2014-02-04
10358
В большинстве случаев котельные объектов МО питаются водопроводной водой. Поэтому водоподготовительные установки состоят из водоумягчительных и деаэрационно – питательных установок.
22.1. Водоумягчительные натрий – катионитные установки
Схема установки. Натрий – катионитные водоумягчительные установки широко используются для умягчение воды для паровых и водогрейных котлов. Возможность получения глубоко умягченной воды в сочетании с простотой устройства и безопасного обслуживания обеспечили этим установкам преимущественное применение в качестве водоподготовительных установок в отопительно – производственных котельных.
Установка состоит из двух фильтров первой ступени 3 и 4, включенных параллельно, одного фильтра второй ступени 5 и одного резервного фильтра 6 (рис. 71). Во всех фильтрах используется один и тот же катионит. Диаметры всех фильтров – одинаковые.
В качестве катионита используется сульфоуголь или синтетический катионит марки КУ–2. Основной характеристикой катионита является рабочая обменная емкость, которая показывает, сколько г–экв катионов кальция и магния поглощает 1 м3 катионита. Рабочая обменная емкость сульфоугля составляет 230 – 400 г-экв/ м3; для катионита КУ –2 она в три раза больше.
Вода вначале двумя параллельными потоками проходит через фильтры первой ступени, где умягчается до остаточной жесткости 100 мкг–экв/кг. Далее потоки соединяются и вода поступает в фильтр второй ступени. Здесь жесткость воды снижается до 10–5 мкг/кг, после чего глубоко умягченная вода направляется в деаэратор.
По истощении запаса катионов натрия рабочий фильтр перестает умягчать воду, поэтому фильтр отключается, заменяется резервным и подвергается регенерации. Регенерация (восстановление обменной емкости) включает в себя следующие операции: взрыхление слежавшегося катионита, пропуск регенерационного раствора через слой катионита и отмывка катионита от остатков продуктов регенерации.
Взрыхление катионита производится пропуском воды через фильтр током снизу вверх. Расход воды устанавливается таким, чтобы зерна катионита оставались в фильтре, а грязь, продукты распада и истирания катионита выносились с потоком воды. В связи с этим взрыхление часто называют взрыхляющей промывкой. Продолжительность взрыхления составляет 15–30 мин. Вода для взрыхления забирается из бака 7.
Рис.71. Схема двухступенчатой натрий-катионитной установки:
1 – насос; 2 – подогреватель; 3, 4 - фильтры первой ступени; 5 – фильтр второй ступени; 6 – резервный фильтр; 7 - бак взрыхляющей промывки; 8 - насос; 9 – эжектор; 10 – бак-мерник; 11 – насос; 12 – дренажный канал.
Пропуск регенерационного раствора через катионит производится подачей раствора в верхнюю часть фильтра с отводом отработанного раствора снизу фильтра. Для регенерации используется раствор технической поваренной соли концентрацией 8–10 %. Раствор для регенерации готовится смешением 26 % раствора соли с водой в водоструйным эжекторе 9. Эжектор засасывает крепкий раствор из бака–мерника 10, объем которого рассчитан на проведение одной регенерации. Длительность пропуска регенерационного раствора составляет 25- 40 мин.
Раствор концентрацией 26 % готовится на складе в бункере мокрого хранения соли. Отсюда раствор забирается насосом подается в бак–мерник.
Отмывка фильтра производится водой, которая вводится в фильтр сверху и отводится из него снизу. Продолжительность отмывки достигает 50–60 мин.
Расход отмывочной воды составляет 80–90 % от общего расхода воды на собственные нужды установки. Основная часть хлоридов кальция, магния и натрия (до 90 % по массе) выводится из фильтра с первой частью отмывочной вод (40 % от всего расхода) и эта часть потока сливается в канализацию. Сравнительно чистая вторая часть потока содержит в основном поваренную соль, а потому поступает в бак 7, и затем используется для взрыхления катионита. Таким образом экономится вода, а также и соль, поскольку взрыхление сопровождается слабой регенерацией катионита. С целью увеличения продолжительности работы фильтра в режиме умягчения отмывку желательно производить умягченной водой. Сырая вода в отрегенерированном катионите будет активно умягчаться и тем самым снижать запас катионов натрия.
Для слива в канализацию взрыхляющей воды, отработанного регенерационного раствора и отмывочной воды используется дренажный канал 12.
Установка потребляет сырую воду с температурой 5-10 0С. Чтобы избежать образования конденсата на баках фильтров и трубопроводах, вода подогревается до 20–25 0С в теплообменнике 2.
Устройство ионитного фильтра. Основным оборудованием установки является натрий–катионитный фильтр (рис.72). Корпус фильтра выполняется из цилиндрической обечайки, к которой приварены штампованные эллиптические днища. Внутри корпуса установлены верхнее 3 и нижнее 7 распределительные устройства (РУ).
Верхнее РУ состоит из нескольких радиально расположенных перфорированных патрубков, соединенных с вертикальной подводящей трубкой. Оно используется для ввода и равномерного распределения по поверхности слоя умягчаемой воды, регенерационного раствора или отмывочной воды. Через это устройство из фильтра выводится взрыхляющая вода.
Нижнее РУ предназначено для сбора и отвода из фильтра умягченной воды, отработанного регенерационного раствора или отмывочной воды. Через него в фильтр вводится взрыхляющая вода. Нижнее РУ состоит из коллектора 10, к которому присоединены распределительные трубы 11. В отверстия труб вставлены ниппеля со щелевыми колпачками 6. Вода входит в колпачки через щели шириной
0,25 мм, что предотвращает вынос из фильтра мелких частиц катионита. В основном используются пластмассовые колпачки типа ВТИ-К, выполненные из сополимерстирола. Во избежание коробления колпачков температура воды не должна
превышать 40 0С. Большие температуры воды выдерживают фарфоровые колпачки и совсем не зависят от ее величины колпачки из нержавеющей стали. Для создания равномерного движения воды и раствора, исключения образования застойных нижнее РУ укладывается на горизонтальную бетонную подушку.
Катионит засыпается в фильтр через верхний люк 4. Высота слоя для фильтров первой ступени составляет 2,5 м, для второй ступени – 1,5 м. Над слоем катионита остается свободное пространство, объем которого равен 50-70 % высоты слоя. Этот объем заполняется водой и называется водяной подушкой. Наличие водяной подушки необходимо для взрыхления катионита.
Для ремонта и ревизии нижнего РУ и выгрузки катионита служит нижний люк 5. В пределах своего корпуса фильтр имеет короткие патрубки с фланцами для подсоединения к подводящим и отводящим трубопроводам. Каждый фильтр имеет
запорно-регулирующую арматуру для выполнения операций по обслуживанию, для выпуска воздуха и взятия проб воды на химанализ. Также фильтр имеет два манометра, разность показаний которых позволяет судить о потере напора в связи с уплотнением и загрязнением катионита.
В фильтре рассмотренной конструкции умягчаемая вода и регенерационный раствор движутся в одном направлении. Такие фильтры называются параллельно- точными.
Марки натрий-катионитных фильтров первой ступени обозначаются буквами и цифрами, например: ФИПа I-1,5-0,6 Nа (фильтр ионитный, параллельно-точный, первой ступени, диаметром 1,5 м, рабочее давление воды 0,6 МПа).
Диаметр фильтров первой ступени находится в пределах от 0,45 до 3,4 м.
Для второй ступени используются параллельно-точные фильтры, например, марки ФИПа II –3,0-0,6. Диаметр фильтров – до 3 м.
Рис. 72. Схема ионитного фильтра:
а – фильтр; б – щелевой колпачок; в – нижнее распределительное устройство:
1 – корпус; 2 – слой катионита; 3 – верхнее распределительное устройство; 4 – верхний люк; 5 – нижний люк; 6 – колпачки; 7 – нижнее распределительное устройство; 8 – бетонная подушка; 9 - щели; 10 – коллектор; 11 – распределительные трубы.
Расход умягченной воды в фильтрах первой ступени находится в диапазоне от 5 до 220 т; в фильтрах второй ступени – от 10 до 350 т. Масса загружаемого ионитного материала для всего типоразмера фильтров составляет 0,5-16 т.
