Принцип работы водоподготовительных установок.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ Na – КАТИОНИТОВЫХ ФИЛЬТРОВ

Саранск 2006

Лабораторная работа № 3

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ Na – КАТИОНИТОВЫХ ФИЛЬТРОВ

Цель работы: изучить схемы химводоочистки, лабораторное оборудование, позволяющее умягчить жесткую (сырую) водопроводную воду; изучить порядок работы каждого режима работы Na-катионитового фильтра: произвести рабочие режимы очистки, взрыхления, peгeнерации.

Общие сведения

Химические катионитовые водоочистки служат для получения умягченной воды, используемой для подпитки котлов и теплосети. Смягчение воды происходит путем фильтрования сырой воды через слой специального материала, называемого катионитом и имеющего свойство поглощать из воды катионы кальция и магния, обуславливающие жесткость воды и заменять их на ионы натрия.

Одним из наиболее распространенных в настоящее время катионитовых материалов являются сульфоуголь и смола КУ-2.

Процесс умягчения исходной воды при фильтровании ее через слой катионита называется катионированием, а сам аппарат, в котором происходит катионирование воды, - катионитовыми фильтрами.

Принцип работы водоподготовительных установок.

Выбор водоподготовительной установки для отопительной и отопительно-производственной котельной и тепловых сетей обуславливается требованием к качеству питательной и подпиточной воды. Для рассматривания систем теплоснабжения исходной, как правило, служит питьевая вода городского водопровода. Поэтому в схемах водоподготовки осветлительные установки отсутствуют.

Наибольшее распространение получила схема последовательного Nа-катионирования с так называемой "голодной"' регенерацией Н - катионитовых фильтров. Благодаря регенерации недостаточным ("голодным") количеством кислоты получают частично умягченную воду (с небольшой остаточной щелочностью), которую после декарбонизаторов доумягчяют на Na - катионитных фильтрах. В Мордовии используются в основном только Na - катионитовые фильтры. Такая схема химводоочистки использующая Nа - катионитовые фильтры показана на рис. 1. (Приложение)

Контроль процесса и оценка работы катионитовых фильтров.

При работе катионитовых фильтров должны контролироваться следующие показатели:

а) качество исходной воды и умягченной,

6) количество умягченной воды, выдаваемое фильтрами за фильтроцикл,

в) продолжительность фильтроцикла,

г) потеря напора в катионитовых фильтрах,

д) количество соли, израсходованной на регенерацию фильтров,

е) количество воды, израсходованной на собственные нужды фильтров.

Для замера количества вырабатываемой фильтрами умягченной воды, расходуемой на собственные нужды катионитовых фильтров, должны быть установлены водомеры, на трубо проводах перед каждым катионитовым фильтром, на трубопроводе, подающим воду на взрыхление катионитовых и механических фильтров и манометрами для измерения потери напора в фильтрах при их работе.

Требования на безопасности труда.

Аппаратчик ХВО обязан строго выполнять ПТБ на участке химводоподготовки.

Нарушение ПТБ и производственной санитарии ведет к несчастным случаям.

Аппаратчик ХВО обязан знать:

а) правила пользования средствами пожаротушения и их местонахождение,

6) правила пользования средствами защиты органов дыхания,

в) правила эвакуации пострадавших от вредных веществ и способы оказания первой помощи.

При возникновении пожара аппаратчик ХВО должен немедленно сообщить начальнику смены и принять меры ликвидации пожара.

8. Цель работы и рабочее задание.

Целью работы является изучение работы катионитовых установок, ведение правильного режима химической очистки воды, с воспроизведением всем режимов работы установки, контролем параметров работы. Работа проводится на макете действующего химического Nа - катионитового фильтра.

В ходе работы необходимо определить:

a) качество исходной (сырой) воды и умягченной;

6) количество умягченной воды, выдаваемое фильтрами за фильтроцикл;

в) продолжительность фильтроцикла;

г) потерю напора в катионитовых фильтрах;

д) объем катионита, требующийся для фильтра;

е) количество соли, израсходованной на регенерацию фильтра,

ж) количество воды, израсходованной на собственные нужды фильтров.

При выполнении рабочего задания воспроизвести последовательно все режимы работы Nа - катионитового фильтра на лабораторной установке.

Взрыхление.

Взрыхление катионита происходит сырой водой, для чего сначала открывается кран № 2 на линии подвода взрыхляющей воды. При этом вода поступает в фильтр снизу вверх, взрыхляет сульфоуголь и уходит в канализацию при плавном открытии крана №6.

