РАСЧЕТ ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫХ ВОДОРОД – КАТИОНИТОВЫХ ФИЛЬТРОВ С «ГОЛОДНОЙ» РЕГЕНЕРАЦИЕЙ

Среднечасовой расход предварительно водород – катионированной воды должен обеспечивать требуемую производительность обессоливающей установки и собственные нужды Н – катионитовых и анионитовых фильтров в количестве:

Q_гол = Q_гол =Q+Q_c.н.(А)+ Q_c.н.(HI)+ Q_c.н.(HII)=180 + 50,488 + 6,691+ 89,502 =

= 326,7 м³/ч.

Предварительные Н – катионитовые фильтры должны обеспечивать подачу воды в открытую теплосеть в размере 450 м³/ч.

Итого Q_гол = 326,7+ 450 = 776,7 м³/ч.

6.1Оценивается общая площадь фильтрования:

F = Q_гол/w = 776,7/20 = 38,8 м²,

где w – скорость фильтрования, равная 20 м/ч.

 

6.2Необходимое количество фильтров рассчитывается по соотношению:

a = F/f = 38,8/9,1 = 4,26 = 5 штук.

6.3 Предполагая, что при средней длительности каждой регенерации одновременно будут находиться в регенерации два предварительных Н – катионитовые фильтра и один Н – катионитовый фильтр должен быть в резерве, принимаем к установке 8 предварительных Н – катионитовых фильтра с параметрами [1, табл. 2.16]

Диаметр – D = 3400 мм;

Площадь фильтрования – f = 9,1 м²;

Высота слоя загрузки – Н_слоя = 2,5 м.

6.4 Карбонатная жесткость (щелочность) артезианской воды при прохождении через предварительные Н – катионовые фильтры, отрегенерированные теоретически необходимым количеством серной кислоты, будет сниматься в среднем с 5,5 до 0,7 мг – экв/л.

Количество солей жесткости, удаляемых на фильтрах, определяется по формулам

А_гол = 24·Q_гол·(Ж_к – Ж_ост) = 24·776,7·(4,34– 0,7) = 67852,5 г–экв/сут.

6.5 Рабочая обменная способность сульфоугля, при H–катионировании с «голодной» регенерацией по параметрам «К» и «А». Для этого рассчитываются:

Характеристики катионного состава исходной воды «К»

К = Na^-/Ж_о = 0,3/6,48 = 0,46;

Характеристики анионитного состава исходной воды «А»

А = HCO₃^- / (Cl^- + SO₄²¯) =4,34/(0,5 + 1,94) =1,779

Для исходной воды данного состава по [1, табл. 2.17] при значениях К = 0,46 и А =1,779 рабочая обменная способность Е_р^гол = 300 г - экв/ м².

6.6 При этом число регенераций каждого фильтра составит в сутки:

n = A_гол/(f · H_слоя · а · Е_р^гол) = 67852,5/(9,1·2,5·300·5) = 1,988;

Принимаем число регенераций n = 2 раз в сутки.

6.7 Расход 100% серной кислоты на одну регенерацию

Q_к(гол) = q_к · f · Н_слоя · Е_р^гол /1000 =45 · 9,1 ·2,5 · 300/1000 = 307,125кг.

q_к – удельный расход серной кислоты, принятый равным 45 г/г – экв.

6.8 Суточный расход технической 92% серной кислоты определяется по формуле:

Q_{к(гол)техн} = Q_к(гол)·n·a·100/c = 307,125·2·5·100/92 = 3338,315 кг/сут,

где c – содержание H₂SO₄ в технической серной кислоте (не менее 92%).

6.9 Расход воды на взрыхление каждого фильтра:

Q_взр = i · f · 60 · t_взр/1000 = 4·9,1·60·30/1000 = 65,5 м³.;

6.10 Расход воды на приготовление регенерационного раствора, определяется по формуле:

Q_р.р. = Q_к(гол) ·100/(1000 · b · p_pp) = 307,125·100/(1000·1,5·1,0085) = 20,3 м³.

где b –концентрация регенерационного раствора, которая при загрузке сульфоуглем принимается равной (1,5-2)%.

p_pp – плотность регенерационного раствора, имеющего данную концентрацию, принимается согласно данным.

6.11 Расход воды на отмывку катионита от продуктов регенерации

Q_отм = q_отм · f · H_слоя = 5 · 9,1 · 2,5 = 113,75 м³.

