，最大可能地減少維修費用為原則。
3.4、自動化控制設備以及主要檢測儀器、儀表以先進產品為主。
3.5、設備、儀表、閥門及控制系統選型經過實際檢驗為運行可靠、穩定的產品;整個系統設計簡捷合理、易于操作。方案設計合理、運行穩定、產水的品質滿足設計要求，并已在多項類似工程中得到應用及檢驗。
四、改造內容
1、拆除原有6臺陰陽離子床，更換2臺新的陰陽離子床;
2、拆除原水泵房內2臺原水泵，更換2臺新的原水泵;
3、拆除原有2臺中間水泵和2臺玻璃流量計，更換2臺新的水泵和2臺玻璃流量計;
4、拆除原有3臺再生泵，將現有2臺除鹽泵將之替換該處，并增加2臺噴射器;
5、原拆原有兩臺計量箱，
6、拆除原有2臺反洗泵，更換2臺新的反洗泵，2臺玻璃流量計;;
7、將現有2臺除鹽泵葉輪拆除，更換2臺泵葉輪，并更換3臺流量計。
8、拆除原有2臺除碳器，更換1臺新的除碳器;
9、拆除2臺陳舊的原水泵;
10、拆除原有中間水箱和中間水池，更換1臺新的中間水箱;
11、拆除原有儲水箱，更換一臺新的儲水箱;
12、拆除原有設備基礎，重新進行地基處理;現澆新的設備基礎。
13、重新布置新的管路、電線路走向，新的設備安裝位置。
五、執行標準規范
5.1國產設備的制造和材料應符合下列標準最新版本要求、
★《電廠水處理設備質量驗收標準》 SDZ037-94
★《火力發電廠汽水管道設計技術規定》 GB/T19249-2003
★《水處理設備制造技術手冊》 JB2932-1999
★《鋼制焊接常壓容器》 JB/T4735-97
★《橡膠襯里化工設備》 HGJ32-90
★《化工設備、管道外防腐設計條件》 HGJ34-90
★《水處理設備油漆、包裝技術條件》 ZBJ98003-87
★《鋼制壓力容器》 GB150-1998
5.2、對外接口法蘭符合下列要求，但不僅限于此。
★《接口標準與閥門和法蘭標準配套》
★《管路法蘭技術條件》 JB/T74-94
★《管路法蘭類型》 JB/T74-94
★《凸面板式平焊鋼制法蘭》 JB/T81-94
★《管法蘭用石棉橡膠墊片》 JB/T87-94
5.3、襯膠鋼管和管件應符合下列標準的最新版本的規定要求，但不僅限于此。
★《襯膠鋼管和管件》 HG21501-92
★《襯塑(PP、PE、PVC)鋼管和管件》 HG20538-92
5.4、控制設備、測量儀器和電氣設備的設計、制造應符合下列規定和標準要求，不僅限于此。
★《電站電氣部分集中控制裝置通用技術條件》 GB11920-89
★《低壓電器電控設備》 GB4702-84
★《電力系統二次電路屏(臺)通用技術條件》 JB616-84
5.5、如果上述規范或標準對某些專用材料不合適時，則采用材料生產廠的標準，賣方提供其反滲透所遵循的設計原則、設計和運行標準軟件。
六、工藝系統和設備的總體設計要求
1) 工藝先進、技術成熟、設計合理、運行穩定可靠、維護簡單。
2) 節省投資與運行費用。
3) 系統布置合理、美觀，操作方便，易于維護。
七、工藝流程及說明
工藝流程圖見附件1
由于該電廠鍋爐給補水的原水使用的是城市自來水已經過預處理系統，本工程的改造系統主要由化學除鹽系統和加藥系統二部份組成。
化學除鹽系統工藝流程：
調節水池來水→清水池→ 升壓泵→ 機械過濾器→ 強酸陽離子交換器→除二氧化碳器→中間水箱→強堿陰離子交換器→(需須較深度處理可增加此套設備)混合離子交換器→除鹽水箱→除鹽水泵→主廠房。
加藥系統是指化學除鹽系統中各離子交換器再生用酸堿的貯存和計量設備。
加藥系統流程為：低位酸槽→高位酸槽→酸計量箱→酸噴射器→強酸陽浮床(和混合離子交換器);低位堿槽→高位堿槽→堿計量箱→堿噴射器→強堿陰浮床(和混合離子交換器)。
工藝說明：
