Расчет установки умягчения воды для подпитки тепловых сетей

Выбор схемы умягчения воды производится в зависимости от типа теплосети и величины карбонатной жёсткости исходной воды.

Выбрано одноступенчатое натрий-катионирование – карбонатная жёсткость исходной воды до 4 мг-экв/дм³, остаточная общая жёсткость обработанной воды около 0,1 мг-экв/дм³.

Натрий-катионитный фильтр первой ступени.

Исходными данными для расчета является расчетный расход воды .

Общее сечение рабочих фильтров, м²:

,

м²,

где ω – скорость фильтрования воды, определяется по приложению, м/с.

Задаемся числом фильтров первой ступени n₁ =3.

Сечение одного фильтра первой ступени умягчения воды:

м²

Принимаем фильтры стандартного размера

Диаметр фильтра: d =2,6 м

Площадь фильтрования: f =5,3 м²

Высота слоя катионита: 2,5 м

Объем катионита в фильтре: 13,25 м³

Для принятого диаметра фильтра D_ф действительная скорость фильтрования воды ω_д:

м/ч.

Количество солей жесткости А, г-экв/сут, удаляемое на натрий катионитных фильтрах:

,

где Ж_о – общая жесткость воды, поступающей на Na-катионитный фильтр, г-экв/м³.

г-экв/сут.

Число регенераций каждого фильтра в сутки для 1-ой ступени умягчения:

,

где h – высота слоя катионита, м;

- рабочая обменная способность катионита при Na-катионировании, г-экв/м³.

,

где α_э – коэффициент эффективности регенерации, учитывающий неполноту регенерации катионита в зависимости от удельного расхода соли на регенерацию(1, табл. П6);

– коэффициент, учитывающий снижение обменной способности катионита по Са²⁺ и Мg²⁺ за счет частичного задержания катионов Nа⁺ (1, табл. П7);

Е_п – полная обменная способность катионита – сульфоугля – 500 г-экв/м³

q – удельный расход воды на отмывку катионита, м³/м³ (1, табл. П4);

0,5 – доля умягчения отмывочной воды.

г-экв/м³

Расход 100%-ой поваренной соли на одну регенерацию, кг:

,

где q_с=100 – удельный расход соли на регенерацию, г/г-экв обменной способности катионита.

кг.

Суточный расход 100%-ой технической соли на регенерацию всех фильтров, кг/сут:

,

где 93 – содержание NaCl в технической соли, %.

кг/сут.

Расход воды на одну регенерацию (собственные нужды) Na-катионитного фильтра состоит из:

1. Расхода воды на взрыхляющую промывку фильтра, м³:

,

где i – интенсивность взрыхляющей промывки фильтра, дм³/(с×м²);

t_взр – продолжительность взрыхляющей промывки, мин.

м³

2. Расхода воды на приготовление регенерационного раствора соли, м³:

,

где b – концентрация регенерационного раствора, %;

ρ_р.р =1 – плотность регенерационного раствора, т/м³.

м³

3. Расхода воды на отмывку катионита от продуктов регенерации, м³:

,

где q_от – удельный расход воды на отмывку катионита, м³/м³.

м³

Расход воды на одну регенерацию натрий-катионитного фильтра с использованием отмывочной воды на взрыхление:

м³.

Среднечасовой расход воды на собственные нужды Na-катионитного фильтра:

м³/ч.

Межрегенерационный период работы фильтра, ч:

,

где – время регенерации фильтра, ч.

,

где t_взр=30 – время взрыхляющей промывки фильтра, мин (1, табл. П4);

t_р.р – время пропуска регенерационного раствора через фильтр, мин;

t_от – время отмывки фильтра от продуктов регенерации, мин.

,

где ω_р.р= 3– скорость пропуска регенерационного раствора через фильтр, м/ч (1, табл. П4).

мин.