Tkc q3 chuong 14 he thong xu ly nuoc khu khoang (rev3)

Chương

14
HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC KHỬ KHOÁNG

Tháng 10/2017
Thực hiện:

Cao Minh Thiện

Kiểm tra:

Nguyễn Quỳnh Như

Ngày

Ký tên


MỤC LỤC
1.
1.1.
1.2.
2.
2.1.
2.2.
3.
3.1.
3.2.
3.3.
3.4.

4.

TỔNG QUAN VỀ CƠNG NGHỆ ...............................................................................1
Tổng quan về cơng nghệ ..............................................................................................1
Mơ tả hệ thống..............................................................................................................1
TIÊU CHÍ THIẾT KẾ..................................................................................................2
Cơng suất thiết kế hệ thống ..........................................................................................2
Tiêu chuẩn áp dụng ......................................................................................................2
PHÂN TÍCH LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KỸ THUẬT ................................................2
Phân tích thơng số đầu vào ...........................................................................................3
Phân tích cơng nghệ .....................................................................................................6
Lựa chọn cơng nghệ cho hệ thống xử lý nước khử khống. ........................................8
Tính tốn ......................................................................................................................9
PHỤ LỤC VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................20


Tổng Cơng Ty Phát Điện 3

Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện

Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2

1.

TỔNG QUAN VỀ CƠNG NGHỆ

1.1.

Tổng quan về cơng nghệ

Trong nhà máy điện ngưng hơi, chu trình hơi nước là một chu trình kín nên trên lý
thuyết việc tổn thất nước khử khống cung cấp cho lị hơi là khơng có. Tuy nhiên,
trong thực tế vận hành nhà máy thường xuyên phải bổ sung một lượng nước khử
khoáng để cân bằng với lượng nước đã tổn thất như: lượng xả đáy lò thường xuyên,
lượng nước xả đáy lò định kỳ, lượng nước bổ sung cho hệ thống nước làm mát mạch
kín, lượng nước dùng bổ sung cho các hệ thống phụ trợ, lượng hơi rị rỉ thốt ra ngồi.
1.2.

Mơ tả hệ thống

Nước bổ sung lị hơi (nước khử khống) để bù lại phần mất đi trong chu trình nhiệt cần
phải được kiểm sốt chặt chẽ và dịng nước này yêu cầu phải có chất lượng cao. Do
đó, nước này cần phải được lấy từ bể chứa nước khử khoáng. Một phần nhỏ của dòng
nước này cũng được sử dụng cho hệ thống làm sạch nước ngưng.
Hệ thống xử lý nước khử khoáng: nước đã lọc từ thiết bị lọc MF/UF (hoặc SWRO
trong trường hợp nước biển) được tiếp tục xử lý bằng hệ thống RO (BWRO). Nước
sau hệ thống RO đi qua các thiết bị xử lý bao gồm thiết bị khử khí và trao đổi ion hỗn
hợp để khử khoáng nước.
1.2.1.

Phạm vi thiết kế

Hệ thống khử khoáng cho Nhà máy nhiệt điện bao gồm, nhưng không giới hạn các
hạng mục chính sau:
 Các bơm cấp nước vào bộ lọc micron trước RO
 Các bộ lọc trước RO
 Các bơm áp lực cao cấp nước vào RO
 Các bộ RO
 Hệ thống rửa RO tại chỗ
 Thiết bị khử khí

 Các bơm chuyển tiếp từ thiết bị khử khí
 Thiết bị trao đổi ion hỗn hợp
 Các bơm tái sinh
 Các bồn chứa nước khử khoáng
 Hệ thống châm hóa chất
 Các điểm đấu nối đến hệ thống phân phối nước khử khống
 Các bơm, máy thổi khí, đường ống và van, v.v
1.2.2.

Cấu hình

Để đảm bảo hoạt động ổn định và đáng tin cậy của hệ thống xử lý nước thơ và tồn
bộ nhà máy điện, hệ thống khử khống cần được thiết kế có đủ cơng suất và cấu
hình hợp lý (đủ cho dự phịng).
Quyển 3, Chương 14 – Hệ thống xử lý nước khử khoáng
Ấn bản 3, tháng 10/2017

Trang 1 / 20


Tổng Công Ty Phát Điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2

Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện

Theo đó hệ thống xử lý nước khử khống được thiết kế với cấu hình 3×50%,các
thiết bị khử khí 1×100% và trao đổi ion hỗn hợp 2×100%.
2.

TIÊU CHÍ THIẾT KẾ

2.1.

Công suất thiết kế hệ thống

 Hệ thống xử lý nước khử khoáng được thiết kế phù hợp với công suất và công nghệ
của nhà máy
 Công suất chứa của hệ thống xử lý nước khử khoáng được thiết kế đảm bảo nhu
cầu dầu cho nhà máy khởi động và đốt bổ sung trong thời gian 48h.
 Nhu cầu nước khử khống được tính tốn dựa trên chế độ vận hành của nhà máy
(BMCR) và đặc tính của lị hơi.
2.2.

Tiêu chuẩn áp dụng

2.2.1.

Tiêu chuẩn Việt Nam

 QCVN 02: 2009/BYT – Tiêu chuẩn chất lượng nước sinh họat.
 TCVN 5499 1995 Chất lượng nước. Phương pháp Uyncle (Winkler)xác định oxy
hòa tan
 TCVN 2981-79: Ống và phụ tùng bằng thép. Ống thép hàn. Kích thước cơ bản.
 TCVN 5634 1997 Bơm cấp nước ly tâm - Yêu cầu kỹ thuật.
 TCVN 7704: 2007 Nồi hơi - yêu cầu kỹ thuật về thiết kế, kết cấu chế tạo, lắp đặt,
sử dụng và sửa chữa.
 Các tiêu chuẩn khác
2.2.2.

