книги / Справочник по водоподготовке котельных установок

5-1. ОСВЕТЛИТЕЛИ

Основные расчетные

параметры

Осветлители

применяются

для

осветлителей зависят от ряда фак­

торов: свойств исходной воды, ме­

удаления из воды больших коли­

тодов ее

обработки,

температуры

честв взвешенных веществ, коагуля­

подогрева воды, размеров

аппарата

ции

и известкования

(см. § 2-1

и

и других данных, определяемых экс­

2-2).

периментальным путем или при тех­

Принцип работы осветлителей ос­

нологических испытаниях

аналогич­

нован на вводе обрабатываемой во­

ных

аппаратов. Поэтому осветлите­

ды под слой взвешенного шлама,

ли следует подбирать из конструк­

куда

подводятся и

необходимые

ций,

разработанных

специализиро­

реагенты. Шлам

одновременно

иг­

ванными

организациями,

по

произ­

рает роль контактной среды, где

водительности.

Производительность

происходят

реакции

осаждения,

и

определяется

по

среднечасовому

взвешенного

шламового фильтра,

в

расходу

воды,

который

учитывает

котором мелкие

частички укрупня­

полезную производительность

водо­

ются и отводятся через шламоуп-

подготовительной установки

и рас­

лотнители.

ход

осветлительной

воды

на

собст­

венные нужды с учетом продувки

ды 15 при периодической и непре­

самого

осветлителя.

Для

проведе­

рывной продувке.

нормально­

ния коагуляции используются в ос­

Рабочие чертежи для

новном

аппараты

ЦНИИ-2,

го ряда осветлителей, которые сле­

ЦНИИ-3 и модификации, разрабо­

дует

применять

при

известковании

танные

ВТИ.

Основные

габариты

и

известковании

с

коагуляцией,

этих аппаратов приведены в разд. 8.

обезжелезиванием и

обескремнива-

В

осветлителе

для

коагуляции

нием, разработаны СКВ ВТИ по

(см. рис. 8-7) подогретая вода по­

двум

конструктивным

схемам:

дается в воздухоотделитель 3 и, ос­

1)

осветлители

производительно­

вобожденная от пузырьков воздуха,

стью

63,

100,

160

и

250

м3/ч

по распределительным трубам 4 по­

(рис. 5-1,а);

производительно­

ступает в нижнюю часть осветлите­

2)

осветлители

ля

через

тангенциально

располо­

стью

400,

630

и

1000

м3/ч

женные сопла.

(рис. 5-1,6).

конструкции

СКВ

Туда же несколько выше горизон­

Осветлители

тальной оси сопл подается раствор

ВТИ

обладают

рядом

технологиче­

коагулянта 16 и еще выше раствор

ских и конструктивных преимуществ

полиакриламида 17.

произво­

по

сравнению

с

осветлителями

Ввод коагулянта

может

ЦНИИ МПС:

диться

перед

воздухоотделителем.

1) снижен расход металла, упро­

Раствор щелочи при необходимости

щены

отдельные

конструкции,

подщелачивания

подается

в

общий

уменьшена

масса

осветлителей;

трубопровод исходной

воды.

2)

выбрана более простая конфи­

Вода и коагулянт перемешивают­

гурация корпусов;

ся

благодаря

вращательному

дви­

3)

уменьшена

высота

осветлите­

жению, создаваемому соплами,

при

лей, что сокращает высоту строи­

этом

из

гидроокиси алюминия

и

частичек,

вносимых

обрабатывае­

тельной части,

количество переход­

мой водой, образуется шлам. Шлам

ных площадок, лестниц и пр.;

4)

сокращена

поверхность

освет­

создает

контактную

среду,

через

которую

проходит

обрабатываемая

лителей, которая должна иметь теп­

вода. Из верхней части контактной

ловую изоляцию.

осветлите­

среды

шлам шламоприемными тру­

Габаритные

размеры

бами 6 отводится в шламоуплотни-

лей

нормального

ряда

приведены

тель 7, а коагулированная вода про­

в разд. 8.

ходит

защитную

зону

осветления,

Перечисленные факторы сокраща­

верхнюю

разделительную

решетку

ют

стоимость

капитальных затрат

13 и сборным желобом

10 отводит­

на

сооружение

осветлителей и

ся

в

распределительное

устройство

уменьшают расходы на их эксплуа­

11.

