РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
Химводоочистка в теплоэнергетике
| Направление подготовки | 13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника» |
| Профиль подготовки | «Промышленная теплоэнергетика» |
| Тип программы Квалификация выпускника | Академический бакалавр |
| Форма обучения | очная |
г. Липецк - 20___г.
Цели освоения дисциплины
Целями освоения дисциплины «Химводоочистка в теплоэнергетике» являются: знание студентами требований к качеству питательной воды и пару, применяемых на ТЭС в зависимости от уровня параметров и назначения; обучить студентов навыкам практического применения способов и методов подготовки питательной и сетевой воды; изучить конструкции аппаратов для очистки воды, принципы их работы и условия эксплуатации; изучить методы и способы поддержания качества питательной воды и пара котельных агрегатов и парогенераторов в процессе эксплуатации; поддержания воднохимических режимов.
Место дисциплины в структуре ОПОП ВО
Дисциплина «Химводоочистка в теплоэнергетике» относится к профессиональному циклу ОПОП.
Ее изучение базируется на знании дисциплин математического и естественно-научного цикла (математика, физика, химия). Дисциплина занимает одно из центральных мест в системе подготовки бакалавра.
Полученные знания являются базовыми при изучении специальных дисциплин: котельные установки и парогенераторы, источники и системы теплоснабжения.
Компетенции обучаемого, формируемые в результате освоения дисциплины
Дисциплина «Водоподготовка и водно-солевые режимы энергетических установок» необходима для формирования следующих компетенций из государственного образовательного стандарта:
Профессиональные компетенции:
- способность обеспечивать соблюдение экологической безопасности на производстве и планировать экозащитные мероприятия и мероприятия по энерго- и ресурсосбережению на производстве (ПК-9);
– готовность к участию в работах по освоению и доводке технологических процессов (ПК-10);
В результате изучения дисциплины студенты должны
1) Знать:
-конструкции сооружений водоподготовки на объектах теплоэнергетики, принципы функционирования и протекающие в них физико-химические процессы обработки воды;
- принципы построения технологических схем водоподготовительных установок (ВПУ) тепловых электрических станций (ТЭС);
- виды коррекционной обработки теплоносителя с целью снижения коррозионной активности среды и минимизации отложений на поверхностях нагрева теплоэнергетического оборудования;
-правила нормирования показателей теплоносителя в зависимости от характеристик основного оборудования ТЭС;
2) Уметь:
- осуществлять выбор технологических схем водоподготовительных установок (ВПУ) тепловых электрических станций (ТЭС) в зависимости от характеристик основного оборудования;
-осуществлять конструктивный расчет основных сооружений водоподготовки на объектах теплоэнергетики;
- выполнять расчет ионного состава воды с учетом физико-химических процессов, протекающих в ходе реагентной и ионообменной обработки;
3) Владеть:
- знаниями требований к организации природоохранной деятельности на ТЭС в зависимости от уровня параметров и назначения основного оборудования; навыками практического применения способов и методов снижения нагрузки на окружающую среду.
4. Структура и содержание дисциплины
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачётных единицы, 108 часа.
4.1. Распределение часов по учебному плану
| Курс | Семестр | Кол-во недель | Объем учебной дисциплины | Виды контроля | ||||||||
| Всего | Конс. | СРС | Промежу-точный контроль | Лекции | Практи-ческие | Лабора-торные | Экзамен | Зачет | Задание | |||
| - | - | + | + |
Структура дисциплины
| № п/п | Раздел дисциплины | Семестр | Неделя семестра | Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах) | Формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра) | ||
| Лекции | СРС | Практ. | |||||
| 1. | Характеристики и качество природных вод. Показатели и нормирование качества воды | 1-4 | Контрольная работа | ||||
| 2. | Удаление грубодисперсных и коллоидных примесей | 5-6 | Контрольная работа | ||||
| 3. | Удаление истинно-растворенных примесей | 7-9 | Коллоквиум | ||||
| 4. | Удаление растворенных газов. Обработка конденсата и охлаждающей воды | 10-12 | Контрольная работа | ||||
| 5. | Коррекционная обработка воды. Водно-солевые режимы энергетических установок. Схемы обработки воды | 13-17 | Защита индивидуального задания. Зачет |
Студент-бакалавр направления 13.03.01. «Теплоэнергетика и теплотехника» должен соответствовать квалификационным требованиям профессиональных стандартов (ПС):
ПС: Работник по организации эксплуатации тепломеханического оборудования тепловой электростанции
| № п/п | Трудовая функция (ТФ) | ||
