Учебное пособие 1700

Определение объема бака для взрыхления катионита

На взрыхление Н-катионитовых фильтров I ступени требуется 2,82 м3 воды. Емкость бака должна обеспечивать взрыхление двух фильтров и будет равна 2,82х2=5,64 м3. Принимаем бак железобетонный с противокислотной изоляцией,

состоящий из двух отделений, полезной емкостью 5,7 м3, высотой 1,7, площадью

3,8 м2.

4.1.22. Определение потерь напора

4.1.23. Подбор насосов

Подача воды на взрыхление фильтров перед их регенерацией осуществляется с помощью насосов. Расход воды, подаваемой на взрыхление Н-катионита I ступени в течение 15 мин, составляет 11,3 м3/ч. Принимаем к установке два насоса (1 рабочий, 1 резервный) типа КНЗ 3/23; qн 12 м3/ч; H 13,5 м вод. ст. (1350гПа),

N2,8 кВт, n 1450 об/мин.

4.1.24.Технологические и балансовые схемы

Составление балансовых схем может предшествовать выполнению проекта, но может быть и завершающим этапом проектирования. На балансовой схеме каждый поток изображается в масштабе соответствующего расхода.

Технологические схемы составляются в конце разрабатываемого проекта. На них изображаются не только расходы, скорости и диаметры трубопроводов, но и показатели качества воды.

Примеры балансовых схем приведены на рис. 16, технологическая схема – на рис. 17.

51

52

Рис. 16. Балансовые схемы:

а – при последовательном H-Na-катионировании; б – при использовании высокорасположенного бака

для взрыхления катионных фильтров; - насосное хозяйство; ● – трубопроводы сбросной воды

53

Рис. 17. Технологическая схема умягчаемой воды:

1 – водород-катионитовый фильтр; 2 – дегазатор; 3 – вакуум-насос; 4 – насос; 5 и 6 – натрий-катионитывае фильтры I

и II ступеней; 7 – вытеснитель; 8 – сжатый воздух; 9 – мерник; 10 – гидроэлеватор;

11 – вода на солерастворение; расходы воды Q, м3/ч; содержание в воде ионов в мг-экв/л

4.2.Пример расчёта установки для обессоливания воды

Вкачестве примера рассмотрим расчёт установки для подготовки питательной воды для парогенераторов ТЭЦ давлением до 11,0 МПа.

Данные анализов исходной воды:

а) содержание взвешенных веществ М0 – до 30 мг/л;

б) цветность Ц0 – 25 град.; в) окисляемость О0 7 - мг/л О2; г) кальций [Сa2+]0

– 24,3 мг/л; д) магний [Mg2+]0 – 11,2 мг/л; е) натрий [Na+]0 – 4,6 мг/л; ж) бикарбо-

наты [HCO3-]0 – 115 мг/л; з) хлориды [Cl-]0 – 4,6 мг/л; и) сульфаты [SO42-]0 – 14 мг/л; к) кремниевая кислота [SiO32-]0 – 2,3 мг/л; л) активная реакция рН=6,7-6,9; м)

средняя расчётная температура – 10 0С.

Требования к качеству воды:

а) кремниевая кислота – до 0,1 мг/л; б) железо общее [Fe2+] и [ Fe3+] – до 0,1 мг/л; в) свободная углекислота CO2 ≈ 0; г) активная реакция рН ≈ 8,5-9,0; д) жесткость – до 0,003 мг-экв/л; е) солесодержание – до 0,3 мг/л.

4.2.1.Выбор схемы водоподготовки

Всоответствии с исходными данными и требованиями к качеству питательной воды принимается следующая технологическая схема подготовки воды: коагулирование сульфатом алюминия – фильтрование на напорных фильтрах, загруженных антрацитом, – обессоливание на двухступенчатой ионитовой установке. Последовательность движения воды по отдельным элементам схемы:

К – НС – М – НI – АI – НII – Д – Б - АII –,

где К – установка для коагулирования воды; НС – напорный шайбовый смеситель; М – механические фильтры; НI,НII – водород-катионитовые фильтры первой и второй ступеней; АI, АII – анионитовые фильтры первой и второй ступеней; Д – декарбонизатор (дегазатор); Б – промежуточный бак.

