中英文摘要 水在电厂生产工艺中既是热力设备的工作介质，也是某些热
力设备的冷却介质，水质的好坏直接影响到电厂的经济安全运行的重要因素，所
以，做好水处理工作对于电厂而言十分重要。
火力发电厂的用水多来自于江、河、水库等水利资源，这些水源含有有机物、
胶体、溶解的盐类及气体等有害物质。其中有些盐类（钙盐和镁盐）进入锅炉会
使锅炉的管壁结成污垢，严重时造成管爆事故；如果高压蒸汽把盐类带进汽轮机，
还会在高压喷嘴 或汽轮机叶片上沉积，影响汽轮机的出力和效率，严重时造成
汽轮机叶片断裂事故。因此为了保证热力系统中有良好的水质，必须对水进行适
当的净化处理和严格的监督水汽质量。
社会不断的进步，对电力的需求也日益增加，随着大型火力机组建设规模不
断扩大，人们对电厂锅炉补给水的品质提出了更高的要求。水处理的主要任务，
就是改善水质或采取其他措施，以消除由于水质不良引起的危害。 水处理系统设计包括两个方面，一是合理的选择系统，二是进行系统的工艺
设计计算。本设计最后选定混凝—澄清—过滤—一级复床除盐—混床系统。其中
计算包括：热力设备补给水量计算、水处理系统设备选择（离子交换系统的选择、
床型选择和树脂选择）、预处理系统的选择、补给水处理系统工艺计算、混床的
计算、阴床的计算、除碳器的计算、阳床的计算、滤池级澄清池的计算。在计算
的公式中需要根据资料中要求的范围选择较为合适的数据。其中每一个过程都有
其必须符合的范围，然后与所得到的结果进行比较、校核与计算。锅炉补给水系
统是一个连续的系统，每一步的计算是在上一步的基础上进行的，每一部分的选
择都必须考虑后续系统（设备）对其出水水质的要求及本身进水水质两方面的因
素。最后根据所选的设备及参数画图。
Abstract Water plant production processes both in the working medium thermal
equipment , but also some of the cooling medium , the water quality thermal
equipment directly affects the safe operation of the important factors of economic
plants , so do the work for the purposes of water treatment plant is important.
Water power plant come from the rivers, reservoirs and other water resources,
these sources contain organics, colloids, dissolved salts and gases and other harmful substances. Some of these salts ( calcium and magnesium ) into the boiler will form the boiler wall of dirt, pipe burst causing serious accidents ; If the salt into the high-pressure steam turbine , will be deposited on the high-pressure nozzle or a turbine blade affect output and efficiency of the steam turbine, the turbine blade fracture caused serious accidents . Therefore, in order to ensure thermodynamic system has good water quality , must be appropriate for the purification of water treatment and strict supervision vapor quality .
Society continues to progress, the demand for electricity is also increasing , with the construction of large-scale fire crew continues to expand the scale , people power plant boiler feed water of a higher quality requirements . Water is the main task is to improve water quality or take other measures to eliminate the hazards caused due to poor water quality .
Water treatment system design includes two aspects, one is the reasonable choice
of system, two is to perform a systematic process design and calculation. This design finally selected coagulation - clarification - Filtration - a complex bed desalting - mixed bed system. The calculation includes: heating equipment supply water quantity calculation, water treatment system equipment selection, ( ion exchange system selection, type selection and the choice of resin bed, ) pretreatment system selection, supply water treatment system in process calculation, calculation, mixed anion bed calculation,In addition to the calculation of carbon, cation bed filter calculation, secondary clarifier calculation. In the calculation formula according to the data of the scope of the choice is more appropriate data. Each process has to be consistent with the scope, then with the obtained results were compared, checking and calculation. The boiler water supply system is a continuous system, each step is calculated in the previous step is carried out on the basis of, each part of the selection must consider the follow-up system ( equipment ) of the effluent water quality and water quality two factors. Finally, according to the selected equipment and parameter drawing.
热电厂水处理课程设计
目录
1.设计任务及基本要求 ........................................ 6
1.1设计任务 .............................................. 6
1.2设计资料 .............................................. 6
1.3设计原则 .............................................. 7
2.补给水量计算及水质校核
2.1热力设备补给水量计算 ................................... 7
2.2水分析资料的校核 ....................................... 8
2.2.1阴阳离子的含量的审查 ................................. 9
2.2.2含盐量与溶解固体的校核 ............................... 9
2.2.3 PH的校核 ........................................... 9
2.2.4硬度的校核 ......................................... 10
2.2.5碱度的校核 ......................................... 10
3.补给水处理系统设备选择 ................................... 10
3.1离子交换系统的选择 .................................... 11
3.2预处理系统的选择 ...................................... 12
4.补给水处理系统工艺计算 ................................... 13
4.1补给水处理系统出力的计算 .............................. 14
4.2混床的计算 ........................................... 14
4.3阴床的计算 ........................................... 18
4.4除碳器的计算 ......................................... 22
4.5阳床的计算 ........................................... 26
4.6滤池及澄清池的计算 .................................... 30
5.箱类选择 ................................................. 35
5.1除盐水箱 ............................................. 35
5.2清水箱 ............................................... 35
5．3除盐水箱 ............................................ 35
6.总结 ..................................................... 36
7.平面布置图说明 ........................................... 36
8.系统布置图说明 ........................................... 37
9.设计总结与思考 ........................................... 37
10.主要参考文献 ........................................... 38
一、 设计任务及基本要求
1.1 设计任务
设计内容：某电厂锅炉补给水处理工艺设计
1.2 设计资料
（1）机组形式和装机容量为2×300MW，锅炉为2台亚临界压力自然循环汽包炉，额定蒸发量：1025吨/时。
（2）汽水损失：
正常运行时汽水损失及事故状况下汽水损失按规定取值
轴承冷却水系统补充水10吨/时
吹灰及点火燃油系统汽水损失10吨/时
化学及暖通用汽10吨/时
（3）原水水质
设计水源：地表水
提供水源水温：最高25℃
最低4℃
水质分析数据：见表1
表1 水质分析结果
（4）工程主要气象特征与环境条件
多年平均气温：10.3℃
极端最高气温：39.2℃
极端最低气温：-28.2℃
多年平均风速：2.3m/s
全年主导风向：西北风
年最大冻土深度：90cm
多年平均降水量：655.8mm
抗震烈度：7度
1.3设计原则
1、根据需方给定的设计条件，寻求最佳解决方案；
2、设备必须具有较好的防腐能力；
3、设备技术应该是先进的、可靠的；
4、保证稳定的出水水质。
二、 补给水量计算及水质校核
2.1 热力设备补给水量计算
设计机组对补给水量的要求，除了要能满足正常补给水量外，还要在非正常情况下也能提供足够的合格补给水量。非正常情况是指机组启动或事故状况下对水量的增加的需求。具体的说，参照火力发电厂化学设计技术规程（DLT 5068-2006），设计的补给水水量应满足下列诸方面需要：
（1） 厂内正常的汽水损失D1
这部分损失不包括排污及生产和非生产用水，对于机组形式和装机容量
为300MW的亚临界压力自然循环汽包炉，其汽水损失为锅炉最大连续蒸发量的1.5%（200MW机组，取值2.0%），即
D1=De⨯n⨯1.5%=1025⨯2⨯1.5%=30.75t/h
（2） 考虑机组启动或事故而要增加的水处理设备出力D2
对于装机容量为2×300MW的机组，其D2为全厂最大一台锅炉连续蒸发量
的6%，即
D2=De⨯6%=1025⨯6%=61.5t/h
（3）其他用水汽损失D4
轴承冷却水系统补充水10吨/时
吹灰及点火燃油系统汽水损失10吨/时
化学及暖通用汽10吨/时
（4）闭式热网损失D5
该数值包括启动等非正常情况的需要，但正常与非正常损失之和不得小于20m3/h，取D5=20m3/h=20t/h。
（5）锅炉排污损失DP
不论正常与非正常情况，排污率P均按排污最大值取值，此时锅炉排污损
失为：
DP=De⨯P%=1025⨯2⨯1%=20.5t/h
2.2 水分析资料的校核
水质资料是选择水处理方案和工艺系统、进行设备设计及确定化学药品耗量的重要基础资料，所以水质资料的正确与否，直接关系到设计结果是否可靠。为了确保水质资料准确无误，必须在设计开始之前，对水质资料进行必要的校核。校核．就是根据水质各分析项目之间的关系。验证其数据的可靠性。
水分析结果的校核，一般分为数据性校核和技术性校核两类。数据性校核式对数据进行核对，保证数据不出出错：技术性校核式根据天然水中各成分的相互关系，检查水分析资料是否符合水质组成的一般规律，从而判断分析结果是否正
