7.Расчет схемы участка докотловой подготовки воды и подбор его оборудования.

Оборудование водоподготовительных установок расположено в здании самой котельной.

Размещение установки в самом помещении имеет следующие преимущества: сокращается длина соединительных трубопроводов, отпадает необходимость сооружения специальных бытовых помещений и в некоторых случаях появляется возможность сокращения персонала водоподготовки за счет использования персонала котельной. С другой стороны, при размещении водоподготовки в котельной трудно решается вопрос последующего ее расширения и усложняется доставка реагентов; желательно осуществлять хранение реагентов непосредственно у здания водоподготовки (как при доставке автотранспортом, так и по железной дороге).

При компоновке оборудования должны соблюдаться перечисленные ниже основные требования.

Размещение оборудования должно обеспечивать нормальное обслуживание аппарата.. В фильтровальном зале расстояние задней стороны фильтров от стены здания не должно быть менее 500 мм. Расстояние между фильтрами должно быть таким, чтобы свободный проход между трубопроводами обвязки фильтров был не менее 700 мм (для унифицированных фильтров это обеспечивается расстоянием между фильтрами около 1200 мм). При наличии свободного прохода с задней стороны фильтров это расстояние может быть уменьшено на 300 мм. При расположении фильтров фронтами друг к другу ширина образующегося коридора (в чистоте) должна быть не менее 2,0 м. Компоновка оборудования должна обеспечивать возможность дальнейшего расширения водоподготовительной установки.

Для выбора схемы обработки воды можно воспользоваться графическим методом схем обработки воды для паровых котлов типа ДКВр [5] с.58.

Качество исходной воды. Исходная вода из хозяйственно-питьевого водопровода имеет качественные показатели: Жк=Щи.в=7 мг-экв/л; Жса=51% от Жи.в; Жмg=49% от Жи.в.

Жк – карбонатная жесткость исходной воды, мг-экв/л; Щи.в – щелочность исходной воды, мг-экв/л; Жса – кальциевая жесткость исходной воды, мг-экв/л; Жмg – магниевая жесткость исходной воды, мг-экв/л.

По графику рис.4-2 [5] определяем величину ∆S, на которую увели-

чивается сухой остаток воды при обработке по схеме натрий-катионирования.

∆S=70мг/л.

По графику на рис. 4-3 [5] определяем возможность применения схемы натрий-катионирования по концентрации углекислоты в паре. Полученная точка лежит в области применения натрий-катионирования.

По графику на рис. 4-4 [5]с. 59 определяем возможность применения схемы чистого натрий-катионирования по относительной щелочности котловой воды, исходя из того, что относительная щелочность при обработке воды по схеме натрий-катионирования соответствует равенству:

Щ_от^ов = Щ_от^кв

Полученная точка лежит в области применения натрий-катионирования с нитратированием или со снижением щелочности.

Расчет фильтров первой ступени.

1.Расчёт катионитных фильтров начинают с подбора диаметра фильтров по скорости фильтрования. Различают нормальную скорость ω_н – это скорость фильтрования при подключении всех рабочих фильтров и максимальную ω_м – при отключении одного фильтра на регенерацию. Сначала по рекомендации [5] принимаем скорости фильтрования и определяем площадь фильтрования f из соотношений:

а) по нормальной скорости ф-ла 5.11 с.71[5]:

ω_н == м/ч; м²

Q_Na – производительность натрий-катионитных фильтров, м³/ч; f_Na – площадь фильтрования натрий-катионитного фильтра, м²; а – количество работающих фильтров, шт; ω_н – нормальная скорость фильтрования, принимаемая в зависимости от общей жесткости по т.5.4 [5], м/ч;

Q_Na=12,58кг/с=G_и=45,3м³/ч.

б) по максимальной скорости:

ω_м = м/с; м²

ω_м=20м/с.

Следовательно d = 1,7м, f =2,27 м2.

ω_н == м/с; ω_м = м/с.

2. Количество солей жёсткости, удаляемое на фильтрах І ступени, г-экв/сут:

А=24Q_Na Ж_о = 24*45.3*7 =7610,4 г-экв/сут;

Ж_о — общая жесткость воды, поступающей на натрий-катионитный фильтр, г-экв/м³.

3. Число регенераций каждого фильтра в сутки:

Н_сл — высота слоя катионита из табл. 4.5 с.72 [5], м;

Ер – рабочая обменная способность катионита для Ι ступени моль/м³;

Е_р = α_эβ_NaE_п – 0,5q_от Ж_о ,

где α_э – коэффициент эффективности регенерации, учитывающий неполноту регенерации катионита в зависимости от удельного расхода соли на регенерацию; β_Na – коэффициент, учитывающий снижение обменной способности катионита по Са²⁺ и Mg ²⁺ за счёт частичного задержания катионов Na², β_Na = 0,5 (по табл. 5-6 [5]);

Е_п – полная обменная способность катионита, которая в зависимости от крупности зёрен сульфоугля принимается равной 350 моль/м³;

q_от – удельный расход воды на отмывку катионита, м³/м; 0,5 – доля умягчения отмывочной воды.

= ; ; м³/м³; ;

α_э определяется по табл. 5-5 с.73 [5].

