
- •Глава 6. Выбор и расчет схемы водоподготовки
- •6.1. Выбор и расчет схемы водоподготовки
- •Расчетные нормы качества котловой (продувочной) воды при докотловой обработке воды
- •6.2. Пример расчета системы водоподготовки при использовании водопроводной воды
- •6.3. Пример расчета системы водоподготовки при использовании речной воды
- •Фильтры Na–катионитные параллельно-точные первой ступени
- •Рабочая обменная способность катионита определяется по уравнению, г-экв/м3
- •Количество соли на регенерацию зависит от общей жесткости исходной воды (см. Табл. 6.4).
- •Техническая характеристика фильтра фиПаI-0,7-0,6-Na
- •Вопросы для самопроверки
Глава 6. Выбор и расчет схемы водоподготовки
6.1. Выбор и расчет схемы водоподготовки
1. Задается (рассчитывается) производительность котельной D, т/ч, при известных параметрах пара.
2. Количество конденсата, возвращаемого с производства, определяется заданием, конденсат имеет, например, следующие характеристики:
– сухой остаток Sкон = 10 мг/кг;
– щелочность Щкон = 0,1 мг-экв/кг;
– жесткость общая Жкон = 0.
3. Исходная вода, возмещающая потери конденсата, поступает из источника (согласно заданию) в количестве, восполняющем потери воды сети и котельной с характеристиками согласно заданию:
– сухой остаток Sив, мг/кг;
– общая жесткость Жив, мг-экв/кг;
– некарбонатная постоянная Жнк, мг-экв/кг.
Щелочность принимают эквивалентной карбонатной жесткости, мг-экв/кг, т.е.
Щив = Жив – Жнк. |
(6.1) |
4. Характеристики питательной воды, являющейся смесью конденсата и добавки исходной воды (в том случае, когда докотловая химическая очистка отсутствует):
– сухой остаток, мг/кг
Sпв = Sконβ + Sив (l – β); |
(6.2) |
– общая жесткость, мг-экв/кг
Ж'пв = Жкон β + Жив(1 – β); |
(6.3) |
– щелочность, мг-экв/кг
Щпв = Щконβ + Щив(1 – β). |
(6.4) |
где β – возврат конденсата от потребителя.
В том случае, когда применяется докотловая химическая очистка, в частности двухступенчатое натрий-катионирование, изменяется только жесткость, мг-экв/кг
Жпв = Жкон β + 0,02 (1– β). |
(6.5) |
5. Качество котловой воды (при двухступенчатом испарении – продувочной) рассчитывают в зависимости от требований, указанных в табл. 6.1, принимая предварительно определенную систему сепарации пара в барабане котла.
Для котлов типа ДЕ и КЕ применяют сепарационные устройства по первому или второму типу (см. табл.6.1).
Таблица 6.1
Расчетные нормы качества котловой (продувочной) воды при докотловой обработке воды
Вертикально-водотрубные котлы |
При докотловой водоподготовке | |
Сухой остаток Sпp, мг/кг |
Абсолютная щелочность Ща, мг-экв/кг | |
С барабанным сепарирующим устройством |
3000 |
– |
С внутрибарабанным циклоном |
4000 |
Не менее 1 мг-экв/кг максимальное значение |
С двухступенчатым испарением |
6000 |
Не менее 1 мг-экв/кг максимальное значение |
С двухступенчатым испарением и выносными циклонами |
10000 |
То же |
Из данных определяем размер продувки котлов, который должен быть не более 10 % общей паропроизводительности;
|
(6.6) |
Если р > 10 %, то необходимо принять более совершенное сепарационное устройство, при котором допустимое значение сухого остатка продувочной воды имеет большую величину. Полученный размер продувки является суммарным: непрерывная продувка – не более 3% и остальное – периодическая. Если рассчитанная продувка имеет величину менее 2%, используется только периодическая продувка.
Согласно правилам Госгортехнадзора, для котлов производительностью более 0,7 т/ч, а также имеющих экранные поверхности нагрева, обязательно применение докотловой химической обработки исходной воды. С этой целью используют в основном метод катионного обмена. При его применении необходимо соблюсти следующие требования:
– обеспечение размера продувки из котлов не более 10% от паропроизводительности;
– относительная щелочность котловой воды Щох не должна быть более чем 20 %;
– содержание углекислоты в паре – не более 20 мкг/кг.
Наиболее распространенным методом умягчения воды для котельных с котлами малой мощности является натрий-катионирование, которое снижает общую жесткость питательной воды.
Определив
величину общей жесткости питательной
воды для конкретного источника Ж'пв,
необходимо сравнить ее с допускаемой,
которая для нашего случая составляет
= 0,02мг-экв/кг.
Условием обязательного использования двухступенчатого натрий-катионирования является выполнение неравенства
|
(6.7) |
Относительная щелочность котловой воды, %
|
(6.8) |
где Щох – относительная щелочность химически очищенной воды, %; Sx – сухой остаток химически очищенной воды, мг/кг, несколько больший, чем сухой остаток исходной воды
Sx = (1,05 ÷ 1,1) Sиc . |
(6.9) |
Так же, как относительная, абсолютная щелочность химически очищенной воды Щх, мг-экв/кг, остается неизменной и равна щелочности исходной воды, т.e. Щх = Щив.
