С двухступенчатым натрий-катионированием

Пример расчета установки умягчения

Исходные данные:

Производительность водоподготовительной установки Q = 200 т/ч.

Источник водоснабжения: река Клязьма, г. Владимир

Вода городского водопровода имеет следующие показатели:

Жесткость общая Ж_о = 3,2 мг-экв/кг;

Концентрация ионов натрия С_Na = 24.8 мг/кг.

Приведем концентрацию натрия к нормальной концентрации по формуле:

С_N = C_Na / Э,

где Э –эквивалентная масса иона натрия; Э=23.

С_Na = 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	м^3/ч	Qст=Q +		200.78
Скорость фильтро- вания	м/ч	w (Табл. П1)
Требуемая площадь фильтрования	м^2		200/40=5	200.78/25=8.03
Диаметр фильтра Площадь фильтро- вания	м м^2	Табл. 1	3,14	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	0,01	0,1
Рабочая обменная ёмкость		Ер (Табл. П1)		244,8
Продолжительность фильтроцикла	час.
Суточное число регенераций
Уд. расход NaCl на регенерацию		qс (Табл. П1)
Расход 100% реагента
Суточный Расход 100% реаг.
Уд. расход воды на взрыхление		i (Табл. П1)
Время взрыхления	мин.	(Табл. П1)
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)
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	м^3/ч
Cкорость пропуска реген. раствора		(Табл. П1)
Время про- пуска реген. раствора	мин.
Скорость отмывки		(Табл. П1)
Время отмывки	мин.
Суммарное время регене- рации	мин.		30+20,25+77,14= =127,4	30+20,96+85,7= =136,7

Рассчитаем рабочую обменную емкость Е_р I ступени по формуле (1). Для этого определим коэффициент эффективности регенерации катионита. Примем удельный расход соли NaCl на регенерацию по табл. П1 равным q_c=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

Е_п = 500 г-экв/м³. По формуле (1) рассчитываем Е_р:

Е_р = 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

1. 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.

2. Лифшиц О.В. Справочник по водоподготовке котельных установок. М.: Энергия, 1976.- 288 с.

3. 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
Взрыхляющая промывка: Интенсивность, кг/(м^2 с) Продолжительность, мин.
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/м^3	По формуле (1)	250 - 300
Отмывка катионита: Скорость пропуска отмывочной воды, м/ч Удельный расход отмывочной воды, м^3/м^3	6 – 8	6 – 8

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
	Белая	г. Уфа	9,2	12,4
	Волга	г. Ярославль	4,4	2,5
	Волга	г. Казань	18,3	4,8
	Вологда	г. Вологда		8,1
	Днепр	г. Запорожье	8,6	3,82
	Северский Донец	г. Лисичанск	10,8	4,8
	Северная Двина	г. Архангельск	6,9	6,48
	Енисей	г. Красноярск	6,9	2,6
	Иртыш	г. Омск	36,1	2,8
	Кубань	Г. Армавир	14,2	3,47
	Миасс	г. Челябинск	43,7	4,7
	Москва	ТЭЦ-12	2,8	4,3
	Москва	Водопровод	1,3	2,0
	Обь	г. Новосибирск	9,2	2,3
	Ока	г.Нижний Новгород	17,8	6,0
	Томь	г. Кемерово	12,4	1,6
	Тобол	г. Кустанай		8,22
	Уводь	г. Иваново	18,3	3,5
	Урал	г. Гурьев		6,2
	Шексна	г. Череповец	9,2	3,9

Дата добавления: 2015-07-02