Содержание
Введение 3
1 Забор воды с подземных источников 5
2 Буровой шахтный колодец 9
2.1 Расчет шахтных колодцев 11
3 Основы подготовки воды для паровых котлов 14
3.1 Специфика водоподготовки для нужд производств 14
3.2 Принцип работы паровых котлов 15
3.3 Водоподготовка 16
3.3.1 Обессоливание 17
3.3.2 Удаление растворенного кислорода 20
Заключение 22
Список литературы 24
Введение
Подземные воды залегают на различных глубинах и в различных породах. Обладая высокими санитарными качествами, эти воды бесценны для хозяйственно-питьевого водоснабжения населенных мест.
Наибольший интерес для водоснабжения представляют воды напорных водоносных пластов, перекрытых сверху водонепроницае¬мыми породами, предохраняющими подземные воды от поступления в них каких-либо загрязнений с поверхности земли. Однако для целей водоснабжения нередко используются также безнапорные подземные воды со свободной поверхностью, содержащиеся в пластах, не имею¬щих водонепроницаемой кровли.
Кроме того, для целей водоснабже¬ния используются родниковые (ключевые) воды, т. е. подземные воды, самостоятельно выходящие на поверхность земли. Наконец, в отдель¬ных случаях для производственного водоснабжения используются так называемые шахтные и рудничные воды, т. е. подземные воды, посту¬пающие в водоотливные и водопонизительные сооружения при добыче полезных ископаемых.
Для приема подземных вод применяются сооружения следующих типов:
1) трубчатые буровые колодцы (скважины);
2) шахтные колодцы;
3) горизонтальные водосборы;
4) лучевые водосборы;
5) сооружения для каптажа родниковых вод
Выбор типа и схемы размещения водозаборных сооружений производят, исходя из геологических, гидро¬геологических, санитарных условий района и технико-экономических соображений.
Обеспечение водой промышленных предприятий является одной из важных народнохозяйственных задач. В подавляющем большинстве отраслей промышленности вода используется в технологических процес¬сах производства. Требования к количеству и качеству подаваемой во¬ды определяются характером технологического процесса. Выполнение этих требований системой водоснабжения обеспечивает нормальную ра¬боту предприятия и надлежащее качество выпускаемой продукции.
Тема данного реферата является актуальной, так как
1. значение и доля пресных подземных вод в обеспечении хозяйственно-питьевого и производственного водоснабжения постоянно возрастает в связи с обострением экологической ситуации из-за систематического (часто аварийного) загрязнения поверхностных вод.
2. не¬удовлетворительное выполнение системой водоснабжения задач водоподготовки для нужд промышленных предприятий может привести не только к ухудшению качества продукции или удорожанию производства, но и в ряде случаев к порче оборудования и даже к опасным авариям.
1 Забор воды с подземных источников
Подземные воды широко используются для хозяйст¬венно-питьевого и производственного водоснабжения, орошения и обводнения, энергетических целей и тепло¬фикации, сырья для получения ценных компонентов и в качестве минеральных вод. В настоящее время более 60 % городов и поселков нашей страны полностью обес¬печиваются водой из подземных источников (пресные и слабосолоноватые воды). В зарубежных высокоразви¬тых странах из-за загрязненности поверхностных источ¬ников и экономичности систем водоснабжения на под¬земных источниках, их роль еще выше. Потребность в подземных водах ежегодно возрастает .
Под подземными водами подразумеваются воды, ко¬торые заполняют поры и трещины горных пород ниже поверхности земли. По условиям залегания (рис. 1) различают два основных типа подземных вод — безна¬порные (грунтовые) и напорные. Горизонты безнапор¬ных вод не имеют сплошной непроницаемой кровли, и водонасыщенные породы сообщаются с атмосферой. В та¬ких горизонтах устанавливается свободный уровень воды, глубина которого соответствует поверхности водо¬носных пород. Воды первого от поверхности сплошного водоносного горизонта называются грунтовыми. Скопле¬ния воды на водоупорных или слабопроницаемых слоях, имеющие локальное распространение, образуют верхо¬водку, расположенную над грунтовыми водами; верхо¬водка часто возникает в дождливые периоды года и ис¬чезает в сухое время.
Грунтовые воды, как правило, безнапорные, но на отдельных участках могут находиться под местным на¬пором; залегают они на небольшой глубине и поэтому подвергаются воздействию гидрометеорологических фак¬торов.
Рис. 1. Схема условий залегания подземных вод
А — верховодка; Б — грунтовые воды; В — безнапорные межпластовые воды; Г — напорные воды
1 — проницаемые породы;
2 — водоупорные породы;
3 — буровая скважина;
4 — уровень воды: а — свободный, б — пьезометрический;
5 — источник
Уровень грунтовых вод и их химический состав изменяются в зависимости от сезона, количества осадков, температуры. В периоды дождей и снеготаяния уровень воды поднимается, а минерализация уменьшается.
