2. Обработка воды в ТГУ

2.1. Выбор метода обработки воды

     Наиболее часто применяемый метод докотловой обработки воды - метод ионного обмена.

Наиболее распространенные методы ионного обмена:

• натрий-катионирование
• водород-натрий-катионирование
• натрий-хлор-ионирование
• аммоний-натрий-катионирование.

Наиболее простым  и дешевым является метод натрий-катионирование, поэтому при выборе схемы водоподготовки в первую очередь проверяют возможность обработки воды по схеме натрий-катионирование.

Метод обработки  выбирают по трем показателям:

• размер продувки котлов
• относительная щелочность котловой воды
• содержание углекислоты в паре

2.2 Расчет выбора метода обработки воды

 

1. Размер  непрерывной продувки равен:

_{10% при давлении p ≤ 1,4 МПа}

_{5% при давлении p > 1,4 МПа}

_{Р = 10%}

2. Относительная щелочность котловой воды равна относительной щелочности обработанной воды и определяется по формуле:

                                               (1)

где -щелочность обработанной воды, мг-экв/кг; мг-экв/кг.

3. Содержание  углекислоты в паре определяется по формуле:

                                        (2)

где - доля разложения NaНCO₃ в котле; принимается σ₁ = 0,4; σ = 0,7

     Для обработки воды следует принять  метод натрий – катионирование с добавкой аммиака. 

     2.3 Натрий - катионирование

       Обработка воды методом натрий - катионирования состоит в фильтровании её через слой катионита, содержащего обменный ион натрия. При этом протекают следующие химические реакции: 

       Ca(HCO)₃+2NaR = CaR₂+Na₂HCO₃

       Mg(HCO)₃+2NaR = MgR₂+ Na₂HCO₃

       CaCl₂+2NaR = CaR₂+2NaCl

       MgSO₄+2NaR = MgR₂+Na₂SO₄ 

       Следовательно, присутствующие в воде соли превращаются в процессе ионного обмена в кислоты. 

2.4. Расчет натрий - катионирования.

2.4.1. I ступень – натрий – катионирования:

     Площадь фильтрования:

                                                      (3)

где - производительность установки, м³/ч;

- нормальная скорость фильтрования, м/ч; = 25 м/ч [16];

а – количество работающих фильтров; а = 3.

     Принимаем D у = 700 мм     f = 0,39 м²

     Выбранный типоразмер фильтра проверяем на скорость фильтрования: 
- нормальная скорость:

                                                     (4)

- максимальная скорость (при регенерации одного фильтра)

                                              (5)

     Количество  солей жесткости, удаляемое на натрий - катионитных фильтрах, определяется по формуле:

                                         (6)

где - общая жесткость воды поступающей на натрий - катионитный фильтр, г-экв/м³; г-экв/м³.

-остаточная жесткость обработанной  воды  г-экв/м³.

-при последовательном натрий  - катионировании; 

     Число регенераций каждого фильтра  в сутки определяется по формуле:

                                               (7)

где Н_сл – высота слоя катионита, м; Н_сл =2,5 м [16];

Е_р^Н – рабочая обменная способность катионита при натрий - катионировании, г-экв/м³. При использовании в качестве катионита сульфоугля принимается 250-300 г-экв/м³.

Принимаем число  регенераций 2 регенерации в день.

     Расход 100 % поваренной соли на одну регенерацию фильтра определяется из уравнения:

                                          (8)

где g _с – удельный расход поваренной соли на регенерацию, г/г-экв; g _с =100 г/г-экв [16].

       2.4.2 II ступень натрий катионирования:

     Площадь фильтрования:

                                                   (9)

где - производительность установки, м³/ч;

 - нормальная скорость фильтрования, м/ч; =40 м/ч [16];

а – количество работающих фильтров.