| 1. | ТФ: Разработка организационной, эксплуатационной и технической документации, обеспечивающей безопасную, надежную и экономичную работу тепломеханического оборудования ТЭС и охрану труда обслуживающих его работников. В/02.6 | Трудовые действия | Выполнение расчетов дл определения потребности в изделиях и материалах, составление годовой заявки на изделия и материалы, необходимые для выполнения запланированных объемов работ, контроль ее выполнения и ежеквартальная корректировка |
| Проведение входного контроля полученных товаров и материалов на их соответствие техническим условиям, государственным стандартам и сертификатам | |||
| Подготовка заявок на изделия и материалы, необходимые для комплектования и пополнения аварийных запасов | |||
| Оформление заказов на приобретение нормативных и методических документов | |||
| Обеспечение работников, обслуживающих тепломеханическое оборудование, эксплуатационными журналами, ведомостями, бланками, схемами, инструкциями | |||
| Контроль и учет поступления, расходования и хранения материальных ценностей | |||
| Необходимые знания | Планировать и проектировать работы по эксплуатации тепломеханического оборудования, предусматривать необходимые ресурсы для выполнения работ | ||
| Составлять заявки на товарно-материальные ресурсы, учетные и отчетные документы по заданному образцу | |||
| Работать с персональным компьютером, электронными источниками информации и используемым на ТЭС программным обеспечением и современными средствами связи | |||
| Необходимые умения | Виды, конструкции, характеристики тепломеханического оборудования и устройств | ||
| Правила технической эксплуатации, действующие организационно-распорядительные, нормативные, методические документы по вопросам эксплуатации тепломеханического оборудования | |||
| Требования промышленной безопасности, пожарной безопасности и взрывобезопасности, охраны труда при эксплуатации тепломеханического оборудования | |||
| Техническое состояние тепломеханического оборудования, узлов и деталей | |||
| Нормативы товарно-материальных затрат на эксплуатацию тепломеханического оборудования | |||
| Статистика наработки на отказ используемых видов тепломеханического оборудования, узлов и деталей | |||
| Методики расчетов потребности в изделиях и материалах для выполнения запланированных работ по эксплуатации тепломеханического оборудования | |||
| Правила ведения технической документации и документооборота в организации |
Содержание дисциплины
| № п/п | Наименование раздела дисциплины | Содержание раздела дисциплины |
| Примеси природных и технологических вод | Значение подготовки воды и водного режима парогенерирующего оборудования ТЭС и котельных для обеспечения их надежной и экономичной работы. Обращение воды в рабочем цикле. Источники потери воды и пара в схемах паротурбинных установок, системах теплоснабжения и охлаждения. Источники водоснабжения. Классификация примесей. Технологические показатели качества воды. Краткая характеристика природных вод России. | |
| Удаление грубодисперсных и коллоидных примесей | Коагуляция воды. Факторы, влияющие на эффективность коагуляции. Физико-химические процессы при коагуляции воды в осветлителях. Конструкция осветлителей и схема их. Умягчение и магнезиальное обескремнивание воды методами осаждения. Определение доз реагентов. Факторы, влияющие на эффективность этих процессов. Совмещение процессов коагуляции, умягчения и обескремнивания. Осветление воды фильтрованием. Основы теории работы фильтрующего слоя. Фильтрующие материалы и их характеристики. Конструкция и эксплуатация фильтров. Разновидности схем предочистки. | |
| Удаление истинно-растворенных примесей | Физико-химические основы процесса ионного обмена. Классификация ионообменных материалов и их свойства. Выходные кривые ионитных фильтров. Полная и рабочая обменные емкости ионообменного материала. Регенерация ионообменного материала. Процессы катионного обмена. Выходные кривые при катионировании. Влияние качества исходной воды и режима регенерации на эффект умягчения. Конструкция катионитных фильтров. Катионитные материалы. Вспомогательное оборудование катионитных установок. Эксплуатация катионитных фильтров. Схемы катионитных установок. Технико-экономические показатели схем и область их применения. Химическое обессоливание воды. Анионирование воды – анионинвые материалы и анионитные установки. Обменная емкость анионита. Регенерация анионата. Схемы химического обессоливания и области их применения. Физико-химические основы дистилляции. Классификация и конструкции испарительных установок. Схемы испарительных установок. Основы расчета схем и выбор оборудования установок. Требования к качеству подпиточной воды испарительных установок. Технико-экономические показатели схем испарительных установок. Особенности паропреобразовательных установок. Водный режим испарительных установок. Технология обратного осмоса и ультрафильтрации. Аппараты для обратного осмоса. Технология электродиализа. Электродиализные установки. | |
