4.5. Выбор и расчет схемы водоподготовки

1. Производительность котельной Д, т/ч, при давлении 1,4 МПа равна 13 т/ч

2. Конденсат, возвращаемый с производства, в количестве, определенном заданием, имеет следующие характеристики:

– сухой остаток S_кон = 10 мг/кг;

– щелочность Щ_кон = 0,1 мг-экв/кг;

– жесткость общая Ж_кон = 0.

3. Исходная вода, возмещающая потери конденсата, поступает из источника в количестве, восполняющем потери воды сети и котельной с характеристиками согласно заданию:

– сухой остаток S_ив = 471 мг/кг;

–общая жесткость Ж_кон = 1,4 мг-экв/кг;

– некарбонатная постоянная Ж_нк = 4,7 мг-экв/кг.

Щелочность принимают эквивалентной карбонатной жесткости, мг-экв/кг, т.е.

Щ_ив = Ж_ив – Ж_нк

Щ_ив = 4,7 – 1,4 = 3,3 мг-экв/кг

4. Характеристики питательной воды, являющейся смесью конденсата и добавки исходной воды (в том случае, когда докотловая химическая очистка отсутствует):

– сухой остаток, мг/кг

S_пв = S_кон · β + S_ив (l – β)

S_пв = 10 · 0,9 + 471 (l – 0,9) = 56,1 мг/кг

– общая жесткость, мг-экв/кг

Ж'_пв = Ж_кон · β + Ж_ив(1 – β)

Ж'_пв =4,7 · 0,9 + 1,4(1 – 0,9) = 1,73 мг-экв/кг

– щелочность, мг-экв/кг

Щ_пв = Щ_кон · β + Щ_ив(1 – β)

Щ_пв = 0,1· 0,9 + 3,3(1 – 0,9) = 0,42 мг-экв/кг

5. Согласно правилам Госгортехнадзора, для котлов произ­водительностью более 0,7 т/ч, а также имеющих экранные поверхности нагрева, обязательно применение докотловой химической обработки исходной воды. При его применении необходимо соблюсти следующие требования:

– обеспечение размера продувки из котлов не более 10% от Д;

– относительная щелочность котловой воды Щ_ох – 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, которое составляет = 0,02мг-экв/кг.

Условием обязательного использования 2-ступенчатого натрий-катионирования является выполнение неравенства

Относительная щелочность котловой воды, %:

,

где Щ_ох – относительная щелочность химически очищенной воды, %; S_x – сухой остаток химически очищенной воды, мг/кг, который несколько больший, чем сухой остаток исходной воды,

S_x = (1,05 – 1,1) S_иc

S_x = (1,05 – 1,1) 471 = 1012 мг/кг

Так же как относительная, абсолютная щелочность химически очи­щенной воды Щ_х, мг-экв/кг, остается неизменной и равна щелочности исходной воды, т.e. Щ_х = Щ_ив.

Содержание углекислоты в паре определяют в зависимости от ще­лочности исходной воды, мкг/кг:

СО₂ = 22 · Щ_ив (1 – β) ·1,7

СО₂ = 22 · 3,3 (1 – 0,9) ·1,7 = 12,5 мкг/кг

Полученные значения относительной щелочности Щ_ок и содержания СО₂ сравнивают с нормативными значениями, указанными выше. Использование 2-ступенчатого 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:

Д_вод = 1,2 · G_xoв,

где G_xoв – количество химочищенной воды, возмещающей потери конденсата, т/ч.

Д_вод = 1,2 · 2,7 = 3,3 м³/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 W_доп = 5–10 м/ч, а в фильтрах второй ступени она может быть принята равной или менее 30 м/ч.

Рассчитываем количество фильтров, шт., первой ступени:

,

где f_ф1 – сечение фильтра, м²

м²

Принимаем 2 фильтра ФИП 0,7-0,7

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 = (Ж_ив ­– 0,2)Д_вод · 24

А₁ = (4,7 ­– 0,2)3,3 · 24 = 350 мг-экв/кг

Объем сульфоугля в каждом фильтре, м³:

,

где Н – высота загрузки фильтра, м.

м³

Число регенераций натрий-катионитных фильтров первой ступени в сутки, рег/сут

,

рег/сут

а каждого фильтра первой ступени, рег/сут:

рег/сут

Межрегенерационный период, ч

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 = 0,2 · Д_вод · 24;

A₂ = 0,2 · 3,3 · 24 = 15,6 г-экв/сут

– число регенераций фильтров второй ступени в сутки

;

рег/сут

– на один фильтр

рег/сут

– межрегенерационный период работы фильтра, ч

ч

7.Определение расхода соли, необходимого для регенерации.

Расход соли на одну регенерацию, кг/рег

,

где а – удельный расход соли, принимается 200–235 г/г-экв обменной способности катионита.

кг/рег

Объем 26%-ного раствора соли на одну регенерацию, м³

,

где ρ – плотность раствора соли при t = 20°С; ρ = 1,2 т/м³; Р – содержание соли в растворе, % (26%).

м³

Расход технической соли в сутки, кг/сут:

G_cym = G_c ^. (R_l + R₂)

G_cym = 46,2 ^. (1,5 +0,04) = 72,2 кг/сут

Расход соли на регенерацию фильтров в месяц, т/мес

т/мес

Резервуар мокрого хранения соли, м³, находят из расчета месячного расхода с запасом в 50 %, согласно СНиП:

м³

Устанавливают железобетонный резервуар вместимостью V_рез, м³, размерами а × b × c, м. Вместимость мерника раствора соли, м³, принимают по расходу соли на регенерацию фильтров с запасом 30%, т.е.:

V_мер=1,3·V_c

V_мер=1,3·0,38 = 0,5 м³

Высоту мерника желательно выполнять одинаковой с высотой резервуара хранения соли, т.е. в данном случае равной с, м, а диаметр мерника

м