В

нижней

части

осветлителя

тацию.

рабо­

для гашения вращательного движе­

Для

обеспечения надежной

ния расположены вертикальные пе­

ты

осветлителей

нормального

ряда

регородки

12,

направляющие

поток

и

получения проектной

производи­

воды вверх. В некоторых конструк­

тельности необходимо

соблюдать

циях осветлителей внизу также вы­

следующие условия:

полняются горизонтальные успокои­

1)

подогрев воды при известкова­

тельные

перегородки. Поступившая

нии должен производиться до 30°С;

в

шламоуплотнитель

вода,

освобо­

для обеспечения

нормальной

рабо­

дившись от шлама, по коллектору 8

ты

взвешенного

шламового фильт­

и трубопроводу 9 отводится в изме­

ра колебания температуры не долж­

рительный

отсек

распределительно­

ны превышать

± 1°С/ч;

постоянство

го устройства 11. Шлам уплотняет­

температуры

обрабатываемой

воды

ся и выводится из шламоуплотните-

должно обеспечиваться

автоматиза­

ля

через

продувочные

трубопрово­

цией подогрева;

содержание взвеси в известкованной

ситель соответственно по радиально

воде.

Обычно

производительность

направленным

трубопроводам

6,

7

осветлителя

уточняется

при налад­

и 8. При этом известковое молоко

ке в каждом конкретном случае.

вводится выше, чем исходная вода,

Качество

воды после

известкова­

раствор коагулянта несколько выше

ния

зависит

от

качества

исходной

известкового молока, а раствор ПАА

воды

и характеризуется

следующи­

еще выше, в самую верхнюю часть

ми показателями:

0,4—

смесителя. Подача

раствора

коагу­

остаточная

щелочность

лянта

7а предусматривается

также

0,7 мг-экв/л, в том числе гидратная

и в трубопровод исходной воды /

щелочность 0,05—0,2 мг-экв/л;

перед

воздухоотделителем

3

(для

нестабильность 0,05—0,1 мг-экв/л,

разрыва во времени между вводом

но не более 0,15 мг-экв/л;

коагулянта и ПАА).

остаточное

содержание

взвеси до

Благодаря

разной

направленно­

5 мг/л

(как исключение до 10 мг/л);

сти движения при входе в смеситель

снижение

окисляемости

на

40—

(тангенциальное для воды и ради­

60%,

остаточное

содержание желе­

альное для реагентов) реагенты хо­

за в пределах 50—300 мкг-экв/л (в

рошо перемешиваются с водой, тут

зависимости

от

качества

исходной

же

происходит химическое

взаимо­

воды).

сухого

вещества

действие реагентов

с

растворенны­

Содержание

ми в воде веществами. При выходе

(шлама) в продувочной воде шла-

воды из смесителя уже начинается

моуплотнителя должно быть не ме­

выделение

продуктов

взаимодейст­

нее 75 г/л, желательно— 150 г/л.

вия в виде хлопьев. Приданное во­

Ниже дано описание работы ос­

де

тангенциальным

вводом

враща­

ветлителей (рис. 5-1,а, б).

тельное

движение

гасится

верти­

Исходная вода, подогретая до за­

кальной перегородкой 10 и горизон­

данной

температуры,

по

трубопро­

тальной перегородкой 11 с отвер­

воду 1 подается по распределитель­

стиями

( 0

100—150 мм).

Процесс

ной системе

2 в воздухоотделитель

укрупнения

и

задержания

хлопьев

3, где она освобождается о г пузырь­

происходит на протяжении всего пу­

ков воздуха. Из

воздухоотделителя

ти восходящего движения воды через

вода

через

тангенциально направ­

толщу

контактной

среды,

кото­

ленный ввод, снабженный регулиру­

рую образует

выделившийся

шлам

ющим устройством 4, поступает по

поддерживаемый

восходящим

по­

опускной трубе в смеситель воды и

током

воды

во

взвешенном

реагентов 5. При помощи устройст­

состоянии.

ва 9 изменяется площадь выходно­

Верхняя

граница

взвешенного

го сечения на вводе воды, что дает

шлама 12а, образующего в освет­

возможность изменять скорость вво­

лителе контактную среду 12, долж­

да воды при данной производитель­

на находиться на уровне верхней

ности и интенсивность перемешива­

кромки

шламоприемных

окон

13

ния

ее

с реагентами,

тем самым

шламоуплотнителя

15.

