В

Рис. 10. Фильтр

Серии 3р-а

таблице 13 приведен сводный анализ современного оборудования для умягчения воды, описанного выше.

Таблица 13. Современное оборудование для умягчения воды

Наименование	Назначение	Преимущества
Аппараты типа "Комплексон" ООО "Химтехцентр"	Защита теплообменного оборудования от коррозии	1. Компактность 2. Малый расход реагентов 3. Экономичность 4. Автоматический режим установки 5. Высокая эксплуатационная готовность 6. Отсутствие лабораторного контроля
Автоматические дозаторы комплексонов ООО "Аркон-хим"	Эффективная защита котлов от накипи и коррозии путем дозировки комплексонов	1. Экономичный расход реагентов 2. Невысокий объем обслуживания водоподготовки 3. Высокая эксплуатационная готовность
Аппараты марки АЭА-Т ООО "Азов"	Защита теплообменного оборудования от накипи	1. Высокая эффективность и экономичность 2. Отсутствие химических реагентов 3. Снижает удельный расход топлива 4. Электрокоррозионная защита и экологичность 5. Низкие капитальные затраты
Аппараты умягчения воды фирмы "AQUATECH"	Электромагнитное умягчение воды	1. Простота конструкции 2. Эксплуатация без обслуживания и ремонта 3. Экономия моющих средств 4. Снижение издержек на химические реагенты 5. Хорошее дополнение к химводоподготовке
Приборы "Water King" фирмы "Гидроджет"	Радиопучковый метод умягчения воды	1. Компактность 2. Отсутствие химикатов 3. Не меняется химический состав воды 4. Простота в обращении 5. Высокая эффективность

4.2. Аппараты для процессов декарбонизации

В настоящее время известны два принципиальных подхода к конструированию декарбонизаторов, использующих для подачи газовой фазы (воздуха) эффект эжекции.

Аппараты первой из этих двух групп, разработанные волгоградским институтом основываются на традиционных водовоздушных эжекторах.

В них струя жидкости, вытекающая с большой скоростью из соплового насадка, эжектирует окружающий газ и создает разряжение в приемной камере, что, безусловно, способствует десорбции СО₂.

В камере смешения происходит образование водовоздушной смеси (пузырьки воздуха распределяются в струе воды, в связи с чем, последняя теряет прозрачность и приобретает молочную окраску), а в диффузоре – ее сжатие, что будет приводить к обратному процессу – абсорбции диоксида углерода до равновесной (при давлении в диффузоре) концентрации. Вероятно, именно по этой причине авторами разработки в большинстве конструкций диффузор исключен.

Эти аппараты относятся к классу струйных аппаратов, в которых сплошной фазой является жидкость, и эжекция газа обусловлена его взаимодействием с поверхностью скоростной струи на ее пути от сопла до камеры смешения. Объемный коэффициент эжекции обычно составляет 0,2-2 и редко превышает 8.

Для осуществления же процесса декарбонизации удельный расход воздуха должен быть равен примерно 30-100, а иногда и более.

Поэтому струйные декарбонизаторы выполняют многоступенчатыми, и струя в них проходит через несколько последовательно установленных камер смешения с сужениями.

Но за увеличение эффективности водовоздушного эжектора в отношении массообмена, достигаемое за счет «многоступенчатости», приходится платить значительным увеличением энергетических затрат.

Вторая группа аппаратов, разработанная в Ярославском государственном техническом университете, базируется на современных достижениях техники распыливания жидкостей и способности потока капель эжектировать в полость факела десятки, сотни и даже тысячи кубометров газа на каждый кубометр распыленной жидкости.

Такие аппараты выполняют одноступенчатыми, и они способны работать при сравнительно низком перепаде давления воды на распылителях (начиная с 0,05 МПа). Принципиально по-иному, чем в аппаратах первой группы, в них обеспечивается требуемая производительность.

В струйных аппаратах при увеличении производительности приходится увеличивать диаметр соплового насадка. Удельная площадь поверхности струи при этом снижается, соответственно умень­шается коэффициент эжекции, увеличивается необходимое число ступеней, высота аппарата и требуемое давление перед соплом, т.е. энергозатраты.

Альтернативой этому пути является уста­новка нескольких параллельно работающих аппаратов, что влечет за собой усложнение конструкции декарбонизационной установки в целом и увеличение материальных затрат.

В распылительных аппаратах требуемая производительность обеспечивается установкой необходимого числа распылителей. Такие аппараты легко допускают секционирование, регулиро­вание расхода практически в любых требуемых пределах.

Два варианта конструктивных решений распылительных декарбонизаторов показаны на рис. 11.