★壓力式過濾器：壓力式過濾器又稱機械過濾器，機械過濾器純水制備前期預處理、水凈軟化系統的重要組成部分。主要是利用填料來降低水中濁度，截留除區水中懸浮物、有機物、膠質顆粒、微生物、氯嗅味及部分重金屬離子，是離子交換軟化除鹽系統的前級預處理設備，使給水濁度要求小于20度，出水濁度可達3度以下。機械過濾器是利用一種或幾種過濾介質，在一定的壓力下，使原液通過該介質，去除雜質，從而達到過濾的目的。其內裝的填料一般為：石英砂、無煙煤、顆粒多孔陶瓷、錳砂。
本系統采用機械過濾器為焊接碳鋼結構的立式圓筒形容器。直徑為φ2600mm，內部采用環氧瀝青漆防腐，進水結構采用穹形多孔板結構，過濾器上配有3窺視孔，1個位于濾料層上界面，1個位于兩界面處，另1個位于反洗膨脹層最高處，窺視鏡為150mm,高470mm，材質是透明，耐腐蝕，并具有足夠的強度以承受來自交換器內部的壓力，且機械過濾器側壁將留有1個卸料孔。
通過過濾器處理之后的水質含有硬度較高的鈣鎂離子，進入鍋爐之前必須進行軟化，防止鍋爐結垢和腐蝕。輕則造成垢下腐蝕、燃料浪費和縮短鍋爐壽命，重則引發脹管、變形或爆管事故，工業鍋爐水處理方法很多，總體可分為鍋外水處理和鍋內水處理。鍋外水處理主要是水的軟化，即在水進入鍋爐之前，通過物理的、化學的及電化學的方法除去水中的鈣、鎂硬度鹽和氧氣，防止鍋爐結垢和腐蝕。鍋內水處理就是往鍋爐(或給水箱、給水管道)內投加藥劑達到防止或減輕鍋爐結垢和腐蝕的目的。才能保證鍋爐供熱正常運行，
★本系統采用陰陽離子樹脂交換方法來去除水中鈣鎂離子降低水中硬度達到使水軟化的目的。
陰陽離子樹脂交換原理：當含有各種離子的原水通過氫(H)型陽離子交換樹脂時，水中的陽離子被樹脂吸附，樹脂上的可交換氫離子被交換到水中，與水中的陰離子組成相應的無機酸，將含有無機酸的水再通過氫氧(OH)型陰離子交換樹脂時，水中的陰離子被樹脂吸附，樹脂上的可交換氫氧根離子被交換到水中，并與水中的氫離子結合成水。這樣，原水在經過離子交換除鹽工藝處理后，即可將水中的成鹽離子“完全”除去，從而獲得除鹽水，這種離子交換除鹽工藝被稱為化學除鹽工藝。當樹脂吸附一定量的鈣、鎂離子之后，達到飽和交換容量就必須進行再生。再生過程就是用鹽箱中的飽和鹽水浸泡、沖洗樹脂層，把樹脂中的鈣、鎂離子再置換出來，并隨再生液排出罐外，樹脂恢復交換能力。
經陽床交換后，水中的鈣、鎂、鈉離子被陽離子交換樹脂所吸附，水中的碳酸鹽在交換后則形成大量的碳酸。 由于在一定溫度下，水中的碳酸化合物的比例與水的氫離子濃度有關。當PH<4.5時，水中的碳酸幾乎全部以游離二氧化碳的形式存在。大量的游離二氧化碳存在于水中會影響水質。所以當原水中碳酸根的含量超過50mg/L時，應設置除碳器以除去水中的游離二氧化
▲ 除碳器：除碳器在離子交換水處理過程中的作用在于除去水中的二氧化碳，減輕陰離子交換的負荷，提高水處理系統的經濟性及出水水質。該設備內部填料采用塑料多面空心球，水由除碳器的頂部噴淋而下，而風機將空氣從除碳器的底部送入，噴淋而下的水流被塑料多面空心球變成薄薄的水層，水層接觸從下而上的空氣時，水中的二氧化碳從水中解離出來，實現脫除二氧化碳的效果，在軟化水處理工藝中一般放在氫離子交換器的后面，經除碳器后，水中殘留二氧化碳≤5mg/L。
中間水箱：除碳器之后的水進入中間水箱儲存，中間水箱設置液位傳感器，可隨時檢測、顯示和控制中間水箱的液位。當中間水箱到達高液位時，自動停運前置系統過行;當中間水箱到達中間液位時自動啟動前置系統和除碳器運行;當中間水箱到達低液位時自動停運中間水泵;當中間水箱液位又達到中間液位時自動啟動中間水泵。保證整個系統實現全自動化正常穩定的操作運行。
◆中間水泵：中間泵主要是為后續設備提供正常運行所需的供水壓力和供水流量。
☆樹脂捕捉器：
在每臺混合離子交換床的出水管安裝樹脂捕捉器一臺，設反洗水管便于排空樹脂捕捉器中的樹脂。
☆再生裝置：
配置一套與系統配套的混合離子交換床再生裝置，由酸堿計量箱各一臺、水射器二套、再生水泵二臺組成。