确。经过校核如发现误差较大时，应重新取样分析。校核一般包括以下几个方面。
2.2.1 阴阳离子含量的审查
根据电荷平衡原理，水中各种阴离子单位电荷的总和必须等于各种阳离子单
位电荷的总和，所以
阳离子单位电荷总和为：
Ca2+Mg2+Na+K+38.039.888.60∑c阳=+++mmol/L=+++=3.084mmol/L20.0412.1622.9939.1020.0412.1622.9939.10
阴离子单位电荷总和为：
HCO3-NO3-SO42-Cl-109.6036.0415.6∑c阴=+++mmol/L=+++=2.987mmol/L61.0262.048.0335.4561.0262.048.0335.45
δ=∑c阳-∑c阴3.084-2.987⨯100%=⨯100%=1.6%≤2% ∑c阳+∑c阴3.084+2.987
因此，此水样数据总体符合电荷平衡，数据在误差范围内，可参考计算。
2.2.2 含盐量与溶解固体的校核
水的含盐量表示水中阴阳离子之和，即
含盐量=∑c阳+∑c阴(mg/L)=
2-(Mg+2+Na++Ca+2+K+)+(HCO3+SO4+Cl-+NO3-)-
=(9.88+8.6+38.03+0)+(109.6+36.04+15.6+0)
=56.51+161.24=217.75(mg/L)
式中：∑c阳——水中除铁、铝之外的所有阳离子之和
∑c阴——水中除溶解硅酸根外的所有阴离子之和
RG'=∑m阳+∑m阴mg/L所以，对含盐量与溶解固体的校核后，其误差为：
δ=RG'-含盐量217.75-216⨯100%==0.81%≤5% 含盐量216
此水样含盐量与溶解固体相近，数据在误差范围内，可参考计算
2.2.3 pH的校核
实测的pH值可能存在一些误差，因此利用水中的碳酸氢根和二氧化碳的
浓度，依据碳酸平衡关系，计算水的理论pH值，借此检查实测的pH值的准确性。
对于pH＜8.3的水样，可知：
pH'=6.37+lgHCO3--lg[CO2]=6.37+lg[]109.68.55-lg=7.34 61.0244
其与实际测量pH的误差为：
δ=pH-pH'=7.54-7.=0.2≤0.2
因此，此水样实际测定pH与理论pH相近，数据在误差范围内，可参考计算。
2.2.4 硬度的校核
水中碳酸盐硬度可分为钙硬和镁硬，在天然水中，硬度值约为钙硬和镁硬的总和，少量的铁等物质含量很少，可忽略。
H'=HCa+HMg=38.03⨯29.88⨯2+=2.71mmol/L 40.0824.32
实际测得硬度为2.76mmol/L
水样实际测定硬度与理论硬度相近，数据在误差范围内，可参考计算。
2.2.5 碱度的校核
对于pH＜8.3的水样，水中的碱度在数值上约为碳酸氢根的浓度。此时： B'=HCO3-=[]109.6=1.80mmol/L 61.02
实际测得全碱度为1.82mmol/L
水样实际测定碱度与理论碱度相近，数据在误差范围内，可参考计算
三、补给水处理系统设备选择
水处理系统设计包括两个方面，一是合理的选择系统，二是进行系统的工艺设计计算。选择系统是非常重要的，因为系统选择的好坏，直接关系到后运行的安全性和经济性。因此应当根据锅炉型式、蒸汽参数、减温方式、原水水质等因素，并考虑技术经济两方面因素对系统进行综合比较，选择在技术上先进，能满
足热力设备对水质的要求，在经济上又合理的水处理系统。
本设计所选的系统主要是指补给水处理系统。补给水处理系统包括两个部分：预处理及预脱盐系统和离子交换系统。每一部分的选择都必须考虑后续系统（设备）对其出水水质的要求及本身进水水质两方面的因素。
水处理系统的工艺计算是对所选定的系统，通过工艺计算来确定各种设备的规格及主要的运行参数。本设计选定混凝—澄清—过滤—一级复床除盐—混床系统。
3.1离子交换系统的选择：
锅炉补给水处理系统的最后一级目前都采用离子交换的深度处理，以保证彻底去除硬度及其他盐类。
离子交换系统有许多种，具体选择应根据热力设备对补给水水质的要求和各自系统的出水水质并考虑原水水质等情况决定。
离子交换系统选择的一般步骤是：先将热力设备要求的补给水水质与各种水处理系统的实际出水水质进行对照，找出出水水质符合要求的系统，然后再对选出的系统进行详细的技术经济比较，最后确定在技术上先进、经济上合理、又切实可行的系统作为最后选定的系统。
对于亚临界压力汽包锅炉，它们对炉水和给水水质要求很高，必须采用一级复床除盐加混床系统。
1．系统选择
（1）根据锅炉参数选择系统
对于本设计的锅炉，即亚临界汽包锅炉，它们对炉水和给水水质要求很高，必须采用一级复床除盐加混床系统；某些情况下，可以采用简化的一级复床除盐加混床系统、二级复床除盐和二级复床加混床系统。
（2）根据锅炉减温方式选择系统
采用混合式减温，减温灵活度比较大，对减温水水质要求很严，特别是SiO2，其含量宜在20 gL以下，所以补给水必须是除盐水或蒸馏水，水处理系统也应该是相应的除盐系统。
（3）根据离子交换设备进水水质选择系统
本组水质总盐含量不高，总阳离子含量小于3~5L，强酸阴离子含量小于2~3L，可以采用强型树脂的一级复床除盐系统或一级复床除盐加混床系统。
综合考虑，为了保证热力设备对水质的要求，并在经济上合理，选用一级复床除盐加混床系统。 2．床型选择和树脂选择 （1）床型选择
床型不同，其运行方式也不同，为了克服顺流式固定床的再生剂量大，出水水质差，浮动床的需要体外擦洗设备，设备复杂，树脂损耗大，不以低流速及间断运行等缺点，采用逆流再生固定床。其运行时水流从上往下，而再生液是从下向上通过树脂层，再生剂量省，而出水水质好，废液排放少，但设备构造和运行比较复杂。 （2）树脂选择
凝胶型树脂比大孔型树脂价格便宜，货源充足，一般情况下首先考虑选用凝胶型树脂。本组给定水源水质较好，阴阳离子总含量较低，有机物及氧化物含量均较小，对树脂没有特殊要求。所以，选用凝胶型树脂。
3.2预处理系统的选择：
预处理系统是指离子交换系统或预脱盐系统的前处理部分。它是根据原水水质和后续系统（离子交换或预脱盐系统）对水质的要求来确定的。 1．系统选择
（1）本组以地表水作水源，水中悬浮物含量为49.3mgL，接近50mgL用混凝澄清过滤。如果水在某些时候含砂量或悬浮物含量较高，影响混凝澄清处理时，则要设置预沉淀设施。因悬浮物含量不高，为保证悬浮物的去除直接用混凝澄清过滤。
（2）混凝剂的选择
目前在水处理中，多采用聚合硫酸铁，它是一种棕红色粘稠液体，相对密度
1.45～1.50，碱化度在8%～14%。设计中水处理的混凝剂选择聚合硫酸铁。
聚合硫酸铁的优点：
①适用范围广。适应原水浊度变化范围（60～225mg/L）比较宽。 ②对原水中溶解性铁去除率高，设备正常运行时，不会发生混凝剂本身铁离子后移现象，且药剂用量少。
③与铝相比，铁盐生成的絮凝状物密度大，沉降速度快，最优pH值范围比铝盐宽。受温度影响比铝盐小。
④运行一旦不正常，用铁盐处理的出水中的铁离子会使水带色。铁盐和吕盐联合使用，有利于处理低温水。 2． 预脱盐系统
预脱盐装置在水处理系统中一般安置于预处理装置和离子交换器之间，对水进行部分脱盐，这样可减轻离子交换器装置的负担。预脱盐装置一般用于原水含盐量较高的场合，本组含盐量为216mgL，所以不用进行预脱盐处理。
由于余氯不高，没有有机物，所以无需增加后续活性炭床进行吸附处理。
四、补给水处理系统工艺计算
补给水处理系统的工艺计算，一般是由后向前逐级进行，即先计算混床，再计算阴床、除碳器、阳床、过滤设备、澄清设备。采用这样的计算顺序，原因有两方面：一是根据锅炉类型确定的补给水的水质和水量是指补给水处理系统最后一级出水；二是是因为补给水处理系统各级都有自用水，自用水量要由前一级设备提供，不计算后一级，前一级就无法计算。
每一级设备的工艺计算顺序是：计算需要的出力，根据出力和允许流速选择设备规格和台数，核算运行周期，再计算自用水量及药剂消耗。
补给水处理系统的工艺计算及设备选择一般有如下原则：
1. 水处理系统设计出力（设备最大供水量），应能满足发电厂正常汽水损失和因机组启动或事故而需增加的汽水损失之和，各种药品耗量则按正常供水量计算。
2. 设计水质是采用有代表性的年平均水质进行工艺计算，再以年最差水质对系统设备台数和运行周期进行校核，要保证在最不利的条件下，设计的系统也能
满足发电厂正常生产的要求。
3. 澄清池（器）设计不宜少于两台，对凝汽式电厂当有一台检修时，其余的澄清池应能保证正常供水量（不考虑启动用水）。对热电厂澄清池检修可考虑在机组低负荷时进行。若澄清池只用于短期悬浮物含量高的季节性处理时，可只设一台，但应有旁路及接触混凝设施。
4. 过滤器（池）设计不应少于两台，当有一台检修时，其余过滤器应能在正常供水量时滤速不超过规定值的上限。每昼夜每台反洗次数宜按1～2次安排。 5. 一级除盐的各类离子交换器设计台数不宜少于两台，其计算出力应包括系统中自用水量。正常再生次数宜按每台每昼夜1～2次考虑。当采用程序控制时，可按2～3次考虑。
除盐设备可不设检修备用，当一台检修时，其余设备应能满足全厂正常补给水量的需要。再生时需要的水量，对凝汽式电厂，可由除盐水箱贮存，因此设备处理要包括再生时需要的供水量；对向外供热的电厂，当水处理设备出力较小时，可同凝汽式电厂一样设置足够容积的除盐水箱贮存再生时需要水量，当水处理设备处理较大时，应设置再生备用设备。
４.１补给水处理系统出力的计算：
1.系统正常供水量（m3/h）：
'
Qn=D1+D3+D4+D5+D6+DP=30.75+10+10+10+20+20.5=101.25t/h=101.25m3/h
2.系统最大供水量（m3/h）：
Qmax'=D1+D2+D3+D4+D5+D6+Dp =30.75+61.5+0+10+10+10+20+20.5=162.75m3/h
3.水处理系统出力（m3/h）：自用水部分集中供应时，a=1.2 ①.Qn=
2424
Qn'a=⨯101.25m3/h⨯1.2=145.8m3/h 2020
②.Qmax=Qn+D2=145.8m3/h+61.5m3/h=207.3m3/h
４.2 混床的计算：
（1）总工作面积
取混床的流速v=52m/h（v=40～60m/h）
Qn145.8==2.80m2 正常 An=v52最大 Amax=
Qmax207.3
==3.99m2 v52
（2）选择混床台数
采用XS系列阴阳混合离子交换器，选取规格为Φ2000mm
表2 离子交换床的规格 规格 φ500 φ600 φ750 φ800 φ1000 φ1500 φ2000 Mn
出水量(m3/h) 滤速（m/h）
9.8 14.1
12.5 25.1 39.3 88 157 50 50 50 50 50 50 50 材质 A3衬胶 "" "" "" "" "" "" 高度(mm) 重量(mm) 3880 3900 3950 4000 4125 4880 5600 900 1100 1250 1500 1600 3510 6280 An4An4⨯2.80=2==0.89≈1，取1台 正常 n=
A1πd3.14⨯22
M
=最大 nmax
Amax4Amax4⨯3.99
===1.27≈2，取2台 22
A1πd3.14⨯2
MM
此时，nma满足设计要求，故采用2台直径为2m，高度为5.6mx≥nn+1，
的混床。
（3）校验实际运行流速 正常 vn=
Qn4Qn4⨯145.8
===46.43m/h M2M2
A1nnπdnn3.14⨯2⨯1Qmax4Qmax4⨯207.3
===33.01m/h M2M2
A1nmaxπdnmax3.14⨯2⨯2
最大 vmax=
此时vn在40～60m3/h范围内，实际流速没有超过规定值，设计符合
要求。
（4）混床内树脂体积
树脂总高度h=3m，因为阴阳树脂的体积比为2:1，所以hRC=1m,hRA=2m
阳树脂 VRC=A1hRC=
πd2hRC
43.14⨯22⨯1==3.14m3/台
43.14⨯22⨯2==6.28m3/台
4
阴树脂 VRA=A1hRA=
πd2hRA
4
（5）混床周期制水时间
T=
(VRC+VRA)⨯8000(3.14+6.28)⨯8000
==517h
n1nnM
（6） 再生时用酸
100％酸：取g=75kg/m3
ma,p=VRCg=3.14⨯75=235.5kg（台/⋅次）工业酸 ：取工业酸浓度ε=31%
ma,i=ma,p
1
ε
=235.5⨯
100
=759.68kg（台/⋅次） 31
再生酸液：取再生液浓度c=5%
ma,r=ma,p
1100=235.5⨯=4710kg（台/⋅次） c5
稀释用水：Va=
ma,r-ma,i
1000
=
4710-759.68
=3.95m3
1000
5%HCl再生酸液密度ρ=1.025g/cm3 进酸时间：取进酸流速υa=6m/h，
ta=
60mar60⨯4710
==14.63≈15min
1000A1υaρ1000⨯⨯22⨯6⨯1.025
4
（7）再生时用碱量
100％碱：取g=70kg/m3
ms,p=VRAg=6.28⨯70=439.6kg（台/⋅次）
工业碱 ：取工业碱浓度ε=31%
ms,i=ms,p
1
ε
=439.6⨯
100
=1418.06kg（台/⋅次） 31
再生碱液：取再生液浓度c=4%
ms,r=ms,p
1100=439.6⨯=10990kg（台/⋅次） c4
稀释用水： υs=
ms,r-ms,i
1000
=
10990-1418.06
=9.57m3
1000
进碱时间： 取进碱流速υs=6m/h，4%NaOH再生碱液ρ=1.0g/cm3
ts=
60msr
=
1000A1υsρ
60⨯10990
=35min
3.142
1000⨯⨯2⨯6⨯1.0
4
（8）再生时自用水量
反洗用水： 取反洗流速υ=9m/h，反洗时间t=15min
Vb=
υA1t
60
9⨯=
3.142
⨯2⨯15=7.07m3（台/⋅次） 60
置换用水： 取置换时水的比耗ad=2m3/m3
Vd=(VRC+VRA)ad=(3.14+6.28)⨯2=18.84m3（台/⋅次）
正洗用水：取阳树脂正洗水比耗ac=6m3/m3，
阴树脂正洗水比耗aa=12m3/m3
Vf=VRCac+VRAaa=3.14⨯6+6.28⨯12=94.2m3（台/⋅次）
部分集中供应自用水：
V2=Vs+Va+Vd+Vb=9.57+3.95+18.84+7.07=39.43m3（台/⋅次）总用水： V1=Vf+Va+Vb+Vs+Vd=133.63m3/(台⋅次) （9） 再生用压缩空气量
取树脂混合用压缩空气比耗q=2m3(m2⋅min)，混合时间t=1min，压缩空气压力0.1～0.15MPa
3.14M
Vai=qA1t=2⨯⨯22⨯1=6.28m3（台/⋅次）
4
（10） 每天耗工业酸量
mnM759.68⨯1
mM
a
=24⨯ain1000T=24⨯1000⨯517
=0.035t