Содержание углекислоты в паре определяют в зависимости от щелочности исходной воды, мкг/кг:
СО2 = 22Щив (1 – β) ·1,7. |
(6.10) |
Полученные значения относительной щелочности Щок и содержания СО2 сравнивают с нормативными значениями, указанными выше. Если они превышают эти значения, то при использовании натрий-катионирования снижение щелочности достигают дополнительной обработкой химической очищенной воды, например, нитратами натрия. Повышенное содержание углекислоты в паре может быть снижено при термической деаэрации питательной воды, совмещенной с барботажем. Использование двухступенчатого натрий-катионирования необходимо практически во всех производственно-отопительных котельных, так как возврат конденсата β в них всегда меньше 1.
6. Расчет и подбор фильтров.
Ориентировочно производительность химической водоподготовки с учетом продувки и собственных нужд котельной, м3/ч
Dвод = 1,2Gxoв, |
(6.11) |
где Gxoв – количество химочищенной воды, возмещающей потери конденсата, т/ч.
В качестве катионита в фильтрах используют сульфоуголь с обменной способностью Е = 300 г-экв/кг. Рекомендуется выбирать фильтры исходя из следующих условий:
– число фильтров первой ступени n1 не более четырех, при этом один из них – резервный, т.е. (n1+ 1) ≤ 4;
– число фильтров второй ступени, п2 = 1–2 шт.;
– число регенераций каждого фильтра не должно быть более трех в сутки, т.е. одного раза в смену.
Скорость фильтрации в фильтрах первой ступени принимают в пределах Wдоп = 10–25 м/ч, а в фильтрах второй ступени она может быть принята равной или менее 40 м/ч.
В справочной литературе приведены характеристики стандартных натрий-катионовых фильтров первой и второй ступени. Выбирают тип фильтра первой ступени и соответственно его диаметр dвн, а затем – второй; далее рассчитывают количество фильтров первой ступени, шт.
|
(6.12) |
где fф1 – сечение фильтра, м2.
|
(6.13) |
Если n1 ≤ 3, то данный тип фильтра удовлетворяет требуемым условиям. Соответственно для второй ступени натрий-катионирования
|
(6.14) |
Если диаметры фильтров равны, то fф1 = fф2 .
После прохождения через фильтры первой ступени вода снижает свою первоначальную жесткость до 0,2–0,1 мг-экв/кг. Общее количество солей жесткости, г-экв/сут, поглощаемое в фильтрах первой ступени, при конечной жесткости 0,2 мг-экв/кг составляет
А1 = (Жив – 0,2)Dвод · 24. |
(6.15) |
Объем сульфоугля в каждом фильтре, м3
|
(6.16) |
где Н – высота загрузки фильтра, м.
Число регенераций натрий-катионитных фильтров первой ступени в сутки, рег/сут
|
(6.17) |
а каждого фильтра первой ступени, рег/сут
|
(6.18) |
Межрегенерационный период, ч
|
(6.19) |
где τрег – время одной регенерации, ч.
Жесткость воды, поступающей на фильтры второй ступени, была принята равной 0,2 мг-экв/кг, а ее содержание на выходе из фильтра – нулю, следовательно, количество солей жесткости, поглощаемое в фильтре второй ступени, г-экв/сут
A2 = 0,2Двод 24; |
(6.20) |
– число регенераций фильтров второй ступени в сутки, рег/сут
|
(6.21) |
– на один фильтр, рег/сут
|
(6.22) |
– межрегенерационный период работы фильтра, ч
|
(6.23) |
т.e. регенерация фильтра второй ступени должна производиться примерно один раз в Т2/24 дней.
7.Определение расхода соли, необходимого для регенерации.
Расход соли на одну регенерацию, кг/рег
|
(6.24) |
где а – удельный расход соли, принимается 200–235 г/г-экв обменной способности катионита.
Объем 26%-ного раствора соли на одну регенерацию, м3
|
(6.25) |
где ρ – плотность раствора соли при t = 20°С; ρ = 1,2 т/м3; Р – содержание соли в растворе, % (26%).
Расход технической соли в сутки, кг/сут
Gсут = Gc (Rl + R2). |
(6.26) |
Расход соли на регенерацию фильтров в месяц, т/мес
|
(6.27) |
Резервуар мокрого хранения соли находят из расчета месячного расхода с запасом в 50 %, согласно СНиП, м3
|
(6.28) |
Устанавливают железобетонный резервуар вместимостью Vрез, м3, размерами а×b×c, м. Вместимость мерника раствора соли, м3, принимают по расходу соли на регенерацию фильтров с запасом 30%, т.е.
Vмер=1,3·Vc. |
(6.29) |
Высоту мерника желательно выполнять одинаковой с высотой резервуара хранения соли, т.е. в данном случае равной с, м, а диаметр мерника, м
|
(6.30) |