3. Качество питательной воды для паровых котлов, работающих на твердом топливе при указанных давлениях, приведено в табл. 1.4 (Приложение 1).
Так как в качестве исходной используется осветленная вода из артезианской скважины, она может сразу подвергаться химической очистке по методу ионного обмена без предварительной обработки коагуляций – известкованием – фильтрованием через механические фильтры.
Требуемое качество добавочной воды для котлов высоких давлений может быть обеспечено схемой, рис. 2.9.
Рис. 2.9. Схема глубокого обессоливания и обескремнивания воды:
НI – водород-катионитовые фильтры первой ступени;
АI – низкоосновные анионитные фильтры первой
ступени; Дк – декарбонизаторы; АII – высокоосновные анионитные фильтры второй ступени; 1 – исходная вода; 2 – вода в деаэратор и в котел
Показатели качества исходной воды |
Таблица 2.36 |
||
|
|||
|
|
|
|
Показатели |
Обозначение |
Количество |
|
|
|
мг/дм3 |
мг-экв/дм3 |
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
|
|
Окисляемость; мгО2/л |
Ок |
2 |
– |
Общая жесткость |
Жо |
– |
5,66 |
Карбонатная жесткость |
Жк |
– |
3,1 |
(она же щелочность) |
|
|
|
Некарбонатная жесткость |
Жнк |
– |
2,56 |
Бикарбонат-ионы |
НСО3¯ |
189,162 |
3,1 |
Сульфат-ионы |
SO42¯ |
156,1 |
3,25 |
101
Продолжение табл. 2.36
1 |
2 |
3 |
4 |
Хлорид-ионы |
CI¯ |
100,05 |
2,82 |
Бисиликат-ионы |
HSiO3¯ |
52,73 |
0,684 |
Кальций |
Са2+ |
60,721 |
3,03 |
Магний |
Mg2+ |
31,98 |
2,63 |
Натрий-ионы |
Na+ |
80,73 |
3,51 |
Свободная углекислота |
CO2 |
22 |
0,5 * |
*В пересчете на бикарбонат-ионы |
|
|
|
2.11.1.Показатели качества воды после отдельных стадий ее обработки
1. На водород-катионитовые фильтры первой ступени поступает вода со следующими показателями:
Жо = 5,66 мг-экв/дм3; Що = 3,1 мг-экв/дм3; Жн.к = 2,56 мг-экв/дм3;
Жк = 3,1 мг-экв/дм3; SO42¯ = 3,25 мг-экв/дм3; CI¯ = 2,82 мг-экв/дм3; Na+= 3,51 мг-экв/дм3;
ΣКат = Ca2+ + Mq2+ + Na+ = 3,03 + 2,63 + 3,51 = 9,17 мг-экв/дм3;
ΣАн = HCO3¯ + SO42¯ + CI¯ = 3,1 + 3,25 + 2,82 = 9,17 мг-экв/дм3; ΣАнс.к = SO42¯ + CI¯ = 3,25 + 2,82 = 6,07 мг-экв/дм3.
2. Водород-катионитовые фильтры первой ступени разрушают: а) карбонатную жесткость (3,1 мг-экв/дм3) в соответствии с выражением: 2 RH + Ca(HCO3)2 → R2Ca + 2 H2CO3 , давая эквивалентное количество угольной кислоты К1 = H2CO3 = 3,1 мг-экв/дм3, удаляемой в декарбонизаторах, установленных перед высокоосновными фильтрами AII;
б) некарбонатную жесткость (2,56 мг-экв/дм3), давая эквивалентное ко-
личество сильных кислот:
К2 = Жо – Жк = 5,66 – 3,1 = 2,56 мг-экв/дм3.
в) кроме того, водород-катионитовые фильтры первой ступени задерживают катионы натрия в количестве 3, 51 мг-экв/дм3:
RH + NaCl → RNa + HCl
2 RH + Na2SO4 → 2 RNa + H2SO4, давая эквивалентное количество сильных кислот: К3 = 3,51 мг-экв/дм3.
3. Таким образом, на низкоосновные анионитные фильтры первой ступени АI поступают:
а) слабые кислоты в количестве:
ΣАнсл.к = К4 = HCO3− + HSiO3− = 3,1 + 0,684 = 3,784 мг-экв/дм3,
102
б) сильные кислоты в количестве:
ΣАнс.к = К5 = К2 + К3 = 2,56 + 3,51 = 6,07 мг-экв/ дм3.
На низкоосновных анионитных фильтрах первой ступени АI уда-
ляются анионы сильных кислот в количестве: К6 = 5,0 мг-экв/дм3.
4. На высокоосновные фильтры второй ступени приходит вода со следующими показателями:
а) сумма анионов слабых кислот равна:
Σ Ансл.к = HCO3ост− + HSiO3− = 0,1 + 0,684 = 0,784 мг-экв/дм3.
Полагается, что угольная кислота удаляется в декарбонизаторах, установленных перед сильноосновными анионитными фильтрами, до
остаточной концентрации, равной HCO3ост− = 0,1 мг-экв/дм3. б) сумма анионов сильных кислот составляет:
ΣАнс.к = К5 – К6 = 6,07 – 5,0 = 1,07 мг-экв/дм3.
2.11.2.Расчет высокоосновных анионитных фильтров второй ступени АII
Расчет схемы водоподготовки начинают с оборудования, установленного в хвостовой части схемы, т. е. в данном случае с фильтра АII с тем, чтобы учесть дополнительную нагрузку на предшествующие фильтры по обработке воды собственных нужд.
1. Суммарное количество анионов сильных кислот, подлежащих удалению из Н-катионированной воды в анионитных фильтрах, равно
(раздел 2.10.1, пункт 5):
ΣАнс.к = SO42¯ + CI¯ – К6 = 3,25 + 2,82 – 5,0 = 1,07 мг-экв/дм3.
Суммарное количество всех анионов, подлежащих удалению из Н- катионированной воды в анионитных фильтрах, равно:
ΣАн = ΣАнс.к + ΣАнсл.к = 1,07 + 0,784 = 1,854 мг-экв/дм3.
2.Фильтры АII загружаются зернами сильноосновного анионита
АВ-17. Принимаем экономически приемлемый расход едкого натра на регенерацию в количестве q = 81 кг/м3.
3.Определяем величину соотношения:
(Si/ΣАн) = 0,684 / 1,854 = 0,37,
103
в котором Si – содержание кремнекислоты, мг-экв/дм3,
ΣАн – сумма всех анионов, присутствующих в фильтруемой воде, поступающей на АII.
4. По рис. 2.4, а находим удельный расход NaOH на регенерацию,
равный qNaOH = 110 г/г-экв, при соотношении Si/ΣАн = 0,37.
5. По рис. 2.4, б при соотношении Si/ΣАн = 0,37 и при принятом значении q = 81 кг/м3 определяется кремнеемкость анионита, которая
составляет Еар = 270 г-экв/м3 [12].
6. Необходимое количество анионита оценивается по формуле [4]: Va = ( ΣАн · Qа · 24) / Еар = 1,854 · 100 · 24 /270 = 16,5 м3.
7. Обычно в качестве анионитных фильтров используют конструкции стандартных катионитовых фильтров [1].
Учитывая максимально допустимую высоту слоя загрузки анионита в фильтрах второй ступени Нсл = 1,5 м, находим необходимую сум-
марную площадь фильтрования работающих анионитных фильтров: F = Va / Нсл = 16,5 / 1,5 = 11,0 м2.
8.Принимаем к установке три стандартных фильтра, табл. 2.10, с характеристиками:
диаметр – D = 3000 мм;
площадь фильтрования – fа = 7,1 м2,
из которых два будут в работе (а = 2), а третий фильтр будет служить для гидроперегрузки анионита и подключения в работу в конце выхода одного из первых двух фильтров на ремонт или ревизию.
9.После предварительного выбора количества и диаметра анионит-
ных фильтров рассчитываются нормальная wн и максимальная wмакс скорости фильтрования [3]:
wн = Qa / (fa a) = 100 / (7,1 2) = 7,04 м/ч – нормальная скорость фильтрования, а – количество постоянно работающих фильтров;
wмах = Qa / [fa (a – 1)] = 100 / (7,1 1) = 14,08 м/ч – максимальная скорость фильтрования, (а – 1) – количество фильтров при регенерации
одного из них.