（11） 每天耗工业碱量
M
mMms
=24⨯sinn1000T=24⨯1418.06⨯1
1000⨯517
=0.066t
（12）年耗酸量
mMM
a,a=m7000a⨯
24==0.035⨯7000
24
=10.21t（以年7000h计）（13）年耗碱量
mM=mM7000s,a
s⨯24=0.066⨯7000
24
=19.25t（以年7000h计） （14）每小时自用水量 由前级提供自用水：VM1=
VfM.2
T
nn=
94517
⨯1=0.18m3/h 集中供应自用水 ： VM
22=
VTnM39.43n=517
⨯1=0.076m3/h 总自用水： VM
V1nM133.633t=
Tn=517
⨯1=0.26m/h 4.3阴床的计算：
（1）阴床设计出力
正常 QAn=Qn+VMt=145.8+0.26=146.06m3/h
最大 QA
Mmax=Qmax+Vt=207.3+0.26=207.56m3/h
（2）总工作面积
取强碱阴交换器运行滤速v=24m/h（v=20～30m/h）
正常 AQAn146n=v=.06
24
=6.09m2 最大 AQAmax
207.max=v=5624
=8.65m2
（3）选择阴交换器运行的台数
表3 XS系列阴离子交换器规格
注：滤速为25米/时；出水量单位为立方米/时；材质：A3衬胶 选取规格为Φ2000mm的阴离子交换器
nn=
A
A
An4An4⨯6.09===1.94,取2台22A1πd3.14⨯2Amax4Amax4⨯8.65
===2.75,取3台A1πd23.14⨯22
nmax=
AA
此时，nmax≥nn+1，满足设计要求，故采用3台直径为2m，高度为6.13m的阴
离子交换器。
（4）校验实际运行流速
Q146.06
υn=nA==23.26m/h
3.142A1nn
⨯2⨯24
A
Q207.56
υmax=maxA==22.03m/h
3.14A1nmax
⨯22⨯34
此时vn在20～30m/h范围内，实际流速没有超过规定值，设计符合要求。
A
合要求。
（5）进水中阴离子含量
强酸阴离子
由混凝剂带入的强酸阴离子量DN=0.35L
∑A12-
s=2
SO4+Cl-+DN
=
36.0448.03+15.6
35.45
+0.35=1.54mmolL 弱酸阴离子 ∑Aw=CO244+SiO260=8.5544+5.34
60
=0.283mmol/L 总阴离子
∑A=∑As
+∑A
w
=1.54+0.283=1.823mmol/L
（6）.一台阴床内树脂体积：
VRA=A1h=22π
RA
4
⨯2=6.28m3 hRA阴床树脂装载高度，m （7）. 正常出力时周期制水时间 ：
式中取阴树脂工作容量为EA=300mol/m3
T=VRAEA6.28⨯300QA==14.n
146.0615h
nA∑A⨯1.823n
2(8). 正常出力时每台每昼夜再生次数：
R=
24T=24
14.15
=1.7
100%碱：
取阴树脂再生耗碱量gA=60g/mol（gA≤60~65g/mol）mRAEAgA6.28⨯300s,p=
V1000=⨯60
1000
=113.04kg/(台⋅次)
工业碱：
取工业碱浓度ε=31% m1
s,i=ms,p
ε
=113.03⨯
1
31%
=364.65kg/(台⋅次) 再生时碱液：
取再生碱液浓度c=4%
m1s,r=ms,p
c=113.04⨯14%
=2826kg/(台⋅次) 稀释用水：
Vs,r-ms,i
364.65
s=
m1000
=
2826-=2.46m31000
进碱时间：
取进碱速度vs=6m/h，再生碱液密度ρ=1.0g/cm3 ts,r
60⨯2826
s=
60m1000A=
=9min
1vsρ
1000⨯3.142
4
⨯2⨯6⨯1.0
（10）.每台再生用碱量
小反洗（反洗）用水：
取反洗流速v=8m/h（v=5~10m/h），反洗时间t=15min14 VvA8⨯
3.1t
⨯22
⨯153b=
60
=60
=6.28m/(台⋅次) 置换用水：
置换水流速υ≤5h，取υ=5m/h,置换时间t=30min
5⨯
3.14V1td
d=
υA⨯22
⨯3060
=
60
=7.85m3 小正洗用水：
取小正洗用水流速v=8m/h（v=7~10m/h）， 小正洗时间t=8min（t=5~10min）
⨯
3.14 VvA81t
⨯22
⨯8f1=
60
=60
=3.35m3/(台⋅次) 正洗用水：
取阴树脂正洗水比耗aA=2m3/m3（aA=1~3m3/m3） Vf=VRAaA=6.28⨯2=12.56m3/(台⋅次) 集中供应自用水：
V2=Vs+Vd+Vb=2.46+7.85+6.28=16.59m3/(台⋅次) 总自用水：
V1=Vs+Vb+Vd+Vf1+Vf=16.59+3.35+12.56=32.5m3/(台⋅次) （11）每台再生用压缩空气量
逆流再生顶用压缩空气量q为0.2~0.3m3(m2∙min)
，
取q=0.3m3⋅(m2⋅min)，压缩空气压力0.03~0.05MPa
VA14ai=qA1ts=0.3⨯
3.4
⨯22
⨯9=8.48m3/(台⋅次) （12）每天耗碱量：
AmAms,iRnn364.65⨯2⨯2
s
=
1000
=
1000
=1.46t
（13）年耗碱量：
mAs,a=mAs⨯
700024=1.46⨯7000
24
=425.83t （14） 每小时自用水量 由前级供的自用水：
VAf1)RnA
n12.56+3.35)⨯2⨯2
f=
(Vf+V24
=
(24
=2.65m3/h
有集中供应的自用水：
A
VAV2
=2Rnn24=16.59⨯2⨯224
=5.42m3/h
总自用水：
VA
VA1Rnn=32.5⨯2⨯231=2424
=5.42m/h
4.4除碳器的计算：
表4 除CO2器设备规格 产水
型号 GTF-60 GTF-80 GTF-100 GTF-120 GTF-150 GTF-180 GTF-200 GTF-250
规格 φ600 φ800 φ1000 φ1200 φ1500 φ1800 φ2000 φ2500
（m/h） 16.8 30.0 46.8 67.8 106 152 187 293
4-72-11NO3 4-72-11NO3 4-72-11NO3.6 4-72-11NO3.6 4-72-11NO4 4-72-11NO4 4-72-11NO4 4-72-11NO4.5
3
填料高度
配用风机型号
（mm） 2500 2500 3700 3700 3700 3700 3700 3700
设备总高（mm） 4410 4424 5770 5986 6081 6174 6234 6407
设备重量（kg） 1785 2836 3165 4814 6855 9073 11690 17030
注：l、设计进水CO2含量为330mg/l，当进水CO2含量大于或小于3300mg/l时，
塔高可增减，填料层也相应增减。 2．本设备需配水箱或水池。 3．设计出水CO2含量为5—10mg/l。 4．填料选用聚丙烯矩鞍型M50。 5．环境保管保温度4～45℃。 （1）.除碳器设备出力 正常出力：
QnD=QnA+V1A=146.06+5.42=151.48m3/h
最大出力：
DAQmax=Qmax+V1A=207.56+5.42=212.98m3/h
(2) 除CO2器台数选择
对单元制系统，每套系统设除碳器1台，则水处理系统中除碳器总台
DADA
数为：正常出力时台数nn，最大出力时台数nmax =nn=nmax
DADA所以 nn=nmax=3 =nn=2 nmax
每台出力为：
Q151.48Q≥nD==75.74≈76m3/h
2nn
Qnmax=76⨯3=228m3/h≥Qmax=212.98m3h
D
D
D
满足Qnmax≥Qmax，符合要求。 （3）检验除碳器的喷淋密度
根据除碳器出力选用型号为GTF─150，φ1500mm的大气除碳器，用风机型号为4-72-11NO4。q
Q4Q4⨯7632
q====43m/(m∙h)22
A1πd3.14⨯1.5
DD
()
式中q——喷淋密度，对大气式除碳器应小于或等于60m3/(m2∙h)；
A1——选择的除碳器截面积，m2 d——选择的除碳器的直径，m （4）除碳器进出水中二氧化碳的计算 进水中的二氧化碳：
1-2-
C1=44[HCO3]+22[CO3]+[CO2]
2
109.6=44⨯+0+8.55=87.58mg/L
61.02
1-2-
式中 [HCO3],[CO3]——阳床进水中相应物质的浓度，mmol/L
2
[CO2]——阳床进水中二氧化碳的浓度，mg/L （5）大气式除碳器的设备计算
根据进水中CO2含量进水水温，选取25×25×3拉西瓷环的除CO2器，在表中获得填料高度。 所需的解析面积：
Q(c1-c2)⨯10-3A=
K∆c
式中
Q——每台除CO2器设计出力，m3/h
∆c——对数平均浓度差，kg/m3
K——解析常数，m/h，与水温及喷淋密度等有关的系数，对于
拉西瓷环可按图查得，数据为0.4。
此时，∆c=
c1-c287.58-4.0
⨯10-3=⨯10-3=0.026kg/m3 2.44lg12.44lg
c24.0
Q(c1-c2)⨯10-376⨯(87.58-4.0)⨯10-3
==610.78m2 A=
K∆c0.4⨯0.026
填充高度H： H=
A610.78==1.70m A1S3.14⨯(1.5/2)2⨯204
式中 S——填料的比面积，取204m2/m3 A1——除CO2器截面积，m2
其中：出水中的二氧化碳含量为3~5mg/L，取4mg/L
表5 大气式除CO2器的填料高度（m）
进水温度（℃） 15 20 25 30 35 40
67 2.5 2.0 2.0 1.6 1.6 1.6
114 3.15 2.5 2.5 2.0 2.0 1.6
进水中CO2含量（mg/L） 165 3.15 3.15 2.5 2.5 2.0 2.0
222 4.0 3.15 3.15 2.5 2.5 2.0
287 4.0 3.15 3.15 2.5 2.5 2.0
360 4.0 4.0 3.15 3.15 2.5 2.5
443 4.0 4.0 3.15 3.15 2.5 2.5
（6）大气式除碳器的风机校核
根据上述结果，可以从定型的系列产品中选取除CO2的规格尺寸及配
套风机的型号。对风机的风量和风压，还可以进行如下校验。
风量 Q'=iQ=25⨯76=1900m3/h
风压 p=rH+(295~392)=300⨯1.70+350=860Pa
式中 i——气水比，对上述填料，i=20~30m3/m3，取25m3/m3 A1——单位填料高度的空气阻力，该值与填料种类、喷淋密度、气水比等有关，r=200~500Pa/m，取300Pa/m。
4.5阳床的计算：
（1）阳床设计出力
正常 QCD
n=Qn=151.48m3/h 最大 QCD
max=Qmax=212.98m3/h （2）总工作面积
C
正常 AQn151.48
n=v=
30≈5.05m2 C最大 AQax212.98
max=mv=
30
=7.1m2 式中取流速v=30m/h （3）选择阳交换器运行的台数
采用XS系列阳离子交换器，选取规格为Φ2000mm 正常 nC
Ann=
A=4An4⨯5.05d2=3.14⨯22=1.61台≈2台 1π最大 nC
Amaxmax=
A=4Amaxπd2=4⨯7.1
3.14⨯22
=2.26台≈3台 1式中 A1,d——所选的阳交换器截面积和直径(㎡，m) （4）校验实际运行流速
Q151.48
=24m/h 正常 vn=nC=
3.14A1nn
⨯22⨯24
C
最大 vmax
Q212.98=maxC==22.61m/h
3.14A1nmax
⨯22⨯34
C
此时vn在20～30m/h范围内，实际流速没有超过规定值，设计符合要求。
（5）进水中阳离子含量
38.03
=1.90mmol/L 20.049.88
=0.81mmol/L 非碳酸盐硬度HF=HMg=
12.16
碳酸盐硬度HT=HCa=
钠、钾离子浓度cNa+,K+
Na+K+8.60=+=+=0.37mmol/L 22.9939.1022.9939.10
总阳离子∑C=HT+HF+Na++K+=3.08mmol/L （6）每台阳床内树脂的体积(m3)
VRC=A1hRC=
3.14
⨯22⨯1=3.14m3 4
式中 hRC——阳床树脂装载高度，为1m （7）正常出力时周期制水时间(h)
取阳树脂工作容量为EC=900mol/m3（一般EC=800~900mol/m3）
T=
VRCEC3.14⨯900
==12.12h C
151.48Qn
⨯3.08CC∑2nn
2424
==1.98≈2次 T12.12
（8）正常出力时每台每昼夜再生次数
R=
（9）每台再生时用酸量(kg/(台次))
100％酸 ：取阳树脂再生耗碱量gC=52g/mol（gC=50~55g/mol）
ma,p=
VRCECgC6.28⨯900⨯52
==293.9kg/(台⋅次)
10001000
工业酸 ：取工业酸浓度ε=31%
m1
a,i=ma,p
ε
=293.9⨯
100
31
=948.06kg/(台⋅次) 再生用酸液 ： 式中再生酸液浓度c=5%
m1a,r=ma,p
C=293.9⨯1005
=5878.kg/(台⋅次) 稀释用水(m3) ：
Va=(ma,r-ma,i)
11000=(5878-948.06)⨯1
1000
=4.93m3 进酸时间 ：vs=6m/h，再生酸液密度ρ=1.025g/cm3
t60ma,r⨯578
a=
1000A=18.261vρ
=
601000⨯min
4
⨯22
⨯6⨯1.025
式中：gC——阳树脂再生酸耗(g/mol) ε——工业酸浓（纯）度（%） C——再生酸液浓度（%） ρ——再生酸液密度(g/cm³) v——再生酸液流速(m/h)，取6 m/h （10）每台再生用水量(m³/(台次)) 小反洗（反洗）用水：
8.00⨯
3.14 V⨯22
⨯15b=
vA1t
60
==6.28m360
/(台⋅次) 式中 v——反洗水流速(m/h)，反洗水流速υ范围5~10h，取8.00 m/h t——反洗时间(min)，取15 min 置换用水： 5⨯
3.14 VvA1t
d=
⨯22
⨯3060
=60
=7.85m3/(台⋅次) 式中 v——置换水流速(m/h)，置换水流速υ≤5mh，取5 m/h t——置换时间(min)，取30 min
小正洗用水： 12⨯
3.14⨯22
⨯8 V1t
f1=
vA60
=60
=5.02m3/(台⋅次) 式中 v——小正洗流速(m/h)，小正洗水流速υ范围10~15h，取12 m/h t——小正洗时间(min)，反洗时间t范围5~10，取t=8min 正洗用水 ：
