В соответствии со схемой на рисунке 1 насыщенный раствор технической соли приготавливается в отдельной емкости объемом значительно большим, чем объем фидера. Объема полученного насыщенного раствора соли должно хватать на несколько регенераций. «Грязный» насыщенный раствор поступает с помощью насоса на фильтр осветления. Насос необходимо оборудовать обратным клапаном и реле давлением, а также угловым сетчатым фильтром на входе. Фильтр осветления представляет собой стеклопластиковый корпус типоразмеров 832 с ручным клапаном управления потоками. Фильтр загружен высокоэффективной осветляющей загрузкой Filter AG. Расход воды через фильтр должен быть не более 0,4 м3/час. После осветления насыщенный раствор поступает в фидер. Уровень заполнения фидера раствором контролируется поплавковым клапаном. Таким образом, в фидер можно набрать четкое количество насыщенного раствора, необходимое для регенерации катионита. При увеличении перепада давления на фильтре осветления выше 0,5 бар необходимо провести взрыхление и отмывку фильтра в дренаж. Для этого к подводящей линии насыщенного раствора необходимо подключить трубопровод с исходной водой.
Автоматизация процесса заключается в установке микропереключателя в автоматический клапан управления умягчением. Микропереключатель должен включаться (замыкать контакт) при автоматическом выходе установки умягчения в регенерацию. При замыкании контакта должен включаться (перекрываться) соленоидный клапан (нормально открытый). Тем самым перекрывая подачу насыщенного раствора в фидер. В процессе регенерации насыщенный раствор инжектируется из фидера и, смешиваясь с исходной водой, поступает на регенерацию катионита. Поплавковый клапан в солезаборном устройстве по мере уменьшения насыщенного раствора в фидере открывается, но закрытый соленоидный клапан не дает раствору после фильтра осветления поступать в фидер. Таким образом, на регенерацию катионита тратится точно отмеренное количество раствора. После завершения регенерации клапан управления в автоматическом режиме начнет заполнять фидер исходной водой. Необходимо выключить или сделать минимальной эту стадию (прим. 1 мин). После завершения регенерации и стадии «заполнение фидера водой» микропереключатель разомкнется и соленоидный клапан откроется. Начнет происходить заполнение фидера насыщенным раствором из емкости. Фидер заполнится насыщенным раствором до срабатывания поплавкового клапана солезаборного устройства. Цикл завершен.
Данная схема является простой в эксплуатации и не дорогой. При использовании в котельных производительностью по умягченной воде 1,5 м3/час дополнительно приобретенное оборудование окупается менее чем за полгода за счет экономии на более дешевой технической соли. При большей производительности срок окупаемости еще меньше.
Пример расчета экономического эффекта от использования технической соли в системах умягчения воды вместо таблетированной соли.
Исходные данные
Паровая котельная с установленной системой умягчения воды производительностью 1,5 м3/час. Суточное количество умягченной воды 36 м3.
Исходная вода питьевой водопровод г. Саратова. Общая жесткость исходной воды 4,0 мг-экв/л (0Ж).
При такой жесткости исходной воды удельный расход соли на 1 м3 исходной воды составит 0,45 кг. Т.е. суточный расход соли составит 0,45*36=16,2 кг.
Затраты в сутки на таблетированную соль 16,2*18=291,6 руб/сут.
Затраты в сутки на техническую соль 16,2*4=64,8 руб/сут.
18 стоимость 1 кг таблетированной соли, руб.
4 стоимость 1 кг технической соли, руб.
Экономия при применении технической соли составит 291,664,8=226,8 руб/сут.
Стоимость дополнительно устанавливаемого оборудования для использования технической соли:
1. Емкость насыщенного раствора (1000 л) пластиковая 10 000 руб.
2. Насос с реле давления и обратным клапаном 4000 руб.
3. Фильтр осветления с ручным управлением 12000 руб.
4. Соленоидный клапан (н.о.) ½ 3000 руб.
5. Трубопроводы, КиП и Монтажные работы 11000 руб.
Итого: 40 000 руб.
Срок окупаемости 40000/226,8= 176 суток
Вывод: использование технической соли вместо таблетированной в котельных с производительностью по умягченной воде более 1,0 м3/час является оправданным и создающим значительный экономический эффект за счет использования более дешевой соли. Оборудование, применяемое при модернизации стандартной схемы, окупается менее чем за год. Режимная наладка установки умягчения при использовании предлагаемой схемы становится более эффективной в процессе регулирования расхода соли для регенерации катионита, что позволит избежать необоснованного перерасхода соли.