10. Количество анионов сильных и слабых кислот, удаляемых на анионитных фильтрах, г-экв/сут, составляет [3]:
Aн = 24 Qa ΣAн = 24 100 1,854 = 4449,6 г-экв/сут. 11.Число регенераций анионитных фильтров в сутки [1]:
104
|
|
|
Ан |
|
4449,6 |
|
|
|
|||
n = |
|
= |
|
|
≈ 2 |
р/сут. |
|||||
fa Hсл Еар а |
7,1 1,5 100 2 |
||||||||||
12. Расход 100%-го NaOH на одну регенерацию анионитного |
|||||||||||
фильтра, кг, [3]: |
|
qNaOH fa Hсл Еар |
|
|
|
|
|
||||
QNaOH = |
|
= |
110 7,1 1,5 270 |
= 316,3 кг. |
|||||||
|
|
1000 |
|
|
|
1000 |
|
|
|||
13. Расход технического 42%-го едкого натра, м3, в сутки определя- |
|||||||||||
ется по формуле: |
|
|
QNaOH n a 100 |
|
316,3 2 2 100 |
|
|
||||
сут |
= |
= |
|
3 |
|||||||
QNaOH |
1000 42 ρ42 |
1000 42 1,45 |
= 2,08 м . |
||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||
Здесь «42» – содержание NaOH в техническом продукте, %;
ρ42 – плотность технического 42%-го раствора едкого натра, используемого в энергетике, т/м3 (Приложение 3).
14.Расход технического NaOH
вмесяц: QсутNaOH 30 = 2,08 м3 30 = 62,4 м3;
всутки: 2,08 м3 1,45 т/м3 = 3,02 т;
вмесяц: 62,4 м3 1,45 т/м3 = 90,5 т.
15.Расход частично обессоленной воды на регенерацию анионит-
ного фильтра слагается из следующих составляющих: а) расхода воды на взрыхление анионита, м3:
Qвзр = iвзр fa tвзр 60 / 1000 = ( 3 7,1 30 60) / 1000 = 38,34 м3,
где iвзр, tвзр – соответственно, интенсивность и продолжительность взрыхления анионита.
Скорость подачи взрыхляющей воды должна быть такой, чтобы фильтрующий слой приводился во взвешенное состояние и осуществлялся вынос из фильтра измельченных частиц ионита. Расход взрыхляющей воды определяется интенсивностью и продолжительностью взрыхления анионита, которые принимаются равными [9]:
интенсивность взрыхления, iвзр, л/(с м2) – 3; продолжительность взрыхления, tвзр, мин – 30;
б) расхода воды на приготовление регенерационного раствора едкого натра NaOH, м3:
Qр.р = (100 QNaOH)/(1000 b ρ) = (100 316,3)/(1000 4 1,043) = 7,58 м3,
где b – концентрация регенерационного раствора, которая для ОНанионитных фильтров первой и второй ступени принимается равной
105
4 %; ρ – плотность 4%-го регенерационного раствора равна 1,043 т/м3 (Приложение 3);
в) расхода воды на отмывку анионита от продуктов регенерации, Qотм, м3. Для определения объема воды, затрачиваемого на эту операцию, используют показатель qотм – удельный расход воды на отмывку анионита, м3/м3. Удельный расход воды и скорость отмывки принимают равными:
удельный расход воды, qотм, м3/м3 – 20;
скорость пропуска отмывочной воды, м/ч – 8…10.
Тогда расход воды на отмывку анионита составит: Qотм = qотм fа Нсл = 20 7,1 1,5 = 213 м3.
16. Расход воды на одну регенерацию анионитного фильтра (на собственные нужды) определится:
Qс.н = Qвзр + Qр.р + Qотм = 38,34 + 7,58 + 213 = 259 м3.
17. Среднечасовой расход воды на собственные нужды анионитных фильтров, м3/ч, определяется выражением:
Qс.н(час) = (Qс.н n а) / 24 = (259 2 2) / 24 ≈ 44 м3/ч.
18. Время регенерации анионитного фильтра складывается из следующих составляющих:
tрег = tвзр + tр.р + t отм,
где tвзр – время взрыхляющей промывки анионитного фильтра, составляет 30 мин;
tр.р – время пропуска регенерационного раствора через анионитный фильтр, мин, которое можно определить из выражения:
tр.р = (Qр.р 60)/(w р.р fа) = (7,58 60) / (4 7,1) = 0,27 ч (16 мин),
где w р.р – скорость пропуска регенерационного раствора. Регенерация анионита проводится в режимах:
удельный расход NaOH, qNaOH , г/г-экв – 110; концентрация раствора, % – 4;
скорость пропуска регенерационного раствора, w р.р , м/ч – 4; tотм – время отмывки анионита от продуктов регенерации, мин, равно:
tотм. = (Qотм 60) / (wотм fа) = (213 60) / (10 7,1) = 3 ч,
где wотм – скорость отмывки анионита от продуктов регенерации; составляет 8…10 м/ч. Принимаем wотм = 10 м/ч.
Тогда время регенерации составляет:
tрег = tвзр + tр.р + t отм = 0,5 + 0,27 + 3 = 3,77 ч.
106
19. Межрегенерационный период работы каждого фильтра, ч, определится из уравнения:
Tа = (24 / n) – tрег = (24 / 2) – 3,77 = 8 ч.
20. Количество одновременно регенерируемых анионитных фильтров составит:
nо.р = n a tрег = 2 2 3,77 = 0,63 – принимается один регенерируемый
24 24
фильтр.
21. В заключение, для лучшего использования обменной емкости поглощения анионита проверяется допустимая для данных условий расчетная скорость фильтрования, м/ч, которая должна быть больше или равняться рассчитанной скорости wн, равной 7,04 м/ч:
wрасч = |
Еар Нсл |
|
|
|||
|
= |
|
|
|
||
Та ΣAn +0,03 Еар d2 (ln ΣAn −ln ΣCост ) |
|
|
||||
|
|
270 1,5 |
м/ч, |
(4.22) |
||
= |
|
=17,5 |
||||
8 1,854 +0,03 270 0,52 (ln1,854 −ln 0,0305) |
||||||
где в этом выражении:
d – средний диаметр зерен анионита, мм, равный для анионита АВ-17 0,355…1,25 мм и принятый d = 0,5 мм;
Сост – остаточное содержание анионов в анионированной воде, г-экв/м3, равное, по условиям работы, сумме остаточных концентраций анионов
HCO3¯ + SiO32¯ = 0,02 + 0,0105 = 0,0305 мг-экв/дм3. В тех случаях, когда скорость фильтрования wн превысит wрасч, следует увеличить диаметр анионитных фильтров или количество работающих фильтров.
2.11.3.Расчет низкоосновных анионитных фильтров первой ступени АI
Низкоосновные фильтры предназначаются для удаления анионов сильных кислот и загружаются слабоосновными анионитами марки АН31 или др.
На низкоосновные анионитные фильтры первой ступени АI поступают: а) слабые кислоты в количестве:
ΣАнсл.к. = 3,784 мг-экв/дм3, б) сильные кислоты в количестве:
ΣАнс.к. = 6,07 мг-экв/дм3.
107
На низкоосновных анионитных фильтрах первой ступени АI удаляются анионы сильных кислот в количестве:
К6 = 5,0 мг-экв/дм3.
1. Среднечасовой расход анионитных фильтров первой ступени должен обеспечивать требуемую производительность обессоливающей установки 100 м3/ч и собственные нужды анионитовых фильтров второй ступени в количестве 44 м3/ч и составляет:
QА(I) = 100 + 44 = 144 м3/ч.
2.Учитывая рекомендации по проектированию и эксплуатации низкоосновных анионитных фильтров, табл. 2.37, принимаем скорость фильтрования воды через низкоосновные фильтры равной w = 10 м/ч.
3.При данной производительности первой ступени анионирования
ипринятой скорости фильтрования оцениваем требуемую площадь фильтрования: F = QА(I)/ w = 144/10 = 14,4 м2.
