Расчет и выбор схемы водоподготовки. Водяной баланс котельной. Анализ исходной воды. Пересчет показателей качества исходной воды

6 РАСЧЕТ И ВЫБОР СХЕМЫ ВОДОПОДГОТОВКИ

Надежная и экономичная работа котельной установки в значительной степени зависит от качества воды, используемой для питания котлов

Водоподготовительная установка котельной предназначена для приготовления воды, идущей как добавок, на питание котлов и на подпитку теплосети.

Исходными данными для расчета натрий-катионитных фильтров являются их производительность, общая жесткость воды, поступающей на фильтры и остаточная жесткость фильтрата (после натрий-катионирования).

    Исходные для расчетов выбора схем водоподготовки представлены в виде таблице 6.1-6.2.

Таблица 6.1

Водяной баланс котельной

№ п/п	Наименование	Размер-ность	Макси-мально-зимний	Самый холод-ный месяц	Летний
1	2	3	4	5	6
1	Расход сетевой воды для нужд горячего водоснабжения	т/ч	63,21	105,35	99,45
2	Расход сетевой воды на отопление и вентиляцию	т/ч	95,56	94,8	0
3	Расход воды на промышленную нагрузку	т/ч	0	0	0
4	Расход воды на подпитку теплосети	т/ч	7,25	7,25	3,6

Таблица 6.2

Анализ исходной воды

№ п/п	Наименование	Обозначе-ние	Численное значение
			мг/л	мг-экв/л
1	2	3
1	Сухой остаток	Sив	101
2	Жесткость общая	Жо		2,57
3	Жесткость карбонатная	Жк		1,8
	Катионы
4	Кальций	Ca2+	37,47	1,87
5	Натрий	Na2+	2,3	0,2
6	Магний	Mg2+	6,08	0,5
7	Железо	Fe2+	0,81	0,03
		Σкат		2,6
	Анионы
8	Сульфаты	SO42-	62,4	1,3
9	Хлориды	Cl-	14,4	0,4
10	Бикарбонаты	НСО3-	54,9	0,9
	Сумма анионов	Σан		2,6
11	рН=7,08

Таблица 6.3

Пересчет показателей качества исходной воды

Тип иона	Содержание,мг/л	Эквивалент	Содержание,мг-экв/л
Ca2+	37,47	20,04	1,87
Na2+	2,3	11,495	0,2
Mg2+	6,08	12,16	0,5
Fe2+	0,81	27,92	0,03
SO42-	62,4	48,03	1,3
Cl-	14,4	36	0,4
НСО3-	54,9	61,01	0,9

    Для водогрейной котельной, так как щелочность исходной воды не превышает 6 мг-экв/кг, то для закрытых систем теплоснабжения рекомендуется одноступенчатое натрий-катионирование в зимний период, а в летний период – двухступенчатое натрий-катионирование.

Расчет водоподготовительной установки необходимо начать с хвостовой части, то есть с натрий-катионитных фильтров II-ой ступени.

Исходные данные для расчета натрий-катионитных фильтров представлен в таблице 6.4.

                                                                                                           Таблица 6.4

Данные для расчета фильтров

№ п/п	Параметр	Значение
1.	Производительность фильтров, QNa, м3/ч	8
2.	Тип фильтра    ФИПа-I-1,0-0,6Na
3.	Диаметр фильтров,  мм	1000
4.	Высота слоя катионита, h, м	2
5.	Площадь фильтрования, м2	0,785
6.	Объем катионита Vk, м3	1,57
7.	Количество работающих фильтров, а	1
8.	Количество резервных фильтров	1
9.	Удельный расход соли на регенерацию фильтров, qс, г/г-экв	320

6.1 Расчет натрий-катионитного фильтра начинают с подбора диаметра фильтра по скорости фильтрования, которую определяют по формуле:

                                                   (6.1)

где Q_Na – производительность натрий-катионитных фильтров , м³/ч (табл.6.4);

- площадь фильтрования натрий-катионитного фильтра, м² (табл. 6.4);

а - количество работающих фильтров, (табл. 6.4).

