Индивидуальное задание по «Водоподготовке»

    3.8 Расчет декарбонизаторов  Д_к2

    Производительность  декарбонизатора Д_к2 составляет:

    Q_дк2 = 675 м³/ч 

    Вода  поступает на декарбонизатор после  анионитовых фильтров первой ступени  А₁ с температурой 20 ºС. Карбонатная жесткость исходной воды:

    Ж_к^исх = 0,7 мг-экв/л 

    В процессе ионирования на фильтрах первой ступени карбонатная жесткость  снижается и на входе в декарбонизатор Д_к2 равна:

    Ж_к^ост = 0,02 мг-экв/л 

    Содержание  свободной растворенной углекислоты  в исходной воде равно:

    СО₂^и.в = 5 мг/л 

    Карбонатная жесткость после декарбонизации должна удовлетворять нормам качества добавочной воды для питания котлов высокого давления и составлять – 0,02 мг-экв/л. 

    3.8.1 Определим концентрацию растворенной углекислоты в воде, поступающей на декарбонизатор Д_к2: 

    СО₂ = = 0,035 кг/м³, 

где Ж_к = Ж_к^исх - Ж_к^ост = 0,7 – 0,02 = 0,68 мг-экв/л – карбонатная жесткость исходной воды, разрушаемая в процессе водоподготовки. 

    3.8.2 Необходимая поверхность насадки (поверхность десорбции), обеспечивающая заданный эффект удаления кислоты, определяется из уравнения: 

    F = = 2524,5 м², 

где G = Q*(CO₂ – CO₂^о.в) = 675*(0,035 – 0,005) = 20,2 кг/ч – количество углекислоты, подлежащей удалению в декарбонизаторе;

      Q = Q_дк2 = 675 м³/ч – количество воды, поступающей на декарбонизатор;

      СО₂^о.в = 0,005 кг/м³ – концентрация углекислоты в декарбонизованной воде; 

      k_ж = 0,4 м/ч – коэффициент десорбции углекислоты; для декарбонизаторов с кольцами Рашига 25х25х3 мм и плотностью орошения насадки 60 м³/(м²*ч) определяется в зависимости от температуры декарбонизуемой воды по [2, рис.4.7]; 

      ∆с_ср = 0,02 кг/м³ – средняя движущая сила десорбции, определяемая в зависимости от концентрации углекислоты в воде до и после декарбонизации по [2, рис.4.8]. 

    3.8.3 Площадь поперечного сечения декарбонизатора:

    f = Q/60 = 675/60 = 11,3 м², 

где 60 – оптимальная  плотность орошения насадки на единицу  площади поперечного сечения  декарбонизатора. 

    3.8.4 Диаметр декарбонизатора составляет: 

    D = = 3,79 м 

    3.8.5 Высота слоя насадки рассчитывается:

    h = V_к.р/f = 12,4/11,3 = 1,1 м, 

где V_к.р = F/204 = 12,4 м³ – объем, занимаемый кольцами Рашига 25х25х3 мм при беспорядочной загрузке в декарбонизаторе;

      F = 2524,5 м² – поверхность десорбции.

      204 м²/м³ – поверхность 1 м³ насадки колец Рашига 25х25х3 мм при беспорядочной загрузке в декарбонизаторе. 

    3.8.6 Необходимый расход воздуха, подаваемого в декарбонизатор:

    Q_возд = b*Q = 40*675 = 27000 м³/ч, 

где b = 40 м³/м³ – удельный расход воздуха при насадке из колец Рашига при обессоливании воды. 

    3.8.7 Суммарное сопротивление проходу воздуха через декарбонизатор:

    Σξ = 25*h + 40 = 25*1,1 + 40 = 67,5 мм вод. ст, 

где 25 мм вод. ст – сопротивление проходу воздуха 1 м высоты слоя насадки из колец Рашига 25х25х3 мм;

      40 мм вод. ст – сопротивление проходу воздуха конструктивных элементов декарбонизатора.

    Вентилятор  к декарбонизатору должен обеспечить расход воздуха Q_возд = 27000 м³/ч, а напор несколько выше сопротивления проходу воздуха в декарбонизаторе Σξ = 67,5 мм вод. ст.

    Исходя  из требуемой производительности 675 м³/ч по [2, табл.4.29] принимаем к установке три декарбонизатора производительностью 250 м³/ч каждый с диаметром D_в.н = 2315 мм и высотой засыпки колец Рашига 2,9 м. 

    3.9 Заключение

    В результате выполненного расчета определенно, что для подготовки 450 м³/ч добавочной воды питания паровых котлов высокого давления и приготовления 680 м³/ч подпиточной воды для теплосетей с открытой системой теплоснабжения, с учетом воды на собственные нужды, принимается схема водоподготовки полного обессоливания и обескремнивания воды, приведенная на рис. 3.

    Данная  схема предусматривает двукратное Н-катионирование и двукратного анионирование воды через слабо- и сильноосновной анионит с промежуточной декарбонизацией для котлов, а также обработку воды по схеме Н-катионирования с «голодной» регенерацией фильтров и декарбонизацией – для тепловых сетей. В схеме использованы стандартные по конструкции фильтры заводского исполнения и вспомогательные материалы, имеющие широкое применение в энергетике. 

    Список  используемой литературы:

    1. Любимова Л.Л. «Инженерные расчёты в водоподготовке: учебное пособие» - Томск: изд. ТПУ, 2001.

    2. Любимова Л.Л., Заворин А.С., Макеев А.А. «Технология подготовки воды для контуров котлов, парогенераторов, реакторов и систем их обеспечения» - Томск: изд. ТПУ, 2009.