Пример расчета установки умягчения с двухступенчатым натрий-катионированием.
Исходные данные:
Производительность водоподготовительной установки Q = 200 т/ч.
Источник водоснабжения: река Клязьма, г. Владимир
Вода городского водопровода имеет следующие показатели:
Жесткость общая Жо = 3,2 мг-экв/кг;
Концентрация ионов натрия СNa = 24.8 мг/кг.
Приведем концентрацию натрия к нормальной концентрации по формуле:
СN = CNa / Э,
где Э –эквивалентная масса иона натрия; Э=23.
СNa = 24,8/23 = 1,08 мг-экв/кг.
Расчет начинаем с фильтров II ступени, так как I ступень установки должна пропустить дополнительное количество воды, идущей на собственные нужды натрий-катионитных фильтров. Расчет фильтров приведен в
табл. 4. В расчете принята жесткость фильтрата после первой ступени
0,1 мг-экв/кг, после второй ступени 0,01 мг-экв/кг.
Таблица 4. Расчет схемы умягчения с двухступенчатым натрий-катионированием.
|
Показатель |
Разм. |
Расчетная формула |
Вторая ступень |
Первая ступень |
|
Расчетная производительность |
м3/ч |
Qст=Q |
200 |
200.78 |
|
Скорость фильтро- вания |
м/ч |
w (Табл. П1) |
40 |
25 |
|
Требуемая площадь фильтрования |
м2 |
|
200/40=5 |
200.78/25=8.03 |
|
Диаметр фильтра Площадь фильтро- вания |
м
м2 |
Табл. 1 |
2
3,14 |
2
3,14 |
|
Кол-во фильтров |
шт. |
n + nр |
2+1 |
3+1 |
|
Загрузка фильтра |
- |
Табл. П1 |
Сульфоуголь |
Сульфоуголь |
|
Высота слоя |
м |
h (Табл. П1) |
1,5 |
2,5 |
|
Действит. скорость фильтрования |
м/ч |
|
|
|
|
Жесткость фильтрата после ступени |
|
Табл. П1 |
0,02 |
0,1 |
|
Рабочая обменная ёмкость |
|
Ер (Табл. П1) |
300 |
244,8 |
|
Продолжительность фильтроцикла |
час. |
|
|
|
|
Суточное число регенераций |
|
|
|
|
|
Уд. расход NaCl на регенерацию |
|
qс (Табл. П1) |
300 |
120 |
|
Расход 100% реагента |
|
|
|
|
|
Суточный Расход 100% реаг. |
|
|
|
|
|
Уд. расход воды на взрыхление |
|
i (Табл. П1) |
4 |
4 |
|
Время взрыхления |
мин. |
|
30 |
30 |
|
Расход воды на взрыхление |
|
|
|
|
|
Концентрация регенер. раствора |
% |
(Табл. П1) |
10% |
7% |
|
Расход воды на приготовл. регенер. р-ра |
|
|
|
|
|
Уд. расход воды на отмывку |
|
а (Табл. П1) |
6 |
4 |
|
Расход воды на отмывку |
|
|
|
|
|
Суммарный расход воды на регенерацию |
|
|
22,6+4,24+28,26= =55,1 |
22,6+3,29+31,4= =57,3 |
|
Часовой расход воды на собственные нужды |
м3/ч |
|
|
|
|
Cкорость пропуска реген. раствора |
|
|
4 |
3 |
|
Время про- пуска реген. раствора |
мин. |
|
|
|
|
Скорость отмывки |
|
|
7 |
7 |
|
Время отмывки |
мин. |
|
|
|
|
Суммарное время регене- рации |
мин. |
|
30+20,25+77,14= =127,4 |
30+20,96+85,7= =136,7 |
+
(Табл.
П1)
(Табл.
П1)
(Табл.
П1)
Рассчитаем
рабочую обменную емкость Ер
I ступени по формуле (1). Для этого определим
коэффициент эффективности регенерации
катионита. Примем удельный расход соли
NaCl на регенерацию по табл. П1 равным
qc=120
г /г-экв,
тогда по табл.2
.
Определим коэффициент снижения обменной емкости катионита вследствие влияния ионов натрия (противоионный эффект). Соотношение ионов натрия и жесткости будет:
тогда
по табл. 3 с учетом интерполяции коэффициент
будет
.
