2. Розрахунок вмісту вуглекислого газу у парі.

Концентрація вуглекислоти у парі при використанні деаераторів ДСА з барботуванням пари визначається за формулою 1.3:

СО₂=22*Л_ов*α_ов*(σ₁ + σ), де (1.3)

σ₁ = 0,4 – доля розкладання NaHCO₃ у котлі ( 60% розкладається у деаераторі з барботуванням і видаляється з випаром);

σ = 0,65 – доля розкладання Na₂CO₃ у котлі, прийнята за графіком

[3, рис.2.2., ст 109].

Для котла ДКВР 20-13:

СО₂=22*2,7*(0,4 + 0,65)= 18,71 мг/кг.

За умови розгалуженої мережі споживачів пари, вміст вуглекислоти у ній не повинен перевищувати 20 мг/кг.

Оскільки розрахований вміст вуглекислоти не перевищує допустимий, перевірка виконується, і додаткових методів водопідготовки для її зменшення приймати не потрібно.

3. Розрахунок відносної лужності котлової води.

Відносна лужність котлової води дорівнює відносній лужності обробленої води. Відносна лужність визначається за формулою 1.4.:

, де (1.4)

- відносна лужність відповідно котлової і обробленої води,%;

- лужність обробленої води, мг-екв/л, не змінюється.

Тоді:

Відносна лужність вище нормативного значення може викликати міжкристалічну корозію ( каустичну ламкість ). Оскільки у даному котлі наявні тільки зварні з’єднання, відносна лужність котлової води не нормується, перевірка виконується.

2. Вибір схеми обробки води.

Оскільки усі перевірки виконуються, ніяких додаткових методів водо-підготовки застосовувати не потрібно.

Для пом’якшення води передбачаємо двоступеневі Na-катіонові фільтри, щоб знизити твердість води до 0,01 мг-екв/л, що передбачено вимогами обробленої води.

Оскільки концентрація завислих речовин не перевищує 5 мг/л, механічне очищення води застосовувати не потрібно. Також, у воді немає заліза – її не потрібно знезалізнювати.

Для зменшення у воді концентрації розчинених газів в технологічну схему включаємо деаератори ДСА з барботуванням пари.

Технологічна схема до котлової обробки води зображена на рисунку 2, наведеному нижче:

Рис.2. Прийнята технологічна схема обробки води.

Розділ 2. Розрахунок катіонітових фільтрів. Підбір деаератора.

2.1. Розрахунок Na-катіонітових фільтрів 1го ступеня.

В якості катіоніту приймаємо сульфовугілля з величиною зерен 0,5-1,1мм.

Питому витрату солі на регенерацію приймаємо q_с = 100 г/г-екв [3, табл. 2.18].

Визначимо робочу обмінну ємність катіоніту, г-екв/м³ , за наступною формулою:

, де (2.1)

α_Na=0,62 - коефіцієнт ефективності регенерації натрій-катіоніта, який залежить від питомої витрати солі на регенерацію q_с [1,табл. 2.19];

q_п =5 – питома витрата води на відмивання катіоніта, м³/м³, [3, табл. 2.18];

0,5 - доля пом’якшення відмивної води;

Е_пов =500 – повна обмінна ємність катіоніта, г-екв/м³, [3, табл. 2.20];

β_Na – коефіцієнт, що враховує зменшення обмінної здатності катіоніта по Ca²⁺ і Mg²⁺ за рахунок часткового затримання катіонів Na⁺. Цей коефіцієнт залежить від співвідношення С²_Na/Т_заг (де С_Na – концентрація натрію у воді, мг-екв/л);

С²_Na/Т_заг =1,5²/2,8=0.8

Тоді β_Na=0,67 [3, табл. 2.17].