Интенсивность взрыхления контролирует, отбирая в стакан пробы воды, вытекающей из фильтра через кран № 6. Пробы берут каждые 3 - 5 минут из отборного крана № 6, в случае появления крупных частиц сульфоугля, быстрооседающих на дно стакана, кран № 6 перекрывают на 0,5 - 1 оборот и снова берут пробу, проверяя ее на наличие крупных частиц сульфоугля.

Продолжительность взрыхления обычно не превышает 30 - 40 минут, если вода мутная, то взрыхление продолжается да тех пор, пока не наступит осветление воды, выходящей из фильтра.

При взрыхлении нельзя допускать чтобы прекращалась подача воды, так как эта приводит к подсосу воздуха в толщу сульфоугля и ухудшает работу фильтра.

По окончании взрыхления медленно закрывают кран № 6 затем кран № 7. После взрыхления фильтру дают постоять 10 минут, чтобы дать осесть зернам катионита.

Регенерация.

В солерастворитель наливают воды, открывая кран № 3, и засыпают поваренную соль в количестве ХХХ на 1 литр воды, чтобы получить 6 - 8 % солевой раствор. После получения солевого раствора заданной концентрации в нужном объеме, открывают кран № 5 для поступления солевого раствора в фильтр при этом кран №3должен быть закрыт. Одновременно для наблюдения за напором воды в фильтре приоткрывают кран на воздушнике и вентиль № 7для отбора проб воды, вытекающей из фильтра.

Если через воздушник перестает идти вода, то это свидетельствует о начале опорожнения фильтра, и в этом случае нужно уменьшить скорость вытекания воды из фильтра, прикрыв немного кран № 7 с таким расчетом, чтобы из воздушника снова пошла вода.

Скорость пропускания раствора через катионит должна составлять 5-7 м/ч, при такой скорости длительность пропускания солевого раствора в фильтр составляет примерно 10 - 15 минут.

Впуск солевого раствора прекращают, когда пропущено нужное количество соли для регенерации в соответствии с подсчетом.

По окончании впуска солевого раствора, закрывают последовательно кран №7 на катионитовом фильтре и затем кран № 5 на баке, после этого дают фильтру постоять в течении 15 минут под солевым раствором для того, чтобы прошел полный процесс регенерации и затем приступают к отрмывке катионита от солей жесткости.

Отмывка в дренаж.

Открывают кран № 4, подающий воду на фильтр, а затем кран № 2, подающий воду в дренаж. Скорость отмывки в дренаж поддерживается 5-8 м/ч. Продолжительность отмывки в дренаж при такой скорости фильтрования составляет до рабочей жесткости от 200 мкг*экв/л - 30-40 минут.

Умягчение.

При включении фильтра на умягчение открывают кран № 4, затем кран № 7. Степень открытия крана меняют в зависимости от того, какая требуется производительность фильтра. Производительность фильтра определяется по расходомеру. Скорость фильтрования воды через сульфоуголь (смолу) может колебаться в пределах от 5 до 25 м/ч. Большая скорость фильтрации нежелательна, т. к. возможно сильное уплотнение слоев катионита. Кроме того, при большой скорости фильтрации и большой жесткости исходной воды возможен проскок солей жесткости в умягченную воду. При повышенной жесткости исходной воды скорость фильтрования не должна превышать 10-12 м/ч особенно для установок малой производительности. Также нежелательно фильтрование воды со скоростью меньше 5 м/ч, т. к. в этом случае возможно увеличение жесткости умягченной воды и частичная пептизация сульфоугля, т. е. переход угля в коллоидное состояние.

При включении в работу фильтра, стоящего в резерве не под солевым раствором, также необходимо сначала произвести отливку в дренаж и только после этого, как анализ воды покажет, что жесткость не превышает 200 мкг-экв/л фильтр можно включить в работу.

Процесс умягчения заканчивается, когда жесткость умягченной воды достигает 200 мкг-экв/л. В этом случае фильтр отключают закрыв последовательно краны № 7, № 1т. к. фильтр ставят на регенерацию.

При эксплуатации катионитових фильтров необходимо следить за тем, чтобы в толщу сульфоугля (смолы) не попал воздух, т. к. при засасывании воздуха в толщу катионита падает производительность фильтра. Воздух препятствует доступу воды и регенерационного раствора к частицам катионита. Поэтому в процессе умягчения следует периодически 1 - 2 раза в смену открывать задвижку "воздушник" для того, чтобы удалить скопившейся в фильтре воздух. Если по каким либо обстоятельствам воду из фильтра спустили, то заполнить фильтр водой нужно снизу через задвижку № 1 при открытом воздушнике, заполнение фильтра водой ведут очень медленно, чтобы воздух успел выйти из слоя катионита.