Tiêu chuẩn quốc tế

 API-610: Centrifugal Pumps for Petroleum, Heavy Duty Chemical and Gas
Industry Services.
 BS 1387: Specification for screwed and socketed steel tubes and tubulars and for
plain end steel tubes suitable for welding or for screwing to BS 21 pipe threads
 API-650: Welded Steel Tanks for Oil Storage.
 JIS-B-8223: Quality of Boiler feed water
 DLT-5000-2000: Technical Code for Designing Fossil Fuel Thermal Power plant
 Các tiêu chuẩn khác.
3.

PHÂN TÍCH LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KỸ THUẬT

Quyển 3, Chương 14 – Hệ thống xử lý nước khử khoáng
Ấn bản 3, tháng 10/2017

Trang 2 /20

Rev.3


Tổng Công Ty Phát Điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2

3.1.
3.1.1.

Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện

Phân tích thơng số đầu vào

Chất lượng nước đầu vào
Nguồn nước đầu vào cung cấp cho hệ thống xử lý nước khử khoáng phải đáp
ứng được các yêu cầu của tiêu chuẩn chất lượng nước sinh hoạt QCVN 02:
2009/BYT:
Tiêu chuẩn chất lượng nước sinh hoạt QCVN 02: 2009/BYT

TT

Đơn vị
tính

Tên chỉ
tiêu

tối đa cho phép
I

1

Phương pháp thử

Giới hạn

15

Mức độ
giám sát

II

Màu
sắc(*)

TCU

15

TCVN 6185 - 1996

A

2

Mùi vị(*)

-

Khơng có Khơng
Cảm
quan,
hoặc A
mùi vị lạ
có mùi SMEWW 2150 B và
vị lạ
2160 B

3

Độ đục(*)

NTU

5

(ISO 7887 - 1985) hoặc
SMEWW 2120

5

TCVN 6184 - 1996

A

(ISO 7027 - 1990)
hoặc SMEWW 2130 B
4

Clo dư

mg/l

Trong
khoảng
0,3-0,5

-

SMEWW 4500Cl hoặc A
US EPA 300.1

5

pH(*)

-

Trong
khoảng
6,0 - 8,5

Trong
khoảng
6,0 - 8,5

TCVN 6492:1999 hoặc A
SMEWW 4500 - H+

6

Hàm
lượng
Amoni(*)

mg/l

3

3

SMEWW 4500 - NH3 C A

hoặc
SMEWW 4500 - NH3 D

7

Hàm
mg/l
lượng Sắt
tổng
số
(Fe2+ +
Fe3+)(*)

0,5

0,5

TCVN 6177 - 1996 (ISO B
6332 - 1988) hoặc
SMEWW 3500 - Fe

8

Chỉ
số mg/l
Pecmanga
nat

4

4

TCVN 6186:1996 hoặc A
ISO 8467:1993 (E)

Quyển 3, Chương 14 – Hệ thống xử lý nước khử khoáng
Ấn bản 3, tháng 10/2017

Trang 3 /20


Tổng Công Ty Phát Điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2

TT

Tên chỉ
tiêu

Đơn vị
tính

Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện

Phương pháp thử

Giới hạn
tối đa cho phép
I

Mức độ
giám sát

II

9

Độ cứng mg/l
tính theo
CaCO3(*)

350

-

TCVN 6224 - 1996 hoặc B
SMEWW 2340 C

10

Hàm
lượng
Clorua(*)

mg/l

300

-

TCVN6194 - 1996

Hàm
lượng
Florua

mg/l

11

(ISO 9297 - 1989) hoặc
SMEWW 4500 - Cl- D
1.5

-

TCVN 6195 - 1996

B

(ISO10359 - 1 - 1992)
hoặc SMEWW 4500 F-

12

Hàm
mg/l
lượng
Asen tổng
số

13

Coliform
tổng số

14

A

0,01

Vi khuẩn/ 50
100ml

0,05

TCVN 6626:2000 hoặc B
SMEWW 3500 - As B

150

TCVN 6187 - 1,2:1996

A

(ISO 9308 - 1,2 - 1990)
hoặc SMEWW 9222

E.

coli Vi khuẩn/ 0
hoặc
100ml
Coliform
chịu nhiệt

20

TCVN6187 - 1,2:1996

A

(ISO 9308 - 1,2 - 1990)
hoặc SMEWW 9222

Yêu cầu chất lượng nước khử khống đầu ra

3.1.2.

Trong q trình thiết kế, chất lượng nước lò hơi được thiết kế tuân theo tiêu
chuẩn JIS-B-8223 hoặc tiêu chuẩn khác tương đương hoặc tiêu chuẩn của nhà
sản xuất lò hơi.
Tiêu chuẩn chất lượng nước cấp lị hơi (dưới tới hạn)
Số

Thơng số

1

pH (25°C)

2

Độ dẫn điện

Đơn vị

Tiêu chuẩn

Ghi chú

8.5-9.6
S/cm

Quyển 3, Chương 14 – Hệ thống xử lý nước khử khoáng
Ấn bản 3, tháng 10/2017

0.5

Trang 4 /20


Tổng Công Ty Phát Điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2

Số

Thơng số

Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện

Đơn vị

Tiêu chuẩn

3

Hàm lượng Oxy hòa tan

g/L

≤7

4

Hydrazin (N2H2)

g/L

10~50

5

Silica

g/L

≤ 0.02

6

Fe

g/L

≤ 20

7

Cu

g/L

≤5

8

Photphat

g/L

0.1~0.3

9

g/L

Cl-

≤2

Ghi chú

Giá trị mong đợi ≤
2
Kiểm tra không
theo danh mục tuỳ
theo điều kiện vận
hành thực tế