Vf=VRCaC=6.28⨯2=12.56m3/(台⋅次)
式中aC——阳树脂正洗水比耗(m³/m³),aC为1~3m3m3,，取2 m³/m³ 集中供应自用水 ：
V2=Va+Vd=4.93+7.85=12.78m3/(台⋅次) 总自用水 ：
V1=Va+Vb+Vd+Vf1+Vf=12.78+6.28+5.02+12.56=36.64m3/(台⋅次) 11）每台再生用压缩空气量(m³/(台次))
VC
3.14
ai=qA1ta=0.3⨯
4
⨯22⨯18.26=17.2m3/(台⋅次) 式中 q——逆流再生顶压用压缩空气量，为0.2~0.3m3/(m2
min)，0.3m3/(m2min )12）每天耗酸量(t)
mC
a=
ma,iRnC
n06⨯2⨯2
1000
=
948.1000
=3.79t
13）年耗酸量(t)
mC
a,a=mC
7000a
24=3.79⨯7000
24
=1105.42t 14） 每小时自用水量 由前级供应的自用水：
C
VC
f1+Vf)Rnn
28+5.02+12.56)⨯2⨯2
f=
(Vb+V24
=
(6.24
=3.98m3/h
集中供应的自用水：
取
（（（（
V2
C
VRn12.78⨯2⨯2=2n==2.13m3/h
2424
C
总自用水
VRn36.64⨯2⨯2
V1=1n==6.11m3/h
2424
C
C
混床、阴床、阳床系统中集中供应的自用水量应小于混床后供水的余量，若设计中取的余量系数值为a=1.2，因此，应对其进行校验，计算如下。 总集中供应水：
V集=V混+V阴+VCm3/h 2=0.076+2.77+2.13=4.976混床中余量水：
'⨯(a-1)=101.25⨯(1.2-1)=20.25m3/h V余=Qn
校核得：
V集≤V余
→ 满足要求
因此，上述一级水处理系统集中自用水量可以满足各床洗涤再生的要求，计算数据合理可靠。
4.6 滤池及澄清池的计算：
滤池及混凝澄清设备的设计也有两种方法，一是根据出力对设备规范、结构尺寸作详细的设计计算，二是按现有的定型设计选用定型设备。一般情况可按第二种方法进行。
1. 滤池常用的有无阀滤池、虹吸滤池、重力式空气擦洗滤池等。其设计如下： (1) 滤池设计出力 正常时：
C QnF=1.04(Qn+V1C+b)=1.04⨯(151.48+6.11+10)=174.29m3/h
最大时：
FCQmax=1.04(Qmax+V1C+b)=1.04⨯(212.98+6.11+10)=237.25m3/h
上述各式中1.04是考虑滤池反洗自用水而增加的系数，称自用水率。自用水率与水的处理方式有关，当混凝澄清处理时，该值取4%，如果是压力式过滤器的直流混凝过滤，则该值可高达20%。b值为滤池出水的其他自用水量（如混凝剂配制用水、冲洗用水，活性炭床反洗水等）。 (2) 滤池的选择
根据设计出力从滤池定型规格中进行选择，现选择单台出力为200(m3/h)的无阀滤池,填料采用双层石英砂，其滤池规格及填料数据如表6。
表6 无阀滤池规格
项目 出力 格数 单位 m3/h 数据
200
个 2
尺寸 m 3.3×3.3
滤料高 m 0.4
粒径 mm 0.5~1.0
滤池高 反洗水箱数 m 4.65
个 2
F
nmax则其所需台数为：
F
Qmax238.25===1.19≤2 Q200
n
F
max
Fnmax
取整数，但不得少于2台(合格)且：
F(nmax-1)Q=(2-1)⨯200=200≥QnF=174.29m3/h。
因此，取两台可以满足要求。 (3) 校验运行流速
QnF174.29υn=F==16m/h
nmax-1A12-1⨯3.3⨯3.3
υmax
FQmax238.25=F==10.94m/h nmaxA12⨯3.3⨯3.3
式中，A——每台滤池工作面积，m2
计算所得流速要符合10~18m/h，否则要重新进行选择。现数据合格，
F
则nmax为确定的设备台数
(4) 周期制水时间
FnmaxVFx2⨯3.32⨯0.4⨯2500T=F==17.85h
Qn(c1-c2)174.29⨯10-3式中VF —— 每台（格）滤池的滤料体积，m³
x —— 滤料泥渣容量，在采用粒径为0.5~1mm大理石和石英砂单层滤料
时，水经澄清处理时的x值约为1250g/m³，水经直流混凝时的x值约为1500 g/m³；对粒径为0.5~1mm单层无烟煤滤料的x值约为1500 g/m³；双层滤料的x值约为单层滤料的两倍。本设计采用双层石英砂，取2500 g/m³。
c1—— 滤池进水中悬浮物含量，对经混凝澄清处理的水，可取10mg/L c2—— 滤池出水中悬浮物含量，一般为2~5mg/L，式中取3mg/L。 (5) 每昼夜每台（格）滤池反洗次数
R=
2424
==1.51≈2 T17.85
R不得超过2，计算满足标准。 (6) 反洗用压缩空气量
60qA1t60⨯20⨯3.32⨯5V===65.34m3/(台⋅次)
10001000
F
ai
式中 q——空气擦洗强度，取20 L/(㎡s);
t——空气擦洗时间，一般为2~5min，现取5min，压缩空气压力一
般为0.05MPa (7) 自用水率校核 自用水率：
F
65.34⨯2Vai
γ=F⨯100%=⨯100%=4,2%
Qn174.29⨯17.85
TF
nmax
计算所得自用水率，应与事先假设值b相比较，若相差甚远则应重新进行计算。现验证如下:
V校=QnF⨯γ=174.29⨯4.2%=7.32≈b(b=10m3/h)
假设的b可行，多余的水量可以满足滤池其他供水的需求，滤池设计合理，计算数据可靠。 2.澄清池选择计算
混凝澄清设备目前常用的有机械搅拌加速澄清池及水力循环加速澄清池、沉淀池和接触混凝设备用的较少。机械搅拌加速澄清池适用于进水悬浮物含量小于5000㎎/L的原水；水力加速澄清池适用于进水悬浮物含量小于2000㎎/L的原水，它们的出水悬浮物含量都可以达到10㎎/L以下。
根据本课题的设计要求，采用机械搅拌式澄清池。其规格如下表7：
表7 机械搅拌式澄清池设计规格
项目 单位 数据
出力 m3/h 200
池径 m 9.8
池高 m 5.3
泥斗数 个 2
总容积 m3
环 形
315
出水槽形式
(1) 澄清池设计出力
正常：
Cl Qn=QnF=174.29m3/h
最大：
ClF Qmax=Qmax=238.25m3/h
(2) 澄清池的选择
可根据计算的出力从澄清池定型规格中进行选择，如选用的澄清池单台出力为Q(m³/h)，则按下面关系确定台数
n
Cl
max
Clnmax
ClQmax238.25===1.19≤2 Q200
ClClClQ(n-1)Q≥Qmaxmaxn式中，取整数，但不得少于2台，且应满足
此时:
ClCl
(nmax-1)Q=(2-1)⨯200=200m3/h≥Qn=174.29m3/h
(3) 加药系统计算
选择混凝剂为聚合氯化铝，药品浓度为30%，混凝时配置成8%的溶液，
投加的混凝剂剂量DN为每升10毫克。计算如下，
每小时加药量：
1.1QnClDN1.1⨯174.29⨯10
==6.39kg m=
1000ε1000⨯0.3
Cl
t
每天加药量：
Cl
md=24mtCl=24⨯6.39=153.36kg
每年加药量：
7000mtCl
m==7⨯6.39=44.73t
1000
Cla
每小时投加药液量： V
Cl
mtCl6.39===0.08m3 1000c1000⨯0.08
式中 1.1——澄清池自用水率按10%考虑
c——投加的混凝剂浓度，固体药剂一般配成5%~10%溶液投加，按8%计算
ε——药品纯度，%
如果原水碱度很低，加入混凝剂后出水碱度低于0.4mmol/L时，则应考虑加碱措施。加碱量按保证出水碱度为0.4mmol/L进行计算。 (4) 排污量计算
正常运行时排污量
QnCl(c1-c2+c3)174.29⨯(49.3-10.0+10.0)Bn===0.34m3/h
2500025000
最大出力时排污量
Bmax
ClQmax(c1+c3-c2)238.25⨯(49.3-10.0+10.0)===0.47m3/h
2500025000
式中 c1——澄清池进水中悬浮物含量，49.3㎎/L c2——澄清池出水中悬浮物含量，10.0㎎/L
c3——每升水中因投加药剂而产生的沉淀物数量，可根据反应式计算，10.0㎎/L
25000——排泥浓度，㎎/L (5) 澄清池设计进水流量
Cl
Q'=Qmax+Bmax+b=238.25+0.47+20=258.72m3/h
式中， b——取样等自用水量（不包括排污），取b=20m³/h
校正，
ClQ'≈1.1Qmax=1.1⨯238.25=262.08m3/h
由于计算值和校正值相似，符合标准。
五、箱类的选择
5.1除盐水箱
除盐水箱其总有效容积为最大一台锅炉每小时最大连续蒸发量的2～３倍，并能满足机组启动和锅炉化学清洗需要。
当采用自动水集中供应时，可以设专用自用水箱，此时自用水从除盐水箱中抽取。除盐水箱一般布置在混床之后，但也有设置在阴床和阳床之间的，甚至在混床之后再设除盐水箱的两极除盐水箱，此时前一级水箱兼做自用水箱。
V总=3De=3⨯1025=3075m3
所以选用4台容积为800m3（壁为阶梯型）的水箱，顶为球面顶。
5.2 清水箱
清水箱置于无阀滤池之后，后接强酸阳离子交换器。清水箱不少于两台，有效容积为1～2小时清水消耗量，取1.5小时。
F
V总=1.5Qmax=1.5⨯238.25=357.38m3
所以选用2台容积为200m3的水箱，顶型为锥型。
5.3 中间水箱
中间水箱置于除碳器和阴床之间，每套系统一台，共两台。
对单元制系统，中间水箱容积为每套设备出力的2～5min储水量，最小不少于2m3，取3min储水量。
V总=
3D3Qmax=⨯212.98=10.65m3 6060
六、总结
本设计中的设备如下： 6．1
补给水设备
3
澄清池：2个，机械搅拌式澄清池，出力200m/h，池径9.3m，池高5.8m 滤池：2个，重力无阀滤池，出力200m3/h,两格，每个尺寸3.3×3.3，双反洗水箱，滤池高4.65m
阳离子交换器：3台，XS系列阳离子交换器φ2000mm，出水量78.5 m3/h，设备高度6130 mm
除碳器：3台，GTF-150型φ1500mm，产水量106 m3/h，填料高3.7 m，设备总高度6081 mm
阴离子交换器：3台，XS系列阳离子交换器φ2000mm，出水量78.5 m3/h，设备高度6130 mm
混床：2台，XS系列混合离子交换器φ200mm，出水量157 m3/h，滤速50 m/h
6．2箱类
除盐水箱：4台，800 m
3
顶型为球面顶。
清水箱：2台，200 m3 ，顶型为锥型。 中间水箱：2台，200 m3 ，顶型为锥型。
七、平面布置图说明
根据混床、阳床、阴床、除碳器的计算，可以得出混床、阳床、阴床所需要的台数、每台设备在正常时候所需进水量、进水流速、混床中树脂体积，进酸进碱时间、酸碱浓度以及稀释酸碱所用水量、树脂所用周期、反洗用水、反洗时间、最终得出总的用水量。与在出现故障时所需的台数和最大进水量、进水流速、混床中树脂体积，进酸进碱时间、酸碱浓度以及稀释酸碱所用水量、树脂所用周期、
反洗用水、反洗时间、最终得出出故障时总的用水量。根据最终所得数据确定混床、阳床、阴床的高度、直径。根据水流经每一台设备的先后顺序确定各个设的位置，设定好较好的比例，根据资料和图集进行画图。
画图时时需要注意的是画的是平面布置图，应该按照平面布置图的规则。不需要画管道绿化整体等部分，只需要画出俯视图。应注意比例的选择，结构的布置，以及图像的整体美观。
八、系统布置图说明
根据混床、阳床、阴床。除碳器的计算、可以得出混床、阳床、阴床所需要的台数、每台设备在正常时候所需进水量、进水流速、混床中树脂体积，进酸进碱时间、酸碱浓度以及稀释酸碱所用水量、树脂所用周期、反洗用水、反洗时间、最终得出总的用水量。与在出现故障时所需的台数和最大进水量、进水流速、混床中树脂体积，进酸进碱时间、酸碱浓度以及稀释酸碱所用水量、树脂所用周期、反洗用水、反洗时间、最终得出出故障时总的用水量。根据最终所得数据确定混床、阳床、阴床的高度、直径。根据水流经每一台设备的先后顺序确定各个设备的位置，设定好较好的比例，根据资料和图集进行画图。
系统布置图比较复杂，不同于平面布置图。是一个厂的正视图，画的是每个设备的外部轮廓，以及各个设备之间的连接管道，其中管道的进出，在设备中的输送与流通都要画出。
九 、设计总结与思考
通过锅炉补给水课程设计，巩固和加深了我对《热电厂水处理》课程教学内容的理解；增强我的工程概念，培养了我运用所学知识解决实际问题的能力；使我在设计计算、制图、查阅资料、使用设计手册及设计规范等基本技能上得到初步训练，深化和扩展我的专业知识；培养和提高我的计算能力、设计和绘图的水平；培养和提高我查阅资料、运用工具书制订初步设计方案的能力；培养我在教
师指导下，能独立进行一套电厂化学补给水主要设备及构筑物工艺设计的能力。
火力发电厂中锅炉机组的参数越高，其热能利用率就越高，发电的经济型也越好，但是机组参数越高，对水处理技术要求也越严，由于电厂所使用的水一般来源于江、河、湖等，水中含砂量、含盐量大，不能满足电厂长期用水的要求，所以为降低锅炉炉管的腐蚀速率，减小炉管沉积物与结垢量，提高蒸汽品质，必须对锅炉补给水进行彻底的除盐处理，使各项水质指标符合电厂用水要求，延长相关设备的使用寿命，提高电厂经济效益。
此次水处理课程设计根据机组要求对其水处理系统进行了设计计算，基本能够达到改善锅炉补给水水质，使锅炉的水汽品质控制在合格指标以内，以满足锅炉补给水的要求，从而减缓锅炉炉内的结垢和腐蚀，延长化学清洗周期。本次课程设计进一步巩固和加深我们的理论知识，并结合实践，学以致用。通过对火力发电厂锅炉补给水处理课程设计，使我们了解火力发电厂锅炉补给水处理的流程设备及管道的流向，进一步了解电厂中有关水处理的操作过程，提高我们独立提出问题、分析问题、解决问题和实际操作的能力。
在此次设计中遇到了一些问题，首先，对所学理论知识掌握不牢，以致无法准确选择设备的计算参数，为设备的选择带来一定困难；其次，整体对电厂的认识不够，对水处理过程没有一个明确清晰的思路，因此在画平面布置图和流程图时虽然有书上的图进行才参考，但仍遇到了困难。但整体来讲，本次设计的收获很多。
最后感谢老师的悉心指导。
十 、主要参考文献
[1]周柏青 陈志和 热力发电厂水处理（第四版） 中国电力出版社，2009 [2]冯逸仙．反渗透水处理系统工程．北京：中国电力出版社，2005． [3]李增元．火力发电厂水处理及水质控制．北京：中国电力出版社，2000． [4]许立国．火力发电厂水处理技术．北京：中国电力出版社，2006． [5]火力发电厂化学设计技术规程（DL/T5068—2005）． [6]汪大翚等.水处理新技术及工程设计.化学工业出版社.2000. [7]朱志平等. 火力发电厂锅炉补给水处理设计.中国电力出版社.2009.