☆再生、反沖洗系統
反洗：樹脂失效后，在進行再生之前，先用水自下而上的進行反洗。反洗的目的有兩個，一是通過反洗，使運行中壓緊的樹脂層松動，有利于樹脂顆粒與再生液充分接觸;一是使樹脂表面積累的懸浮物及碎樹脂隨反洗水排出，從而使交換器的水流阻力不會越來越大。硬水進入控制閥，自中心升降管由上向下流動底部分流器分配給交換劑層，由下向上反洗交換后，再通過控制閥排水口排除廢水。
再生：硬水進入控制閥后向上進入注水器，然后通過射流過程將鹽罐中的再生還原劑利用虹吸原理吸入鹽水，由上向下均勻分布于交換劑層進行再生還原，廢液在經中心升降管底部分流器由下向上流動并通過控制閥排水口排除。
慢速清洗(即置換或小清洗)：再生用鹽液在一定濃度、流量下，流經失效的樹脂層，使其恢復原有的交換能力。在再生液進完后，交換器內尚有未參與再生交換的鹽液，采用小于或等于再生液流速的清水進行清洗(慢速清洗)，以充分利用鹽液的再生作用并減輕正洗的負荷，由上向下均勻流過樹脂層，再經過中心升降管底部分流器沿管由下向上流動，再經過控制閥排出口排除廢液。
快速清洗(大清洗)：目的是清除樹脂層中殘留的再生廢液，通常以正常流速清洗至出水合格為止，硬水經控制閥進入樹脂，由上向下快速衡洗交換劑層后，再由中心升降管底部分流進入，沿管向上流動后通過控制閥排出口排除。
向鹽罐注水備鹽液：向再生劑箱中注入溶液再生一次所需鹽量的水，溶解氯化鈉制取飽和鹽水。
☆廢水系統：
本系統再生所產生的酸堿液排至原中和池，經中和處理的送至洗煤廠。
☆系統管路部分：
系統管道設計應避免死角，并考濾沖洗系統，法蘭采用相應壓力等級準的平焊凸面結構形式，管內流速小于等于2.5m/s設計，自流管內流速小于等于1.5m/s,酸管道均為鋼襯膠管，堿管道為碳鋼管，襯膠管采用法蘭連接。管道系統布置應做到簡捷美觀便于安裝維護，流速合理，強度和剛度足夠，做到四防:防振動、防磨損、防腐蝕和防堵塞
☆電氣與自控系統：
采用PLC控制電動閥門技術，由PLC根據軟化系統進出壓差控制系統的正洗、反洗、再生等操作，并且由人機界面在監測其運行情況，操作直觀方便、自動化程高。
☆土建設計
1) 所有設備、設施(包括土建構筑物)地基基礎具有防腐、防陷、防滲等措施。
☆中間水箱及儲水箱設計
箱體按全真空壓力容器設計，儲水箱設有直徑600mm人孔，配有2個手孔(最小尺寸200mm)，液位計。設有排空設施。內壁防腐;外壁保溫。為了便于維護和檢修的設置平臺和扶梯，平臺扶梯的設計應滿足GB4053.1～GB4053.4中的要求。
八、主要設備及型號
1、壓力式過濾器：
直徑：Φ2600mm 進水量：50-80m/h
材質：焊接碳鋼襯膠結構
形狀：立式圓筒形容器，
高度：4295mm,重量：50t
濾料要求：石英砂SIO2>99% 空隙率：47-53%，鹽酸可溶性率<3.5% ，比重1.4-1.6，濾料高度2200mm,濾料墊層總厚度650mm
數量：1臺
進水口DN125mm，凈水出口DN125mm，反沖洗進水口DN125mm，反沖洗排水口DN125mm，排污口DN50mm，排氣口DN32mm，卸料口DN150mm。
2、無頂壓逆流再生陽離子交換器(本設備廠內已備有)
直徑：φ1600mm 重量4052kg
流量：50-80m/h
數量：1臺
進水口DN125mm，凈水出口DN125mm，反沖洗進水口DN80mm，反沖洗排水口DN40mm，再生液進口DN80mm，排口DN65mm，。
3、無頂壓逆流再生陰離子交換器(本設備廠內已備有)
直徑：φ1600mm 重量：4158kg
流量：50-80m/h
數量：1臺
進水口DN125mm，凈水出口DN125mm，反沖洗進水口DN80mm，反沖洗排水口DN40mm，再生液進口DN80mm，排口DN65mm，。
4、除碳器