Tiêu chuẩn chất lượng nước cấp lị hơi (trên tới hạn)
Số

Thơng số

Đơn vị

Tiêu chuẩn

1

pH (25°C)

2

Độ dẫn điện

S/cm

3

Độ cứng

mg/L

≤ 0.005

4

TDS

mg/L

0.05

5

Silica

g/L

≤ 0.01

6

Độ cứng

g/L

≤ 20

7

Na+

g/L

≤ 0.015

Ghi chú

6.8-7.1

Quyển 3, Chương 14 – Hệ thống xử lý nước khử khoáng
Ấn bản 3, tháng 10/2017

0.1

Trang 5 /20


Tổng Công Ty Phát Điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2

3.2.
3.2.1.

Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện

Phân tích cơng nghệ

Cơng nghệ xử lý nước khử khoáng bằng phương pháp trao đổi ion
Phương pháp trao đổi ion là quá trình trao đổi ion dựa trên sự tương tác hoá
học giữa ion trong pha lỏng và ion trong pha rắn. Trao đổi ion là một quá trình
gồm các phản ứng hố học đổi chỗ (phản ứng thế ) giữa các ion trong pha lỏng
và các ion trong pha rắn (là nhựa trao đổi). Sự ưu tiên hấp thu của nhựa trao
đổi dành cho các ion trong pha lỏng nhờ đó các ion trong pha lỏng dễ dàng thế
chổ các ion có trên khung mạng của nhựa trao đổi. Quá trình này phụ thuộc
vào từng loại nhựa trao đổi và các loại ion khác nhau.
Có hai phương pháp sử dụng trao đổi ion là trao đổi ion với lớp nhựa chuyển
động, vận hành và tái sinh liên tục; và trao đổi ion với lớp nhựa trao đổi đứng
yên (tĩnh), vận hành và tái sinh gián đoạn. Trong đó trao đổi ion với lớp nhựa
tĩnh là phổ biến.
Có 4 cơng đoạn trong q trình vận hành trao đổi ion: trao đổi, rửa ngược để
xới lớp nhựa, hoàn nguyên lớp nhựa, rửa sạch dung dịch.
 Trao đổi ion: nước nguồn theo dàn ống phân phối đi từ trên xuống với tốc
độ tính tốn, khi nước lọc ra có độ cứng tăng trên mức cho phép đã định
thì ngừng lọc để hoàn nguyên.
 Rửa ngược: Sau khi chất trao đổi ion trong bình trao đổi mất hiệu lực,
trước khi tái sinh thường dùng nước từ dưới hướng lên trên rửa ngược
mãnh liệt trong thời gian ngắn để rửa cặn bẩn, có thể dùng nước bể lọc sau
khi hồn ngun để xới, bởi vì trong nước rửa có chất hồn ngun cho
nên đồng thời với việc xới, bể lọc đã được hoàn nguyên một phần.
 Tái sinh: đây là một bước rất quan trọng trong thao tác vận hành bình trao
đổi ion, dung dịch hồn ngun có thể đi từ trên xuống hay đi từ dưới lên.
Do tính chất yêu cầu chất lượng của nhà máy điện thông thường sử dụng
bể lọc H-cationnit và bể lọc anion nên trong phạm đề tài chỉ trình bày đến
hai loại bể nói trên.
 Hồn nguyên bể lọc H-cationit bằng dung dịch HCl hoặc H2SO4. Tuy
nhiên, thường hay dùng axít H2SO4 (vì HCl đắt hơn, tuy nhiên HCl sẽ
hoàn nguyên triệt để hơn, chất lượng nước đầu ra cao hơn). Khi dùng axít

H2SO4 thì nồng độ H2SO4 trong dung dịch hồn ngun khơng được vượt
q 1.5%. Nếu nồng độ H2SO4 trong dung dịch hoàn nguyên lớn sẽ lắng
đọng thạch cao trên bề mặt các hạt cationit. Tuy nhiên, khi dùng dung dịch
H2SO4 nồng độ thấp (0.5÷2%) tái sinh, phương pháp tương đối giản đơn,
nhưng cần dùng lượng lớn H2SO4 loãng, thời gian tái sinh kéo dài, lượng
nước tự dùng cho thiết bị lớn, hiệu quả tái sinh tương đối kém. Do đó, có
thể áp dụng hoàn nguyên theo hai bậc. Đầu tiên hoàn nguyên bể lọc Hcationit bằng dung dịch H2SO4 1% để đuổi phần lớn ion Ca2+ và Mg2+
trong vòng 10 phút với lưu tốc 6 m/giờ, sau đó hồn ngun bằng dung
dịch H2SO4 5÷10%.