Избыток

обеспечиваются

оптимальные

усло­

шлама

непрерывно

должен

уда­

вия

формирования контактной

сре­

ляться,

для

чего

20% общего

рас­

ды. Маховик устройства 9 снабжен

хода воды

(так называемая «отсеч­

шкалой, показывающей,

насколько

ка»)

отводится

из

контактной

зо­

открыто входное сечение.

ны

в

шламоуплотнитель.

Шламо­

При

повторном

использовании

приемные окна 13 в осветлителях

промывочной

воды

механических

производительностью

63—250

м8/ч

фильтров эта вода направляется в

прорезаны

непосредственно

в

кор­

смеситель по трубопроводу 32.

пусе шламоуплотнителя, а в освет­

Известковое

молоко,

растворы

лителях производительностью 400—

коагулянта и ПАА поступают в сме-

1000 м8/ч — в шламоприемных тру­

5—430

65

бах 14а, по которым шлам отво­

Количество шлама, образующего­

дится

в

шламоуплотнитель.

основ­

ся при известковании с коагуляци­

После

контактной

среды

ей,

приближенно

определяется

по

ной поток воды . проходит зону ос­

уравнению

ветления

16,

верхнюю распредели­

Qm=.5-b50 (jfCca -brAi) +0,56anD„4-

тельную решетку 17 и сливается

через

отверстия

и

щели

в

желоб

+

53ЛГ + 29Ж м8.

(5-3)

18. Из желоба вода поступает в

где

Q"

— количество

шлама,

об­

распределительное

устройство

19,

где смешивается с потоком освет­

разующегося

при

известковании с

ленной

воды

из

шламоуплотнителя

коагуляцией,

г/м3;

Ж £а

— каль­

и по

трубопроводу

20 отводится в

циевая

жесткость,

удаляемая

при

бак известковой воды.

известковании, мг-экв/л;

ап — коли­

Шлам

оседает в

нижней части

чество примесей в дозируемом изве­

осветлителя

и

по

трубопроводам

стковом

молоке, принимается

рав­

23 и

24

удаляется

при

продувке

ным

20—50%; Ди— доза

извести,

(периодической

и

непрерывной).

определяемая в зависимости

от ка­

Расход

продувочной

воды. измеря­

чества

исходной воды из уравнения

ется

расходомерным

устройством

(2-1)

или

(2-2), мг-экв/л;

К — доза

25. Для

опорожнения шламоуплот­

коагулянта — сернокислого

железа

нителя

предусмотрен

трубопровод

при известковании, мг-экв/л;Жмг—

29. Осветленная вода

из

шламона-

копителя

собирается

перфориро­

магниевая

жесткость,

удаляемая

при известковании, мг-экв/л.

ванным коллектором 21 и по трубе

22 отводится

в

распределительное

Осаждение магния (см. § 2-2, а)

устройство.

На

трубопроводе

22

предусматривают, если

установлены

дроссельный

клапан

[Са)и.в +

К <

[НС03]и.в -

[НС08]ост;

28 и задвижка 31, открытая при

работе

осветлителя

и

закрываемая

Содержание шлама после

освет­

при промывке коллектора

шламо­

лителя при нормальной

эксплуата­

уплотнителя

водой,

подаваемой

по

ции. не

должно

превышать

10—

трубопроводу 30. Для сбора песка

12 мг/л. После осветлителей, как

и крупного шлама служит нижняя

правило,

обрабатываемая

вода

по­

часть

осветлителя — грязевик

26,

ступает на осветлительные фильтры

из которого по трубопроводу 27 пе­

для полного

удаления

взвешенных

риодически производится

продувка.

веществ. Для

удобства

транспорти­

Количество

шлама,

образующе­

ровки до места сброса (каналы гид­

гося

в

осветлителе,

определяется

розолоудаления, шламовые площад­

в зависимости от качества исход­

ки и т. п.)

удаляемый из осветлите­

ной воды и схемы ее обработки.

ля и шламоуплотнителя шлам сле­

Количество

шлама,

образующе­

дует

разбавлять водой,

подаваемой

гося при коагуляции воды, прибли­

в трубопровод под давлением.