Питание грунтовых вод происходит в результате ин¬фильтрации атмосферных осадков и речных вод и в не¬которых случаях в результате поступления напорных вод из низлежащих горизонтов. Вследствие неглубокого за¬легания и отсутствия водоупорных покрытий грунтовые воды легко подвергаются загрязнению. Условия залега¬ния грунтовых вод очень разнообразны.
Напорные воды заключены между водонепроницае¬мыми слоями. В буровой скважине, вскрывшей напорный пласт, вода поднимается выше кровли этого горизонта. Если напорный (пьезометрический) уровень выше по¬верхности земли, скважина фонтанирует, поэтому для получения самоизливающейся воды скважины стараются бурить на участках с пониженным рельефом. Проницае¬мый пласт, ограниченный двумя водоупорами, может быть не заполнен водой; при этом образуются полуна¬порные или безнапорные межпластовые воды. Напорные воды зачастую называют артезианскими, независимо от того, изливаются эти воды на поверхность или нет.
Водоносный горизонт является напорным, если его область питания расположена на отметках более высо¬ких, чем отметки водоупорной кровли этого горизонта.
Напорные воды залегают на более или менее значи¬тельной глубине, изолированы от поверхности водоупор¬ными слоями и поэтому менее подвержены загрязнению, чем грунтовые воды. Оценивая возможность использова¬ния подземных вод, определяют их естественные и экс¬плуатационные запасы. Естественные запасы определя¬ются количеством подземных вод, находящихся в водоносных породах, не нарушенных эксплуатацией водозаборных сооружений. Эксплуатационные запасы воды составляют часть естественных, которая может быть получена (без ухудшения ее качества) в течение определенного с помощью рациональных в технико-эко¬номическом отношении водозаборных сооружений. При эксплуатации водоносного горизонта нарушается естест¬венный режим и баланс подземных вод, вследствие чего в области отбора воды возникает зона пониженных дав¬лений, и таким образом создаются благоприятные усло¬вия для вовлечения в данный эксплуатируемый водонос¬ный горизонт дополнительных ресурсов: перетек воды из смежных водоносных пластов, разделенных слабопрони¬цаемыми слоями; инфильтрация атмосферных осадков; фильтрация из поверхностных водотоков и водоемов, ис¬кусственное регулирование режима подземных вод и др. В зависимости от степени разведанности эксплуатаци¬онных запасов, сложности природных условий, величины водопотребления устанавливается категория подземных вод.
Выбор типа и схемы размещения водозаборных сооружений производят, исходя из геологических, гидро¬геологических, санитарных условий района и технико-экономических соображений.
Водозаборные скважины и шахтные колодцы широко применяются при эксплуатации как безнапорных, так и напорных подземных вод. Эффективное их использова¬ние возможно при залегании водоносного горизонта на глубине не менее 8—10 м и минимальной его мощности 1—2 м. Эффективность их использования возрастает с глубиной залегания вод, при этажном залегании водо¬носных горизонтов; когда один или несколько из них яв¬ляются источниками водоснабжения, они становятся не¬заменимыми.
Горизонтальные водозаборы могут применяться при неглубоком залегании водоносного пласта небольшой мощности. Зачастую их использование позволяет добить¬ся более высокого эффекта в заборе воды, чем при ис¬пользовании вертикальных водозаборов.
Забор воды из неглубоко залегающих водоносных го¬ризонтов небольшой мощности, а также подрусловых вод возможен лучевыми водозаборами, которые широко ис¬пользуются за рубежом и находят все более возрастаю¬щее применение в нашей стране.
В местах выхода водоносных горизонтов на поверх¬ность забор воды возможен путем устройства каптажных сооружений .Введение3.2 Принцип работы паровых котлов
Паровым котлом называют сосуд давления, в котором нагревается вода, превращающаяся в пар. Тепловая энергия, подводимая к паровому котлу, может представлять собой тепло от сгорания топлива, электрическую, ядерную, солнечную или геотермальную энергию. Поскольку котел дает только насыщенный пар, его следует отличать от парогенератора, в состав которого в качестве неотъемлемых и необходимых агрегатов могут входить пароперегреватели, экономайзеры и воздухоподогреватели.
Котлы применяются как источники пара для отопления зданий и питания технологического оборудования в промышленности, а также машин и турбин, приводящих в действие электрогенераторы. Самые малые паровые котлы бытового назначения дают ок. 20 кг пара в час при давлениях порядка атмосферного. В то же время котлы крупнейших электростанций производят до 4500 т пара в час при давлениях до 28 МПа. Такие давления называются сверхкритическими, поскольку они превышают критическое давление воды (22,1 МПа), при котором вода превращается в пар.
Существуют два основных типа паровых котлов: газотрубные и водотрубные. Все котлы (жаротрубные, дымогарные и дымогарно-жаротрубные), в которых высокотемпературные газы проходят внутри жаровых и дымогарных труб, отдавая тепло воде, окружающей трубы, называются газотрубными. В водотрубных котлах по трубам протекает нагреваемая вода, а топочные газы омывают трубы снаружи. Газотрубные котлы опираются на боковые стенки топки, тогда как водотрубные обычно крепятся к каркасу котла или здания.