Quyển 3, Chương 14 – Hệ thống xử lý nước khử khoáng
Ấn bản 3, tháng 10/2017

Trang 6 /20


Tổng Công Ty Phát Điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2

Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện

 Hồn ngun bể lọc anion tính kiềm mạnh, nồng độ dung dịch NaOH
thường từ 2-4%. Tái sinh một số loại nhựa anionit tính kiềm mạnh dùng
phương pháp tái sinh hai bước: trước tiên dùng 50-60% của tổng NaOH
pha thành nồng độ 2-3% giữ với lưu tốc 5-6m/giờ thơng qua chất trao đổi,
sau đó đem NaOH cịn lại pha thành nồng độ 0.2-0.3% giữ lưu tốc
12m/giờ.
Phuơng thức hoàn ngun có hai loại: hồn ngun thuận dịng và hồn
ngun ngược dịng. Phương thức tái sinh thuận dịng: có ưu điểm là lắp đặt
đơn giản, thao tác thuận tiện, nhưng hiệu quả kém. Còn phương thức tái sinh

ngược dòng: là hai hướng chảy của dung dịch tái sinh và nước khi vận hành
ngược nhau. Vì vậy, trong quá trình dung dịch tái sinh đi vào, toàn bộ chất
trao đổi ở phần đáy bình trao đổi, tiếp xúc với dung dịch tái sinh mới, nên có
thể đạt trình độ tái sinh tương đối cao, rất có lợi cho việc phản ứng trao đổi.
Rửa nước sau khi hồn ngun hay cịn gọi là thời gian xả lọc đầu.
Cho nước nguồn vào bể lọc với tốc độ chậm 5-8 m/h để rửa dung dịch hồn
ngun cịn đọng lại trong lớp vật liệu, xả nước lọc đầu đến khi nồng độ ion
clo trong nước rửa bằng nồng độ ion clo trong nước nguồn thì ngừng lại và
cho bể lọc vận hành bình thường. Nên có bể giữ lại ½ nước rửa để tới bể lọc
3.2.2.

Cơng nghệ xử lý nước khử khống bằng phương pháp RO
Thẩm thấu ngược, tiếng anh là Reverse Osmosis (RO), được phát triển từ
những năm 1960 bắt nguồn từ ngành hàng không vũ trụ Hoa Kỳ và dần dần
được áp dụng rộng rãi trong dân dụng, nghiên cứu, dược phẩm, thực phẩm, đồ
uống, xử lý nước biển... Thẩm thấu ngược là một quá trình phân ly dưới áp
suất, dung dịch sẽ xuyên qua một lớp màng, các chất tan sẽ bị giữ lại ở lớp
màng đó tạo điều kiện cho dung mơi ngun chất hơn đi qua. Nói một cách cụ
thể hơn, đó là sự di chuyển dung dịch từ nơi có nồng độ cao hơn đến nơi có
nồng độ thấp hơn bằng việc lợi dụng sức nén trong sự chênh lệch của áp suất
thẩm thấu. Đây là sự nghịch đảo của quá trình thẩm thấu bình thường - sự
chuyển dịch của dung mơi từ nơi có nồng độ thấp xun qua một lớp màng
đến nơi có nồng độ cao khi khơng có sức ép bên ngồi.
Với những ưu điểm như chất lượng nước đầu ra tốt, hệ thống vận hành ổn
định, cơng tác thiết kế, lắp đặt và bảo trì đơn giản, chi phí vận hành thấp thì hệ
thống xử lý nước khử khống cho lị hơi bằng cơng nghệ RO đang dần thay
thế cho các công nghệ cũ trước đây.
Cấu tạo của thiết bị lọc RO bao gồm các phần chính: phần xử lý thơ, phần
chính (màng lọc), phần xử lý sau, phần sục rửa hệ thống.
 Phần xử lý thô thường là thiết bị lọc bằng than hoạt tính, cát thạch anh,

thiết bị lọc tinh, thiết bị lọc MF (Microfiltration), thiết bị lọc UF
(Ultrafiltration)… Mục đích chính là loại bỏ bùn cát, rỉ sắt, chất keo dính,
mùi vị lạ, chất hữu cơ…giảm lượng clo thừa và sự ô nhiễm thuốc thực vật.
Nếu hàm lượng Ca, Mg tương đối nhiều còn cần thêm thiết bị làm mềm

Quyển 3, Chương 14 – Hệ thống xử lý nước khử khoáng
Ấn bản 3, tháng 10/2017

Trang 7 /20


Tổng Công Ty Phát Điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2

Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện

nước, mục đích là bảo vệ màng RO phía sau khơng bị cát vật dạng hạt làm
hỏng, từ đó kéo dài tuổi thọ màng thẩm thấu.
 Phần chính: được tổ hợp bởi các bơm tăng áp, vỏ màng lọc, màng thẩm
thấu, tủ điện điều khiển, là trung tâm của thiết bị xử lý nước. Chất lượng
nước có tốt hay không phụ thuộc vào phần này.
 Phần xử lý sau: là phần thiết bị xử lý một lần nữa nước sạch mà thiết bị
phần chính màng RO đã xử lý.
Phần sục rửa hệ thống: có tác dụng rửa ngược để loại bỏ cáu cặn bám trên các
màng lọc trong q trình vận hành
3.3.

Lựa chọn cơng nghệ cho hệ thống xử lý nước khử khoáng.
Hệ thống xử lý nước khử khống theo cơng nghệ trao đổi ion đã phát triển và
đạt được những thành tựu nhất định trong công nghệ xử lý nước. Tuy nhiên,