женно

определяется

по уравнению

Величина

продувки

осветлителя

Qm =

B + 26Д, +

(5-2)

определяется по формуле

где Q 2, — количество

шлама, обра­

р

=

- т е

г ,0°'

(5'4>

5*

67

В установках

большой

произво­

ный, предусматривающий

работу

дительности (больше 5(10 м3/ч), ког­

фильтров с периодическим отключе­

да нежелательна

установка

боль­

нием одного из них на промывку, и

шого

количества

вертикальных

форсированный,

предусматриваю­

однопоточных фильтров

с макси­

щий отключение одного фильтра на

мальным диаметром 3400 мм, уста­

ремонт и периодическое отключение

навливают выпускаемые

Таганрог­

другого на промывку.

фильт­

ским

котельным

заводом

горизон­

Взрыхляющую

промывку

тальные или двухкамерные фильтры.

рующей

загрузки

рекомендуется

При производительности установ­

осуществлять осветленной водой; до­

ки до 100 м3/ч при периодической

пускается также производить ее с

.ее работе следует устанавливать не

применением сжатого

воздуха, как

менее двух фильтров при произво­

это указано в табл. 5-2.

дительности более 100 м3/ч и круг­

Отмывка фильтров и сброс в

лосуточной работе — не менее трех.

дренаж

первого

фильтрата

осуще­

При промывке одного из фильтров

ствляются только при взрыхляющей

увеличение скорости

фильтрования

промывке их неосветленной

водой.

допускается не более чем на 30%.

Сброс первого фильтра осуществля­

В

расчете рассматриваются

два

ют со

скоростью 4

м/'ч в течение

режима работы фильтров: нормаль­

10 мин.

Т аб л и ц а

5-3

Площадь фильтрования стандартных

фильтров

Диаметр фильтра, D^, мм

700

юсо

1500

20С0

2600

3000

3400

Площадь фильтрования Д м 2

. .

0,39

0,76

1,72

3,1

5,2

6,95

9,1

Расчет фильтров выполняют исхо­

где

q — среднечасовой

расход

воды

дя из производительности с учетом

на собственные нужды

осветлитель­

расхода осветленной воды на соб­

ных

фильтров,

м3/ч;

f — площадь

ственные

нужды

всех

установлен­

фильтрования

стандартного фильт­

ных фильтров. Основные технологи­

ра,

м2, принимается

по табл. 5-3;

ческие данные для расчета фильт­

о — число

принятых

к

установке

ров приведены в табл. 5-2.

фильтров;

1 — число

фильтров,

на­

Общая площадь фильтрования F,

ходящихся в промывке.

м2,

приближенно

определяется

по

Среднечасовой

расход

воды

на

формуле

собственные нужды определяется по

(5-6)

формуле

“'Н

dra

(5-9)

где

Q — производительность

фильт­

24

’

ров

по

осветленной

воде,

м3/ч;

а —

где

d — расход

воды

на одну

про­

коэффициент, учитывающий

расход

мывку

фильтра,

м3;

г — число

про­

осветленной

воды

на

собственные

мывок

каждого

фильтра

в сутки,

нужды

осветлительных

фильтров;

принимается 1—2 раза.

для

фильтров,

промываемых

освет­

Расход

воды

на одну

промывку

ленной водой и загруженных антра­

фильтра

определяется

по

формуле:

цитом, в зависимости от числа про­

мывок в сутки (1—2 раза) прини­

мают

а = ’1.034-1,1;

а>н— скорость

(5-ЭД

фильтрования

при

нормальном

ре­

жиме работы фильтров, м/ч, прини­

где

г — интенсивность

взрыхления,

маемая по табл. 5-2.

л/(с-м 2),

принимается

по табл. 5-2,

Площадь

фильтрования

каждого

п. 5

или

7;

t — продолжительность

фильтра /', м2, определяется путем

взрыхляющей промывки, принимает­

подбора по формуле

ся по табл. 5-2, п. 6 или 7.

Скорость

фильтрования

при

фор­

f '

= a ~ T -

сированном

режиме

определяется

по формуле

где

а — число

фильтров

(подстав­

«

_

Q + ч

ляют, начиная с наименьшего зна­

(5-10)

чения, равного 2). Полученное зна­

УФ

f (а —2)

чение площади

фильтрования

одно­

где

Шф — скорость

фильтрования

го

фильтра

округляется

в

сторо­

при

форсированном

режиме,

м/ч,

ну

увеличения

и

выбирается

по

принимаемая по табл.

5-2;

2 — чис­

табл. 5-3.