Таблица 2.37
Технологические данные для расчета анионитных фильтров первой ступени [1, 3]
Показатель |
Обычные фильтры |
|
первой ступени |
1 |
2 |
Анионит марки АН-31: |
|
– насыпная масса товарного продукта, т/м3 |
0,72…0,75 |
– то же в набухшем состоянии, т/м3 |
0,31 |
– Крупность зерен анионита в набухшем состоянии, мм |
0,4…2 |
– Расход анионита при эксплуатации, %: |
10 |
– в первый год |
|
– в последующие годы |
5 |
– Полная динамическая емкость поглощения анионита, |
800 |
г-экв/м3 |
|
– Высота слоя анионита в фильтре, м |
По расчету |
Количество фильтров, шт: |
Не менее 3 |
– постоянно работающих |
|
– резервных (пустых) |
1 |
|
|
108
|
|
Продолжение табл. 2.37 |
|
|
1 |
|
2 |
Скорость фильтрования, м/ч: |
|
5…30 |
|
– допустимая (максимальная) |
|
||
– рекомендуемая с учетом полноты использования |
До 20 |
||
Eр |
(нормальная) |
|
|
Взрыхление анионита: |
|
|
|
интенсивность, л/(с·м2) |
|
3 |
|
продолжительность, мин |
|
30 |
|
Регенерация анионита: |
|
|
60 |
удельный расход NaOH*. г/г-экв |
|
||
концентрация раствора, % |
|
4 |
|
скорость пропуска, м/ч |
|
4 |
|
количество регенераций фильтра в сутки |
|
Не более 1 |
|
|
|
|
|
Отмывка анионита: |
|
|
|
удельный расход воды, м3/м3 |
|
20 |
|
скорость пропуска отмывочной воды, м/ч |
|
8…10 |
|
Продолжительность регенерации |
|
По расчету |
|
|
|
|
|
4. Из существующих стандартных фильтров, табл. 2.10, выбираем фильтр с параметрами:
диаметр D, м – 3000
площадь фильтрования, f, м2 – 7,1 высота слоя Нсл, м – 1,8.
5. Необходимое количество фильтров «а», находящихся в работе на данной ступени ионирования, определяется из соотношения:
а = F / f = 14,4 / 7,1 = 2, 03.
Принимаем к установке в первой ступени анионирования четыре фильтра, три из которых будут находиться в работе, а четвертый – резервный.
6. После предварительного выбора количества и диаметра анионитных фильтров рассчитываются нормальная wн и максимальная wмах скорости фильтрования [3]:
wн = QА(I) / (fa a) = 144 / (7,1 3) = 6,8 м/ч – нормальная скорость фильтрования, а – количество постоянно работающих фильтров;
wмах = QА(I) / [fa (a–1)] = 144/ (7,1 2) = 10,14 м/ч – максимальная скорость фильтрования, (а–1) – количество фильтров при регенерации одного из них.
7. Количество анионов сильных кислот, удаляемых на анионитных фильтрах, г-экв/сут, составляет [3]:
109
Aн = 24 QА(I)Σ Анс.к = 24 QА(I) (Σ Анс.к – Cостс.к ) = = 24 144 (6,07 – 1,07) = 3697,92 г-экв/сут,
где Σ Анс.к – концентрация анионов сильных кислот в воде, поступающей на анионитные фильтры, мг-экв/дм3;
Cостс.к – остаточное содержание анионов сильных кислот, мг-экв/дм3.
8. Рабочая обменная способность анионита определяется по урав-
нению: Еар = α Епол – 0,8 qотм Aн =
= 0,8 800 – 0,8 20 (6,07 – 1,07) = 560 г-экв/м3,
где α – коэффициент эффективности регенерации анионита, зависящий от удельного расхода щелочи на регенерацию qNaOH. При удельном рас-
ходе щелочи qNaOH = 60 г/г-экв, табл. 2.37, α ≈ 0,8…0,9;
qотм – удельный расход воды на отмывку анионита, принимается по
табл. 2.37 и равен qотм = 20 м3/м3;
Епол – полная обменная емкость анионита, принимается по табл. 2.37 и
равна Епол= 800 г-экв/м3.
9. Число регенераций в сутки каждого анионитного фильтра определяется по формуле [3] и принимается приблизительно равным:
n = |
|
Aн |
= |
3697,92 |
|
≈1раз/сут. |
|
|||||||||
|
a |
7,1 1,8 560 3 |
|
|||||||||||||
|
fa Нсл Ep a |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
10. Расход 100%-го NaOH на одну регенерацию анионитного |
||||||||||||||||
фильтра, кг, [10]: |
|
qNaOH fa Hсл |
Еар |
|
|
60 |
7,1 1,8 560 |
|
|
|
||||||
QNaOH = |
= |
= 429,4кг. |
||||||||||||||
1000 |
|
|
|
1000 |
|
|||||||||||
11. Расход технического 42%-го едкого натра, м3, в сутки определя- |
||||||||||||||||
ется по формуле: |
|
QNaOH n |
a 100 |
|
|
429,4 |
|
1 |
3 100 |
|
|
|||||
сут |
= |
= |
= 2,12 |
3 |
||||||||||||
QNaOH |
1000 42 ρ42 |
|
1000 |
|
42 1,45 |
м . |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Здесь «42» – содержание NaOH в техническом продукте, %;
ρ42 – плотность технического 42%-го раствора едкого натра, используемого в энергетике, т/м3, Приложение 3.
12. Расход технического NaOH
вмесяц: QсутNaOH 30 = 2,12 м3 30 = 63,6 м3;
всутки: 2,12 м3 1,45 т/м3 = 3,07 т;
вмесяц: 63,6 м3 1,45 т/м3 = 92,22 т.
13. Расход частично обессоленной воды на регенерацию анионитного фильтра слагается из следующих составляющих:
110
а) расхода воды на взрыхление анионита, м3:
Qвзр = iвзр fa tвзр 60 / 1000 = ( 3 7,1 30 60) / 1000 = 38,34 м3,
где iвзр, tвзр – соответственно интенсивность и продолжительность взрыхления анионита.
Скорость подачи взрыхляющей воды должна быть такой, чтобы фильтрующий слой приводился во взвешенное состояние и осуществлялся вынос из фильтра измельченных частиц ионита. Расход взрыхляющей воды определяется интенсивностью и продолжительностью взрыхления анионита, которые принимаются по табл. 2.37:
интенсивность взрыхления, iвзр, л/(с м2) – 3; продолжительность взрыхления, tвзр, мин – 30;
б) расхода воды на приготовление регенерационного раствора едкого натра NaOH, м3:
Qр.р = (100 QNaOH)/(1000 b ρ) = (100 429,4)/(1000 4 1,043) = 10,3 м3,
где b – концентрация регенерационного раствора, которая для ОНанионитных фильтров первой и второй ступени принимается равной 4 %; ρ – плотность 4%-го регенерационного раствора равна 1,043 т/м3 (Приложение 3);
в) расхода воды на отмывку анионита от продуктов регенерации, Qотм, м3. Для определения объема воды, затрачиваемого на эту операцию, используют показатель qотм – удельный расход воды на отмывку анионита, м3/м3. Удельный расход воды и скорость отмывки принимают равными:
Удельный расход воды, qотм, м3/м3 – 20; Скорость пропуска отмывочной воды, м/ч – 8…10.
Тогда расход воды на отмывку анионита составит:
Qотм = qотм fа Нсл = 20 7,1 1,8 = 255,6 м3.
14. Расход воды на одну регенерацию анионитного фильтра (на
собственные нужды) определится:
Qс.н = Qвзр + Qр.р + Qотм = 38,34 + 10,3 + 255,6 = 304, 24 м3.
Принимаем с запасом Qс.н. = 305 м3.
15. Среднечасовой расход воды на собственные нужды анионитных фильтров, м3/ч, определяется выражением:
Qс.н(час) = (Qс.н n а) / 24 = (305 1 3) / 24 = 38,13 м3/ч.
Принимаем округленно Qс.н(час) = 39 м3/ч.
16. Время регенерации анионитного фильтра (час) складывается из следующих составляющих:
t рег = tвзр + tр.р + t отм,
111
где tвзр – время взрыхляющей промывки анионитного фильтра, составляет 30 мин;
tр.р – время пропуска регенерационного раствора через анионитный фильтр, мин, которое можно определить из выражения:
tр.р = (Qр.р. 60)/(w р.р. fа) = (10,3 60)/(4 7,1) = 0,37 ч (≈ 22 мин),
где w р.р. – скорость пропуска регенерационного раствора. Регенерация анионита проводится в режимах:
удельный расход NaOH, qNaOH , г/г-экв – 60; концентрация раствора, % – 4;
скорость пропуска регенерационного раствора, w р.р, м/ч – 4; tотм – время отмывки анионита от продуктов регенерации, мин, равно:
tотм = Qотм / (wотм fа) = 255,6 /(10 7,1) = 3,6 ч, где
wотм – скорость отмывки анионита от продуктов регенерации; составля-
ет 8…10 м/ч. Принимаем wотм = 10 м/ч. Тогда время регенерации составляет:
tрег = tвзр + tр.р + t отм = 0,5 + 0,37 + 3,6 = 4,47 ч.
17. |
Межрегенерационный период работы каждого фильтра, ч, оп- |
||||
ределится из уравнения: |
|
||||
Tа = (24 / n) – tрег = (24 / 1) – 4,47 = 19,5 ч. |
|||||
18. |
Количество одновременно регенерируемых анионитных фильт- |
||||
ров составит: |
|
|
|
||
nо.р = |
n a tрег |
= |
1 3 4,47 |
= 0,6 – принимается один регенерируемый |
|
|
24 |
24 |
|||
|
|
|
|
||
фильтр.
19. В заключение, для лучшего использования обменной емкости поглощения анионита проверяется допустимая для данных условий расчетная скорость фильтрования, м/ч, которая должна быть больше или равняться рассчитанной скорости wн, равной 6,8 м/ч:
wрасч = |
|
Еар Нсл |
= |
|
|
|
Та ΣAn + 0,03 Еар d2 (ln ΣAн− ln ΣCост ) |
|
|
||||
= |
560 |
1,8 |
|
= 8 |
м/ч, |
|
|
19,5 6,07 + 0,03 560 |
0,52 (ln 6,07 − ln1,07) |
||||
где в этом выражении:
d – средний диаметр зерен анионита, мм, равный для анионита АН-31 0,355…1,25 мм и принятый d = 0,5 мм;
∑Ан – количество анионов сильных кислот, поступающих на анионитные фильтры; Сост – остаточное содержание анионов в анионированной воде, г-экв/м3;
112
В тех случаях, когда скорость фильтрования wн превысит wрасч, следует увеличить диаметр анионитных фильтров или количество работающих фильтров.
2.11.4. Расчет противоточных водород-катионитовых фильтров
На противоточные водород-катионитовые фильтры первой ступени поступает вода следующего состава (раздел 2.10.1, пункт 1):
Na+= 3,51 мг-экв/дм3; Жо = 5,66 мг-экв/дм3; ΣАнс.к = SO42¯ + CI¯ = 3,25 + 2,82 = 6,07 мг-экв/дм3.
В соответствии с данными, табл. 2.38, при содержании в исходной воде анионов сильных кислот в количестве 5…12 мг-экв/дм3 независимо от содержания натрия рекомендуется в первой ступени использовать катионит КУ-2-8 с противоточной регенерацией фильтра.
На противоточных фильтрах, некоторые характеристики которых приведены в табл. 2.39, даже при катионировании в одну ступень при незначительных удельных расходах кислоты на регенерацию можно полностью удалить катионы жесткости с остаточным содержанием натрия в фильтрованной воде, определяемым выражением:
СNa = (∑Са, Mg, Na)2/5000 = 9,172/5000 = 0,017 мг-экв/дм3.
Таблица 2.38
Технология водород-катионирования в зависимости от качества исходной воды [3]
|
Качественные |
Рекомендуемая технология водород- |
|||
Рекомендуемый |
|
катионирования |
|
||
показатели ис- |
|
|
|||
катионит |
ходной воды |
Обычная |
Противоточная |
|
Ступенчато- |
|
|
|
|
|
противоточная |
Сульфоуголь |
Количество Na+ |
< 0,5 |
≤ 1 |
|
≤ 1 |
Σ (SO42¯+CI¯+ + |
|
|
|
|
|
СК-1 |
NO2¯ + NO3¯ ) |
< 3 |
< 3 |
|
< 3 |
|
|
||||
Катионит |
Количество Na+ |
Независимо от содержания Na+ |
|||
Σ(SO42¯+CI¯+ |
|
|
|
|
|
КУ-2-8 |
3…5 |
5…12 |
|
5…12 |
|
+ NO2¯ + NO3¯ ) |
|
||||
|
|
|
|
|
|
Примечание: при содержании в исходной воде Na+ выше 1 мг-экв/дм3 и суммы
анионов сильных кислот ΣАнс.к до 3 мг-экв/дм3, а также при ΣАнс.к = 3…5 независимо от содержания Na+ рекомендуется применять двухступенчатое водородкатионирование с использованием в первой ступени сульфоугля, а во второй ступени – катионита КУ-2-8.
113
Таблица 2.39
Фильтры катионитные противоточные [1]
Диаметр |
Площадь |
|
Высота |
Объем |
|
D, мм |
f, м2 |
|
|
|
|
Общая Н, |
Слоя Нсл, |
Фильтра |
Ионитного |
||
|
|
мм |
м |
общий V, м3 |
слоя, м3 |
2000 |
3,14 |
6505 |
3,7 + 0,4 |
19 |
18,3 |
2600 |
5,3 |
6775 |
3,7 + 0,4 |
33 |
19,6 |
3000 |
7,1 |
6950 |
3,6 + 0,4 |
45 |
26,6 |
3400 |
9,1 |
6980 |
3,4 + 0,4 |
60 |
31 |
1. Нагрузка водород-катионитовых фильтров первой ступени с учетом расхода части фильтрата на собственные нужды анионитных
фильтров первой и второй ступеней равна:
Qн(I) = Qс.н(АI) + Qс.н(АII) = 100 + 39 + 44 = 183 м3/ч.
2.Скорость фильтрования на противоточных фильтрах, загруженных катионитом КУ-2-8, может составлять до 25 м/ч [3]. Примем на стадии проектирования скорость фильтрования равной w = 15 м/ч. Направление движения обрабатываемой воды при ионировании – сверху вниз.
3.Общая площадь фильтрования F при выбранной скорости фильт-
рования w = 20 м/ч составит:
F = Qн (I)/w = 183/15 = 12,2 м2.
4.С учетом площади фильтрования f единичного фильтра, равной f = 7,1 м2, табл. 2.39, рассчитывается необходимое количество фильтров «а»:
а= F/f = 12,2/7,1 = 1,7.
Принимаем к установке три фильтра, два из них будут находиться в работе, а один – резервный. Параметры стандартных катионитовых противоточных фильтров следующие, табл. 2.39:
диаметр фильтра – D = 3000 мм; высота слоя загрузки – Нсл = 3,6 + 0,4 м; площадь фильтрования – f = 7,1 м2.
В противоточном фильтре за высоту слоя катионита принимается высота только «зажатого слоя», т. е. Нсл = 3,6 м.
Конструктивной особенностью противоточных фильтров является наличие в них среднего дренажного устройства, а над ним слоя катионита высотой примерно 0,4 м. Этот слой выполняет роль механического фильтра. Регенерационная и отмывочная воды подаются снизу вверх и сбрасываются через среднее дренажное устройство, которое обеспечи-
114
вает неподвижность рабочего слоя катионита (3,6 м), табл. 2.39. Через средний дренаж отводится одновременно подаваемая сверху осветленная вода, выполняющая роль «блокирующего» потока.
5. Рабочая обменная способность катионита при водородкатионировании до проскока катионов Са2+ и Mg2+ определяется из выражения [3]:
Ер = α β· Епол – 0,5 qотм (Жо + СNa) =
= 0,76 0,61 650 – 0,5 6,5 (5,66 + 3,51) = 272 г-экв/м3,
где qотм – удельный расход воды на отмывку катионита, принимается по табл. 2.31 равным qотм = 6,5 м3/м3 для одноступенчатого водородкатионирования с катионитом КУ-2-8;
α– коэффициент эффективности регенерации, зависящий от удельного
расхода серной кислоты на регенерацию qк. Удельный расход серной кислоты устанавливается по рис. 2.10 и составляет qк = 75 г/г-экв.
αпринимается по табл. 2.30 и при qк = 75 г/г-экв составляет α = 0,76;
β– коэффициент, учитывающий снижение обменной емкости по катионам Са2+ и Mg2+ за счет задержания катионов Na+. Коэффициент β при-
нимается по табл. 2.14 (аналогично процессу Na-катионирования) и при равенстве отношения С2Na+ / Жо = 2,2 составляет β = 0,61;
Епол – полная обменная емкость катионита, принимается по табл. 2.40. Согласно данным табл. 2.40 полная обменная емкость катионита КУ-2-8
вН-форме составляет Епол = 650 г-экв/м3.
6.Число регенераций каждого фильтра определяется по соотноше-
нию:
n= [24 Qн (Жо – Жост)]/( f Нсл Ер а) =
= [24 183 (5,66 – 0)] / (7,1 3,6 272 2) = 1,79,
где Жост – остаточная жесткость после водород-катионитных фильтров первой ступени. Принимаем число регенераций каждого фильтра n = 2.
Таблица 2.40
Показатели качества катионитов [11]
|
|
|
Насыпная масса |
Обменная емкость, |
||
Марка катио- |
Размер зе- |
катионита, т/м3 |
г-экв/м3 |
|||
нита |
рен, мм |
Товарного |
Набухше- |
Na-форма |
Н-форма |
|
|
|
|
|
го в воде |
|
|
Сульфоуголь |
0,3 |
… 1,5 |
0,65 |
0,82 |
350 |
270 |
КУ-1 |
0,3 |
… 1,5 |
0,7 |
0,7 |
350 |
350 |
КУ-2-8 |
0,3 |
… 1,25 |
0,75 |
0,75 |
980 |
650 |
115
1
2
Σ
с.к
3
Рис. 2.10. Определение удельного расхода серной кислоты qк на регенерацию водород-катионитовых фильтров первой ступени в зависимости от суммарного содержания анионов сильных кислот ΣАнс.к(SO42¯, CI¯):
1 – при обычной регенерации; 2 – при противоточной регенерации
7.В периоды регенераций из двух работающих фильтров I ступени
вполезной работе будет один фильтр.
Тогда скорость фильтрования в межрегенерационный период определяется следующим образом:
Wmin = Qн /( f а) = 183/(7,1 2) = 12,9 м/ч;
в регенерационный период скорость фильтрования равна: wmin = 183/(7,1 1) = 25,7 м/ч.
8. Расход 100%-й серной кислоты на одну регенерацию составит:
Qк = (qк f Нсл Ер)/1000 = 75 7,1 3,6 272/1000 = 521,4 кг,
где qк – удельный расход кислоты на регенерацию, равный 75 г/г-экв.
9. Суточный расход технической 92%-й серной кислоты определяется по формуле:
Qк(сут) = (Qк n а 100)/(с 1000)=(521,4 2 2 100)/(92 1000) = 2,27 т/сут.
10. Расход технической серной кислоты в месяц составит: Qк(мес) = 2,27 30 = 68,1 т/мес.
116
11. Расход воды на взрыхляющую промывку равен:
Qвзр = (i f 60 tвзр)/1000 = 4 7,1 60 30 / 1000 = 51,2 м3, где
i, tвзр – интенсивность и продолжительность взрыхляющей промывки, соответственно, равные i =4 л/с м2 (рис. 4.5); tвзр = 30 мин (табл.2.31).
12. Расход воды на приготовление регенерационного раствора для катионита КУ-2-8 определяется по выражению:
Qр.р = [(Qк 100)/1000] [(0,4/ρ1) + (0,3/3ρ3) + (0,3/6ρ6)],
где ρ1 , ρ3 , ρ6 – соответственно, плотности 1–3 % и 6%-х растворов, т/м3 (Приложение 3);
0,4; 0,3; 0,3 – доля общего расхода H2SO4 на регенерацию. Qр.р = [(Qк 100)/1000] [(0,4/ρ1) + (0,3/3ρ3) + (0,3/6ρ6)] =
=[(521,4 100)/1000] [0,4/1,005 + 0,3/ 3 1,018 + 0,3/6 1,038] =28,4 м3.
13.Расход воды на отмывку катионита составляет:
Qотм = qотм f Нсл = 6,5 7,1 3,6 = 166,14 м3,
где qотм – удельный расход воды на отмывку катионита, принимается в соответствии с табл. 2.31 равным qотм = 6,5 м3/м3.
14. Расход воды на взрыхление верхнего слоя Нслоя = 0,4 м:
Qвзр' = (i f 60 tвзр)/1000 = 4 7,1 60 15/1000 = 25,6 м3,
где i, tвзр – интенсивность и продолжительность взрыхляющей промыв-
ки, соответственно, равные i = 4 л/с м2 (рис. 2.5); tвзр=15мин. 15. Расход воды на одну регенерацию составит:
Qн = Qвзр + Qр.р. + Qотм + Qвзр' = 51,2 + 28,4 + 166,14 + 25,6 = 271,34 м3.
Принимаем расход воды на одну регенерацию равным: Qн = 272 м3. 16. Устанавливается суточный расход воды на регенерацию всех
фильтров:
Qн (сут) = Qн n a = 272 2 2 = 1088 м3/сут.
17. Среднечасовой расход воды на собственные нужды водород-ка-
тионитовых фильтров I ступени будет равен: Qн (час) = 1088 / 24 = 45,3 м3.
Принимаем с запасом расход воды на собственные нужды фильтров первой ступени Qс.н. (час) = 46 м3.
Таким образом, часовая нагрузка на головные водород-
катионитовые фильтры с противоточной регенерацией равна: Qгол (час) = 183 + 46 = 229 м3/ч.
117
Вопросы для самопроверки
1.Поясните влияние тепловой схемы на качество питательной воды и пара?
2.В чем сущность обработки воды методом ионного обмена?
3.Каким закономерностям подчиняется процесс ионного обмена?
4.Назовите основные операции при эксплуатации ионитных фильтров.
5.Для каких целей метод натрий-катионирования имеет самостоятельное значение?
6.В чем основной недостаток метода натрий-катионирования?
7.Почему метод натрий-катионирования допускает обработку вод малой щелочности?
8.Что такое «относительная» щелочность воды?
9.Какая схема водообработки является целесообразной для вод с избыточной щелочностью?
10.Перечислите приемы и схемы водоподготовки, снижающие щелочность воды.
11.Дайте определение «сухого» остатка воды.
12.Что такое окисляемость, как технологический показатель качества воды?
13.Какие факторы влияют на выбор схемы водоподготовки?
14.Какой процесс называют осветлением воды?
15.В каких случаях применяют осветление воды?
16.От каких примесей освобождается вода в процессе осветления?
17.Какие фильтрующие материалы применяют в осветлительных фильтрах?
18.Какие этапы включает работа осветлительного фильтра?
19.Какова номинальная скорость фильтрования воды через механические фильтры?
20.По каким признакам осветлительный фильтр выводится из работы и ставится на промывку?
21.Что понимается под фильтроциклом осветлительного фильтра?
22.Что такое грязеемкость осветлительного фильтра?
23.Какая часть примесей воды удаляется из нее при коагуляции?
24.От чего зависит и как устанавливается доза коагулянта?
25.Как изменяется щелочность воды при коагуляции?
26.Как при известковании изменяется карбонатная и некарбонатная жесткость воды?
27.Как изменяется некарбонатная жесткость воды при коагуляции?
28.В зависимости от каких показателей определяется доза извести при коагуляции?
29.Каковы основные критерии пригодности выбранной схемы водоподготовки для паровых котлов?
30.Как меняются показатели качества воды после натрий-катионирования?
31.Дать определение полной и рабочей обменной емкости ионитов.
32.От каких факторов зависит рабочая обменная емкость катионита?
33.Как зависит эффективность регенерации натрий-катионитового фильтра от удельного расхода соли?
34.Как влияет общая жесткость обрабатываемой воды на обменную емкость катионита?
118
35.В чем заключается сущность обработки воды методом Н-катионирования? Какие этапы изменения щелочности наблюдаются при их работе?
36.Сравните между собой методы умягчения воды натрий- и водородкатионированием? Как изменяется солесодержание фильтрата после каждого из них?
37.ОН-анионирование кислой воды. Покажите, в чем разница процесса анионирования на низко- и высокоосновных анионитах.
38.Как зависит рабочая обменная емкость катионита от удельного расхода соли на регенерацию?
39.Какое влияние на рабочую обменную способность натрий-катионита оказывает соотношение концентраций катионов натрия и жесткости в обрабатываемой воде?
40.Как определяются нормальная и максимальная скорости фильтрования воды через ионитный фильтр?
41.Из чего слагается расход воды на одну регенерацию?
42.Как меняются показатели карбонатной и некарбонатной жесткости фильтрата при водород-катионировании с «голодной» регенерацией фильтра?
43.Что такое избыточная щелочность воды? Правильно ли выбрана схема обработки такой воды известкованием для снижения избыточной щелочности воды?
44.Какую воду целесообразнее всего обрабатывать по методу водородкатионирования с «голодной» регенерацией и почему?
45.Как определяется число регенераций ионитных фильтров?
46.Сущность обработки воды по методу водород-катионирования с «голодной» регенерацией? Каковы преимущества этого метода по сравнению с методом регенерации избытком кислоты?
47.Почему технологический регламент эксплуатации ограничивает количество регенераций ионитовых фильтров?
48.Как устанавливается рабочая обменная способность сульфоугля при водородкатионировании с «голодной» регенерацией фильтра?
49.Как рассчитывается количество солей жесткости, удаляемых на фильтрах с «голодной» регенерацией?
50. Какие схемы регенерации ионитных фильтров Вы знаете? Почему регенерацию отработавших водород-катионитовых фильтров производят нарастающей дозой кислоты?
51.Перечислите мероприятия, повышающие эффективность режима регенерации ионита.
52.Что такое кремнеемкость анионитов?
53.Как зависит кремнеемкость анионитов от соотношения кремнекислых соединений и суммарного содержания анионов в обрабатываемой воде?
54.Что такое обессоливание воды и какие виды обессоливания Вы знаете?
55.Как рассчитать среднечасовой расход воды на собственные нужды ионитных фильтров?
56.В каких аппаратах осуществляется процесс избирательной десорбции углекислого газа? Объясните, как осуществляется этот процесс?
119
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Кострикин Ю.М., Мещерский Н.А., Коровина О.В. Водоподготовка и водный режим энергообъектов низкого и среднего давления: справочник. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 254 с.
2.Копылов А.С., Лавыгин В.М., Очков В.Ф. Водоподготовка в энергетике: учебное пособие для вузов. – М.: Издательство МЭИ, 2003.– 309 с.
3.Лифшиц О.В. Справочник по водоподготовке котельных уста-
новок. – М.: Энергия, 1976. – 287 с.
4.Обработка воды на тепловых электростанциях / под общей ред. В.А. Голубцова. – М.; Л.: Энергия, 1966. – 448 с.
5.Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации. Серия 17. Вып. 8. – М.: Федеральное государственное унитарное предприятие «Научно-технический центр по безопасности в промышленности», 2005. – 340 с.
6.Кот А.А. Водный режим паровых котлов. – М.; Л.: Госэнерго-
издат, 1960. – 288 с.
7.Кульский Л.А., Страхов Э.Б., Волошинова А.М. Технология водоочистки на атомных электрических установках. – Киев: Наукова дум-
ка, 1986. – 272 с.
8.Любимова Л.Л. Инженерные расчеты в водоподготовке: учебное пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, 2001. – 116 с.
9.Громогласов А.А., Копылов А.С., Пильщиков А.П. Водоподготовка: Процессы и аппараты: учебное пособие для вузов / под ред. О.И. Мартыновой. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 272 с.
10.Любимова Л.Л., Заворин А.С., Макеев А.А. Умягчение добавочной воды паровых котлов: методические указания. – Томск: Изд-во ТПУ, 2005. – 32 с.
11.Белан Ф.И. Водоподготовка. – М.: Энергия, 1979. – 208 с.
12.Шкроб М.С., Прохоров Ф.Г. Водоподготовка и водный режим паротурбинных электростанций. – М.; Л.: Госэнергоиздат, 1961. – 471 с.
13.Стерман Л.С., Покровский В.Н. Химические и термические методы обработки воды на ТЭС: учебное пособие для вузов. – М.: Энер-
гия, 1981. – 232 с.
14.Вихрев В.Ф., Шкроб М.С. Водоподготовка. – М.: Энергия, 1973. – 416 с.
15.Любимова Л.Л., Заворин А.С., Макеев А.А. Обессоливание и обескремнивание добавочной воды паровых котлов: методические указания. – Томск: Изд-во ТПУ, 2005. – 33 с.
120
ПРИЛОЖЕНИЯ
______________________________________________________________
Приложение 1 Выписка из «Правил технической эксплуатации электриче-
ских станций и сетей», 2003 г.
Таблица 1.1
Качество пара прямоточных котлов
Наименование показателя |
Концентрация |
|
|
|
|
|
|
Соединения натрия, мкг/дм3 |
не более |
5 |
|
Кремниевая кислота, мкг/дм3 |
не более |
15 |
|
Удельная электрическая проводимость, |
|
|
|
мкСм/см |
не более |
0,3 |
|
|
|
|
|
рН |
не менее |
7,5 |
|
|
|
|
|
Таблица 1.2
Качество питательной воды прямоточных котлов
|
Наименование показателя |
Концентрация |
|
|
|
|
|
Общая жесткость, мкг-экв/дм3 |
не более |
0,2 |
|
Соединения натрия, мкг/дм3 |
не более |
5 |
|
Кремниевая кислота, мкг/дм3 |
не более |
15 |
|
Соединения железа, мкг/дм3 |
не более |
10 |
|
Удельная электрическая проводимость, мкСм/см |
не более |
0,3 |
|
|
|
|
|
Соединение меди перед деаэратором, мкг/дм3 |
не более |
5 |
|
Растворенный кислород после деаэратора, мкг/дм3 |
не более |
10 |
|
Значение рН: |
|
|
|
- |
при гидразинно-аммиачном режиме |
|
9,1 ± 0,1 |
- |
при гидразинном режиме |
|
7,7 ± 0,2 |
- |
при кислородно-аммиачном режиме |
|
8,0 ± 0,5 |
- |
при нейтрально-кислородном режиме |
|
7,0 ± 0,5 |
Содержание нефтепродуктов (до конденсато- |
не более |
0,1 |
|
очистки), мг/кг |
|
|
|
|
|
|
|
121
|
|
|
Таблица 1.3 |
Качество насыщенного и перегретого пара |
|
||
для котлов с естественной циркуляцией |
|
||
|
|
||
Наименование показателя |
Номинальное давление за котлом, кгс/см2 |
||
|
40 |
100 |
140 |
|
(3,9 МПа) |
(9,8 МПа) |
(13,8 МПа) |
Содержание соединений на- |
|
|
|
трия, мкг/дм3, не более |
60 |
15 |
5 |
– для ГРЭС |
|||
– для ТЭЦ |
100 |
25 |
5 |
Содержание кремниевой кислоты для котлов давлением 70 кгс/см2 и выше на ГРЭС должно быть не более 15 мкг/кг, на ТЭЦ – не более 25 мкг/кг
|
|
|
Таблица 1.4 |
|
Качество питательной воды котлов с естественной циркуляцией |
||||
|
|
|
|
|
Наименование показателя |
Номинальное давление за котлом, кгс/см2 |
|||
|
40 |
100 |
140 |
|
|
(3,9 МПа) |
(9,8 МПа) |
(13,8 МПа) |
|
Общая жесткость, мкг-экв/дм3, не бо- |
|
|
|
|
лее; для котлов: |
5 |
1 |
1 |
|
– на жидком топливе |
||||
– на других видах топлива |
10 |
3 |
1 |
|
Содержание соединений железа, |
|
|
|
|
мкг-экв/дм3, не более, для котлов: |
50 |
20 |
20 |
|
– на жидком топливе |
||||
– на других видах топлива |
100 |
30 |
20 |
|
Содержание соединений меди в воде |
|
|
|
|
перед деаэратором, мкг/дм3, не более, |
10 |
5 |
5 |
|
для котлов: |
||||
– на жидком топливе |
не |
5 |
5 |
|
– на других видах топлива |
нормируется |
|
|
|
Содержание растворенного кислорода |
20 |
10 |
10 |
|
в воде после деаэратора, мкг/дм3, не |
|
|
|
|
более |
|
|
|
|
Содержание нефтепродуктов, мг/дм3, |
0,5 |
0,3 |
0,3 |
|
не более |
8,5 … 9,5 |
9,1 ± 0,1 |
9,1 ± 0,1 |
|
Значение рН |
||||
Содержание кремниевой кислоты, |
|
|
|
|
мкг/дм3, не более: |
80 |
80 |
40 |
|
для ГРЭС |
||||
|
|
120 |
||
для ТЭЦ |
устанавливается |
теплохи- |
||
|
мическими испытаниями |
|
||
122
Таблица 1.5
Нормы качества питательной воды котлов с рабочим давлением пара до 40 кгс/см 2
|
|
|
|
||
Наименование показателя |
Рабочее давление, кгс/см2 |
||||
|
|
|
9 |
14 |
24 |
|
|
|
(0,9 МПа) |
(1,4 МПа) |
(2,4 МПа) |
|
1 |
|
2 |
3 |
4 |
Прозрачность по шрифту, см, не ме- |
30 |
40 |
40 |
||
нее |
|
|
|
|
|
Общая жесткость, мкг-экв/дм3 |
|
30/40 |
15/20 |
10/15 |
|
Содержание |
соединений |
железа, |
не |
300/не |
100/200 |
мкг/дм3 |
|
|
нормируется |
нормируется |
|
Содержание |
соединений |
меди, |
|
не нормируется |
|
мкг/дм3 |
|
|
|
|
|
Содержание растворенного кислоро- |
50/100 |
30/50 |
20/50 |
||
да, мкг/дм3 |
|
|
|
|
|
Значение рН при 25°С |
|
|
8,5 … 10,5 |
|
|
Содержание нефтепродуктов, мг/дм3 |
5 |
3 |
3 |
||
Примечание: в числителе указаны значения для котлов, работающих на жидком топливе, в знаменателе – на других видах топлива.
Таблица 1.6
Качество конденсата турбин электростанций с прямоточными котлами давлением 140–255 кгс/см2 (13,8–25 МПа)
Наименование показателя |
Концентрация |
Общая жесткость, мкг-экв/дм3 |
0,5 |
Удельная электрическая проводимость, мкСм/см |
0,5 |
Содержание растворенного кислорода после конденсатных |
20 |
насосов, мкг/кг |
|
Таблица 1.7
Качество конденсата турбин электростанций с котлами с естественной циркуляцией
|
|
|
|
Наименование показателя |
Номинальное давление за котлом, кгс/см2 |
||
|
40 |
100 |
140 |
|
(3,9 МПа) |
(9,8 МПа) |
(13,8 МПа) |
Общая жесткость, мкг-экв/дм3, не бо- |
|
|
|
лее |
|
|
|
для котлов: |
5 |
1 |
1 |
– на жидком топливе |
|||
– на других видах топлива |
10 |
3 |
1 |
123
|
Таблица 1.8 |
Нормы качества конденсата, возвращаемого с производства |
|
|
|
Наименование показателя |
Концентрация |
Общая жесткость, мкг-экв/дм3 |
50 |
Содержание соединений железа, мкг/дм3 |
100 |
Содержание соединений меди, мкг/дм3 |
20 |
Содержание кремниевой кислоты, мкг/дм3 |
120 |
рН |
8,5…9,5 |
Перманганатная окисляемость, мг О2/дм3 |
5 |
Содержание нефтепродуктов, мг/дм3 |
0,5 |
|
Таблица 1.9 |
Нормы качества дистиллята испарителей |
|
Наименование показателя |
Концентрация |
Содержание соединений натрия, не более, мкг/дм3 |
100 |
Свободной угольной кислоты, не более мг/дм3 |
2 |
|
Таблица 1.10 |
Качество подпиточной воды прямоточных котлов |
|
Наименование показателя |
Концентрация |
Общая жесткость, мкг-экв/дм3 |
0,2 |
Содержание кремниевой кислоты, мкг-экв/дм3 |
20 |
Содержание соединений натрия, мкг-экв/дм3 |
15 |
Удельная электрическая проводимость, мкСм/см |
0,5 |
|
Таблица 1.11 |
Нормы качества питательной воды испарителей |
|
|
|
Наименование показателя |
Концентрация |
Общая жесткость, мкг-экв/дм3 не более |
30 |
Содержание кислорода, мкг-экв/дм3, не более |
30 |
Содержание свободной угольной кислоты |
0 |
Общая жесткость при солесодержании исходной во- |
|
ды более 2000 мг/дм3, |
|
мкг-экв/дм3, не более |
75 |
124
Таблица 1.12
Нормы качества воды первого контура АЭС с реактором ВВЭР-1000 при работе на мощности
Наименование показателя |
Значение |
|
показателя |
||
|
||
Значение рН 25 оС |
5,7…10,2 |
|
Суммарная концентрация хлорид-ионов и фторид-ионов, мг/дм3, |
0,1 |
|
не более |
|
|
Концентрация кислорода, мг/дм3, не более |
0,005 |
|
Концентрация водорода при 0 °С и 0,1 МПа, см3/дм3 |
30…60 |
|
Концентрация ионов меди, мг/кг, не более |
0,02 |
|
Концентрация железа при установившемся режиме работы, |
0,2 |
|
мг/дм3, не более |
|
|
Концентрация борной кислоты, г/дм3 |
от 0 до 13,5 |
|
Суммарная концентрация ионов калия, лития и натрия в зависи- |
0,05…0,035 |
|
мости от концентрации борной кислоты, мг-экв/дм3 |
|
|
Концентрация аммиака, мг/дм3, более |
5,0 |
|
Суммарная удельная радиоактивность по изотопам йода, Бк/дм3, |
3,7 · 108 |
|
не более |
|
Таблица 1.13
Нормы качества рабочей среды второго контура, оснащенного конденсатоочисткой, при эксплуатации в стационарном режиме
|
Питательнаявода за последнимПВД |
Турбинныйконденсат |
Значение |
Насыщенныйпар |
Продувочнаявода ПГ |
Продувочнаявода ПГ послеСВО |
Добавочнаявода |
|
|
Обессоленный конденсат |
Конденсатза ПНДпоследним |
||||||
|
|
|
показателя |
|
|
|
|
|
Наименование показате- |
|
|
|
|
|
|
|
|
ля |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
Жесткость, мкг-экв/дм3 |
≤0,2 |
≤2 |
≤0,2 |
– |
– |
– |
|
≤5 |
Соединения натрия (в |
≤ 5 |
≤10 |
≤5 |
– |
|
≤1000 |
≤100 |
≤10 |
пересчете на натрий), |
|
|
|
|
|
|
|
|
мкг/дм3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Соединения меди (в пе- |
– |
– |
– |
≤5 |
– |
– |
– |
≤10 |
ресчете на медь), мкг/дм3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Кремниевая кислота (в |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
≤15 |
пересчете на двуокись |
|
|
|
|
|
|
|
|
кремния), мкг/дм3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
125
Окончание табл. 1.13
|
1 |
|
|
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
Удельная |
электриче- |
≤0,3 |
≤2 |
≤0,3 |
– |
≤0,3 |
≤3 |
≤1,0 |
≤1,0 |
||
ская |
проводимость Н- |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
катио-нированной про- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
бы |
(при |
|
25 °С), |
|
|
|
|
|
|
|
|
мкСм/см |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Соединения |
железа (в |
≤15 |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
≤20 |
||
пересчете на |
железо), |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
мкг/дм3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Концентрация |
хлорид- |
– |
– |
– |
– |
– |
≤500 |
|
≤5 |
||
иона, мкг/дм3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Величина рН при 25 °С |
7,5…8,5 |
– |
– |
– |
– |
7,8…8,8 |
– |
– |
|||
Масла и тяжелые неф- |
≤100 |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
|||
тепродукты, мкг/дм3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
Таблица 1.14 |
|
Нормы качества водного теплоносителя реактора РБМК-1000 |
|||||
|
при эксплуатации |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вода контура |
Конденсат турбин |
Питатель- |
|
Насыщенный |
Наименование |
многократной |
после конденсато- |
|
||
показателя |
принудительной |
очистки |
ная вода |
|
пар |
|
циркуляции |
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
1 |
2 |
3 |
|
5 |
|
Величина рН |
6,5…8,0 |
6,8…7,1 |
6,8…7,1 |
|
– |
при 25 °С |
|
|
0,1 |
|
|
Удельная элек- |
1,0 |
0,1 |
|
– |
|
трическая про- |
|
|
|
|
|
водимость при |
|
|
|
|
|
25 °С, мкСм/см, |
|
|
|
|
|
не более |
|
|
4 |
|
|
Массовая кон- |
100 |
4 |
|
– |
|
центрация хло- |
|
|
|
|
|
рид-иона+ фто- |
|
|
|
|
|
рид-иона, |
|
|
|
|
|
мкг/дм3, не бо- |
|
|
|
|
|
лее |
|
|
|
|
|
126
Окончание табл. 1.14
1 |
|
2 |
3 |
4 |
5 |
Жесткость, |
мкг- |
5 |
0,2 |
0,2 |
|
экв/дм3, не более |
|
|
– |
|
|
Массовая |
кон- |
1000 |
– |
10 |
|
центрация |
крем- |
|
|
|
|
ниевой кислоты |
|
|
|
|
|
(SiO32–), мкг/дм3, |
|
|
|
|
|
не более |
|
|
|
20 |
|
Массовая |
кон- |
– |
50 |
– |
|
центрация |
О2, |
|
|
|
|
мкг/дм3, не более |
|
|
– |
|
|
Массовая |
кон- |
– |
3 |
– |
|
центрация |
Na, |
|
|
|
|
мкг/дм3, не более |
|
|
|
|
|
|
|
|
– |
|
|
Массовая кон- |
50 |
10 |
– |
||
центрация про- |
|
|
|
|
|
дуктов коррозии |
|
|
|
|
|
Fe, мкг/дм3, не |
|
|
|
|
|
более |
|
|
|
2 |
|
Массовая кон- |
20 |
2 |
– |
||
центрация про- |
|
|
|
|
|
дуктов коррозии |
|
|
|
|
|
Cu, мкг/дм3, не |
|
|
|
|
|
более |
|
|
|
100 |
|
Массовая |
кон- |
200 |
– |
– |
|
центрация |
масла, |
|
|
|
|
мкг/дм3, не более |
|
|
|
|
|
127
|
|
|
|
|
Таблица 1.15 |
Нормы качества воды первичного заполнения парогенератора |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вода первич- |
Питательная во- |
Продувочная во- |
Наименование показателя |
ного заполне- |
да за последним |
да парогенерато- |
||
|
|
|
ния |
ПВД |
ра |
|
1 |
|
2 |
3 |
4 |
Жесткость, мкг-экв/дм3 |
– |
≤ 1,0 |
– |
||
Соединения натрия (в пе- |
– |
≤ 25 |
5000 |
||
ресчете |
на |
натрий), |
|
|
|
мкг/дм3 |
|
|
|
|
|
Удельная |
электрическая |
≤ 2,0 |
≤ 1,0 |
≤ 25 |
|
проводимость |
Н-катио- |
|
|
|
|
нированной |
|
пробы при |
|
|
|
25 °С, мкСм/см |
|
|
|
||
Соединения железа (в пе- |
≤ 100 |
≤ 100 |
– |
||
ресчете |
на |
железо), |
|
|
|
мкг/дм3 |
|
|
|
|
|
Соединения меди (в пере- |
– |
≤ 20 |
– |
||
счете на медь), мкг/дм3 |
|
|
|
||
Концентрация |
кислорода, |
– |
≤10 |
– |
|
мкг/дм3 |
|
|
|
|
|
Концентрация |
хлорид- |
≤ |
– |
≤ 1500 |
|
ионов, мкг/дм3 |
|
|
|
||
Избыток |
|
гидразина, |
– |
(20 – 100) |
– |
мкг/дм3 |
|
|
|
|
|
Масла и тяжелые нефте- |
– |
≤ 100 |
– |
||
продукты, мкг/дм3 |
|
|
|
||
Кремниевая кислота (в пе- |
– |
≤ 40 |
– |
||
ресчете на двуокись крем- |
|
|
|
||
ния), мкг/дм3 |
|
|
|
|
|
Величина рН |
|
6,0…8,0 |
7,5…8,5 |
– |
|
|
Таблица 1.16 |
Качество воды для заполнения КМПЦ |
|
|
|
|
Значение показателей качества воды для |
Наименование показателя |
заполнения барабана сепаратора |
|
Нормируемые значения |
1 |
2 |
Удельная электрическая проводи- |
1,3 |
мость, мкСм/см, не более |
|
Водородный показатель рН |
5,5…7,2 |
Массовая концентрация хлорид-ио- |
10 |
нов, мкг/дм3, не более |
|
128
|
Окончание табл. 1.16 |
|
|
1 |
2 |
Массовая концентрация натрия, |
10 |
мкг/дм3, не более |
|
Массовая концентрация нефтепро- |
100 |
дуктов, мкг/дм3, не более |
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 1.17 |
|
Нормы качества воды для подпитки тепловых сетей [5] |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||
Показатель |
Закрытая система теплоснабжения |
||||||
|
Температура сетевой воды, ºС |
||||||
1 |
2 |
|
|
3 |
|
|
4 |
Прозрачность по шрифту; см, не менее |
30 |
|
|
30 |
|
|
30 |
Карбонатная жесткость сетевой воды с рН |
0,7/0,8 |
|
|
0,6/0,75 |
|
0,3/0,375 |
|
до 8,5; мг-экв/дм3 |
|
|
|
|
|
|
|
Карбонатная жесткость сетевой воды с рН |
|
|
|
|
|
|
|
более 8,5; мг-экв/дм3 |
|
|
|
|
|
|
|
Условно-сульфатная кальциевая жест- |
|
|
|
|
|
|
|
кость; мг-экв/дм3 |
|
|
|
|
|
|
|
Растворенный кислород; мкг/дм3 |
50 |
|
30 |
|
20 |
||
Соединение железа (в пересчете на Fe); |
0,5/0,6 |
|
0,4/0,5 |
|
0,3/0,37 |
||
мкг/дм3 |
|
|
|
|
|
|
|
Значение рН при 25 0С |
|
|
|
от 7,0 до |
11 |
||
Свободная углекислота |
Должна отсутствовать или находиться в |
||||||
|
пределах, обеспечивающих поддержа- |
||||||
|
|
ние рН не менее 7,0 |
|||||
Масла и тяжелые нефтепродукты; мг/дм3, |
|
1,0 |
|
|
|
||
не более |
|
|
|
|
|
|
|
Примечание: в числителе указаны нормы для газомазутных котлов, в знаменателе – нормы для пылеугольных котлов и котлов со слоеным сжиганием топлива.
129
Таблица 1.18
Нормы качества воды для подпитки тепловых сетей
Показатель |
Открытая система теплоснабжения |
||||
|
|
|
|
||
|
Температура сетевой воды, ºС |
||||
|
|
|
150 |
|
|
|
115 |
|
|
200 |
|
|
|
|
40 |
|
|
Прозрачность по шрифту, см, не менее |
40 |
|
|
40 |
|
|
|
|
0,6/0,75 |
|
|
Карбонатная жесткость сетевой воды с рН |
0,7/0,8 |
|
|
0,3/0,375 |
|
до 8,5; мг-экв/дм3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
не допускается |
|
|
Карбонатная жесткость сетевой воды с рН |
|
|
|
|
|
более 8,5; мг-экв/дм3 |
|
|
|
|
|
Условно-сульфатная кальциевая жест- |
|
|
|
|
|
кость; мг-экв/дм3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
30 |
|
|
Растворенный кислород; мкг/дм3 |
50 |
|
|
20 |
|
|
|
|
250/300 |
|
|
Соединения железа (в пересчете на Fe); |
300 |
|
|
200/250 |
|
мкг/дм3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
от 7,0 до 8,5 |
|
|
Значение рН при 25 ºС |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Свободная углекислота |
|
|
отсутствует |
|
|
|
|
|
|
|
|
Масла и тяжелые нефтепродукты, мг/дм3; |
|
1,0 |
|
|
|
не более |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примечание: в числителе указаны нормы для газомазутных котлов, в знаменателе – нормы для пылеугольных котлов и котлов со слоеным сжиганием топлива.
130
Приложение 2
Ионные и эквивалентные массы
Наименование |
Химическое |
Ионная масса |
Эквивалентная |
|
обозначение |
|
масса |
Катионы |
|
|
|
|
Al3+ |
26,98 |
8,99 |
Алюминий |
|||
Аммоний |
NH4+ |
18,04 |
18,04 |
Водород |
H+ |
1,008 |
1,008 |
Железо двухва- |
Fe2+ |
55,85 |
27,93 |
лентное |
|
|
|
Железо трехва- |
Fe3+ |
55,85 |
18,62 |
лентное |
|
|
|
Калий |
K+ |
39,1 |
39,1 |
Кальций |
Ca2+ |
40,08 |
20,04 |
Магний |
Mg2+ |
24,32 |
12,16 |
Натрий |
Na+ |
23,00 |
23,00 |
Серебро |
Ag+ |
107,88 |
107,88 |
Анионы |
|
|
|
|
|
|
|
Бикарбонатный |
HCO3¯ |
61,02 |
61,02 |
Гидроксильный |
OH¯ |
17,01 |
17,01 |
Карбонатный |
CO32¯ |
60,01 |
30,005 |
Нитратный |
NO3¯ |
62,01 |
62,01 |
Нитритный |
NO2¯ |
46,1 |
46,1 |
Силикатный |
SiO32¯ |
76,06 |
38,03 |
Сульфатный |
SO42¯ |
96,07 |
48,03 |
Сульфитный |
SO32¯ |
80,07 |
40,03 |
Фосфатный |
PO43¯ |
94,98 |
31,66 |
Двухзамещенный |
HPO42¯ |
95,99 |
47,99 |
фосфатный |
|
|
|
Хлористый |
Cl¯ |
35,48 |
35,48 |
Фтористый |
F¯ |
19,0 |
19,0 |
131