型號：GTF-120 配風機型號4-72-11NO4 配電機P=1.1kw G=60kg
直徑：φ1200mm 高度：6000mm，重量4855kg
產水量80m3/h ,
填料層高3500mm
殼體材質：Q235-B，內襯膠兩層，
填料：φ50多面空心球。
數量：1臺
5、酸堿貯存槽
直徑：φ2500mm V=25m3
數量：共2臺
6、酸堿計量箱
直徑：1000mm V=1m3 (配有螺栓連接及密封和各連接管)
數量：各1臺
7、酸堿噴射器
材質：玻璃鋼 出力：15t/h
進水壓力〉0.28MP 出口壓力≈0.15MP
數量：各1臺
8、原水泵(配2臺玻璃轉子流量計)
型號：KQW100/160-11/2 Q=60-80m3/h, H=28m,
n=2960m/s P=7.5KW ，G=105kg
數量：2臺
9、中間水泵(配2臺玻璃轉子流量計)
型號：KQW100-160-15/2 H=22m,
n=2960m/s P=7.5KW ，G=105kg
數量：2臺
10、中間水箱
材質：碳鋼內襯膠 容量V=20m3
11、儲水箱
材質：碳鋼內襯膠 V=200m3
12、再生泵
型號：KQW50-160-3/4 H=20m,
n=1480m/s P=3KW ，G=59kg
Q=10-15m3/h，
數量：2臺
13、噴射器
輸送堿液再生器：型號PSG-8.5 噴射量8.9t/h 重量14kg
輸送酸液再生器：型號WGP-1511 噴射量7.5-11.1t/h 重量17kg
數量：各1臺
14、除鹽泵(配2臺玻璃轉子流量計,更換2個葉輪)
Q=200m3/h h=28m
數量：2臺
15、電氣與自控系統：數量：1套，(配PLC自控箱)
九、供電要求：
根據我方設計選型所需的容量要求，由用戶提供動力電源送至我方的電氣開關上。
十、化學藥品：
調試過程中所有消耗品由用戶提供。
十一、工程造價
本工程造價估算根椐現行村料市場價格及河南省工程造價定額進行工程造價估算。
工程安裝投資估算表
工程總造價：表一+表二=120.42萬人民幣。 大寫(壹貳拾萬肆仟貳佰圓整)
十二、工程實施與工期安排
本工程開工時間一旦確定，將立即組織技術人員進行施工圖紙的設計，并及時組織人員進行設備采購，確保供貨期，我公司將根據甲方工程進度要求，隨時派項目工作組進駐工地進行施工。
工程開工后，將根據進度計劃所規定的施工周期，合理地安排施工工序，科學地組織施工，根據實際情況和變化，靈活調整施工工序與進度，通過施工網絡，施工節點控制目標的實現，來保證工期目標的實現。
十三、安全措施
在施工期，服從甲方及監理人員的管理，做好文明施工，按規定采取施工安全措施，確保施工人員，材料，用電設施及設備的安全。
十四、勞動定員
經改造后鍋爐軟化水處理系統所有設備大部分為自動操作控制，管理操作簡單，為保證該系統各設備正常運行，需配備相應的操作、維護，檢修人員對設備進行操作，監控和維護。操作人員應嚴格執行操作規程，落實崗位責任制，確保水化學處理系統裝置的正常運行。
十五、服務及質量保證。
1、售前服務
用戶在選擇產品之前，我司提供免費的選型和技術上的咨詢，充分與用戶及設計部門進行交流，以便使用戶能選擇出最適合于自身需要，滿足使用要求的產品。
2、售后服務
1)設備從檢驗合格交付使用之日起，12個月之內質量保證，在保質期內正常使用中出現故障由我司提供免費維修及更換。
2)設備運行期間，發生故障或技術問題，我司在收到用戶書面 (如傳真、信函)和電話通知后1小時內進行非現場答復(通過電話或傳真);如無法解決，我公司將派專業工程師在36小時到達現場，提供維修服務;
3)由于用戶人為因素造成的設備損壞或故障，公司有權對損壞的設備做有償更換服務;
4)隨時提出減低運轉成本方法，建議及改良方案;
5)免費提供調試等人員的操作培訓;
6)保存客戶維修記錄，資料電腦存檔，專人跟蹤服務;