ло отключенных

фильтров

(один

в

Скорость

фильтрования

при нор­

ремонте, один — в промывке).

мальном

режиме работы

фильтров

Если расчетная скорость фильтро­

(см. табл. 5-2, п. 4)

определяется

по

вания

при

форсированном

режиме

формуле

окажется

больше допустимой, необ­

Q + 9

(5-8)

ходимо

соответственно

уменьшить

f(a — 1) •

принятое

расчетное

значение

ско-

роста при нормальном режиме, т. е.

5-3. НАТРИЙ-КАТИОНИТНЫЕ

увеличить диаметр

или

количество

ФИЛЬТРЫ

фильтров.

Умягчение воды путем натрий-ка-

Пример. Выбрать диаметр и ко­

личество

осветлительных

фильтров

тионирования

можно

осуществлять

для приготовления 40 м3/ч (кругло­

либо

по одноступенчатой

схеме —

суточно) осветленной воды. На ос-

фильтрование через один натрий-

ветлительные

фильтры

поступает

катионитный

фильтр,

либо

по

вода

с

содержанием

взвешенных

двухступенчатой —

последователь­

веществ 40 мг/л.

ное фильтрование через фильтр пер­

Осветление на фильтрах при та­

вой и затем второй ступени.

ком количестве взвешенных веществ

Схема

одноступенчатого катио-

в исходной

воде

допустимо

(см.

нирования

имеет

следующие

недо­

табл. 2-1).

статки:

с жесткостью

По

формуле

(5-6)

приближенно

. получение фильтра

до 0,1 мг-экв/л возможно при умяг­

определяем

необходимую

площадь

чении исходной воды с жесткостью

фильтрования осветлительных филь­

тров:

не более 7 мг-экв/л;

получе­

практически

невозможно

F

ре

4 0 -1 ,1

=

8,8 м2.

ние глубокого умягчения воды с ос­

w„

5

таточной

жесткостью

0,01—

Затем,

произведя

расчеты

по

0,02 мг-экв/л;

высокий

расход со­

относительно

уравнениям

(5-7), (5-8)

и (5-10)

ли на регенерацию фильтров;

для

двух

возможных

вариантов:

неполное

использование

емкости

3 фильтра диаметром 2600 мм и 4

поглощения катионита;

конт­

фильтра диаметром 2000 мм, сво­

необходимость тщательного

дим получаемые данные в таблицу.

роля за «проскоком» солей жестко­

сти, количество которых после «про­

1-й

2-й

скока» нарастает в фильтре сравни­

вари­

вари­

тельно быстро.

ант

ант

катиониро-

Диаметр стандартного

При двухступенчатом

вании

перечисленные

недостатки

фильтра D y, мм . . . .

2600

2000

Число устанавливаемых

устраняются.

фильтров а . / . . . . .

3

4

Число

ступеней

катионированпя

Расчетная

площадь

филь­

определяется

требованиями

к каче­

трования каждого

филь­

тра

/ ' , м2 . . . . . . .

4 ,4

2 ,9

ству умягчаемой

воды.

Например,

Площадь фильтрования

приготовление

воды

для

паровых

стандартного фильтра / ,

5 ,2

3,1

экранированных котлов,

когда

тре­

w М2

.

буется

глубокое

умягчение,

осу­

Скорость фильтрования при

нормальном

режиме wa,

ществляется

путем двухступенчато­

м / ч .................................

4 ,2 3

4 ,7

го натрий-катионирования; для теп­

Скорость фильтрования при

лосетей,

когда требуется

снижение

форсированном

режиме

8 ,4 6

7,1

только

карбонатной

жесткости до

«0ф,

м / ч ..........................

0,7 мг-экв/л, достаточно одноступен­

Принимаем к установке 4 фильт­

чатого натрий-катионирования с от­

ключением фильтра на регенерацию

ра Z)y=2000, поскольку это дает

при

общей

жесткости

фильтрата

лучшие условия работы при нор­

0,1—0,2 мг-экв/л.

мальном

и форсированном режиме;

Количество

натрий-катионитных

,4 фильтра более гибки при измене­

фильтров первой ступени, если уста­

нии

производительности^

при

этом

новка

работает круглосуточно,

при­

.вспомогательное

оборудование

тре-

нимается не менее двух, и, кроме

буется меньших габаритов.

того,

один

резервный. На

второй