Удельный расход воды на отмывку катионита принимаем по табл. П1
.
Полная обменная емкость сульфоугля по
заводским данным
Еп = 500 г-экв/м3. По формуле (1) рассчитываем Ер:
Ер = 0,67·0,75·500 – 0,5·4·3,2 = 244,8 г-экв / м3.
Результат заносим в табл. 4.
Расчетный расход водопроводной воды на установку умягчения будет:
200,78 + 19,14 = 219,92 м3/ч.
Литература
-
Кострикин Ю.М. и др. Водоподготовка и водный режим энергообъектов низкого и среднего давления: Справочник/ Ю.М. Кострикин, Н.А.Мещерский, О.В.Коровина. – М.: Энергоатомиздат, 1990.-254 с.
-
Лифшиц О.В. Справочник по водоподготовке котельных установок. М.: Энергия, 1976.- 288 с.
-
Копылов А.С., Лавыгин В.М., Очков В.Ф. Водоподготовка в энергетике. М.: Изд-во МЭИ, 2003. -309 с.
Приложение 1
Таблица П.1. Технологические показатели для расчета
Na-катионитных фильтров [1,2]
|
Показатель |
Фильтр I ступени |
Фильтр II ступени |
|
Марка катионита |
Сульфоуголь |
Сульфоуголь |
|
Высота слоя катионита |
2 – 2,5 |
1,5 |
|
Рабочий цикл: Скорость фильтрования, м/ч, при жесткости: до 5 мг-экв/кг до 10 мг-экв/кг до 15 мг-экв/кг |
25 15 10 |
40 |
|
Взрыхляющая промывка: Интенсивность, кг/(м2 с) Продолжительность, мин. |
4 30 |
4 30 |
|
|
|
|
|
Регенерация: Удельный расход соли на регенера- цию сульфоугля, qc, г/г-экв, при жесткости воды: до 5 мг-экв/кг до 10 мг-экв/кг до15 мг-экв/кг Концентрация регенерационного раствора, % Скорость пропуска регенерационного раствора, м/ч |
100 - 120 120 - 200 170 - 250
5 – 8
3 - 4 |
300 - 400
8 – 12
4 - 5 |
|
Рабочая обменная ёмкость сульфоугля, г-экв/м3 |
По формуле (1) |
250 - 300 |
|
Отмывка катионита: Скорость пропуска отмывочной воды, м/ч Удельный расход отмывочной воды, м3/м3 |
6 – 8
4 |
6 – 8
6 |
Приложение 2
Таблица П2. Качество воды поверхностных источников [3]
|
№ Вари- анта |
Источник |
Место отбора пробы |
Концентрация ионов Na+, мг/кг |
Жесткость, Жо, мг-экв/кг |
|
1 |
Белая |
г. Уфа |
9,2 |
12,4 |
|
2 |
Волга |
г. Ярославль |
4,4 |
2,5 |
|
3 |
Волга |
г. Казань |
18,3 |
4,8 |
|
4 |
Вологда |
г. Вологда |
69 |
8,1 |
|
5 |
Днепр |
г. Запорожье |
8,6 |
3,82 |
|
6 |
Северский Донец |
г. Лисичанск |
10,8 |
4,8 |
|
7 |
Северная Двина |
г. Архангельск |
6,9 |
6,48 |
|
8 |
Енисей |
г. Красноярск |
6,9 |
2,6 |
|
9 |
Иртыш |
г. Омск |
36,1 |
2,8 |
|
10 |
Кубань |
Г. Армавир |
14,2 |
3,47 |
|
11 |
Миасс |
г. Челябинск |
43,7 |
4,7 |
|
12 |
Москва |
ТЭЦ-12 |
2,8 |
4,3 |
|
13 |
Москва |
Водопровод |
1,3 |
2,0 |
|
14 |
Обь |
г. Новосибирск |
9,2 |
2,3 |
|
15 |
Ока |
г.Нижний Новгород |
17,8 |
6,0 |
|
16 |
Томь |
г. Кемерово |
12,4 |
1,6 |
|
17 |
Тобол |
г. Кустанай |
243 |
8,22 |
|
18 |
Уводь |
г. Иваново |
18,3 |
3,5 |
|
19 |
Урал |
г. Гурьев |
110 |
6,2 |
|
20 |
Шексна |
г. Череповец |
9,2 |
3,9 |