Водотрубный котел состоит из пучков труб, присоединенных своими концами к барабану (или барабанам) умеренного диаметра, причем вся система монтируется над топочной камерой и заключается в наружный кожух. Направляющие перегородки заставляют топочные газы несколько раз проходить через трубные пучки, благодаря чему обеспечивается более полная теплоотдача. Барабаны (разной конструкции) служат резервуарами воды и пара; их диаметр выбирается минимальным во избежание трудностей, характерных для газотрубных котлов. Водотрубные котлы бывают следующих типов: горизонтальные с продольным или поперечным барабаном, вертикальные с одним или несколькими паровыми барабанами, радиационные, вертикальные с вертикальным или поперечным барабаном и комбинации перечисленных вариантов, в некоторых случаях с принудительной циркуляцией.
3.3 Водоподготовка
Вопросы водоподготовки имеют важнейшее значение для эксплуатации современных котлов и парогенераторов. Дело в том, что минеральные соли, содержащиеся в воде, образуют накипь в водяных трубах. По мере ее накопления ухудшается теплопередача от топочных газов к воде в трубах, что может закончиться их прогаром. Таким образом, неправильная подготовка воды может привести не только к снижению КПД, но и к аварии.
Характер и степень необходимой химической очистки воды зависят от качества источников воды для питания котла. Для снижения содержания минеральных солей в питательную воду, как правило, добавляют какое-либо химическое вещество. Из питательной воды необходимо также удалять растворенный в ней кислород, так как он вызывает ржавление труб котла .
3.3.1 Обессоливание
Под обессоливанием воды подразумевают полное уда¬ление из нее растворенных солей. Глубокое обессоливание требуется при подготовке питательной воды для котлов высокого и сверхвысокого давления, а также для некоторых технологических нужд производства. Если при обессиливании достигается частичное удаление из воды растворенных солей до требований питьевой кондиции, то этот вид обработки воды называют опреснением.
Существующие методы опреснения воды подразделяют на две основные группы:
опреснение с изменением агрегат¬ного состояния воды;
опреснение без изменения агрегат¬ного состояния воды.
К числу методов первой группы сле¬дует отнести: дистилляцию; нагрев воды до закритического состояния (т. е. до 350°С, когда вязкость равна нулю); замораживание; зонное замораживание. К числу методов второй группы относятся: ионный обмен; электродиализ; гиперфильтрация; экстракция; биологический метод.
Основными из перечисленных являются: дистилляция или термический, ионообменный, гиперфильтрационный и электродиализный способы опреснения (обессоливания) воды.
Метод дистилляции представляет собой выпа¬ривание воды с последующим охлаждением пара, в ре¬зультате чего образуется конденсат, освобожденный от растворенных солей. Дистилляция экономически целесо¬образна при солесодержании исходной воды свыше 8 г/л. Схема дистилляционной установки показана на рис. 4.
Рисунок 4 – Схема одноступенчатой дистилляционной установки
1 – парообразователь,
2,3,4 – испарители I, II, III ступени
5 – конденсаторы
6 – сборник дистиллята
7 - насос
Ионообменное опреснение (рис. 5) следует применять при общем солесодержании исходной воды не более 3 г/л, содер¬жании взвешенных веществ не более 5 мг/л и цветности не более 30°. В, качестве загрузки анионитовых фильтров используют слабоосновные аниониты (АН-2-21, АН-22-8, АН-31 и др.) и сильноосновные аниониты (АВ-17-8 АВ-20-12П и др.). Обычно ионитовая установка состоит из двух групп ионитовых фильтров, из которых первая работает по циклу Н-катионирования и служит для за¬держания из воды катионов, а вторая группа фильтров предназначена для удаления из воды анионов. В проме¬жутке между группами фильтров или в конце установки располагают дегазатор для удаления из воды свободной углекислоты, которая образуется в обессоленной воде за счет распада бикарбонатов.ЛитератураАбрамов Н.Н. Водоснабжение. Учеб. для вузов. М.: Стройиздат, 1974. – 480 с.
2. Николадзе Г.И. Коммунальное водоснабжение и канализация: Учеб. для техникумов. – М.: Стройиздат, 1983. – 423 с.
3. Николадзе Г.И. Водоснабжение. М.: Стройиздат, 1989. – 496 с.
4. Плотников Н.А., Алексеев В.С. Проектирование и эксплуатация водозаборов подземных вод. – М.: Стройиздат, 1990. – 256 с.
5. Порядин А.Ф. Устройство и эксплуатация водозаборов. М.: Стройиздат, 1986. – 182 с.
6. Сомов М.А. Водопроводные системы и сооружения: Учеб. для вузов. – М.: Стройиздат, 1988. – 399 с.
7. Фрог Б.Н., Левченко А.П. Водоподготовка: Учеб. пособие для вузов. М.: МГУ, 1996. – 680 с.
8. Цвынар Л. Пуск паровых котлов. М., 1981
|
|