Для интенсификации процесса коагуляции вода пред подачей на сооружения по обессоливанию нагревается до 20-25 0С. Растворенные газы в условиях ТЭЦ удаляются в термических деаэраторах, обычно располагаемых за пределами станции водоподготовки, вблизи парогенераторов. Корректировка величины рН достигается подщелачиванием ее после деаэраторов аммиаком.

54

В соответствии с принятой схемой обессоливания, требованиями к качеству обессоленной воды и показателями качества исходной воды предусматривается загрузка катионитовых фильтров I и II ступеней сильнокислотным катионитом марки КУ-2. Анионитовый фильтр I ступени загружается слабоосновным анионитом АН-2Ф, II ступени - сильноосновным анионитом АВ-17.

Расчёт схемы начинается с оборудования, расположенного в «хвосте» установки, что дает возможность учесть дополнительную нагрузку на предыдущую ступень, связанную с расходами воды на собственные нужды рассчитываемой ступени.

4.2.2. Определение дозы коагулянта и изменения солевого состава после коагуляции

Перед началом расчётов необходимо определить погрешность анализа исходной воды по формуле

мой величины, принимаемой равной 1 % [2].

Доза коагулянта Дк определяется согласно [8]: по табл. 18 Дк = 30 мг/л; по формуле Дк = 4√Ц=4√25=20 мг/л.

К расчёту принимается Дк = 30 мг/л Доза щелочи, необходимая для улучшения процесса хлопьеобразования, оп-

ределяется по формуле

где еЩ – эквивалентный вес щелочи, для CaO еЩ = 28; еК - эквивалентный вес коа-

гулянта, для Al2( SO4)3 ; еК = 57,62;

55

Щ0 – щелочность исходной воды, при рН ≤ 8,4

Щ0 [HCO3 ]0 1,88 мг-экв/л. 61,02

Подщелачивание не требуется.

Содержание свободной углекислоты в исходной воде [CO2]0 до коагулирования может быть определено по номограмме (рис. 15.40 [14]).

Для этого необходимо предварительно определить общее солесодержание:

Р0 24,3 11,2 4,6 115 4,6 14 173,7 мг/л.

Тогда при рН = 6,7 [CO2]0 = 45 мг/л и при рН =6,9 [CO2]0 =29 мг/л. Щелочность воды после коагуляции определяется по формуле

Щк Щ0 Dк / ек 1,88 30 / 57,62 1,36 мг/л.

Соответственно количество свободной углекислоты можно найти из выражения:

Определим изменение солесодержания в результате коагулирования:

НСО 3 к 1,36 61,02 83 мг/л;

SО2 4 к 14 48,03 30 / 57,62 39 мг/л.

Новое значение величины рН после коагулирования воды найдем по номограмме (см. рис. 15.40 [14]) для

166,7 мг/л, рН = 6,4-6,6.

Определяем количество механических примесей, поступающих на установку

сисходной водой после ее коагулирования [8]:

Мк 30 0,55 30 0,25 25 52,8 мг/л.

56

Общее солесодержание коагулированной воды

ступени. Так как через анионитовые фильтры II ступени пропускается регенерационный раствор, предназначенный для регенерации обеих ступеней, то можно

отмывочной воде.

Так как для отмывки анионитов II ступени используется частично обессоленная вода после I ступени, то

[SiO32-]I = [SiO32-]0 =0,06 мг-экв/л.

Тогда

Е рабАII 4201 0,8 10 0,06 419,5 экв/м3.

Определим расчётную скорость фильтрования для анионитовых фильтров II ступени исходя из условия одновременной регенерации анионитовых фильтров обеих ступеней (фильтр I ступени регенерируется обработанным регенерационным раствором после регенерации фильтра II ступени).

Тогда количество регенераций анионитовых фильтров I и II ступеней в сутки принимается одинаковым и равным согласно [8]

n АI n АII 2.

Продолжительность работы каждого анионитового фильтра между промывками определяем по [8]:

57

Принимая согласно [14] продолжительность простоя фильтров во время взрыхления, регенераций и отмывки t КII 3ч, определим продолжительность работы Н-катионитового фильтра II ступени по формуле

Скорость фильтрования при нормальном режиме

60