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全自动软化水处理装置
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全自动软化水处理装置

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全自动软水器(固定床顺流再生)设计

  一.影响软水器交换容量的因素
  1.流速(gpm/ft、m/h)
  通常流速越大离子交换所需要的工作层越大,树脂有效利用率会下降,但设备产水能力会提高。反之流速越小所需的工作层越少,树脂利用率增加,但设备产水能力下降。过小的流速会造成原水只与树脂表面离子进行交换,水不能进入树脂内部。树脂表面通常仅提供20%的交换容量。树脂里面能提供80%交换容量。合理的交换流速对提高设备产水能力及交换能力是非常重要的,一般建议运行流速控制在(中国20-30m/h,美国4-10pm/ft2)小型装置可适当提高。
  2.水与树脂的接触时间:(gpm/ft3)
  水与树脂的接触时间越长,交换越充分,但相对单位树脂的产水能力下降,接触的时间越短,交换越充分,单位树脂的交换能力下降,而单位树脂的产水能力提高。因此合理的接粗时间对于软化器的经济运行非常重要。一般建议1.0-5.0gpm/ft3树脂或8-4bv/h。(每小时流量为树脂装载量的八至四十倍)
  3.树脂层的高度
  树脂层越低,因流速对其交换能力的影响就越大,当树脂层高度达到30英尺(762mm)时,树脂层高度造成的流速对其交换能力的影响可降到比较低的程度。因此一般建议树脂层高度大于30英尺(762mm)
  4.进水含盐量
  进水含盐量的高低直接影响出水的品质,而进水含盐量中K,Na的总含量对出水品质的影响非常大。
  例:当原水含盐量为500PPM,其中Na+K为零,硬度为10mol/m3,如果我们再生用151b/ft3(240g/L)出水质量可达到近乎0.00。
  当原水含盐量为500PPm而Na+K为250PPM,硬度为5mol/L接近0.04mmol/L(超过了国家低压蒸汽锅炉进水要求)若要出水达到0.03mmol/L以下,必须使用(181b/ft3,290g/L)
  5.温度
  水温增加能同时加快内扩散,提高交换能力,无论是运行或再生,适当地提高水温对软水器是有益的。
  6.再生剂质量(NaCl)
  再生剂存度越高,树脂的再生度越高,出水的离子泄露量越少,因此提高再生剂纯度及运用软化水溶盐可提高再生度。
  7.再生液流量
  通常再生液流量越小获得的再生效果越好。但过低的再生液流量会使再生时间过长,易使再生剂绕过树脂表面再生。因此一般要求再生液流量在0.25-0.9gpm/ft3(或顺洗流量4-6m/h,逆流再生2-3m/h)
  8.再生液浓度
  根据离子平衡原理,再生液浓度提高,可以使树脂的交换能力提高, 但再生剂用量一定的条件下,再生液浓度过高,会缩短再生液与树脂的接触时间,饿、从而降低了再生效果.一般盐液浓度控制在10%左右为宜.
  9.再生剂用量
  树脂的交换在再生理论上是按等当量进行即1mol的再生剂可恢复 一个1mol的交换容量,(即使用58.43的NaCl).但实际上再生剂的耗量 要比理论值大得多.实验证明再生剂用量越多,获得的树脂工作交换容量越大。出水质量越好。但随着再生剂用量的不断增加,工作交换容量的提高会越来越少。经济性会不断下降。因此再生耗盐,应根据不同的原水水质,再保证一定的交换能力及水质条件下,尽可能选用比较经济合理的耗盐量。在美国通用低压锅炉的软水器,采用240g/l盐再生1升树脂。
  10.树脂
  不同的树脂所提供的交换能力是不一样的。通常锅炉用软水器要求使用的树脂其交联度不应低于7。
  二.软水器设备应遵循的标准
中国(GBJ109-87) 美国 注解
运行 滤速 20-30m/h   4-10gpm/ft2 1.5-5.0gpm/Ft3,此指标是用来衡量再生液与树脂接触的时间
1.0-5.0gpm/ft3            
反洗 流速 15m/h 5gpm/fT2(12.23m/h) 以反洗膨胀空间50%为准
  时间 15min 10-20min  
再生 再生剂 2-2.4kg/kg CaCO3 80-174g/mol 盐耗量进水含盐量及硬度决定,具体需查表
耗量
  浓度 5-8% 8-10%  
  流速 4-6m/h (0.25-0.90gpm/ft3) 无顶压逆流再生小于2m/h以防树脂乱层
0.5gpm/ft3
置换 水耗 0.5-1树脂量 0.5-1树脂量  
  流速 同再生流速 0.3gpm/ft3<  
  时间 计算确定 计算确定  
正洗 水耗 3月6日 3月6日 以出水达到合格为止
  流速 15-20m/h 同反洗流速  
工作交换容量 40-45kgCaCO3/m3 0.9-1.37mol/l 美国树脂的交联度为8%因此交换能力略大于国产树脂
(0.8-0.9mol/l)
工作周期 手动大于22小时 自动大于6小时 手动一天再生一次;自动以盐液达到饱和为准

  三.全自动软水器主要参数计算
  1.反洗流速的计算
  通过反洗流量控制器来实现对反洗流速的控制,有多种规格的反洗流量器可供选用,能最大限度地满足用户的设计要求。反洗流速的计算:反洗流量=罐体面积×单位面积反洗流量
  例如:现有一台钠离子交换器直径为1000mm(39.7英寸),确定其反洗流量。
  设:单位面积反洗流量为5gpm/ft2;反洗流量=丄/4(39.37/12)2×5=42.24gpm(1英尺=12英寸)
  查:反洗流量参数图表得取用:45gpm的流量孔板,校对反洗流速=13m/h
  标准流量孔板规格表
  盐箱注水流量控制孔板B.L.F.C.
再生系统 尺寸 部件编号 孔板规格(gpm
  3/8    
  3/8    
  1/2    
  1”    
  排水流量控制孔板D.L.F.C.
孔板数 尺寸 部件编号 孔板规格(gpm
1 1/2    
1 3/4    
1 1”    
1 1”    
 
  2.系统压降计算
  全自动软水器压力降有以下几部分组成:控制阀压降、树脂层压降,布水器压降。
  控制阀压降:(运行流量度gpm/Cv)2
  树脂层压降:查树脂公司提供的压降计算图表。
  布水器压降:查布水器公司提供的压降计算表。
  三.软水器设计计算步骤
  1.收集原始参数
  ①.水源资料:江河水、湖泊水、海水、城市自来水、地下水。
  ②.水质资料:钙、镁铁、钾、钠、碳酸根、重碳酸根、氯、氯器、氧、悬浮物、有机物等。
  ③.软水用途:锅炉、反渗透、工业用水、生活用水。
  ④.出水水质:出水硬度要求。
  ⑤.出水水量:每小时最大出水量、一天总出水量、一天连续运行时间。
  ⑥.工作环境:进水温度、进水压力、后置设备、场地面积。
  2.确定系统方案
  ①.启动再生的方式:时间型、流量型;
  ?时间型:适用于是产水量较小(一般2t/h以下)且一天运行时间小于12时,选用时间型其软水器交换能力应按一天的总出水量来计算;
  ?流动型:适用于各种不同的运行工况,且比时间型省盐、省水。
  ②.选用流动型其软水器交换能力应至少满足六小时的出水要求;
  ③.确定再生盐耗及树脂装载量;
  ④.根据原水水质及出水要求查树脂资料来确定再生盐耗;
  ⑤.根据再生盐耗来确定树脂交换能力;
  ⑥.确定交换罐数量。
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