中英文摘要 水在电厂生产工艺中既是热力设备的工作介质，也是某些热
力设备的冷却介质，水质的好坏直接影响到电厂的经济安全运行的重要因素，所
以，做好水处理工作对于电厂而言十分重要。
火力发电厂的用水多来自于江、河、水库等水利资源，这些水源含有有机物、
胶体、溶解的盐类及气体等有害物质。其中有些盐类（钙盐和镁盐）进入锅炉会
使锅炉的管壁结成污垢，严重时造成管爆事故；如果高压蒸汽把盐类带进汽轮机，
还会在高压喷嘴 或汽轮机叶片上沉积，影响汽轮机的出力和效率，严重时造成
汽轮机叶片断裂事故。因此为了保证热力系统中有良好的水质，必须对水进行适
当的净化处理和严格的监督水汽质量。
社会不断的进步，对电力的需求也日益增加，随着大型火力机组建设规模不
断扩大，人们对电厂锅炉补给水的品质提出了更高的要求。水处理的主要任务，
就是改善水质或采取其他措施，以消除由于水质不良引起的危害。 水处理系统设计包括两个方面，一是合理的选择系统，二是进行系统的工艺
设计计算。本设计最后选定混凝—澄清—过滤—一级复床除盐—混床系统。其中
计算包括：热力设备补给水量计算、水处理系统设备选择（离子交换系统的选择、
床型选择和树脂选择）、预处理系统的选择、补给水处理系统工艺计算、混床的
计算、阴床的计算、除碳器的计算、阳床的计算、滤池级澄清池的计算。在计算
的公式中需要根据资料中要求的范围选择较为合适的数据。其中每一个过程都有
其必须符合的范围，然后与所得到的结果进行比较、校核与计算。锅炉补给水系
统是一个连续的系统，每一步的计算是在上一步的基础上进行的，每一部分的选
择都必须考虑后续系统（设备）对其出水水质的要求及本身进水水质两方面的因
素。最后根据所选的设备及参数画图。
Abstract Water plant production processes both in the working medium thermal
equipment , but also some of the cooling medium , the water quality thermal
equipment directly affects the safe operation of the important factors of economic
plants , so do the work for the purposes of water treatment plant is important.
Water power plant come from the rivers, reservoirs and other water resources,
these sources contain organics, colloids, dissolved salts and gases and other harmful substances. Some of these salts ( calcium and magnesium ) into the boiler will form the boiler wall of dirt, pipe burst causing serious accidents ; If the salt into the high-pressure steam turbine , will be deposited on the high-pressure nozzle or a turbine blade affect output and efficiency of the steam turbine, the turbine blade fracture caused serious accidents . Therefore, in order to ensure thermodynamic system has good water quality , must be appropriate for the purification of water treatment and strict supervision vapor quality .
Society continues to progress, the demand for electricity is also increasing , with the construction of large-scale fire crew continues to expand the scale , people power plant boiler feed water of a higher quality requirements . Water is the main task is to improve water quality or take other measures to eliminate the hazards caused due to poor water quality .
Water treatment system design includes two aspects, one is the reasonable choice
of system, two is to perform a systematic process design and calculation. This design finally selected coagulation - clarification - Filtration - a complex bed desalting - mixed bed system. The calculation includes: heating equipment supply water quantity calculation, water treatment system equipment selection, ( ion exchange system selection, type selection and the choice of resin bed, ) pretreatment system selection, supply water treatment system in process calculation, calculation, mixed anion bed calculation,In addition to the calculation of carbon, cation bed filter calculation, secondary clarifier calculation. In the calculation formula according to the data of the scope of the choice is more appropriate data. Each process has to be consistent with the scope, then with the obtained results were compared, checking and calculation. The boiler water supply system is a continuous system, each step is calculated in the previous step is carried out on the basis of, each part of the selection must consider the follow-up system ( equipment ) of the effluent water quality and water quality two factors. Finally, according to the selected equipment and parameter drawing.
热电厂水处理课程设计
目录
1.设计任务及基本要求 ........................................ 6
1.1设计任务 .............................................. 6
1.2设计资料 .............................................. 6
1.3设计原则 .............................................. 7
2.补给水量计算及水质校核
2.1热力设备补给水量计算 ................................... 7
2.2水分析资料的校核 ....................................... 8
2.2.1阴阳离子的含量的审查 ................................. 9
2.2.2含盐量与溶解固体的校核 ............................... 9
2.2.3 PH的校核 ........................................... 9
2.2.4硬度的校核 ......................................... 10
2.2.5碱度的校核 ......................................... 10
3.补给水处理系统设备选择 ................................... 10
3.1离子交换系统的选择 .................................... 11
3.2预处理系统的选择 ...................................... 12
4.补给水处理系统工艺计算 ................................... 13
4.1补给水处理系统出力的计算 .............................. 14
4.2混床的计算 ........................................... 14
4.3阴床的计算 ........................................... 18
4.4除碳器的计算 ......................................... 22
4.5阳床的计算 ........................................... 26
4.6滤池及澄清池的计算 .................................... 30
5.箱类选择 ................................................. 35
5.1除盐水箱 ............................................. 35
5.2清水箱 ............................................... 35
5．3除盐水箱 ............................................ 35
6.总结 ..................................................... 36
7.平面布置图说明 ........................................... 36
8.系统布置图说明 ........................................... 37
9.设计总结与思考 ........................................... 37
10.主要参考文献 ........................................... 38
一、 设计任务及基本要求
1.1 设计任务
设计内容：某电厂锅炉补给水处理工艺设计
1.2 设计资料
（1）机组形式和装机容量为2×300MW，锅炉为2台亚临界压力自然循环汽包炉，额定蒸发量：1025吨/时。
（2）汽水损失：
正常运行时汽水损失及事故状况下汽水损失按规定取值
轴承冷却水系统补充水10吨/时
吹灰及点火燃油系统汽水损失10吨/时
化学及暖通用汽10吨/时
（3）原水水质
设计水源：地表水
提供水源水温：最高25℃
最低4℃
水质分析数据：见表1
表1 水质分析结果
（4）工程主要气象特征与环境条件
多年平均气温：10.3℃
极端最高气温：39.2℃
极端最低气温：-28.2℃
多年平均风速：2.3m/s
全年主导风向：西北风
年最大冻土深度：90cm
多年平均降水量：655.8mm
抗震烈度：7度
1.3设计原则
1、根据需方给定的设计条件，寻求最佳解决方案；
2、设备必须具有较好的防腐能力；
3、设备技术应该是先进的、可靠的；
4、保证稳定的出水水质。
二、 补给水量计算及水质校核
2.1 热力设备补给水量计算
设计机组对补给水量的要求，除了要能满足正常补给水量外，还要在非正常情况下也能提供足够的合格补给水量。非正常情况是指机组启动或事故状况下对水量的增加的需求。具体的说，参照火力发电厂化学设计技术规程（DLT 5068-2006），设计的补给水水量应满足下列诸方面需要：
（1） 厂内正常的汽水损失D1
这部分损失不包括排污及生产和非生产用水，对于机组形式和装机容量
为300MW的亚临界压力自然循环汽包炉，其汽水损失为锅炉最大连续蒸发量的1.5%（200MW机组，取值2.0%），即
D1=De⨯n⨯1.5%=1025⨯2⨯1.5%=30.75t/h
（2） 考虑机组启动或事故而要增加的水处理设备出力D2
对于装机容量为2×300MW的机组，其D2为全厂最大一台锅炉连续蒸发量
的6%，即
D2=De⨯6%=1025⨯6%=61.5t/h
（3）其他用水汽损失D4
轴承冷却水系统补充水10吨/时
吹灰及点火燃油系统汽水损失10吨/时
化学及暖通用汽10吨/时
（4）闭式热网损失D5
该数值包括启动等非正常情况的需要，但正常与非正常损失之和不得小于20m3/h，取D5=20m3/h=20t/h。
（5）锅炉排污损失DP
不论正常与非正常情况，排污率P均按排污最大值取值，此时锅炉排污损
失为：
DP=De⨯P%=1025⨯2⨯1%=20.5t/h
2.2 水分析资料的校核
水质资料是选择水处理方案和工艺系统、进行设备设计及确定化学药品耗量的重要基础资料，所以水质资料的正确与否，直接关系到设计结果是否可靠。为了确保水质资料准确无误，必须在设计开始之前，对水质资料进行必要的校核。校核．就是根据水质各分析项目之间的关系。验证其数据的可靠性。
水分析结果的校核，一般分为数据性校核和技术性校核两类。数据性校核式对数据进行核对，保证数据不出出错：技术性校核式根据天然水中各成分的相互关系，检查水分析资料是否符合水质组成的一般规律，从而判断分析结果是否正