khi ứng dụng công nghệ này vào xử lý dây chuyền xử lý nước lò hơi cịn có
những hạn chế nhất định như: hệ thống khơng kiểm soát và đạt chất lượng
nước đầu ra theo yêu cầu khi hàm lượng các chất rắn lơ lửng trong nước tại
nguồn nước đầu vào tăng đột ngột, tương tự đối với những chỉ số khác như
SDI, độ đục…
Công nghệ xử lý nước cấp lò hơi sẽ phụ thuộc vào từng điều kiện cụ thể của
các dự án khác nhau, tùy vào tính hiệu quả kinh tế, tùy thuộc vào chất lượng
nguồn nước thô đầu vào mà ta sẽ ứng dụng các công nghệ xử lý phù hợp.
Trong điều kiện thực tế tại Việt Nam hiện nay, công nghệ xử lý RO đã được
áp dụng rộng rãi đối với các dây chuyền xử lý nước khử khoáng trong các nhà
máy điện.
Các động lực để quyết định thay thế công nghệ xử lý nước truyền thống bằng
công nghệ RO là:
 Chi phí hóa chất cho các loại hóa chất, hạt nhựa tái sinh của hệ thống trao
đổi ion cao, thời gian tái sinh lớn, việc tái sinh có thể thực hiện 1 lần/ngày
hoặc nhiều lần trong ngày tùy thuộc vào tuổi thọ của hệ thống.
 Lượng hóa chất sử dụng trong hệ thống trao đổi ion rất lớn so với hệ
thống RO.
 Thiết kế lắp đặt, vận hành, bảo trì và thay thế thiết bị trong hệ thống xử lý
nước RO đơn giản hơn rất nhiều so với hệ thống trao đổi ion.
 Chất lượng nước đầu ra ổn định và đạt chất lượng cao.
Nước khử khống địi hỏi hầu hết các chất rắn hòa tan (TDS) phải được loại bỏ để
thu được nước có chất lượng cao. Hai lựa chọn chính cho xử lý nước để thu được
nước khử khống thích hợp cho cung cấp nước lị hơi là thẩm thấu ngược (RO) và
nhựa trao đổi ion (IX). So với cơng nghệ IX, RO có một số điểm mạnh như sau:
 Độ tinh khiết RO là liên tục trong khi IX thì giảm do nhựa cần tái sinh.
 Hóa chất dùng cho IX đắt tiền và do đó chi phí hoạt động cao hơn so với RO
với mỗi lít nước tinh khiết.

Quyển 3, Chương 14 – Hệ thống xử lý nước khử khoáng

Ấn bản 3, tháng 10/2017

Trang 8 /20


Tổng Công Ty Phát Điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2

Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện

 IX sử dụng thêm hai hóa chất độc hại, axit clohydric (HCl) và xút (NaOH) để
phục hồi nhựa; các hóa chất này cần có nơi lưu trữ và xử lý với các yêu cầu
đặc biệt.
 Hóa chất làm sạch RO khơng độc hại, vì thế khơng u cầu đặc biệt về xử lý,
lưu trữ hoặc chôn lấp.
 Hệ thống RO nói chung ít tốn kém để vận hành và u cầu lao động ít hơn để
bảo trì so với hệ thống IX.
Do những lợi thế nêu trên, công nghệ RO đã được đề xuất để áp dụng. Với
mục đích khử khống, hệ RO được nối tiếp bởi các thiết bị khử khí và thiết bị
trao đổi ion hỗn hợp.
CO2 tự do trong nước thô được tạo ra do việc bổ sung axit sẽ đi qua màng RO
và đóng góp vào độ dẫn điện của nước sản phẩm. Biện pháp phổ biến nhất để
loại bỏ CO2 tự do trong nước là dùng thiết bị khử khí. Q trình này cũng giúp
làm giảm lượng chất ăn mòn, cần thiết để tái tạo nhựa trao đổi ion được sử
dụng để xử lý các ion hịa tan trong nước khử khống để đáp ứng các yêu cầu
nghiêm ngặt về nước cấp lị hơi của nhà máy điện cơng nghệ siêu tới hạn.
3.4.

Tính tốn
Khi thiết kế hệ thống xử lý nước khử khống bằng cơng nghệ RO thì các thiết

bị chính của hệ thống đã được nhà cung cấp tính tốn thiết kế và chế tạo theo
từng modul. Tuy nhiên, trong quá thiết kế ban đầu, các thơng số chính cần
phải lưu ý để tính tốn và cân bằng nhu cầu nước.

3.4.1.

Lưu lượng nước qua màn lọc RO:
Vw 

K w P   S
T

Với
 Vw: Lưu lượng nước qua màn lọc RO
 Kw: hệ số thẩm thấu qua màn lọc
 ∆P: Áp suất nước đi qua màn lọc
 ∆Π: Độ chênh lệch áp suất thẩm thấu
 S: Diện tích màn lọc
 T: bề dày màn lọc
Hệ số thu hồi nước
Trong hệ thống lọc RO thì tỉ lệ thu hồi nước là một trong những thông số quan
trọng nhất cần phải xem xét khi thiết kế
CF=1/(1-F)
F: phần trăm lượng nước thu hồi khi đi qua bộ lọc RO
Quyển 3, Chương 14 – Hệ thống xử lý nước khử khoáng
Ấn bản 3, tháng 10/2017

Trang 9 /20

Tổng Công Ty Phát Điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2

Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện

Các loại cấu hình tham khảo hệ thống RO:

3.4.2.

Hệ thống trao đổi ion hỗn hợp (Mixed-Bed)
Khi tính thiết kế hệ thống trao đổi ion hỗn hợp, cấu hình thiết kế thông thường
là 2x100% hoặc 3x50%. Qua kinh nghiệm thực tế, cấu hình hệ thống Mixed
bed thường đi kèm với cấu hình của thiết bị chính cho hệ thống RO hoặc trao
đổi ion. Do đó, cấu hình 2x100% được kiến nghị xem xét thiết kế.