Е_р =0,81*0,5*350 – 0,5*4*7 =170,3 г-экв/м³

4.Расход 100 %-й поваренной соли на одну регенерацию фильтра, кг:

где q_c – удельный расход соли на регенерацию катионита по рис. 5-2 [5], г/моль.

_qc=75 г/г-экв;

_{5. Суточный расход технической соли на регенерацию, кг/сут:}

_{где QcNa – расход поваренной соли на одну регенерацию, кг;}

_{n – число регенераций в сутки;}

_{a – число фильтров І ступени;}

_{93 – содержание NaCl в технической соли, %.}

_{6.Расход воды на одну регенерацию фильтра слагается:}

_{а) из расхода воды на взрыхляющую промывку фильтра, м³:}

_{где i – интенсивность взрыхляющей промывки по табл. 5-4 [5], л/(м²•с);}

_{tвзр – продолжительность взрыхляющей промывки, мин.}

_{i=4 л/(м²•с);}

_{tвзр=30 мин;}

_{б) расхода воды на приготовление регенерационного раствора, м³:}

_{где b – концентрация регенерационного раствора, % ;}

_{ρрр – плотность регенерационного раствора, т/м³.}

_{Для І ступени – b = 6,5%, ρрр = 1,027 г/см³.}

_{в) расхода воды на отмывку катионита от продуктов регенерации, м³:}

_{Qот = qот f Na Hсл ,}

_{qот – удельный расход воды на отмывку, м³/ м³; Qот =4*2,27*2,25=20,43м3;}

_{г) расхода воды на одну регенерацию без использования отмывочной воды на взрыхление (собственные нужды), м³:}

_{Qсн =Qвзр +Qрр +Qот,}

_{Qсн =16,4+0,38+20,43=37,75 м3.}

_{При использовании отмывочной воды на взрыхляющую промывку расход воды на одну регенерацию, м³:}

_{Q'сн =Qрр + Qот,}

_{Q'сн=0,98+20,43=21,41 м3.}

_{7. Среднечасовой расход воды на собственные нужды, м³/ч:}

_{8. Межрегенерационный период работы каждого фильтра, ч:}

_{tрег – время регенерации фильтра, мин;}

t_взр = 30 мин – время взрыхляющей промывки, мин;

t_рр – время пропуска регенерационного раствора через фильтр, мин;

;

w_рр=4м/ч;

;

Q_pp – количество регенерационного раствора, м³;

w_рр – скорость отмывки, м/ч;

t_от – время отмывки фильтра от продуктов регенерации, мин; ; _{wот=6м/ч;} ;

;

_{9. Количество одновременно регенерирующих фильтров:}

_{Расчет фильтров второй ступени.}

_{Расчёт проводится так же, как и для Ι ступени. Здесь высота слоя катионита Нсл = 1,5 м, рабочая обменная способность катионита Ер = 164,2 моль/м³.}

_{1.wН=40м/с; wм=50 м/с}

; _fNa=0,57м2;

;

_d=1,07м

_{2. Количество солей жёсткости, удаляемых на фильтре ΙΙ ступени:}

3. Число регенераций каждого фильтра в сутки:

; αэ=0,94; βNa=0.5.

4.Расход 100 %-й поваренной соли на одну регенерацию фильтра, кг:

; qc=30 г/г-экв.

5. Суточный расход технической соли на регенерацию, кг/сут:

6. Расход воды на одну регенерацию фильтра слагается:

а) из расхода воды на взрыхляющую промывку фильтра, м³:

б) расхода воды на приготовление регенерационного раствора, м³:

b=10%;

ρ=1,005т/м3.

в) расхода воды на отмывку катионита от продуктов регенерации, м³:

г) расхода воды на одну регенерацию без использования отмывочной воды на взрыхление (собственные нужды), м³:

;

При использовании отмывочной воды на взрыхляющую промывку расход воды на одну регенерацию, м³:

7. Среднечасовой расход воды на собственные нужды, м³/ч:

8. Межрегенерационный период работы каждого фильтра, ч:

9. Количество одновременно регенерирующих фильтров:

.

Расчет нитратирования.

Нитратирование питательной или химически обработанной воды проводится для защиты металла котла от межкристаллитной коррозии.

Расход 100%-ного NaNO3 определяют по формуле 2-26 с. 29 [5]: ; где NaNO3 — доза нитрата натрия в химически обработанную воду, г/м3;

Щ0.в — щелочность обработанной воды, г-экв/м3.

.

Расход раствора нитрата натрия F, л/ч, определяют по формуле:

;

где NaNO₃ — расход нитрата, г/м³;

Q_в — расход химически обработанной воды, м3/ч;

р — концентрация NaNO₃ в дозируемом растворе, обычно принимают 5—10%;

ρ — плотность р%-ного раствора нитрата натрия, г/см3, принимают по табл. 15-6 [5].

Q_в=10,69кг/с=39,24м³/ч; ρ=1,03г/см³;

Емкость бака 1 для приготовления раствора нитрата натрия принимают по рис. 7-26 [5] с. 164.

Выбираем насос-дозатор типа НД 16/400:

давление нагнетателя – 400 кгс/см²; диапазон регулирования – 4/16; диаметр плунжера – 8мм;

число ходов плунжера – 100 ход/мин; электродвигатель - ВАО -21-4.