确。经过校核如发现误差较大时，应重新取样分析。校核一般包括以下几个方面。
2.2.1 阴阳离子含量的审查
根据电荷平衡原理，水中各种阴离子单位电荷的总和必须等于各种阳离子单
位电荷的总和，所以
阳离子单位电荷总和为：
Ca2+Mg2+Na+K+38.039.888.60∑c阳=+++mmol/L=+++=3.084mmol/L20.0412.1622.9939.1020.0412.1622.9939.10
阴离子单位电荷总和为：
HCO3-NO3-SO42-Cl-109.6036.0415.6∑c阴=+++mmol/L=+++=2.987mmol/L61.0262.048.0335.4561.0262.048.0335.45
δ=∑c阳-∑c阴3.084-2.987⨯100%=⨯100%=1.6%≤2% ∑c阳+∑c阴3.084+2.987
因此，此水样数据总体符合电荷平衡，数据在误差范围内，可参考计算。
2.2.2 含盐量与溶解固体的校核
水的含盐量表示水中阴阳离子之和，即
含盐量=∑c阳+∑c阴(mg/L)=
2-(Mg+2+Na++Ca+2+K+)+(HCO3+SO4+Cl-+NO3-)-
=(9.88+8.6+38.03+0)+(109.6+36.04+15.6+0)
=56.51+161.24=217.75(mg/L)
式中：∑c阳——水中除铁、铝之外的所有阳离子之和
∑c阴——水中除溶解硅酸根外的所有阴离子之和
RG'=∑m阳+∑m阴mg/L所以，对含盐量与溶解固体的校核后，其误差为：
δ=RG'-含盐量217.75-216⨯100%==0.81%≤5% 含盐量216
此水样含盐量与溶解固体相近，数据在误差范围内，可参考计算
2.2.3 pH的校核
实测的pH值可能存在一些误差，因此利用水中的碳酸氢根和二氧化碳的
浓度，依据碳酸平衡关系，计算水的理论pH值，借此检查实测的pH值的准确性。
对于pH＜8.3的水样，可知：
pH'=6.37+lgHCO3--lg[CO2]=6.37+lg[]109.68.55-lg=7.34 61.0244
其与实际测量pH的误差为：
δ=pH-pH'=7.54-7.=0.2≤0.2
因此，此水样实际测定pH与理论pH相近，数据在误差范围内，可参考计算。
2.2.4 硬度的校核
水中碳酸盐硬度可分为钙硬和镁硬，在天然水中，硬度值约为钙硬和镁硬的总和，少量的铁等物质含量很少，可忽略。
H'=HCa+HMg=38.03⨯29.88⨯2+=2.71mmol/L 40.0824.32
实际测得硬度为2.76mmol/L
水样实际测定硬度与理论硬度相近，数据在误差范围内，可参考计算。
2.2.5 碱度的校核
对于pH＜8.3的水样，水中的碱度在数值上约为碳酸氢根的浓度。此时： B'=HCO3-=[]109.6=1.80mmol/L 61.02
实际测得全碱度为1.82mmol/L
水样实际测定碱度与理论碱度相近，数据在误差范围内，可参考计算
三、补给水处理系统设备选择
水处理系统设计包括两个方面，一是合理的选择系统，二是进行系统的工艺设计计算。选择系统是非常重要的，因为系统选择的好坏，直接关系到后运行的安全性和经济性。因此应当根据锅炉型式、蒸汽参数、减温方式、原水水质等因素，并考虑技术经济两方面因素对系统进行综合比较，选择在技术上先进，能满
足热力设备对水质的要求，在经济上又合理的水处理系统。
本设计所选的系统主要是指补给水处理系统。补给水处理系统包括两个部分：预处理及预脱盐系统和离子交换系统。每一部分的选择都必须考虑后续系统（设备）对其出水水质的要求及本身进水水质两方面的因素。
水处理系统的工艺计算是对所选定的系统，通过工艺计算来确定各种设备的规格及主要的运行参数。本设计选定混凝—澄清—过滤—一级复床除盐—混床系统。
3.1离子交换系统的选择：
锅炉补给水处理系统的最后一级目前都采用离子交换的深度处理，以保证彻底去除硬度及其他盐类。
离子交换系统有许多种，具体选择应根据热力设备对补给水水质的要求和各自系统的出水水质并考虑原水水质等情况决定。
离子交换系统选择的一般步骤是：先将热力设备要求的补给水水质与各种水处理系统的实际出水水质进行对照，找出出水水质符合要求的系统，然后再对选出的系统进行详细的技术经济比较，最后确定在技术上先进、经济上合理、又切实可行的系统作为最后选定的系统。
对于亚临界压力汽包锅炉，它们对炉水和给水水质要求很高，必须采用一级复床除盐加混床系统。
1．系统选择
（1）根据锅炉参数选择系统
对于本设计的锅炉，即亚临界汽包锅炉，它们对炉水和给水水质要求很高，必须采用一级复床除盐加混床系统；某些情况下，可以采用简化的一级复床除盐加混床系统、二级复床除盐和二级复床加混床系统。
（2）根据锅炉减温方式选择系统
采用混合式减温，减温灵活度比较大，对减温水水质要求很严，特别是SiO2，其含量宜在20 gL以下，所以补给水必须是除盐水或蒸馏水，水处理系统也应该是相应的除盐系统。
（3）根据离子交换设备进水水质选择系统
本组水质总盐含量不高，总阳离子含量小于3~5L，强酸阴离子含量小于2~3L，可以采用强型树脂的一级复床除盐系统或一级复床除盐加混床系统。
综合考虑，为了保证热力设备对水质的要求，并在经济上合理，选用一级复床除盐加混床系统。 2．床型选择和树脂选择 （1）床型选择
床型不同，其运行方式也不同，为了克服顺流式固定床的再生剂量大，出水水质差，浮动床的需要体外擦洗设备，设备复杂，树脂损耗大，不以低流速及间断运行等缺点，采用逆流再生固定床。其运行时水流从上往下，而再生液是从下向上通过树脂层，再生剂量省，而出水水质好，废液排放少，但设备构造和运行比较复杂。 （2）树脂选择
凝胶型树脂比大孔型树脂价格便宜，货源充足，一般情况下首先考虑选用凝胶型树脂。本组给定水源水质较好，阴阳离子总含量较低，有机物及氧化物含量均较小，对树脂没有特殊要求。所以，选用凝胶型树脂。
3.2预处理系统的选择：
预处理系统是指离子交换系统或预脱盐系统的前处理部分。它是根据原水水质和后续系统（离子交换或预脱盐系统）对水质的要求来确定的。 1．系统选择
（1）本组以地表水作水源，水中悬浮物含量为49.3mgL，接近50mgL用混凝澄清过滤。如果水在某些时候含砂量或悬浮物含量较高，影响混凝澄清处理时，则要设置预沉淀设施。因悬浮物含量不高，为保证悬浮物的去除直接用混凝澄清过滤。
（2）混凝剂的选择
目前在水处理中，多采用聚合硫酸铁，它是一种棕红色粘稠液体，相对密度
1.45～1.50，碱化度在8%～14%。设计中水处理的混凝剂选择聚合硫酸铁。
聚合硫酸铁的优点：
①适用范围广。适应原水浊度变化范围（60～225mg/L）比较宽。 ②对原水中溶解性铁去除率高，设备正常运行时，不会发生混凝剂本身铁离子后移现象，且药剂用量少。
③与铝相比，铁盐生成的絮凝状物密度大，沉降速度快，最优pH值范围比铝盐宽。受温度影响比铝盐小。
④运行一旦不正常，用铁盐处理的出水中的铁离子会使水带色。铁盐和吕盐联合使用，有利于处理低温水。 2． 预脱盐系统
预脱盐装置在水处理系统中一般安置于预处理装置和离子交换器之间，对水进行部分脱盐，这样可减轻离子交换器装置的负担。预脱盐装置一般用于原水含盐量较高的场合，本组含盐量为216mgL，所以不用进行预脱盐处理。
由于余氯不高，没有有机物，所以无需增加后续活性炭床进行吸附处理。
四、补给水处理系统工艺计算
补给水处理系统的工艺计算，一般是由后向前逐级进行，即先计算混床，再计算阴床、除碳器、阳床、过滤设备、澄清设备。采用这样的计算顺序，原因有两方面：一是根据锅炉类型确定的补给水的水质和水量是指补给水处理系统最后一级出水；二是是因为补给水处理系统各级都有自用水，自用水量要由前一级设备提供，不计算后一级，前一级就无法计算。
每一级设备的工艺计算顺序是：计算需要的出力，根据出力和允许流速选择设备规格和台数，核算运行周期，再计算自用水量及药剂消耗。
补给水处理系统的工艺计算及设备选择一般有如下原则：
1. 水处理系统设计出力（设备最大供水量），应能满足发电厂正常汽水损失和因机组启动或事故而需增加的汽水损失之和，各种药品耗量则按正常供水量计算。
2. 设计水质是采用有代表性的年平均水质进行工艺计算，再以年最差水质对系统设备台数和运行周期进行校核，要保证在最不利的条件下，设计的系统也能
满足发电厂正常生产的要求。
3. 澄清池（器）设计不宜少于两台，对凝汽式电厂当有一台检修时，其余的澄清池应能保证正常供水量（不考虑启动用水）。对热电厂澄清池检修可考虑在机组低负荷时进行。若澄清池只用于短期悬浮物含量高的季节性处理时，可只设一台，但应有旁路及接触混凝设施。
4. 过滤器（池）设计不应少于两台，当有一台检修时，其余过滤器应能在正常供水量时滤速不超过规定值的上限。每昼夜每台反洗次数宜按1～2次安排。 5. 一级除盐的各类离子交换器设计台数不宜少于两台，其计算出力应包括系统中自用水量。正常再生次数宜按每台每昼夜1～2次考虑。当采用程序控制时，可按2～3次考虑。
除盐设备可不设检修备用，当一台检修时，其余设备应能满足全厂正常补给水量的需要。再生时需要的水量，对凝汽式电厂，可由除盐水箱贮存，因此设备处理要包括再生时需要的供水量；对向外供热的电厂，当水处理设备出力较小时，可同凝汽式电厂一样设置足够容积的除盐水箱贮存再生时需要水量，当水处理设备处理较大时，应设置再生备用设备。
４.１补给水处理系统出力的计算：
1.系统正常供水量（m3/h）：
'
Qn=D1+D3+D4+D5+D6+DP=30.75+10+10+10+20+20.5=101.25t/h=101.25m3/h
2.系统最大供水量（m3/h）：
Qmax'=D1+D2+D3+D4+D5+D6+Dp =30.75+61.5+0+10+10+10+20+20.5=162.75m3/h
3.水处理系统出力（m3/h）：自用水部分集中供应时，a=1.2 ①.Qn=
2424
Qn'a=⨯101.25m3/h⨯1.2=145.8m3/h 2020
②.Qmax=Qn+D2=145.8m3/h+61.5m3/h=207.3m3/h
４.2 混床的计算：
（1）总工作面积
取混床的流速v=52m/h（v=40～60m/h）
Qn145.8==2.80m2 正常 An=v52最大 Amax=
Qmax207.3
==3.99m2 v52
（2）选择混床台数
采用XS系列阴阳混合离子交换器，选取规格为Φ2000mm
表2 离子交换床的规格 规格 φ500 φ600 φ750 φ800 φ1000 φ1500 φ2000 Mn
出水量(m3/h) 滤速（m/h）
9.8 14.1
12.5 25.1 39.3 88 157 50 50 50 50 50 50 50 材质 A3衬胶 "" "" "" "" "" "" 高度(mm) 重量(mm) 3880 3900 3950 4000 4125 4880 5600 900 1100 1250 1500 1600 3510 6280 An4An4⨯2.80=2==0.89≈1，取1台 正常 n=
A1πd3.14⨯22
M
=最大 nmax
Amax4Amax4⨯3.99
===1.27≈2，取2台 22
A1πd3.14⨯2
MM
此时，nma满足设计要求，故采用2台直径为2m，高度为5.6mx≥nn+1，
的混床。
（3）校验实际运行流速 正常 vn=
Qn4Qn4⨯145.8
===46.43m/h M2M2
A1nnπdnn3.14⨯2⨯1Qmax4Qmax4⨯207.3
===33.01m/h M2M2
A1nmaxπdnmax3.14⨯2⨯2
最大 vmax=
此时vn在40～60m3/h范围内，实际流速没有超过规定值，设计符合
要求。
（4）混床内树脂体积
树脂总高度h=3m，因为阴阳树脂的体积比为2:1，所以hRC=1m,hRA=2m
阳树脂 VRC=A1hRC=
πd2hRC
43.14⨯22⨯1==3.14m3/台
43.14⨯22⨯2==6.28m3/台
4
阴树脂 VRA=A1hRA=
πd2hRA
4
（5）混床周期制水时间
T=
(VRC+VRA)⨯8000(3.14+6.28)⨯8000
==517h
n1nnM
（6） 再生时用酸
100％酸：取g=75kg/m3
ma,p=VRCg=3.14⨯75=235.5kg（台/⋅次）工业酸 ：取工业酸浓度ε=31%
ma,i=ma,p
1
ε
=235.5⨯
100
=759.68kg（台/⋅次） 31
再生酸液：取再生液浓度c=5%
ma,r=ma,p
1100=235.5⨯=4710kg（台/⋅次） c5
稀释用水：Va=
ma,r-ma,i
1000
=
4710-759.68
=3.95m3
1000
5%HCl再生酸液密度ρ=1.025g/cm3 进酸时间：取进酸流速υa=6m/h，
ta=
60mar60⨯4710
==14.63≈15min
1000A1υaρ1000⨯⨯22⨯6⨯1.025
4
（7）再生时用碱量
100％碱：取g=70kg/m3
ms,p=VRAg=6.28⨯70=439.6kg（台/⋅次）
工业碱 ：取工业碱浓度ε=31%
ms,i=ms,p
1
ε
=439.6⨯
100
=1418.06kg（台/⋅次） 31
再生碱液：取再生液浓度c=4%
ms,r=ms,p
1100=439.6⨯=10990kg（台/⋅次） c4
稀释用水： υs=
ms,r-ms,i
1000
=
10990-1418.06
=9.57m3
1000
进碱时间： 取进碱流速υs=6m/h，4%NaOH再生碱液ρ=1.0g/cm3
ts=
60msr
=
1000A1υsρ
60⨯10990
=35min
3.142
1000⨯⨯2⨯6⨯1.0
4
（8）再生时自用水量
反洗用水： 取反洗流速υ=9m/h，反洗时间t=15min
Vb=
υA1t
60
9⨯=
3.142
⨯2⨯15=7.07m3（台/⋅次） 60
置换用水： 取置换时水的比耗ad=2m3/m3
Vd=(VRC+VRA)ad=(3.14+6.28)⨯2=18.84m3（台/⋅次）
正洗用水：取阳树脂正洗水比耗ac=6m3/m3，
阴树脂正洗水比耗aa=12m3/m3
Vf=VRCac+VRAaa=3.14⨯6+6.28⨯12=94.2m3（台/⋅次）
部分集中供应自用水：
V2=Vs+Va+Vd+Vb=9.57+3.95+18.84+7.07=39.43m3（台/⋅次）总用水： V1=Vf+Va+Vb+Vs+Vd=133.63m3/(台⋅次) （9） 再生用压缩空气量
取树脂混合用压缩空气比耗q=2m3(m2⋅min)，混合时间t=1min，压缩空气压力0.1～0.15MPa
3.14M
Vai=qA1t=2⨯⨯22⨯1=6.28m3（台/⋅次）
4
（10） 每天耗工业酸量
mnM759.68⨯1
mM
a
=24⨯ain1000T=24⨯1000⨯517
=0.035t