11. Обработка результатов измерений

Объём катионита, требующийся для заполнения фильтров, определяется по формуле:

где расчётный расход исходной воды, м³/ч.

период между регенерациями, ч.

общая жесткость исходной воды

объёмная способность катионита

Пример: Расход исходной воды через химводоочистку составляет Q_vp = 116118 кг/ч,

период между регенерациями составляет j = 8 часов (14, с. 135), общая жесткость исходной воды составит: Жо = 6,65 мг*экв/кг, обменная способность катионита Е = 300 г*экв/м^З .

Фактический межрегенерационный период можно определить, зная Q_VP - расчетный расход исходной воды, м³/ч, перепад напора на фильтре, ионообменная способность катионита, площадь рабочего слоя катионита.

Число регенераций в сутки определяется: ,

где 1,5 - продолжительность процесса регенерации, ч.(14, с. 136).

Количество соли, израсходованное на одну регенерацию, кг:

где удельный расход соли,

Необходимый объем раствора соли (объем солерастворителя), м³:

Содержание отчета

1. Краткое описание лабораторной установки и основные теоретические положения.

2. Технические характеристики оборудования и метрологические характеристики средств измерений.

Результаты опытов и расчетов, таблицы, рисунки.

Выводы по работе.

Вопросы для защиты выполненной работы

1. Теоретические сведения о сущности вопроса химводоочистки катионитовым способом.

2. Как определить, что катионит потерял свою способность к замещению ионов.

3. Изложите принцип работы катионитового фильтра, уравнения ионозамещения при работе Na-катионитового фильтра.

4. Объясните, как производится регенерация Na-катионитового фильтра.

5. Какая вода называется сырой, химочищенной, питательной, подпиточной, котловой.

6. Что называется общей жесткостью воды и как она измеряется.

Литература.

1. Порецкий Л. Я. Справочник зкспалуатационных газифицированных котельных. - Л.: Недра. 1988.- 608с : ил.

2. Раддатис К. Ф., Полтарецкий А. И. Справочник по котельным установкам малой производительности.

3. Балан Ф. И., Водоподготовка. И.:.Госэнергоиздат, 1958.

4. Руководящие указания по водоподготовке и водно-химическому режиму тепловых сетей. / СЦНТИ, 1973

Приложение 1

Внешний вид Na-катионитовых фильтров

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ Na – КАТИОНИТОВЫХ ФИЛЬТРОВ

Саранск 2006

Лабораторная работа № 3

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ Na – КАТИОНИТОВЫХ ФИЛЬТРОВ

Цель работы: изучить схемы химводоочистки, лабораторное оборудование, позволяющее умягчить жесткую (сырую) водопроводную воду; изучить порядок работы каждого режима работы Na-катионитового фильтра: произвести рабочие режимы очистки, взрыхления, peгeнерации.

Общие сведения

Химические катионитовые водоочистки служат для получения умягченной воды, используемой для подпитки котлов и теплосети. Смягчение воды происходит путем фильтрования сырой воды через слой специального материала, называемого катионитом и имеющего свойство поглощать из воды катионы кальция и магния, обуславливающие жесткость воды и заменять их на ионы натрия.

Одним из наиболее распространенных в настоящее время катионитовых материалов являются сульфоуголь и смола КУ-2.

Процесс умягчения исходной воды при фильтровании ее через слой катионита называется катионированием, а сам аппарат, в котором происходит катионирование воды, - катионитовыми фильтрами.

Принцип работы водоподготовительных установок.

Выбор водоподготовительной установки для отопительной и отопительно-производственной котельной и тепловых сетей обуславливается требованием к качеству питательной и подпиточной воды. Для рассматривания систем теплоснабжения исходной, как правило, служит питьевая вода городского водопровода. Поэтому в схемах водоподготовки осветлительные установки отсутствуют.

Наибольшее распространение получила схема последовательного Nа-катионирования с так называемой "голодной"' регенерацией Н - катионитовых фильтров. Благодаря регенерации недостаточным ("голодным") количеством кислоты получают частично умягченную воду (с небольшой остаточной щелочностью), которую после декарбонизаторов доумягчяют на Na - катионитных фильтрах. В Мордовии используются в основном только Na - катионитовые фильтры. Такая схема химводоочистки использующая Nа - катионитовые фильтры показана на рис. 1. (Приложение)