     Принимаем D = 700 мм          f = 0,39 м²

     Выбранный типоразмер фильтра проверяем на скорость фильтрования: 
- нормальная скорость:

                                              (10)

- максимальная скорость (при регенерации одного фильтра)

                                             (12)

     Количество  солей жесткости, удаляемое на натрий - катионитных фильтрах второй ступени, определяется по формуле:

                                         (13)

где - общая жесткость воды поступающей на натрий - катионитный фильтр, г-экв/м³; г-экв/м³.

- остаточная жесткость обработанной  воды  г-экв/м³.

- при последовательном натрий - катионировании; 

     Число регенераций каждого фильтра  в сутки определяется по формуле:

                                               (14)

где Н_сл – высота слоя катионита, м; Н_сл =2,5 м [16];

Е_р^Н – рабочая обменная способность катионита при натрий - катионировании, г-экв/м³. При использовании в качестве катионита сульфоугля принимается 250-300 г-экв/м³.

Принимаем число  регенераций 25 регенераций в день.

     Расход 100 % поваренной соли на одну регенерацию  фильтра определяется из уравнения:

                                          (15)

где g _с – удельный расход поваренной соли  на регенерацию, г/г-экв; g _с =300 г/г-экв [16].

2.5 Расчет расхода сточных вод

2.5.1 I ступень – натрий – катионирования:

     Расход  воды на одну регенерацию натрий - катионитного фильтра складывается из расходов воды на взрыхляющую промывку, приготовление регенерационного раствора и отмывку катионита от продуктов регенерации.

Расход воды на одну взрыхляющую промывку определяется по формуле:

                                                 (16)

     где i – интенсивность взрыхляющей промывки фильтров, кг/(с м²) [15]; 
i = 4 кг/(м² · c);

t_взр – продолжительность взрыхляющей промывки, мин; t_взр = 30 мин [16].

     Расход  воды на приготовление регенерационного раствора соли определяется из уравнения:

                                                (17)

где b - концентрация регенерационного раствора, %; b = 8% [16];

- плотность регенерационного  раствора, т/м³; ρ_р.р.=1,056 т/м³ [16].

     Расход  воды на отмывку катионита от продуктов  регенерации определяется из уравнения:

                                           (18)

где g_от – удельный расход воды на отмывку катионита, м³/м³ катионита; 
g_от = 4 м³/м³ катионита [16].

     Расход  воды на одну регенерацию натрий-катионитного фильтра составляет:

                                           (19)

;

     Часовой расход сточных вод от натрий-катионитных  фильтров определяется по формуле:

                                              (20)

2.5.2 II ступень – натрий – катионирования:

     Расход  воды на одну взрыхляющую промывку определяется по формуле:

                                            (21)

где i – интенсивность взрыхляющей промывки фильтров, кг/(с м²); 
i = 4кг/( м² · c) [16];

t_взр – продолжительность взрыхляющей промывки, мин, [15]; t_взр=30 мин [16].

     Расход  воды на приготовление регенерационного раствора соли определяется из уравнения:

                                         (22)

где b - концентрация регенерационного раствора, %; b = 8 % [16]

- плотность регенерационного  раствора, т/м³; ρ_р.р. = 1,056 т/м³ [16].

     Расход  воды на отмывку катионита от продуктов  регенерации определяется из уравнения:

                                          (23)

где g_от – удельный расход воды на отмывку катионита, м³/м³ катионита; 
g_от = 4 м³/м³ катионита [16].

.

     Расход  воды на одну регенерацию натрий - катионитного фильтра составляет:

                                        (24)

     Часовой расход сточных вод от натрий - катионитных фильтров определяется по формуле:

                                        (25)

 

3. Подбор вспомогательного оборудования

     Подогревание  воды для питания котлов производится сначала сбрасываемой теплотой продувочной воды, выходящей из сепаратора непрерывной продувки, а затем в пароводяном теплообменнике.

     По  расчетному расходу воды подбираем  теплообменник.

3.1. Водоводяной теплообменник

Площадь поверхности теплообменника 5 м²

Рабочие параметры:

∙по греющей воде: