Q_н(сут) = Q_н n а = 122.33 1 2 =244.66 м³.

8. Среднечасовой расход на собственные нужды

       Q_{с.н.(час)} = 244.66/24 = 10.2 м³/ч.

       Расчет водород  – катионитовых фильтров первой ступени

        

       Нагрузка  фильтров с учетом расхода части  фильтрата на собственные нужды  Н – катионитовых фильтров второй ступени равна

       Q_н(I) = Q_н(II) + Q_{с.н.(час)} = 254+10.2= 264.2 м³/ч.

       В фильтры первой ступени будет  поступать вода, прошедшая предварительные  Н – катионитовые фильтры с  «голодной» регенерацией и характеризующаяся  следующими показателями:

       Общая жесткость Ж_о = 2.84 мг – экв/л;

       Жесткость карбонатная Ж_к = 0,7 мг – экв/л;

       Жесткость некарбонатная Ж_н.к. = 2.14 мг – экв/л;

       Содержание  ионов натрия С_Na= 0.3 мг – экв/л;

       Сумма сульфат–ионов и хлорид–ионов S(Cl^- + SO₄^2- ) = 0.3244+1.94 = 2.2644 мг–экв/л.

       Скорость  фильтрования для первой ступени выбираем равной w = 15 м/ч. Тогда общая площадь фильтрования:

       F = Q_н(I)/w = 264.2/15 = 17.6 м².

       Из  существующих стандартных фильтров выбираем фильтр с площадью фильтрования f = 7.1 м². Необходимое количество фильтров «а», находящихся в работе в данной ступени ионирования:

       а = F/f = 17.6/7.1 = 2.48, т.е. а = 3

       Принимаем к установке во второй ступени  ионирования 4 фильтра, у которых

       Диаметр – D = 3000 мм;

       Площадь фильтрования – f = 7.1 м²;

       Высота  слоя загрузки – Н_слоя = 1.8 м;

       Выбираем  в качестве фильтрующего материала сульфоуголь;

       Рабочая обменная способность катионита  при Н – катионировании определяется из уравнения:

       Е_р = a Е_полн – 0,5 g (Ж_о + С_Na) = 0.75 200 – 0.5 10 (2.84+0.3) = 134.3 г–экв/л.

       g – удельный расход воды на отмывку катионита, принимается равным 10 м³.

       Число регенераций каждого фильтра  составляет:

       n = 24 Q_н (Ж_о - Ж_ост)/(f H_слоя Е_р a) =24 264.2 (2.84 - 0)/(7,1 1,8 134.3 3) =3.5 раз в сутки.

       Скорость  фильтрования в межрегенерационный период составляет:

       W_мин = Q_н/(f a) = 264.2/(7.1 3) = 12.4 м/ч.

       В регенерационный период равна:

       W_макс = Q_н/(f·(a-1)) = 264.2/(7.1 2) = 18.6 м/ч.

       Расход 100% серной кислоты на одну регенерацию

       Q_к = q_к f Н_слоя Е_р /1000 = 60 7.1 1.8 134.3/1000 =103 кг,

       q_к – удельный расход серной кислоты, принятый равным 60 г/г – экв.

       Суточный  расход технической 92% серной кислоты  определяется по формуле:

       Q_к(сут) = Q_к n a 100/(c 1000) = 103 4 3 100/(92 1000) = 1.34 т/сут, где С – содержание H₂SO₄ в технической серной кислоте (не менее 92%).

       Расход  технической серной кислоты в  месяц составит:

       Q_к(мес) = 1.34 30 = 40.2 т/мес.

       Расход  воды на одну регенерацию фильтра  составит:

       а) расход воды на взрыхляющую промывку фильтра

       Q_взр = i f 60 t_взр/1000 = 4 7.1 60 30/1000 = 51.12 м³., где i – интенсивность взрыхляющею промывки, которая принимается равной 4 л/(с м²) при t = 20⁰С и d = 1мм;

       t_взр- продолжительность взрыхляющею промывки, 30 мин.

       б) расход воды на приготовление регенерационного раствора, определяется по формуле 

       Q_р.р. = Q_к 100/(1000 b p_pp) = 103 100/(1000 2 1.005) = 5.12 м³,

       где b-концентрация регенерационного раствора, %, которая при загрузке сульфоуглем принимается равной (1,5-2)%, табл. 36,

       p_pp- плотность регенерационного раствора, имеющего данную концентрацию, принимается согласно данным табл.30.

       в) расход воды на отмывку катионита  от продуктов регенерации:

       Q_отм = q_отм f H_слоя = 10 7,1 1,8 = 128 м³.

       Q_н = Q_р.р. + Q_отм = 5.12+128 = 133.12 м³.

       Суточный  расход воды на регенерацию всех фильтров составит:

       Q_н(сут) = Q_н n а = 133.12 1 3 = 399.36 м³.

       Среднечасовой расход на собственные нужды:

       Q_н(час) = 399.36 /24 = 16.64 м³/ч.

       Принимаем расход на собственные нужды фильтров первой ступени Q_{с.н.(час)} = 17 м³/ч.

       Расчет предварительных  водород – катионитовых фильтров с «голодной» регенерацией

       Среднечасовой расход предварительно водород –  катионированной воды должен обеспечивать требуемую производительность обессоливающей установки и собственные нужды Н – катионитовых и анионитовых фильтров в количестве:

1. Q_гол = 200 + 54+ 10.2 + 17 = 281.2 м³/ч.
2. Предварительные Н – катионитовые фильтры должны обеспечивать подачу воды в открытую теплосеть в размере 600 м³/ч.