| Удаление растворенных газов. Обработка конденсата и охлаждающей воды | Растворимость газов в воде. Закон Генри. Способы удаления растворенных газов. Кинетика десорбции газов. Удаление растворенной углекислоты. Конструкция декарбонизатора. Термическая деаэрация. Классификация и конструкции деаэраторов. Их область применения. Химическое обескислороживание. Декарбонизация подпиточной сетевой воды. Сущность процесса обезмасливания пара в механических маслоотделителях. Паропромывочные устройства и их назначение. Принципиальная схема обезмасливания пара. Использование осветлителей и целлюлозных фильтров для обезмасливания производственных конденсатов. Системы охлаждения и стабильность охлаждающей воды. Предотвращение образования минеральных отложений. Предотвращение биологических обрастаний. | |
| Водно-солевые режимы энергетических установок. Схемы обработки воды | Нормы качества воды и пара. Водно-солевой котла с многократной циркуляцией. Фосфатный и безкоррекционный режим. Применение комплексонов и гидразина. Периодическая и непрерывная продувки котлоагрегата. Водно-солевой режим прямоточных агрегатов. Особенности режима водогрейных котлов. Контроль водно-химического режима оборудования. Термо-химические испытания. Особенности водного режима котлов низкого давления. Методы стабилизации состава воды для открытых и закрытых теплосетей. Схемы подготовки воды для котельных и тепловых сетей. Условия, учитываемые при выборе принципиальной схемы водоподготовки: давление и тип схемы котла, величина потерь пара и конденсата в схеме, качество исходной воды, технико-экономические показатели и т. д. Выбор принципиальной схемы водоподготовки и основные принципы подбора необходимого оборудования. |
Лабораторный практикум
Лабораторный практикум – не предусмотрен.
Практические занятия
| № п/п | Наименование раздела дисциплины | Наименование практического занятия |
| Примеси природных и технологических вод | - Показатели качества воды. Солевой баланс (2 часа). - Ионное произведение воды. Выпадение примесей в осадок (2 часа). | |
| Удаление грубодисперсных и коллоидных примесей | - Расчет состава ионных примесей в природной воде после коагуляции (2 часа). - Расчет ионных примесей в природной воде после известкования (2 часа). | |
| Удаление истинно-растворенных примесей | - Расчет показателей работы механических и ионнообменных фильтров (2 часа). - Расчет катионитных фильтров (2 часа). | |
| Удаление растворенных газов. Обработка конденсата и охлаждающей воды | - Растворимость газов в воде (2 часа). | |
| Водно-солевые режимы энергетических установок. Схемы обработки воды | - Образование отложений в паровых котлах (2 часа). - Водный режим паровых котлов (1 час). |
Образовательные технологии
Рекомендуемые образовательные технологии: лекции, практические занятия и самостоятельная работа студентов.
Необходимо использовать активные и интерактивные формы обучения (разбор конкретных ситуаций, обсуждение отдельных разделов дисциплины). В сочетании с внеаудиторной работой это способствует формированию и развитию профессиональных навыков обучающихся.
Для закрепления знаний студентов по отдельным разделам курса «Химводоочистка в теплоэнергетике» проводятся практические занятия, обучить студентов навыкам практического применения способов и методов подготовки питательной и сетевой воды.
В учебном процессе широко используются как традиционные, так и интерактивные формы проведения аудиторных занятий. В сочетании с внеаудиторной работой это способствует более успешному формированию и развитию у обучающихся соответствующих компетенций. В целом интерактивные занятия составляют 30% объема аудиторной работы.
Метод деловых игр можно использовать косвенно в виде модели научного обсуждения на семинарах. Это развивает способность студента к коллективному мышлению и совместной выработке решения. В качестве темы игры рекомендуется установить соответствие между хорошо знакомым явлением и изученным физическим законом.
Разбор конкретных ситуаций можно использовать на семинарах, как и предыдущий метод, а также при защите лабораторных работ. В качестве обсуждаемой проблемы здесь отлично выступает та или иная ситуация, имевшая место при решении научной либо научно-практической задачи, а также при эксплуатации того или иного оборудования. Вместе с тем такие приемы рекомендуются применять в первую очередь с наиболее успевающими студентами (прежде всего для выявления склонности к научной работе).