Quyển 3, Chương 14 – Hệ thống xử lý nước khử khoáng
Ấn bản 3, tháng 10/2017

Trang 10 /20


Tổng Công Ty Phát Điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2

Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện

Ngồi ra, khi tính tốn hệ thống Mixed-Bed, hệ thống tổn thất nước khử
khoáng qua bộ này là từ 1-2%.
Lưu lượng nước cần thiết qua bộ trao đổi ion hỗn hợp là: QMB =QDM/(1-2%)
Kích thước của bộ trao đổi ion hỗn hợp: D 

4  QMB
  vMB

Với QMB: lưu lượng nước qua bộ trao đổi ion hỗn hợp
VMB : là vận tốc nước qua bộ trao đổi ino hỗn hợp (40-60m3/h)
Thể tích của bộ trao đổi ion hỗn hợp:
Cation: VCR 

S MB xH cationresin
1000

Ation: V AR 

S MB xH anionresin
1000

Với VCR là thể tích của phần cation trong bộ trao đổi ion hỗn hợp
VAR là thể tích phần anion trong bộ trao đổi ion hỗn hợp
SMB: là diện tích mặt cắt ngang của bộ MB
3.4.3.

Thiết bị khử khí:
Kích thước của bình khử khí: DDC 

4  QDC
  vDC

Với QDC là lưu lượng nước qua bình khử khí
VDC là vận tốc nước qua bình khử khí (≥60m/h)

3.4.4.

Tính tốn lưu lượng bơm cho thiết bị RO
Khi tính tốn lưu lượng bơm cao áp cho hệ thống xử RO, các bơm sẽ zem xét
tính tốn bao gồm: 2x100% bơm nước cấp cho bộ RO, 2x100% bơm bộ lọc
Cartridge Filters (nếu có thiết kế) và 2x100% bơm cao áp cho bộ RO (RO high
pressure pump). Hệ số thu hồi nước của hệ thống RO xử lý nước khử khoáng
là khoang 85%
Lưu lượng bơm: QFP = QCF = QHP = QRO/85%
Với QFP là lưu lượng bơm nước cấp cho bộ RO,
QCF là lưu lượng bơm nước cấp cho bộ lọc Cartridge Filters
QHP là lưu lượng bơm cao áp RO

3.4.5.

Nhu cầu acid cho quá trình rửa ngược hệ thống MB:
 Acid HCl nồng độ 100%
GHCl = gHCl x VCR
Với GHCl là lượng acid HCl nồng độ 100% cho 1 lần rửa (kg)

Quyển 3, Chương 14 – Hệ thống xử lý nước khử khoáng
Ấn bản 3, tháng 10/2017

Trang 11 /20


Tổng Công Ty Phát Điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2

Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện

gHCl : là lượng acid cần thiết bổ sung cho hạt nhựa cation (kg/m3)
VCR : tổng là thể tích của hạt nhựa cation cho 1 bộ MB (m3)
 Acid HCl nồng độ 31%
'
GHCL


GHCL
31%

Với GHCl là lượng acid HCl nồng độ 100% cho 1 lần rửa (kg)
G’HCl là lượng acid HCl nồng độ 31% cho 1 lần rửa (kg)
Vì lượng muối trong màn lọc RO của hệ thống xử lý nước khử khống rất nhỏ,
do đó dự kiến q trình rửa ngược cho bộ MB dự định sẽ tiến hành 1 tuần/lần.
3.4.6.

Nhu cầu kiềm cho quá trình rửa ngược hệ thống MB:
 NaOH nồng độ 100%
GNaOH = gNaOH x VAR
Với GNaOH là lượng NaOH nồng độ 100% cho 1 lần rửa (kg)
GNaOH : là lượng acid cần thiết bổ sung cho hạt nhựa ation (kg/m3)
VAR : tổng là thể tích của hạt nhựa ation cho 1 bộ MB (m3)
 NaOH nồng độ 30%
'
G NaOH


G NaOH
30%

Với GNaOH là lượng NaOH nồng độ 100% cho 1 lần rửa (kg)
G’NaOH là lượng NaOH nồng độ 30% cho 1 lần rửa (kg)
Vì lượng muối trong màn lọc RO của hệ thống xử lý nước khử khống rất nhỏ,
do đó dự kiến q trình rửa ngược cho bộ MB dự định sẽ tiến hành 1 tuần/lần.
3.4.7.

Kích thước đường ống
Hệ thống đường ống cung cấp nước khử khoáng cùng với các thiết bị phụ trợ
sẽ được thiết kế lắp đặt tuân theo các tiêu chuẩn Việt Nam và Quốc tế.
Đường kính trong của ống được xác định theo cơng thức sau:
D

4 V
[m]
 

Trong đó:
 D: Đường kính trong của ống, m.
 V: Lưu lượng nước, m3/s.
  : Vận tốc nước đi trong ống, m/s.

Quyển 3, Chương 14 – Hệ thống xử lý nước khử khoáng
Ấn bản 3, tháng 10/2017

Trang 12 /20


Tổng Công Ty Phát Điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2

3.4.8.

Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện

Tính tốn, lựa chọn bơm
Các thơng số chính để lựa chọn loại bơm, công suất bơm là lưu lượng làm
việc, cột áp bơm và môi trường làm việc. Lưu lượng và cột áp bơm sẽ được
xác định thông qua quá trình thiết kế dựa trên nhu cầu sử dụng, vị trí lắp đặt và
bố trí thiết bị.
Có 2 loại bơm chính thường được sử dụng trong hệ thống cung cấp nước khử
khoáng là bơm ly tâm và bơm hướng trục. Tùy vào mục đích sử dụng mà ta
chọn loại bơm cho phù hợp. Đối với hệ thống bơm chuyển và cung cấp nước
khử khống thì loại bơm ly tâm được lựa chọn thiết kế và lắp đặt.