6.12 Расход воды на одну регенерацию

Q_с.н = Q_взр +Q_р.р+Q_отм =65,5 + 20,3 + 113,75 = 199,8м³ м³.

6.13 Среднечасовой расход на собственные нужды предварительных водород-катионитовых фильтров с «голодным» расходом кислоты:

Q_{с.н.(час)} = Q_с.н · n · a/ 24 =200· 2 · 5/24 = 83,3 м³/ч.

Таким образом, часовая нагрузка на предварительные фильтры равна:

Q_{гол(час)} = 776,7 + 83,3 = 860 м³/ч.

 

 

7 РАСЧЕТ ДЕКАРБОНИЗАТОРА

7.1 Определяется концентрация растворенной углекислоты в воде, поступающей на декарбонизатор после Н-катионирования (или подкисления) по формуле:

 

где СО₂ – концентрация углекислоты в воде, поступающей в декарбонизатор, кг/м³; Ж_к - карбонатная жесткость исходной воды, разрушаемая в процессе водоподготовки, мг-экв/дм³;

СО₂^и.в. – концентрация растворенной свободной углекислоты в исходной воде, мг/л.

7.2 Необходимая поверхность насадки (поверхности десорбции), м²,

обеспечивающая заданный эффект удаления углекислоты, определяется из уравнения:

где G- количество углекислоты, подлежащее удалению в декарбонизаторе, кг/ч, определяемое по формуле:

где Q- количество воды, поступающей на декарбонизатор, м³/ч;

СО₂^о.в - концентрация углекислоты в воде, поступающей на декарбонизатор воде (принимают 0,005 кг/м³);

k_ж=0,4м/ч -коэффициент десобции углекислоты, согласно рис. 2.8 [1, с.98]

∆c_ср=0,05кг/м³-средняя движущая сила десорбции, согласно рис. 2.8 [1, с.98]

7.3 Площадь поперечного сечения декарбонизатора:

 

60 - оптимальная плотность орошения насадки, м³/(м²∙ч), на единицу площади поперечного сечения декарбонизатора.

7.4 Диаметр декарбонизатора:

7.5 Высота слоя насадки:

где - объем, м³, занимаемый кольцами Рашига 25х25х3 мм при беспорядочной загрузке в декорбанизаторе, определяемый по выражению:

7.6 Необходимый объем воздуха, подаваемого в декарбонизатора:

Где b – удельный расход воздуха при насадке Рашига; принимается равным 25 м³/м³ при умягчении воды.

 

7.7 Суммарное сопротивление прохода воздуха через декарбонизатор:

 

Где 25 – сопротивление проходу воздуха 1 м высоты слоя насадки из колец Рашига 25х25х3 мм, измеряемое в мм вод. ст.,

40 - сопротивление проходу воздуха конструктивных элементов декарбонизатора, мм вод. ст.

Вентилятор к декарбонизатору должен обеспечить расход воздуха , а напор несколько выше сопротивления проходу воздуха в декарбонизаторе.

Исходя из требуемой производительности 860 м³/ч принимаем [1. табл.2.35] к установке 4 декарбонизатора производительностью 250 м³/ч каждый с диаметром D_в.н.=2315 мм и высотой засыпки колец Рашига 2,9 м.

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, для подготовки 180 м³/ч добавочной воды для питания паровых котлов высокого давления и 450 м³/ч подпиточной воды для теплосетей с открытой системой теплоснабжения, принимается следующая схема водоподготовки полного обессоливания и обескремнивания воды [см. Приложение А].

 

 

 

 

Список использованной литературы

1. Инженерные расчеты в водоподготовке паровых и водогрейных котлов: учебное пособие / Л.Л. Любимова, А.С. Заворин, А.А. Ташлыков: ТПУ. – Томск: Изд-во ТПУ, 2009. – 133 с.

2. Справочник по водоподготовке котельных установок / О.В. Лифшиц: Изд. 2-е, перераб. и доп., М., «Энергия», 1976. – 288 с. с ил.

3. Водоподготовка в энергетике: учебное пособие для вузов / А.С. Копылов, В.М. Лавыгин, В.Ф. Очков: 2-е изд., стереот. – М.: Издательский дом МЭИ, 2006. – 309[11] c: ил.

 

Приложение А

Схема полного обессоливания и обескремнивания воды