（11） 每天耗工业碱量
M
mMms
=24⨯sinn1000T=24⨯1418.06⨯1
1000⨯517
=0.066t
（12）年耗酸量
mMM
a,a=m7000a⨯
24==0.035⨯7000
24
=10.21t（以年7000h计）（13）年耗碱量
mM=mM7000s,a
s⨯24=0.066⨯7000
24
=19.25t（以年7000h计） （14）每小时自用水量 由前级提供自用水：VM1=
VfM.2
T
nn=
94517
⨯1=0.18m3/h 集中供应自用水 ： VM
22=
VTnM39.43n=517
⨯1=0.076m3/h 总自用水： VM
V1nM133.633t=
Tn=517
⨯1=0.26m/h 4.3阴床的计算：
（1）阴床设计出力
正常 QAn=Qn+VMt=145.8+0.26=146.06m3/h
最大 QA
Mmax=Qmax+Vt=207.3+0.26=207.56m3/h
（2）总工作面积
取强碱阴交换器运行滤速v=24m/h（v=20～30m/h）
正常 AQAn146n=v=.06
24
=6.09m2 最大 AQAmax
207.max=v=5624
=8.65m2
（3）选择阴交换器运行的台数
表3 XS系列阴离子交换器规格
注：滤速为25米/时；出水量单位为立方米/时；材质：A3衬胶 选取规格为Φ2000mm的阴离子交换器
nn=
A
A
An4An4⨯6.09===1.94,取2台22A1πd3.14⨯2Amax4Amax4⨯8.65
===2.75,取3台A1πd23.14⨯22
nmax=
AA
此时，nmax≥nn+1，满足设计要求，故采用3台直径为2m，高度为6.13m的阴
离子交换器。
（4）校验实际运行流速
Q146.06
υn=nA==23.26m/h
3.142A1nn
⨯2⨯24
A
Q207.56
υmax=maxA==22.03m/h
3.14A1nmax
⨯22⨯34
此时vn在20～30m/h范围内，实际流速没有超过规定值，设计符合要求。
A
合要求。
（5）进水中阴离子含量
强酸阴离子
由混凝剂带入的强酸阴离子量DN=0.35L
∑A12-
s=2
SO4+Cl-+DN
=
36.0448.03+15.6
35.45
+0.35=1.54mmolL 弱酸阴离子 ∑Aw=CO244+SiO260=8.5544+5.34
60
=0.283mmol/L 总阴离子
∑A=∑As
+∑A
w
=1.54+0.283=1.823mmol/L
（6）.一台阴床内树脂体积：
VRA=A1h=22π
RA
4
⨯2=6.28m3 hRA阴床树脂装载高度，m （7）. 正常出力时周期制水时间 ：
式中取阴树脂工作容量为EA=300mol/m3
T=VRAEA6.28⨯300QA==14.n
146.0615h
nA∑A⨯1.823n
2(8). 正常出力时每台每昼夜再生次数：
R=
24T=24
14.15
=1.7
100%碱：
取阴树脂再生耗碱量gA=60g/mol（gA≤60~65g/mol）mRAEAgA6.28⨯300s,p=
V1000=⨯60
1000
=113.04kg/(台⋅次)
工业碱：
取工业碱浓度ε=31% m1
s,i=ms,p
ε
=113.03⨯
1
31%
=364.65kg/(台⋅次) 再生时碱液：
取再生碱液浓度c=4%
m1s,r=ms,p
c=113.04⨯14%
=2826kg/(台⋅次) 稀释用水：
Vs,r-ms,i
364.65
s=
m1000
=
2826-=2.46m31000
进碱时间：
取进碱速度vs=6m/h，再生碱液密度ρ=1.0g/cm3 ts,r
60⨯2826
s=
60m1000A=
=9min
1vsρ
1000⨯3.142
4
⨯2⨯6⨯1.0
（10）.每台再生用碱量
小反洗（反洗）用水：
取反洗流速v=8m/h（v=5~10m/h），反洗时间t=15min14 VvA8⨯
3.1t
⨯22
⨯153b=
60
=60
=6.28m/(台⋅次) 置换用水：
置换水流速υ≤5h，取υ=5m/h,置换时间t=30min
5⨯
3.14V1td
d=
υA⨯22
⨯3060
=
60
=7.85m3 小正洗用水：
取小正洗用水流速v=8m/h（v=7~10m/h）， 小正洗时间t=8min（t=5~10min）
⨯
3.14 VvA81t
⨯22
⨯8f1=
60
=60
=3.35m3/(台⋅次) 正洗用水：
取阴树脂正洗水比耗aA=2m3/m3（aA=1~3m3/m3） Vf=VRAaA=6.28⨯2=12.56m3/(台⋅次) 集中供应自用水：
V2=Vs+Vd+Vb=2.46+7.85+6.28=16.59m3/(台⋅次) 总自用水：
V1=Vs+Vb+Vd+Vf1+Vf=16.59+3.35+12.56=32.5m3/(台⋅次) （11）每台再生用压缩空气量
逆流再生顶用压缩空气量q为0.2~0.3m3(m2∙min)
，
取q=0.3m3⋅(m2⋅min)，压缩空气压力0.03~0.05MPa
VA14ai=qA1ts=0.3⨯
3.4
⨯22
⨯9=8.48m3/(台⋅次) （12）每天耗碱量：
AmAms,iRnn364.65⨯2⨯2
s
=
1000
=
1000
=1.46t
（13）年耗碱量：
mAs,a=mAs⨯
700024=1.46⨯7000
24
=425.83t （14） 每小时自用水量 由前级供的自用水：
VAf1)RnA
n12.56+3.35)⨯2⨯2
f=
(Vf+V24
=
(24
=2.65m3/h
有集中供应的自用水：
A
VAV2
=2Rnn24=16.59⨯2⨯224
=5.42m3/h
总自用水：
VA
VA1Rnn=32.5⨯2⨯231=2424
=5.42m/h
4.4除碳器的计算：
表4 除CO2器设备规格 产水
型号 GTF-60 GTF-80 GTF-100 GTF-120 GTF-150 GTF-180 GTF-200 GTF-250
规格 φ600 φ800 φ1000 φ1200 φ1500 φ1800 φ2000 φ2500
（m/h） 16.8 30.0 46.8 67.8 106 152 187 293
4-72-11NO3 4-72-11NO3 4-72-11NO3.6 4-72-11NO3.6 4-72-11NO4 4-72-11NO4 4-72-11NO4 4-72-11NO4.5
3
填料高度
配用风机型号
（mm） 2500 2500 3700 3700 3700 3700 3700 3700
设备总高（mm） 4410 4424 5770 5986 6081 6174 6234 6407
设备重量（kg） 1785 2836 3165 4814 6855 9073 11690 17030
注：l、设计进水CO2含量为330mg/l，当进水CO2含量大于或小于3300mg/l时，
塔高可增减，填料层也相应增减。 2．本设备需配水箱或水池。 3．设计出水CO2含量为5—10mg/l。 4．填料选用聚丙烯矩鞍型M50。 5．环境保管保温度4～45℃。 （1）.除碳器设备出力 正常出力：
QnD=QnA+V1A=146.06+5.42=151.48m3/h
最大出力：
DAQmax=Qmax+V1A=207.56+5.42=212.98m3/h
(2) 除CO2器台数选择
对单元制系统，每套系统设除碳器1台，则水处理系统中除碳器总台
DADA
数为：正常出力时台数nn，最大出力时台数nmax =nn=nmax
DADA所以 nn=nmax=3 =nn=2 nmax
每台出力为：
Q151.48Q≥nD==75.74≈76m3/h
2nn
Qnmax=76⨯3=228m3/h≥Qmax=212.98m3h
D
D
D
满足Qnmax≥Qmax，符合要求。 （3）检验除碳器的喷淋密度
根据除碳器出力选用型号为GTF─150，φ1500mm的大气除碳器，用风机型号为4-72-11NO4。q
Q4Q4⨯7632
q====43m/(m∙h)22
A1πd3.14⨯1.5
DD
()
式中q——喷淋密度，对大气式除碳器应小于或等于60m3/(m2∙h)；
A1——选择的除碳器截面积，m2 d——选择的除碳器的直径，m （4）除碳器进出水中二氧化碳的计算 进水中的二氧化碳：
1-2-
C1=44[HCO3]+22[CO3]+[CO2]
2
109.6=44⨯+0+8.55=87.58mg/L
61.02
1-2-
式中 [HCO3],[CO3]——阳床进水中相应物质的浓度，mmol/L
2
[CO2]——阳床进水中二氧化碳的浓度，mg/L （5）大气式除碳器的设备计算
根据进水中CO2含量进水水温，选取25×25×3拉西瓷环的除CO2器，在表中获得填料高度。 所需的解析面积：
Q(c1-c2)⨯10-3A=
K∆c
式中
Q——每台除CO2器设计出力，m3/h
∆c——对数平均浓度差，kg/m3
K——解析常数，m/h，与水温及喷淋密度等有关的系数，对于
拉西瓷环可按图查得，数据为0.4。
此时，∆c=
c1-c287.58-4.0
⨯10-3=⨯10-3=0.026kg/m3 2.44lg12.44lg
c24.0
Q(c1-c2)⨯10-376⨯(87.58-4.0)⨯10-3
==610.78m2 A=
K∆c0.4⨯0.026
填充高度H： H=
A610.78==1.70m A1S3.14⨯(1.5/2)2⨯204
式中 S——填料的比面积，取204m2/m3 A1——除CO2器截面积，m2
其中：出水中的二氧化碳含量为3~5mg/L，取4mg/L
表5 大气式除CO2器的填料高度（m）
进水温度（℃） 15 20 25 30 35 40
67 2.5 2.0 2.0 1.6 1.6 1.6
114 3.15 2.5 2.5 2.0 2.0 1.6
进水中CO2含量（mg/L） 165 3.15 3.15 2.5 2.5 2.0 2.0
222 4.0 3.15 3.15 2.5 2.5 2.0
287 4.0 3.15 3.15 2.5 2.5 2.0
360 4.0 4.0 3.15 3.15 2.5 2.5
443 4.0 4.0 3.15 3.15 2.5 2.5
（6）大气式除碳器的风机校核
根据上述结果，可以从定型的系列产品中选取除CO2的规格尺寸及配
套风机的型号。对风机的风量和风压，还可以进行如下校验。
风量 Q'=iQ=25⨯76=1900m3/h
风压 p=rH+(295~392)=300⨯1.70+350=860Pa
式中 i——气水比，对上述填料，i=20~30m3/m3，取25m3/m3 A1——单位填料高度的空气阻力，该值与填料种类、喷淋密度、气水比等有关，r=200~500Pa/m，取300Pa/m。
4.5阳床的计算：
（1）阳床设计出力
正常 QCD
n=Qn=151.48m3/h 最大 QCD
max=Qmax=212.98m3/h （2）总工作面积
C
正常 AQn151.48
n=v=
30≈5.05m2 C最大 AQax212.98
max=mv=
30
=7.1m2 式中取流速v=30m/h （3）选择阳交换器运行的台数
采用XS系列阳离子交换器，选取规格为Φ2000mm 正常 nC
Ann=
A=4An4⨯5.05d2=3.14⨯22=1.61台≈2台 1π最大 nC
Amaxmax=
A=4Amaxπd2=4⨯7.1
3.14⨯22
=2.26台≈3台 1式中 A1,d——所选的阳交换器截面积和直径(㎡，m) （4）校验实际运行流速
Q151.48
=24m/h 正常 vn=nC=
3.14A1nn
⨯22⨯24
C
最大 vmax
Q212.98=maxC==22.61m/h
3.14A1nmax
⨯22⨯34
C
此时vn在20～30m/h范围内，实际流速没有超过规定值，设计符合要求。
（5）进水中阳离子含量
38.03
=1.90mmol/L 20.049.88
=0.81mmol/L 非碳酸盐硬度HF=HMg=
12.16
碳酸盐硬度HT=HCa=
钠、钾离子浓度cNa+,K+
Na+K+8.60=+=+=0.37mmol/L 22.9939.1022.9939.10
总阳离子∑C=HT+HF+Na++K+=3.08mmol/L （6）每台阳床内树脂的体积(m3)
VRC=A1hRC=
3.14
⨯22⨯1=3.14m3 4
式中 hRC——阳床树脂装载高度，为1m （7）正常出力时周期制水时间(h)
取阳树脂工作容量为EC=900mol/m3（一般EC=800~900mol/m3）
T=
VRCEC3.14⨯900
==12.12h C
151.48Qn
⨯3.08CC∑2nn
2424
==1.98≈2次 T12.12
（8）正常出力时每台每昼夜再生次数
R=
（9）每台再生时用酸量(kg/(台次))
100％酸 ：取阳树脂再生耗碱量gC=52g/mol（gC=50~55g/mol）
ma,p=
VRCECgC6.28⨯900⨯52
==293.9kg/(台⋅次)
10001000
工业酸 ：取工业酸浓度ε=31%
m1
a,i=ma,p
ε
=293.9⨯
100
31
=948.06kg/(台⋅次) 再生用酸液 ： 式中再生酸液浓度c=5%
m1a,r=ma,p
C=293.9⨯1005
=5878.kg/(台⋅次) 稀释用水(m3) ：
Va=(ma,r-ma,i)
11000=(5878-948.06)⨯1
1000
=4.93m3 进酸时间 ：vs=6m/h，再生酸液密度ρ=1.025g/cm3
t60ma,r⨯578
a=
1000A=18.261vρ
=
601000⨯min
4
⨯22
⨯6⨯1.025
式中：gC——阳树脂再生酸耗(g/mol) ε——工业酸浓（纯）度（%） C——再生酸液浓度（%） ρ——再生酸液密度(g/cm³) v——再生酸液流速(m/h)，取6 m/h （10）每台再生用水量(m³/(台次)) 小反洗（反洗）用水：
8.00⨯
3.14 V⨯22
⨯15b=
vA1t
60
==6.28m360
/(台⋅次) 式中 v——反洗水流速(m/h)，反洗水流速υ范围5~10h，取8.00 m/h t——反洗时间(min)，取15 min 置换用水： 5⨯
3.14 VvA1t
d=
⨯22
⨯3060
=60
=7.85m3/(台⋅次) 式中 v——置换水流速(m/h)，置换水流速υ≤5mh，取5 m/h t——置换时间(min)，取30 min
小正洗用水： 12⨯
3.14⨯22
⨯8 V1t
f1=
vA60
=60
=5.02m3/(台⋅次) 式中 v——小正洗流速(m/h)，小正洗水流速υ范围10~15h，取12 m/h t——小正洗时间(min)，反洗时间t范围5~10，取t=8min 正洗用水 ：