3.4.9.

Tổn thất áp suất trên đường ống
Tổng tổn thất áp suất (  P ) bao gồm tổng tổn thất ma sát (  Pms ) và tổng
tổn thất cục bộ (  Pcb ) trên toàn bộ đường ống.

 P   P

ms

  Pcb [Pa]

1. Tổn thất ma sát
Tổn thất ma sát trong các đoạn ống thẳng, tiết diện không đổi phụ thuộc vào
vận tốc chuyển động của lưu chất, loại lưu chất, độ nhám thành trong của ống,

đường kính ống và chiều dài của ống dẫn. Tổn thất ma sát được tính theo cơng
thức:

l 2
. [Pa]
d 2

Pms   . .
Trong đó:

 λ : Hệ số ma sát.
 l : Chiều dài ống dẫn, m.
 d : Đường kính trong của ống dẫn, m.
  : Vận tốc lưu chất đi trong ống, m/s.
 ρ : Khối lượng riêng của lưu chất, kg/m3.
Trong công thức trên, chúng ta xác định hệ số ma sát dựa trên độ nhám vật
liệu làm ống và đồ thị Moody. Để tra được hệ số ma sát trên đồ thị Moody,
chúng ta cần biết hệ số Reynolds và độ nhám tương đối r’.
Tiêu chuẩn Reynolds tính theo cơng thức sau:

Quyển 3, Chương 14 – Hệ thống xử lý nước khử khoáng
Ấn bản 3, tháng 10/2017

Trang 13 /20


Tổng Công Ty Phát Điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2

Re 

D


Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện

Độ nhám của một số vật liệu
thường gặp

Trong đó:
 D: Đường kính trong của ống, m.
 ψ: Độ nhớt động học của lưu chất,
m2/s.

Vật
liệu

Độ nhám tương đối:
r' 

r
D

Độ nhám
tuyệt đối,
r (mm).

Thép
Rivet

Trong đó:
 r: Độ nhám tuyệt đối của vật liệu
làm ống.
Độ nhám tuyệt đối phụ thuộc vào vật
liệu làm ống, đối với hệ thống dầu,
những vật liệu thơng dụng có thể tra độ
nhám tuyệt đối trong bảng 3.9.
2. Tổn thất cục bộ

Bê
tông

0.9
0.3

Gang
đúc

0.26

Thép
mạ
kẽm

0.045

0.15

Tổn thất cục bộ xảy ra khi dòng chảy thay đối hướng hoặc tiết diện dòng chảy
thay đổi. Tổn thất cục bộ có thể tính theo cơng thức sau:

Pcb   .

2
2

. [Pa]

 Trong đó: ξ là hệ số tổn thất cục bộ.
Việc xác định hệ số tổn thất cục bộ rất phức tạp, phụ thuộc vào hình dạng, sự
thay đổi hướng của dịng chảy, cấu tạo các co, van mà chúng ta có những hệ
số trở lực cục bộ khác nhau. Qua sự kiểm nghiệm các dự án thực tế, ta có thể
tham khảo bảng 3.10 để tra các hệ số tổn thất cục bộ này.

Quyển 3, Chương 14 – Hệ thống xử lý nước khử khoáng
Ấn bản 3, tháng 10/2017

Trang 14 /20


Tổng Công Ty Phát Điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2

Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện

Hệ số tổn thất cục bộ
Các thông số
Đoạn cong
(co)

R/D

R/D

3.0

90 độ

0.15

3.0

45 độ

0.10

3.0

30 độ

0.06

1.5

90 độ

0.23

1.5

45 độ

0.14

1.5

30 độ

0.07

Co giảm

D2/D1

0.9

0.50

Co tăng

D1/D2

0.9

0.30

m/ma

Da/d

1

1

rẽ nhánh

1.70

1

1

thẳng

0.20

0.5

0.7

rẽ nhánh

0.00

0.5

0.7

thẳng

0.10

0.5

0.7

m/ma

Da/d

1

1

rẽ nhánh

1.10

1

1

thẳng

0.00

0.5

0.7

rẽ nhánh

0.80

0.5

0.7

thẳng

1.20

0.5

0.7

0.10

Van Cổng

Ds/D=1.0

0.15

Van Cổng

Ds/D=0.9

1.10

Bộ chia dòng
(T)

Chữ Y
Bộ hội tụ dòng
(T)

Chữ Y
Một số van

Thiết bị khác

1.40

Van chặn

0.50

Van cầu

5.00

Van một chiều

5.50

Van 3 cửa

1.80

Bộ lọc

2.00

Quyển 3, Chương 14 – Hệ thống xử lý nước khử khoáng
Ấn bản 3, tháng 10/2017

Trang 15 /20


Tổng Công Ty Phát Điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2

Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện

Các thông số

Đoạn cong
(co)

Hiệu ứng
venturi

0.60

Bù giãn nở

0.11

Lưu lượng kế

0.80

R/D

R/D

3.0

90 độ

0.15

3.0

45 độ

0.10

3.0

30 độ

0.06

1.5

90 độ

0.23

1.5

45 độ

0.14

1.5

30 độ

0.07

Co giảm

D2/D1

0.9

0.50

Co tăng

D1/D2

0.9

0.30

m/ma

Da/d

1

1

1

1

thẳng

0.20

0.5

0.7

rẽ nhánh

0.00

0.5

0.7

thẳng

0.10

0.5

0.7

m/ma

Da/d

1

1

rẽ nhánh

1.10

1

1

thẳng

0.00

0.5

0.7

rẽ nhánh

0.80

0.5

0.7

thẳng

1.20

0.5

0.7

0.10

Van Cổng

Ds/D=1.0

0.15

Van Cổng

Ds/D=0.9

1.10

Bộ chia dòng

(T)