5. Трубопроводы, КиП и Монтажные работы 11000 руб.
Итого: 40 000 руб.
Срок окупаемости 40000/226,8= 176 суток
Вывод: использование технической соли вместо таблетированной в котельных с производительностью по умягченной воде более 1,0 м3/час является оправданным и создающим значительный экономический эффект за счет использования более дешевой соли. Оборудование, применяемое при модернизации стандартной схемы, окупается менее чем за год. Режимная наладка установки умягчения при использовании предлагаемой схемы становится более эффективной в процессе регулирования расхода соли для регенерации катионита, что позволит избежать необоснованного перерасхода соли.
Дегазация воды с использованием обратноосмотических мембран
В статье рассмотрено, как одновременно с обратноосмотическим обессоливанием воды можно произвести ее дегазацию.
Содержание растворенных агрессивных газов СО2 и О2 в воде является причиной коррозии оборудования и трубопроводов. При повышении температуры воды подвижность молекул кислорода увеличивается и коррозионная агрессивность воды растет.
Проблему удаления кислорода и диоксида углерода из воды решают преимущественно двумя способами. Это термическая и химическая дегазация (деаэрация).
При термической дегазации происходит удаление растворенных газов из воды в деаэрационной колонке. Вода в состоянии насыщения растекается по тарелкам деаэрационной колонки тонкой пленкой. При этом часть воды выпаривается, унося с собой растворенные газы, которые выделяются с поверхности воды при ее кипении. Чем больше поверхность испарения воды и чем выше температура насыщения, тем эффективнее происходит дегазация воды.
При химической дегазации удаления газов не происходит. Происходит только их связывание в неорганические соединения.
При использовании сульфита натрия
2Na2SO3+O2 2Na2SO4 (1)
При использовании гидразингидрата
N2H4*H2O+O2 3H2O+N2 (2)
Связывание углекислого газа в бикарбонат-ион (подщелачивание) происходит по реакции:
NaOH+H2СO3 = NaHCO3+H2O (3)
Химическая деаэрация и подщелачивание имеет ряд существенных недостатков:
1. При проведении химической деаэрации значительно (для поверхностных вод до 50 и более процентов) увеличивается солесодержание питательной воды и, соответственно, растет непрерывная продувка парового котла. Для связывания 1 мг кислорода тратится 10 мг сульфита натрия. Необходимо отметить, что при использовании гидразингидрата солесодержание воды не увеличивается, но сам реагент чрезвычайно токсичен (относится к первому классу опасности), пожароопасен и требует специфических условий хранения, что исключает его применение для паровых котельных, особенно работающих на пищевых производствах.
2. При проведении химической деаэрации в воде остаются сульфиты (SO3), что связано с их избыточным дозированием для гарантированного связывания кислорода. Как правило, производители котлов достаточно жестко регламентируют содержание сульфитов в котловой воде (510 мг/л), что представляет значительную сложность в организации процесса дозирования сульфита натрия в питательную воду. Сульфит-ион (SO3) является сильным восстановителем и значительно усиливает коррозионные процессы, протекающие в котле и пароконденсатном тракте путем разрушения пассивирующего слоя на поверхности металла. Контакт сульфит-иона, находящегося в паре, с продуктом недопустим. Сульфит натрия относится к веществам 3-го класса опасности. Сульфит натрия наиболее применим для связывания незначительного остаточного содержания кислорода в питательной воде после термического деаэратора.
3. Еще одним не всегда учитываемым моментом является то, что при дозировании сульфита натрия в воде образуется сульфат натрия Na2SO4, который, по сути, увеличивает содержание сульфат-иона в питательной воде, и при проскоке жесткости или постоянно повышенной жесткости в питательной воде в котле возможно образование нерастворимого сульфата кальция СaSO4 (гипса). Сульфат кальция образует на испарительных поверхностях плотные отложения (накипь), которые значительно увеличивают термическое сопротивление и приводят к перегреву металла труб и значительному перерасходу топочного газа. Более того, гипс практически невозможно удалить с поверхности труб химической мойкой котла ингибированной соляной кислотой.