Расчет параметров установки по Na – катионитовому умягчению воды

Умягчение воды предусматривается для обеспечения требуемого качества подпиточной воды в парогенераторной и генераторной котельной.

Требуемая остаточная жесткость обработанной воды после умягчения 0,01мг-экв/м³.

Принимаем в качестве схемы умягчения воды двухступенчатое натрий-катионирование. При этом предусматривается на первой ступени количество рабочих фильтров не менее двух и одного резервного, на второй ступени – не менее одного рабочего и одного резервного.

Необходимая площадь фильтров первой ступени , м³, определяется по формуле

где – высота слоя катионита в фильтре, определяется в зависимости от

жесткости исходной воды, м;

– объем катионита, м³, определяемый по формуле 1.3.

Так как жёсткость исходной воды =13,5 г-экв/м³ более 10 г-экв/м³ , то высота слоя катионита в фильтре =2,5 м.

Объем катионита , м³, определяется по формуле

где – расход воды, подлежащей умягчению, м³/ч, определяемый по формуле 1.1;

– общая жесткость исходной воды, г-экв/м³, по заданию =13,5 г-экв/м³;

– число регенераций фильтра в сутки; = 3, так как ;

– рабочая обменная ёмкость катионита, г-экв/м³, определяемая по формуле 1.4.

Рабочая обменная ёмкость катионита , г-экв/м³, определяется по формуле

где – коэффициент эффективности регенерации натрий-катионита, учитывающий неполноту его регенерации, принимаемый по таблице А.2 [1] в зависимости от удельного расхода поваренной соли на регенерацию катионита и приведённый в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Определение

Удельный расход поваренной соли на регенерацию катионита ,г/ г-экв
Коэффициент регенерации катионита	0,62	0,74	0,81	0,86	0,9

Удельный расход соли на регенерацию катионита принимается в зависимости от . Так как >8, то расход соли на регенерацию = 200 г/г-экв и коэффициент = 0,81.

– коэффициент, учитывающий снижение обменной емкости катионита по ионам Са²⁺ и Мg²⁺ вследствие частичного задержания катионов Na²⁺. Принимается по таблице А.3 приложения А [1], в зависимости от отношения концентрации натрия в исходной воде к исходной жёсткости и приведённый в таблице 1.2.

Отношение концентрации натрия в исходной воде , г-экв/м³, к исходной жёсткости определяется по зависимости

где – содержание натрия в исходной воде, мг/л; по заданию =25,1 мг/л.

Тогда

а отношение концентрации натрия в исходной воде к исходной жёсткости

Таблица 1.2 - Определение коэффициента

СNa/Жисх	0,01	0,05	0,1	0,5
bNa	0,93	0,88	0,83	0,7	0,65	0,54	0,5

Так как , то по таблице 1.2 определяем, что = 0,85.

– полная обменная ёмкость катионита, г-экв/м³, определяемая либо на основании лабораторных исследований, либо по заводским паспортным данным: для катионита КУ-1 ;

– удельный расход воды на отмывку катионита, 1м³ воды на 1м³ катионита, для катионита КУ-1 = 6 м³/м³.

Тогда

С учетом всего вышеперечисленного

Тогда необходимая площадь фильтров первой ступени будет равна

Площадь одного фильтра 1-ой ступени, м² , определяется по формуле

где – количество рабочих фильтров 1-ой ступени, принимается =2.

Тогда

Диаметр одного фильтра 1-ой ступени ,м, определяется по формуле

Площадь принимаем исходя из стандартных значений диаметров фильтров. Принимаем на первой ступени два рабочих и один резервный фильтры диаметром 1,6 м.

Тогда в пересчете площадь одного фильтра 1-ой ступени, м² , составит

Так как количество фильтров 1-ой ступени – 2, то их площадь составит

Полученная площадь должна удовлетворять условию по допустимым скоростям фильтрования. Скорость фильтрования при Ж_исх =13.5 г-экв/м³ не должна превышать 10 м/ч.

Скорость фильтрования , м/ч, определяется по формуле

Данная скорость удовлетворяет условию.

Пересчитываем объём катионита фильтров первой ступени , м³ по формуле

Площадь фильтра второй ступени , м³, определяется согласно пункту А3.11 [1] исходя из следующих параметров:

- скорость фильтрования не более 40м/ч;

- высота слоя катионита = 1,5 м.

Принимаем один рабочий и один резервный фильтры.

Исходя из стандартных значений принимаем диаметр D=1,2 м, тогда

Объём катионита фильтра второй ступени определяется по формуле

.