       Итого Q_гол = 281.2+ 600 = 881.2 м³/ч.

       Оценивается общая площадь фильтрования:

       F = Q_гол/w = 881.2/20 = 44.06 м²,

       где w – скорость фильтрования, равная 20 м/ч.

       Необходимое количество фильтров рассчитывается по соотношению:

       a = F/f = 44.06/9.1 = 5 штук.

       Предполагая, что при средней длительности каждой регенерации одновременно будут находиться в регенерации два предварительных Н – катионитовые фильтра и один Н – катионитовый фильтр должен быть в резерве, принимаем к установке 8  предварительных Н – катионитовых фильтра с параметрами

       Диаметр – D = 3400 мм;

       Площадь фильтрования – f = 9.1 м²;

       Высота  слоя загрузки – Н_слоя = 3.5 м.

       Карбонатная жесткость (щелочность) артезианской воды при прохождении через предварительные  Н – катионовые фильтры, отрегенерированные теоретически необходимым количеством  серной кислоты, будет сниматься в среднем с 5.5 до 0.7 мг – экв/л.

       Количество  солей жесткости, удаляемых на фильтрах, определяется по формулам

       А_гол = 24·Q_гол·(Ж_к – Ж_ост) = 24·881.2·(5.5 – 0.7) = 101514.24 г – экв/сут.

       Рабочая обменная способность сульфоугля, при водород – катионировании  с «голодной» регенерацией по параметрам «К» и «А». Для этого рассчитываются:

       Характеристики  катионного состава исходной воды «К»

       К = Na^-/Ж_о = 0.3/6.48 = 0.05;

       Характеристики  анионитного состава исходной воды «А»

       А = HCO₃^- / (Cl^- + SO₄)  = 4.34/(0.3244 + 1.94) =1.92.

       Для исходной воды данного состава  по табл.37 при значениях К = 0.05 и А =1.92  рабочая обменная способность   Е_р^гол = 250 г - экв/ м².

       При этом число регенераций каждого  фильтра составит в сутки:

       n = A_гол/(f · H_слоя · а · Е_р^гол) = 101514.24/(9.1·3.5·250·5) = 2.55;

       Принимаем число регенераций n = 3 раза в сутки.

       Расход 100% серной кислоты на одну регенерацию

       Q_к(гол) = q_к · f · Н_слоя · Е_р^гол /1000 =45 · 9.1 ·3.5 · 250/1000 = 358  кг.

       q_к – удельный расход серной кислоты, принятый равным 45 г/г – экв.

     Суточный  расход технической 92% серной кислоты  определяется по формуле:

       Q_{к(гол)техн} = Q_к(гол)·n·a·100/c = 358·3·5·100/92 = 5839 кг/сут, где c – содержание H₂SO₄ в технической серной кислоте (не менее 92%).

       Расход  воды на одну регенерацию фильтра  составит:

       а) расход воды на взрыхление каждого фильтра

       Q_взр = i · f · 60 · t_взр/1000 = 4·9.1·60·30/1000 = 65.5 м³.;

       б) расход воды на приготовление регенерационного раствора, определяется по формуле:

       Q_р.р. = Q_к(гол) ·100/(1000 · b · p_pp) = 358·100/(1000·1.5·1.005) = 24 м³.

       где b-концентрация регенерационного раствора, которая при загрузке сульфоуглем принимается равной (1,5-2)%, табл. 36;

       p_pp- плотность регенерационного раствора, имеющего данную концентрацию, принимается согласно данным табл.30.

       в) расход воды на отмывку катионита от продуктов регенерации

       Q_отм = q_отм · f · H_слоя = 5 · 9,1 · 3,5 = 159 м³.

       Т.о. расход воды на одну регенерацию Q_с.н = 65.5 + 24 + 159 = 249м³.

       Среднечасовой расход на собственные нужды предварительных водород-катионитовых фильтров с «голодным» расходом кислоты:

       Q_{с.н.(час)} = Q_с.н · n · a/ 24 = 249 · 3 · 5/24 = 156 м³/ч.

       Таким образом, часовая нагрузка на предварительные  фильтры равна:

       Q_{гол(час)} = 881.2 + 156 = 1037.2 м³/ч.

         
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       Рис.2 Схема водоподготовки полного обессоливания  и обескремнивания воды для питания  паровых котлов высокого давления и  теплосетей. 

    Н_г- Водород-катионовые фильтры с «голодной» регенерацией, Д_к- декарбонизаторы, Н₁- водород–катионитовые фильтры первой ступени; Н₂- водород – катионитовые фильтры второй ступени; А₂– высокоосновные анионитные фильтры второй ступени.

       Заключение

 

             Таким образом, для  подготовки 200 м³/ч добавочной воды для питания паровых котлов высокого давления и 600 м³/ч подпиточной воды для теплосетей с открытой системой теплоснабжения, с учетом воды на собственные нужды 100 м³/ч принимается следующая схема водоподготовки полного обессоливания и обескремнивания воды, рис.2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       Список использованной литературы

       1. Любимова Л.Л. Инженерные расчёты  в водоподготовке: учебное пособие.- Томск: изд. ТПУ, 2001.-116 с.