Ниже приведено распределение интерактивных технологий по видам учебных занятий, а также общее соотношение занятий, проводимых в традиционной форме и с использованием интерактивных технологий.
| Семестр | Неделя | Распределение интерактивных технологий по видам учебной работы | |
| Лекции | Практические занятия | ||
| Значение подготовки воды и водного режима парогенерирующего оборудования ТЭС и котельных для обеспечения их надежной и экономичной работы. | Разбор конкретных ситуаций | ||
| Обращение воды в рабочем цикле. Источники потери воды и пара в схемах паротурбинных установок, системах теплоснабжения и охлаждения. | Метод деловых игр | ||
| Источники водоснабжения. Классификация примесей. | Разбор конкретных ситуаций | ||
| Технологические показатели качества воды. Краткая характеристика природных вод России. | Метод деловых игр | ||
| Коагуляция воды. Факторы, влияющие на эффективность коагуляции. Физико-химические процессы при коагуляции воды в осветлителях. Конструкция осветлителей и схема их. | Разбор конкретных ситуаций | ||
| Умягчение и магнезиальное обескремнивание воды методами осаждения. Определение доз реагентов. Факторы, влияющие на эффективность этих процессов. Совмещение процессов коагуляции, умягчения и обескремнивания. Осветление воды фильтрованием. Основы теории работы фильтрующего слоя. Фильтрующие материалы и их характеристики. Конструкция и эксплуатация фильтров. Разновидности схем предочистки. | Метод деловых игр | ||
| Физико-химические основы процесса ионного обмена. Классификация ионообменных материалов и их свойства. Выходные кривые ионитных фильтров. Полная и рабочая обменные емкости ионообменного материала. Регенерация ионообменного материала. | Разбор конкретных ситуаций | ||
| Процессы катионного обмена. Выходные кривые при катионировании. Влияние качества исходной воды и режима регенерации на эффект умягчения. Конструкция катионитных фильтров. Катионитные материалы. Вспомогательное оборудование катионитных установок. Эксплуатация катионитных фильтров. Схемы катионитных установок. Технико-экономические показатели схем и область их применения. Химическое обессоливание воды. Анионирование воды – анионинвые материалы и анионитные установки. Обменная емкость анионита. Регенерация анионата. Схемы химического обессоливания и области их применения. | Метод деловых игр | ||
| Физико-химические основы дистилляции. Классификация и конструкции испарительных установок. Схемы испарительных установок. Основы расчета схем и выбор оборудования установок. Требования к качеству подпиточной воды испарительных установок. Технико-экономические показатели схем испарительных установок. Особенности паропреобразовательных установок. Водный режим испарительных установок. Технология обратного осмоса и ультрафильтрации. Аппараты для обратного осмоса. Технология электродиализа. Электродиализные установки. | Разбор конкретных ситуаций | ||
| Растворимость газов в воде. Закон Генри. Способы удаления растворенных газов. Кинетика десорбции газов. Удаление растворенной углекислоты. Конструкция декарбонизатора. Термическая деаэрация. Классификация и конструкции деаэраторов. Их область применения. | Метод деловых игр | ||
| Химическое обескислороживание. Декарбонизация подпиточной сетевой воды. Сущность процесса обезмасливания пара в механических маслоотделителях. Паропромывочные устройства и их назначение. Принципиальная схема обезмасливания пара. Использование осветлителей и целлюлозных фильтров для обезмасливания производственных конденсатов. | Разбор конкретных ситуаций | ||
| Системы охлаждения и стабильность охлаждающей воды. Предотвращение образования минеральных отложений. Предотвращение биологических обрастаний. | Метод деловых игр | ||
| Нормы качества воды и пара. Водно-солевой котла с многократной циркуляцией. Фосфатный и безкоррекционный режим. Применение комплексонов и гидразина. Периодическая и непрерывная продувки котлоагрегата. | Разбор конкретных ситуаций | ||
| Водно-солевой режим прямоточных агрегатов. Особенности режима водогрейных котлов. | Метод деловых игр | ||
| Контроль водно-химического режима оборудования. Термо-химические испытания. | Разбор конкретных ситуаций | ||
| Особенности водного режима котлов низкого давления. Методы стабилизации состава воды для открытых и закрытых теплосетей. Схемы подготовки воды для котельных и тепловых сетей. | Метод деловых игр | ||
| Условия, учитываемые при выборе принципиальной схемы водоподготовки: давление и тип схемы котла, величина потерь пара и конденсата в схеме, качество исходной воды, технико-экономические показатели и т. д. Выбор принципиальной схемы водоподготовки и основные принципы подбора необходимого оборудования. | Разбор конкретных ситуаций |
| Семестр | Распределение нагрузки в часах по видам учебной работы | Итого аудиторной работы за семестр | ||||||
| Лекции, час | Лабораторные занятия, час | Практические занятия, час | ||||||
| Всего | Из них с исполь-зованием интерактивных технологий | Всего | Из них с использованием интерактивных технологий | Всего | Из них с использованием интерактивных технологий | Всего | Из них с использованием интерактивных технологий | |
Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебное методическое обеспечение самостоятельной работы студентов