Chữ Y
Bộ hội tụ dòng
(T)

Chữ Y
Một số van

rẽ nhánh

1.70

1.40

Van chặn

0.50

Van cầu

5.00

Van một chiều

5.50

Quyển 3, Chương 14 – Hệ thống xử lý nước khử khoáng
Ấn bản 3, tháng 10/2017

Trang 16 /20


Tổng Công Ty Phát Điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2

Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện

Các thông số
Thiết bị khác

Van 3 cửa

1.80

Bộ lọc

2.00

Hiệu ứng
venturi

0.60

Bù giãn nở

0.11

Lưu lượng kế

0.80

Từ những hệ số tổn thất cục bộ tra trong bảng trên, ta hồn tồn tính được tổn
thất áp suất trên toàn bộ đường ống, từ đó làm cơ sở để tính tốn cột áp tổng.
3.4.10. Tính tốn cơng suất bơm và lựa chọn cơng suất động cơ điện
Cơng suất hữu ích của bơm:

N hi    V  H Total
Với:
 Nhi: Công suất hữu ích của bơm
 γ: Trọng lượng riêng của lưu chất, γ = ρ×g
 Htotal: Cột áp tổng của bơm
 V: lưu lượng thể tích của bơm

V  S  

  D2
4



  : vận tốc lưu chất trong ống, m/s.
 D: đường kính ống
Cơng suất động cơ:

N dc 

  V  H total
 dc

  dc: Hiệu suất động cơ

Quyển 3, Chương 14 – Hệ thống xử lý nước khử khoáng
Ấn bản 3, tháng 10/2017

Trang 17 /20


Tổng Cơng Ty Phát Điện 3

Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện

Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2

Quyển 3, Chương 14 – Hệ thống xử lý nước khử khoáng
Ấn bản 3, tháng 10/2017

Trang 18 / 20


Tổng Cơng Ty Phát Điện 3

Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện

Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2

3.4.11. Công suất chứa của bồn
Bồn chứa nước khử khoáng cho nhà máy điện sẽ được thiết kế đảm bảo cung
cấp đủ nước khử khoáng cho nhà máy vận hành 100% công suất trong thời
gian từ 36h-48h trong trường hợp hệ thống xử lý nước khử khoáng gặp sự cố

hoặc đang trong giai đoạn bảo trì.
Mỗi bồn chứa nước khử khoáng sẽ được trang bị các thiết bị sau:
 Lỗ xả đáy.
 Ống xả tràn.
 Lỗ thông hơi
 Thiết bị lấy mẫu.
 Phao đo mực nước.
 Thiết bị hiển thị mực nước.
 Man hole.
 Dầu chờ mở rộng (nếu có)
 Cầu thang
Các thiết bị đo lường, điều khiển, các thiết bị phụ trợ khác.
Tính tốn chiều dày thép tấm bồn:
Chiều dày theo điều kiện chứa của bồn: td 

4.9 D  ( H i  0.3) x
[ ]d x

Chiều dày theo điều kiện kiểm tra thủy lực: tt 

4.9 D  ( H  0.3) x
[ ]t x

Chiều dày thiết kế của bồn: tdi = td +C
Chiều dày thiết kế lựa chọn: t ≥ tdi
Với: Hi là chiều cao tấm thép tính tốn
D là đường kính trong của bồn
ρ là tỷ trọng chất lỏng trong bồn
[σ]d ứng suất thép cho phép ở nhiệt độ thiết kế
[σ]t ứng suất thép cho phép ở nhiệt độ bình thường

C: chiều dày cho phép của ăn mòn và sai lệch

Quyển 3, Chương 14 – Hệ thống xử lý nước khử khoáng
Ấn bản 3, tháng 10/2017

Trang 19 / 20


Tổng Công Ty Phát Điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2

4.

Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện

PHỤ LỤC VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Trịnh Xuân Lai. Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và Công Nghiệp – Nhà Xuất Bản
Xây Dựng.
[2]. Lê Văn Cát. Hấp Phụ và Trao đổi ion trong kỹ thuật xử lý nước thải – Nhà Xuất
Bản Xây Dựng 2002.
[3]. Trung tâm đào tạo ngành nước và môi trường. Sổ tay Xử lý nước – Nhà Xuất Bản
Xây Dựng.
[4]. Tài liệu Dự Án NMĐ Cà Mau 1, 2. Hệ thống xử lý nước khử khoáng.
[5]. Tài liệu Dự Án NMĐ Nhơn Trạch 1, 2. Hệ thống xử lý nước khử khoáng.
[6]. Tài liệu Dự Án NMĐ Ơ Mơn III. Hệ thống xử lý nước khử khoáng.
[7]. Kurita. Handbook of Water Treatment System- Second Edition.
[8]. Black And Veatch. Power Plant Engineering
[9]. Everett, Hetbert.B.Lammer, Thomas.F.Lammer. Steam Plant Operation.
[10]. Tài liệu Dự Án NMĐ Duyên Hải 1. Hệ thống xử lý nước khử khoáng.

[11]. Tài liệu Dự Án NMĐ Vĩnh Tân 2. Hệ thống xử lý nước khử khoáng.
[12]. Tài liệu Dự Án NMĐ Sơng Hậu 1. Hệ thống xử lý nước khử khống.

Quyển 3, Chương 14 – Hệ thống xử lý nước khử khoáng
Ấn bản 3, tháng 10/2017

Trang 20 /20