Vf=VRCaC=6.28⨯2=12.56m3/(台⋅次)
式中aC——阳树脂正洗水比耗(m³/m³),aC为1~3m3m3,，取2 m³/m³ 集中供应自用水 ：
V2=Va+Vd=4.93+7.85=12.78m3/(台⋅次) 总自用水 ：
V1=Va+Vb+Vd+Vf1+Vf=12.78+6.28+5.02+12.56=36.64m3/(台⋅次) 11）每台再生用压缩空气量(m³/(台次))
VC
3.14
ai=qA1ta=0.3⨯
4
⨯22⨯18.26=17.2m3/(台⋅次) 式中 q——逆流再生顶压用压缩空气量，为0.2~0.3m3/(m2
min)，0.3m3/(m2min )12）每天耗酸量(t)
mC
a=
ma,iRnC
n06⨯2⨯2
1000
=
948.1000
=3.79t
13）年耗酸量(t)
mC
a,a=mC
7000a
24=3.79⨯7000
24
=1105.42t 14） 每小时自用水量 由前级供应的自用水：
C
VC
f1+Vf)Rnn
28+5.02+12.56)⨯2⨯2
f=
(Vb+V24
=
(6.24
=3.98m3/h
集中供应的自用水：
取
（（（（
V2
C
VRn12.78⨯2⨯2=2n==2.13m3/h
2424
C
总自用水
VRn36.64⨯2⨯2
V1=1n==6.11m3/h
2424
C
C
混床、阴床、阳床系统中集中供应的自用水量应小于混床后供水的余量，若设计中取的余量系数值为a=1.2，因此，应对其进行校验，计算如下。 总集中供应水：
V集=V混+V阴+VCm3/h 2=0.076+2.77+2.13=4.976混床中余量水：
'⨯(a-1)=101.25⨯(1.2-1)=20.25m3/h V余=Qn
校核得：
V集≤V余
→ 满足要求
因此，上述一级水处理系统集中自用水量可以满足各床洗涤再生的要求，计算数据合理可靠。
4.6 滤池及澄清池的计算：
滤池及混凝澄清设备的设计也有两种方法，一是根据出力对设备规范、结构尺寸作详细的设计计算，二是按现有的定型设计选用定型设备。一般情况可按第二种方法进行。
1. 滤池常用的有无阀滤池、虹吸滤池、重力式空气擦洗滤池等。其设计如下： (1) 滤池设计出力 正常时：
C QnF=1.04(Qn+V1C+b)=1.04⨯(151.48+6.11+10)=174.29m3/h
最大时：
FCQmax=1.04(Qmax+V1C+b)=1.04⨯(212.98+6.11+10)=237.25m3/h
上述各式中1.04是考虑滤池反洗自用水而增加的系数，称自用水率。自用水率与水的处理方式有关，当混凝澄清处理时，该值取4%，如果是压力式过滤器的直流混凝过滤，则该值可高达20%。b值为滤池出水的其他自用水量（如混凝剂配制用水、冲洗用水，活性炭床反洗水等）。 (2) 滤池的选择
根据设计出力从滤池定型规格中进行选择，现选择单台出力为200(m3/h)的无阀滤池,填料采用双层石英砂，其滤池规格及填料数据如表6。
表6 无阀滤池规格
项目 出力 格数 单位 m3/h 数据
200
个 2
尺寸 m 3.3×3.3
滤料高 m 0.4
粒径 mm 0.5~1.0
滤池高 反洗水箱数 m 4.65
个 2
F
nmax则其所需台数为：
F
Qmax238.25===1.19≤2 Q200
n
F
max
Fnmax
取整数，但不得少于2台(合格)且：
F(nmax-1)Q=(2-1)⨯200=200≥QnF=174.29m3/h。
因此，取两台可以满足要求。 (3) 校验运行流速
QnF174.29υn=F==16m/h
nmax-1A12-1⨯3.3⨯3.3
υmax
FQmax238.25=F==10.94m/h nmaxA12⨯3.3⨯3.3
式中，A——每台滤池工作面积，m2
计算所得流速要符合10~18m/h，否则要重新进行选择。现数据合格，
F
则nmax为确定的设备台数
(4) 周期制水时间
FnmaxVFx2⨯3.32⨯0.4⨯2500T=F==17.85h
Qn(c1-c2)174.29⨯10-3式中VF —— 每台（格）滤池的滤料体积，m³
x —— 滤料泥渣容量，在采用粒径为0.5~1mm大理石和石英砂单层滤料
时，水经澄清处理时的x值约为1250g/m³，水经直流混凝时的x值约为1500 g/m³；对粒径为0.5~1mm单层无烟煤滤料的x值约为1500 g/m³；双层滤料的x值约为单层滤料的两倍。本设计采用双层石英砂，取2500 g/m³。
c1—— 滤池进水中悬浮物含量，对经混凝澄清处理的水，可取10mg/L c2—— 滤池出水中悬浮物含量，一般为2~5mg/L，式中取3mg/L。 (5) 每昼夜每台（格）滤池反洗次数
R=
2424
==1.51≈2 T17.85
R不得超过2，计算满足标准。 (6) 反洗用压缩空气量
60qA1t60⨯20⨯3.32⨯5V===65.34m3/(台⋅次)
10001000
F
ai
式中 q——空气擦洗强度，取20 L/(㎡s);
t——空气擦洗时间，一般为2~5min，现取5min，压缩空气压力一
般为0.05MPa (7) 自用水率校核 自用水率：
F
65.34⨯2Vai
γ=F⨯100%=⨯100%=4,2%
Qn174.29⨯17.85
TF
nmax
计算所得自用水率，应与事先假设值b相比较，若相差甚远则应重新进行计算。现验证如下:
V校=QnF⨯γ=174.29⨯4.2%=7.32≈b(b=10m3/h)
假设的b可行，多余的水量可以满足滤池其他供水的需求，滤池设计合理，计算数据可靠。 2.澄清池选择计算
混凝澄清设备目前常用的有机械搅拌加速澄清池及水力循环加速澄清池、沉淀池和接触混凝设备用的较少。机械搅拌加速澄清池适用于进水悬浮物含量小于5000㎎/L的原水；水力加速澄清池适用于进水悬浮物含量小于2000㎎/L的原水，它们的出水悬浮物含量都可以达到10㎎/L以下。
根据本课题的设计要求，采用机械搅拌式澄清池。其规格如下表7：
表7 机械搅拌式澄清池设计规格
项目 单位 数据
出力 m3/h 200
池径 m 9.8
池高 m 5.3
泥斗数 个 2
总容积 m3
环 形
315
出水槽形式
(1) 澄清池设计出力
正常：
Cl Qn=QnF=174.29m3/h
最大：
ClF Qmax=Qmax=238.25m3/h
(2) 澄清池的选择
可根据计算的出力从澄清池定型规格中进行选择，如选用的澄清池单台出力为Q(m³/h)，则按下面关系确定台数
n
Cl
max
Clnmax
ClQmax238.25===1.19≤2 Q200
ClClClQ(n-1)Q≥Qmaxmaxn式中，取整数，但不得少于2台，且应满足
此时:
ClCl
(nmax-1)Q=(2-1)⨯200=200m3/h≥Qn=174.29m3/h
(3) 加药系统计算
选择混凝剂为聚合氯化铝，药品浓度为30%，混凝时配置成8%的溶液，
投加的混凝剂剂量DN为每升10毫克。计算如下，
每小时加药量：
1.1QnClDN1.1⨯174.29⨯10
==6.39kg m=
1000ε1000⨯0.3
Cl
t
每天加药量：
Cl
md=24mtCl=24⨯6.39=153.36kg
每年加药量：
7000mtCl
m==7⨯6.39=44.73t
1000
Cla
每小时投加药液量： V
Cl
mtCl6.39===0.08m3 1000c1000⨯0.08
式中 1.1——澄清池自用水率按10%考虑
c——投加的混凝剂浓度，固体药剂一般配成5%~10%溶液投加，按8%计算
ε——药品纯度，%
如果原水碱度很低，加入混凝剂后出水碱度低于0.4mmol/L时，则应考虑加碱措施。加碱量按保证出水碱度为0.4mmol/L进行计算。 (4) 排污量计算
正常运行时排污量
QnCl(c1-c2+c3)174.29⨯(49.3-10.0+10.0)Bn===0.34m3/h
2500025000
最大出力时排污量
Bmax
ClQmax(c1+c3-c2)238.25⨯(49.3-10.0+10.0)===0.47m3/h
2500025000
式中 c1——澄清池进水中悬浮物含量，49.3㎎/L c2——澄清池出水中悬浮物含量，10.0㎎/L
c3——每升水中因投加药剂而产生的沉淀物数量，可根据反应式计算，10.0㎎/L
25000——排泥浓度，㎎/L (5) 澄清池设计进水流量
Cl
Q'=Qmax+Bmax+b=238.25+0.47+20=258.72m3/h
式中， b——取样等自用水量（不包括排污），取b=20m³/h
校正，
ClQ'≈1.1Qmax=1.1⨯238.25=262.08m3/h
由于计算值和校正值相似，符合标准。
五、箱类的选择
5.1除盐水箱
除盐水箱其总有效容积为最大一台锅炉每小时最大连续蒸发量的2～３倍，并能满足机组启动和锅炉化学清洗需要。
当采用自动水集中供应时，可以设专用自用水箱，此时自用水从除盐水箱中抽取。除盐水箱一般布置在混床之后，但也有设置在阴床和阳床之间的，甚至在混床之后再设除盐水箱的两极除盐水箱，此时前一级水箱兼做自用水箱。
V总=3De=3⨯1025=3075m3
所以选用4台容积为800m3（壁为阶梯型）的水箱，顶为球面顶。
5.2 清水箱
清水箱置于无阀滤池之后，后接强酸阳离子交换器。清水箱不少于两台，有效容积为1～2小时清水消耗量，取1.5小时。
F
V总=1.5Qmax=1.5⨯238.25=357.38m3
所以选用2台容积为200m3的水箱，顶型为锥型。
5.3 中间水箱
中间水箱置于除碳器和阴床之间，每套系统一台，共两台。
对单元制系统，中间水箱容积为每套设备出力的2～5min储水量，最小不少于2m3，取3min储水量。
V总=
3D3Qmax=⨯212.98=10.65m3 6060
六、总结
本设计中的设备如下： 6．1
补给水设备
3
澄清池：2个，机械搅拌式澄清池，出力200m/h，池径9.3m，池高5.8m 滤池：2个，重力无阀滤池，出力200m3/h,两格，每个尺寸3.3×3.3，双反洗水箱，滤池高4.65m
阳离子交换器：3台，XS系列阳离子交换器φ2000mm，出水量78.5 m3/h，设备高度6130 mm
除碳器：3台，GTF-150型φ1500mm，产水量106 m3/h，填料高3.7 m，设备总高度6081 mm
阴离子交换器：3台，XS系列阳离子交换器φ2000mm，出水量78.5 m3/h，设备高度6130 mm
混床：2台，XS系列混合离子交换器φ200mm，出水量157 m3/h，滤速50 m/h
6．2箱类
除盐水箱：4台，800 m
3
顶型为球面顶。
清水箱：2台，200 m3 ，顶型为锥型。 中间水箱：2台，200 m3 ，顶型为锥型。
七、平面布置图说明
根据混床、阳床、阴床、除碳器的计算，可以得出混床、阳床、阴床所需要的台数、每台设备在正常时候所需进水量、进水流速、混床中树脂体积，进酸进碱时间、酸碱浓度以及稀释酸碱所用水量、树脂所用周期、反洗用水、反洗时间、最终得出总的用水量。与在出现故障时所需的台数和最大进水量、进水流速、混床中树脂体积，进酸进碱时间、酸碱浓度以及稀释酸碱所用水量、树脂所用周期、
反洗用水、反洗时间、最终得出出故障时总的用水量。根据最终所得数据确定混床、阳床、阴床的高度、直径。根据水流经每一台设备的先后顺序确定各个设的位置，设定好较好的比例，根据资料和图集进行画图。
画图时时需要注意的是画的是平面布置图，应该按照平面布置图的规则。不需要画管道绿化整体等部分，只需要画出俯视图。应注意比例的选择，结构的布置，以及图像的整体美观。
八、系统布置图说明
根据混床、阳床、阴床。除碳器的计算、可以得出混床、阳床、阴床所需要的台数、每台设备在正常时候所需进水量、进水流速、混床中树脂体积，进酸进碱时间、酸碱浓度以及稀释酸碱所用水量、树脂所用周期、反洗用水、反洗时间、最终得出总的用水量。与在出现故障时所需的台数和最大进水量、进水流速、混床中树脂体积，进酸进碱时间、酸碱浓度以及稀释酸碱所用水量、树脂所用周期、反洗用水、反洗时间、最终得出出故障时总的用水量。根据最终所得数据确定混床、阳床、阴床的高度、直径。根据水流经每一台设备的先后顺序确定各个设备的位置，设定好较好的比例，根据资料和图集进行画图。
系统布置图比较复杂，不同于平面布置图。是一个厂的正视图，画的是每个设备的外部轮廓，以及各个设备之间的连接管道，其中管道的进出，在设备中的输送与流通都要画出。
九 、设计总结与思考
通过锅炉补给水课程设计，巩固和加深了我对《热电厂水处理》课程教学内容的理解；增强我的工程概念，培养了我运用所学知识解决实际问题的能力；使我在设计计算、制图、查阅资料、使用设计手册及设计规范等基本技能上得到初步训练，深化和扩展我的专业知识；培养和提高我的计算能力、设计和绘图的水平；培养和提高我查阅资料、运用工具书制订初步设计方案的能力；培养我在教
师指导下，能独立进行一套电厂化学补给水主要设备及构筑物工艺设计的能力。
火力发电厂中锅炉机组的参数越高，其热能利用率就越高，发电的经济型也越好，但是机组参数越高，对水处理技术要求也越严，由于电厂所使用的水一般来源于江、河、湖等，水中含砂量、含盐量大，不能满足电厂长期用水的要求，所以为降低锅炉炉管的腐蚀速率，减小炉管沉积物与结垢量，提高蒸汽品质，必须对锅炉补给水进行彻底的除盐处理，使各项水质指标符合电厂用水要求，延长相关设备的使用寿命，提高电厂经济效益。
此次水处理课程设计根据机组要求对其水处理系统进行了设计计算，基本能够达到改善锅炉补给水水质，使锅炉的水汽品质控制在合格指标以内，以满足锅炉补给水的要求，从而减缓锅炉炉内的结垢和腐蚀，延长化学清洗周期。本次课程设计进一步巩固和加深我们的理论知识，并结合实践，学以致用。通过对火力发电厂锅炉补给水处理课程设计，使我们了解火力发电厂锅炉补给水处理的流程设备及管道的流向，进一步了解电厂中有关水处理的操作过程，提高我们独立提出问题、分析问题、解决问题和实际操作的能力。
在此次设计中遇到了一些问题，首先，对所学理论知识掌握不牢，以致无法准确选择设备的计算参数，为设备的选择带来一定困难；其次，整体对电厂的认识不够，对水处理过程没有一个明确清晰的思路，因此在画平面布置图和流程图时虽然有书上的图进行才参考，但仍遇到了困难。但整体来讲，本次设计的收获很多。
最后感谢老师的悉心指导。
十 、主要参考文献
[1]周柏青 陈志和 热力发电厂水处理（第四版） 中国电力出版社，2009 [2]冯逸仙．反渗透水处理系统工程．北京：中国电力出版社，2005． [3]李增元．火力发电厂水处理及水质控制．北京：中国电力出版社，2000． [4]许立国．火力发电厂水处理技术．北京：中国电力出版社，2006． [5]火力发电厂化学设计技术规程（DL/T5068—2005）． [6]汪大翚等.水处理新技术及工程设计.化学工业出版社.2000. [7]朱志平等. 火力发电厂锅炉补给水处理设计.中国电力出版社.2009.