 6.2 Количество солей жесткости удаленных на натрий-катионитном фильтре в сутки:

                 (6.2)

где  – разность жесткости фильтра после первой ступени  катионирования  фильтр,мг-экв/л ;

Q_Na – производительность натрий-катионитных фильтров , м³/ч (табл. 6.4);

6.3 Число регенераций  фильтра в сутки:

 раз/сут,                                                (6.3)

где h - высота слоя катионита, м;

- рабочая обменная способность катионита при натрий-  катионировании, г-экв/м³:

              (6.4)

где -коэффициент эффективности регенераций, учитывающий  неполноту регенерации катионита в зависимости от удельного расхода соли на регенерацию q_с=320 г/г-экв, принимают по [9, табл 5-5],;

- коэффициент учитывающий снижение обменной способности   

катионита по Са²⁺ и Мg²⁺ за счет частичного задержания катионов , принимается по [9,табл. 5.6];

- полная обменная способность катионита по заводским данным для катионит КУ-2-8: =1700 ;

- удельный расход воды на отмывку катионита, принимают равным 8 м³/м³

0,5 - доля умягчения отмывочной воды.

6.4 Расход 100 % поваренной соли на одну регенерацию фильтра:

 кг;                                          (6.5)

где q_c - удельный расход соли на регенерацию, г/г-экв;

6.5 Суточный расход технической соли на регенерацию фильтра:

,                         (6.6)

где  - расход  поваренной соли на одну регенерацию фильтра, кг;

n - число регенераций фильтра в сутки  1 раз/сут;

а - число работающих фильтров;

93 - содерржание NaCl в технической соли, %.

6.6 Расход воды на одну регенерацию натрий-катионитного фильтра слагается из:

а) расхода воды на взрыхляющую промывку фильтра, м³:

,                                 (6.7)

где i - интенсивность взрыхляющей промывки фильтров, л/с·м²,

i=3 л/с·м² (9, табл. 5.4);

t_взр- продолжительность взрыхляющей промывки, мин,

t_взр=15 мин, (9, табл. 5.4);

б) расход воды на приготовление регенерационного раствора соли, м³:

,                                           (6.8)

где b- концентрация регенерационного раствора, %,

b=7% (9, табл. 5.4);

γ_р.р- удельный вес регенерационного раствора, т/м³,

γ_р.р=1,06 т/м³ (9, табл. 12.6);

 в) расход воды на отмывку катионита от продуктов регенерации, м³:

                                                  (6.9)

где q_от - удельный расход воды на отмывку катионита, для Ку-2-8

принимается q_от =8, м³/м³.

6.7 Расход на одну регенерацию без использования отмывочных вод на взрыхление, м³:

                    (6.10)

6.8 С учетом использования отмывочной воды на взрыхляющую промывку расход воды на собственные нужды натрий-катионитных фильтров будет:

                                         (6.11)

6.9 Время регенерации фильтра:

            (6.12)

где t_в.з.р - время взрыхляющей промывки фильтра, мин,

t_взр= 15 мин, (9, табл. 5.4);

t_р.р - время пропуска регенерационного раствора через фильтр, мин:

                                                          (6.13)

где W_р.р - скорость пропуска регенерационного раствора,

W_р.р =4  (9, табл. 5.4);

t_о.т - время отмывки фильтра, мин:

                                                     (6.14)

где  W_о.т -скорость пропуска отмываемой воды через катионит

W_о.т =7  (9, табл. 5.4).

 6.10 Межрегенерационный период работы фильтра, ч:

                                             (6.15)

где n- число регенераций  фильтра в сутки:

t_р - время регенерации фильтра, ч.

Рассчитываем Натрий-катионитные фильтры I-ой ступени  

Таблица 6.6

Данные для расчета фильтров

№ п/п	Параметр	Значение
1.	Производительность фильтров, QNa,м3/ч	8
2.	Тип фильтра    ФИПа-I-1,0-0,6Na
3.	Диаметр фильтров, мм	1000
4.	Высота слоя катионита, h, м	2
5.	Площадь фильтрования, м2	0,785
6.	Объем катионита Vk, м3	1,57
7.	Количество работающих фильтров, а	2
8.	Количество резервных фильтров (общих со II ступенью катионирования), шт.	1
9.	Общая жесткость воды, поступающего на фильтры , мг-экв/л	2,57
10.	Жесткость фильтрата после первой ступени, мг-экв/л	0,1
11.	Удельный расход соли на регенерацию фильтров, qс,г/г-экв	120

6.11 Нормальная скорость фильтрования при работе всех работающих фильтров, которую определяют по формуле:

м³/ч,                                                   (6.16)

а - количество работающих фильтров, (табл. 6.4).

6.12 Максимальная скорость фильтрования при регенерации одного фильтра