Аппарат имеет прямоугольную форму и состоит из нескольких элементов (царг):

• нижней, являющейся сборной емкостью декарбонизированной воды.

• средней, разделенной внутри наклонной перегородкой на зону контакта (левую) и зону сепарации (правую),

• верхней, предназначенной для предотвращения попадания отработанного воздуха в зону контакта.

В верхней части зоны контакта установлен коллектор с укрепленными на нем форсунками. Размер окна, через которое входит в аппарат эжектированный воздух, регулируется заслон­кой, которая в промышленных образцах может и отсутствовать.

Рис. 11. Схемы декарбонизаторов:

а - односекционный декарбонизатор: 1 - сборный бак; 2 - штуцер слива декарбонизированной воды; 3 - средняя царга; 4 - коллектор; 5 - форсунки; 6 - перегородка; 7 - заслонка; 8 - верхняя царга;

б - декарбонизатор с вертикальным секционированием: 1, 2 - кольцевая секция; 3 - центральный водовод; 4 - радиальные опоры крепления секций; 5, 6 - кольцевой и радиальные коллекторы, 7 - жалюзи; 8 - форсунки; 9 - сборный бак; 10 - штуцер отвода декарбонизированной воды

Из-за наклонной перегородки обе зоны (как контакта, так и сепарации) получаются расширяющимися в направлении движе­ния потоков.

В первой зоне расширяющаяся форма соответству­ет форме факелов и способствует уменьшению доли жидкости, выпадающей на стенки аппарата.

При этом коллектор пово­рачивают так, чтобы оси форсунок были параллельны средней линии вертикального сечения контактной зоны, а угол раскры­тия контактной зоны принимают на 5-7° меньше угла раскрытия факелов.

Расширяющаяся форма зоны сепарации обеспечивает постепенное уменьшение скорости газа, снижение его несущей способности и оседание капель на перегородке. По ней они стекают в желоб, образованный отогнутым краем перегородки.

Собранная в желобе жидкость через отверстия стекает в бак. Следует отметить, что при такой конструкции работают два механизма сепарации капель. Основной из них – инерционный, обусловлен резким разворотом газа почти на 180° при его переходе из зоны контакта в зону сепарации. При этом из газа выпадает 90-97 % всех капель.

Непосредст­венно в зоне сепарации работает гравитационный механизм. Чтобы входное в зону сепарации окно не создавало заметного сопротивления, оно должно быть на 10-15% больше мини­мально необходимого по площади входного окна в зону контакта.

Отметим несколько важных достоинств описанного аппа­рата. Во-первых, он является саморегулирующимся, и при увеличении расхода жидкости (либо за счет увеличения давле­ния воды перед форсунками, либо за счет включения дополни­тельных форсунок) соответственно возрастает и расход воздуха.

Такая особенность обусловлена тем, что коэффициент эжекции мало зависит как от перепада давления (в указанном диапа­зоне), так и от числа параллельно работающих форсунок.

Во-вторых, главный элемент аппарата - форсунки легко доступ­ны для визуальных наблюдений за их состоянием, чистки и за­мены, что наряду с исключительной простотой конструкции су­щественно упрощает обслуживание и ремонт декарбонизатора.

На рис. 11, б показана схема декарбонизатора с верти­кальным секционированием. В нем центральный водовод является одновременно несущим элементом, и на нем с помощью радиальных опор крепятся контактные секции.

Увеличением числа секций можно по мере необходимости, например, при расширении котельной и увеличении ее водопотребления, наращивать мощность декарбонизатора. Так как декарбонизаторы часто размещаются вне помещений, принци­пиальных ограничений для увеличения высоты аппарата нет.

В этой конструкции зоны контакта образуют наклонные кольцевые жалюзи, а внутреннее пространство секций об­разует сепарационную шахту. Кольцевые коллекторы с форсунками соединяются с центральным водоводом радиаль­ными перемычками. Следует отметить и ту особенность, что по мере увеличения высоты секций уменьшается перепад давления на их форсунках.

Естественно, что при этом размер капель возрастает, но одновременно возрастают путь и время движения этих капель в сепарационной шахте, где процесс десорбции продолжается, и снижения эффективности не про­исходит.

Следует отметить, что в качестве декарбонизаторов могут использоваться практически все охладители оборотной воды.

Однако следует учитывать, что необходимый удельный расход воздуха при декарбонизации в 5-10 раз меньше, чем при испарительном охлаждении воды, соответственно и размеры аппарата могут быть уменьшены, либо при тех же габаритах аппарата – в 5-10 раз может быть увеличен объем обрабатываемой воды.