Отже:

0,62 ∙ 0,67 ∙ 500 – 0,5 ∙ 5 ∙ 2,8 = 207,7 г-екв/м³

Необхідний об’єм катіоніта W_к, м³, у фільтрах першого ступеня:

, де (2.2)

Т_заг – загальна твердість води, що надходить на фільтри г-екв/м³ (мг-екв/л);

n=2 – прийняте число регенерацій кожного фільтра за добу;

Q_Na = 70 + 0,187 – потужність Na – катіонітових фільтрів, м³/год (0,187 – середньогодинна витрата води на потреби Na - катіонітового фільтра другого

ступеня );

Необхідна площа катіонітових фільтрів першого ступеню F_к, м²:

м², (2.3)

Приймаємо до встановлення два робочих фільтри діаметром 2000 мм та площею

f_Na = 3,1 м² [3, табл.2,15] . Також встановлюємо один резервний фільтр такого ж розміру.

Для підібраних фільтрів перевіряємо швидкість фільтрування:

нормальну – під час роботи усіх фільтрів, м/год:

м/год < 25 м/год , (2.4)

максимальна – під час регенерації одного з фільтрів, м/год:

м/год < 35 м/год , (2.5)

де w_Р=25 м/год і w_{м =} 35 м/год – відповідно рекомендована та максимальна швидкості фільтрування, прийняті для води твердістю Т_заг =2,8 мг-екв/л за

[3, табл.2.18];

а=2 – кількість робочих Na-катіонітових фільтрів без врахування резервного.

Кількість солей твердості, г-екв/доб, які видаляються за добу на натрій-катіонітових фільтрах першого ступеня:

А = 24·Т_заг·Q_Na = 24 ∙ 2,8 ∙ 70,187 = 4716,6 г-екв/доб (2.6)

Кількість регенерацій кожного фільтра за добу:

, де (2.7)

Н – висота шару катіоніта у вибраному стандартному фільтрі, м, [3, табл.2.18]. Приймаємо 2 регенерації фільтра на добу.

Розрахунок кількості реагентів для регенерації фільтрів першого ступеню.

Витрата 100%-ної солі на одну регенерацію натрій-катіонітового фільтра, кг,:

кг (2.8)

Витрата технічної солі за добу, кг/доб, становитиме

кг , (2.9)

де р – вміст солі в технічному продукті, %, для харчової солі другого сорту р=96,5.

Доставку солі організуємо автомобільним транспортом.

Витрати води на власні потреби Na-катіонітового фільтра першого ступеня.

Витрата води на одне розпушення, м³:

м³ , де (2.10)

і – інтенсивність розпушення фільтра, л/(с·м²) [3, табл.2.18];

t_роз – тривалість розпушення, хв. [3, табл.2.18].

Витрата води на приготування регенераційного розчину солі Q_р.р, м³:

м³ (2.11)

де b – концентрація регенераційного розчину, %, [3, табл.2.18].;

ρ_р.р- густина регенераційного розчину, т/м³, [3, табл.2.21],залежно від прийнятої величини b.

Витрата води на відмивання катіоніта від продуктів регенерації Q_в, м³:

Q_в = q_п·f_Na·H = 5 ∙ 3,1 ∙ 2 = 31 м³ , (2.12)

де q_п – питома витрата води на відмивання катіоніта, м³/м³, [3, табл.2.18];

Витрата води на одну регенерацію фільтра, м³, з використанням промивної води для розпушування фільтра :

Q_влас = Q_р.р + Q_в = 1,52+31= 32,52 м³, (2.13)

Середньогодинна витрата води на власні потреби Na-катіонітового фільтру, м³/год:

м³/год , (2.14)

Час пропускання регенераційного розчину крізь фільтр, хв.:

хв , (2.15)

Час відмивання від продуктів регенерації, хв.:

хв , (2.16)

Тривалість регенерації фільтра, хв.:

t_рег^Na = t_роз + t_р.р + t_в, = 20 + 7,35 + 100 = 127,35 хв. , (2.17)

Час між регенераціями фільтра, год:

год (2.18)