Расчет натрий-катионитовых фильтров.

Натрий-катионный метод умягчения воды основан на способности некоторых нерастворимых в воде веществ (сульфоуголь, синтетические смолы), отрегенерированных поваренной солью, обменивать подвижно расположенный катион Na+ на Са2+ и Mg2+. Вместо кальциевых и магниевых солей в обрабатываемой воде образуется эквивалентное количество легкорастворимых натриевых солей.

Расчетная производительность водоподготовительной установки для питания паровых котлов определяется суммой максимальных потерь пара и конденсата технологическими потребителями, потерь воды с непрерывной продувкой, пара и конденсата в котельной.

Расчетная площадь фильтрации, м2:

f = GХВО·3,6/WФ,

где WФ – скорость фильтрации, м/ч, нормальную скорость фильтрации принимают в пределах до 12 м/ч.

f = 14,3·3,6/12 = 4,29 м2.

Принимаем к установке 4 параллельноточных фильтра первой ступени ФИПаI-1,4-0,6-Na-2 (3 работающих и 1 резервный).

Характеристики фильтра ФИПаI-1,4-0,6-Na-2:

площадь фильтрования 1,53 м2;

диаметр фильтра (корпуса) Dу = 1,4 мм;

высота засыпки слоя катионита НСЛ = 2000 мм;

рабочее давление 0,6 МПа;

объем фильтрующей загрузки 3,5 м3;

масса засыпного материала: катионит КУ-2-8 2,52 т,

сульфоуголь СК 2,28 т.

Температура рабочей среды, °С, не более 40

Рабочее давление, МПа, не более 0,6

Производительность, т/ч 46

Скорость фильтрования воды, м3/ч 30

Гидравлическое сопротивление, МПа, не более 0,3

Высота (Н), мм 3635

Масса, кг 1140

В качестве насыпного материала рассматриваем карбоксильный катионит – сульфоуголь.

Определяем нормальную скорость фильтрования, м/ч, при работе всех фильтров:

WН = QН/(fН·а)= 46/(1,54·4)=7,5 м/ч≤ 25 м/ч.

где QН – производительность фильтра, м3/ч, fН – площадь фильтрования стандартного фильтра, м2, а – количество работающих фильтров.

fН= = =1,54 м2

Допускается кратковременное увеличение скорости фильтрования на 10 м/ч по сравнению с указанной выше при выключении фильтров на регенерацию или ремонт.

Максимальная скорость фильтрования при регенерации или ремонте одного из фильтров:

WМ = QН/(fН·(а – 1)),

WМ = 46/(1,54·(4– 1)) = 10 м/ч ≤ 35 м/ч.

Количество солей жесткости, г-экв/сут, удаляемых на фильтре:

АН = 24·QН·(ЖК – ЖОСТК)

где ЖК – карбонатная жесткость исходной воды, ЖК = 5,6 мг-экв/л, ЖОСТК – остаточная карбонатная жесткость, , принимаемая ЖОСТК = 0,1 мг-экв/л.

АН = 24·46·(5,6 – 0,1) = 6072 г-экв/сут.

Количество регенераций каждого фильтра, раз/сут:

n = АН/(fН·HСЛ·ЕГР·а),

где ЕГР – рабочая обменная способность (динамическая обменная емкость) сульфоугля, принимаем ЕГР = 250-300 г-экв/м3 . Количество регенераций не должно превышать 3 в сутки, в противном случае необходимо увеличить число устанавливаемых фильтров.



n = 6072/(1,54·2,0·250·4) = 1,97, принимаем 2 < 3.

Расход соли на одну регенерацию фильтра, кг:

QРКГ = (qС·fН·HСЛ·ЕГР)/1000,

где qС – удельный расход поваренной соли для регенерации Na-катионитных фильтров, для фильтров первой ступени при одноступенчатой схеме принимаем
qС = 177 г/г-экв .

QРКГ = (177·1,54·2,0·250)/1000 = 136 кг.

Суточный расход соли, кг/сут.:

QГТН = QРКГ·n·а·100/С,

где С – содержание соли в солевом растворе, принимаем С = 93 %.

QГТН = 136·2·4·100/93 = 1170 кг/сут.

Расход воды на взрыхляющую промывку фильтра, м3:

QВЗР = i·fН·60·tВЗР/1000,

где i – интенсивность взрыхляющей промывки фильтров, равная i = 4 л/(с·м2), tВЗР – продолжительность взрыхляющей промывки фильтров, нормальная продолжительность взрыхления составляет tВЗР = 15 мин. [12].

QВЗР = 4·1,54·60·15/1000 = 5,5 м3.

Расход воды, м3, на приготовление регенерационного раствора соли на одну регенерацию:

Qрр = QРКГ·100/(b·rРР·1000),

где b – концентрация регенерационного раствора, для фильтров первой ступени следует принимать b = 8 % , rрр – плотность регенерационного раствора поваренной соли, rРР = 1,056 г/см3 при температуре 20 °С .

Qрр = 136·100/(0,08·1,056·1000) = 160,1 м3.

Расход воды, м3, на отмывку катионита от продуктов регенерации, м3:

QОТ = qОТ·fН·НСЛ,

где qОТ – удельный расход воды на отмывку катионита, равный qОТ = 3 м3/м3.

QОТ = 3·1,54·2,0 = 9,24 м3.

Расход воды, м3, на одну регенерацию с учетом использования отмывочной воды на взрыхление:

QР = QВЗР + QРР + QОТ.

QР = 5,5+160,1+9,24 =174,8 м3.

Среднечасовой расход воды на собственные нужды натрий-катионитовых фильтров, м3/ч:

QЧСН = QР·n·а/24.

QЧСН = 174,8·2·4/24 = 58,3 м3/ч.

Время регенерации фильтра, ч:

tНРЕГ = (tНВЗР + tНРР + tНОТ)/60,

где tНВЗР – продолжительность взрыхляющей промывки фильтра, равная 15 мин., tНРР – длительность пропуска регенерационного раствора через фильтр, мин., tНРР = 15-25 мин., tНОТ – длительность отмывки фильтра от продуктов регенерации, мин., tНОТ = 40-60 мин.



tНРР = 25 мин.

tНОТ = 60 мин.

tНРЕГ = (15 + 20 + 50)/60 = 1,42 ч.

Межрегенерационный период работы фильтра, ч:

ТН = (24/n) – tНРЕГ.

ТН = (24/2) – 1,42=10,58 ч.

Количество одновременно регенерирующих фильтров:

nОР = n·а· tНРЕГ /24.

Во избежании совпадения регенерации nОР [ 1. nОР = 2·4·1,42/24 = 0,47 .


3106231084693687.html
3106270485826953.html
    PR.RU™