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全自动软水器设计与应用

浏览次数:987次发表时间:2017-07-20

一.全自动软水器

所需软水用量:

全自动软水器就是将软水器运行及再生的每一个步骤实现自动控制,并采用时间,流量或感应器等方式来启动再生。通常一个全自动软水器的循环过程由下列具体步骤组成。

1.运行

原水在一定的压力、流量下,流经装有Na+型阳离子交换树脂的容器(软水器)树脂中的可交换离子Na+与水中的Ca++、Mg++离子进行置换,使容器出水的Ca++、Mg++含量达到大家的要求。大家把一个软水器所具有的离子交换的能力以工作交换容量表示,其单位可用mol, eq, ppm, us grain等。

2.反洗

当纳离子交换树脂中的Na+全部被Ca++、Mg ++置换後,树脂就失效。树脂失效後,在进行再生之前先用水自下而上的进行反洗,反洗的目的有两个,一个是通过反洗,使运行中压紧的树脂层松动,有利於树脂颗粒与再生液充分接触,二是清除运行时在树脂层表面积累的悬浮物及破碎树脂颗粒,这样,交换器的水流阻力不会越来越大。为了保证反洗时完整树脂不被冲走,在设计软水器时,应在树脂层上留有一定的反洗空间,反洗强度越大要求的反洗空间就越大,通常设计选用50%的树脂层高度作为反洗膨胀高度,它适应的反洗流速为12m/h (5gpm/ft2)(进水温度为10摄氏度)反洗的好坏直接影响再生效果。

3.再生

再生液在一定浓度、流量下流经失效的树脂层,将树脂还原再生,使其恢复原有的交换能力(影响再生效果的因素,在後面会专门阐述)

4.置换

在再生液进完後,交换器膨胀空间及树脂层中还有尚未参与再生交换的盐液,为了充分利用这部份盐液,采用小於或相当於再生液流速的清水进行清洗,目的是不使清水与再生液产生混合,一般清洗水量为树脂体积的0.5-1倍。

5.正洗

目的是清除树脂层中残留的再生液及再生时的生成物,通常以正常运行流速清洗至出水合格为止。

6.盐箱补水

向盐箱注入适量的水,以溶解再生所需的盐。通常1加仑水可溶解3磅盐,即1立方米水溶解360kg盐(浓度为26.4%)。为了保证盐箱中的盐液浓度能达到饱和,首先应保证溶解时间不小於6小时,其次是必须保持盐液箱中盐平面始终高於水平面。通俗的讲,盐液箱要做到见盐不见水。

二.影响软水器交换容量的因素

1.流速:(gpm/ft2 m/h)

通常流速越大离子交换所需的工作层越大,树脂有效利用率会下降,软水器产水能力会提高,但离子反应的时间是有限的,故流速也不能过大。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,树脂内部能提供80%交换容量。合理的交换流速对於提高软水器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20-30 m/h,美国4-10 gpm/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,接触时间越短,交换越不充分,单位树脂的交换能力下降,而单位树脂的产水能力提高。因此合理的接触时间对於软水器的经济运行非常重要。一般建议每分钟通过1立方英寸树脂的水量为1至5加仑(1.0-5.0 gpm/ft3)或每小时通过的水量为树脂装载量的八至四十倍(8-40bv/h)。

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於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,如果大家再生用15 lb/ft3(240g/l)出水质量可达到近乎0.00。

当原水含盐量为250PPM而Na++K+为500PPM,硬度为5mol/m3,同样大家用15 lb/ft3(240g/l)出水硬度为0.038mmol/L接近0.04mmol/L(超过了国家低压锅炉进水要求),若要出水达到0.03mmol/L以下,必须使用(18 lb/ft3,290g/l)。

三.全自动软水器设计

表1 软水器设备遵循的标准

中国(GBJ109-87)

美国

注解

运行

20-30 m/h

4-10gpm/ft2

1.0-5.0gpm/ft3

小型装置可略高於标准

反洗

15 m/h

5gpm/ft2(12.23m/h)

膨胀空间 50%

再生

再生剂耗量

100-120 g/eq

116-174 g/eq

盐耗由进水含盐量及硬度决定,具体需查表

浓度

5-8 %

8-10 %

流速

顺流4-6 m/h

(0.25-0.90gpm/ft3)

0.5gpm/ft3

逆流再生2-3 m/h? 0.25-0.5 gpm/ft3

置换

同再生流速

3

正洗

15-20 m/h

同运行流速

工作周期

手动大於22小时

自动大於6小时

手动考虑每昼夜1-2次,自动盐液溶解为依据

系统压降

0.15MPa

15psi

全自动软水器设计

(1)反洗流速的计算:

通过流量控制孔板来实现对反洗流速的控制,富来企业提供了从0.6gpm至100gpm的35种规格的流量孔板,及100gpm至400gpm的48种规格的流量孔板,能限度的满足用户的设计要求。

反洗流量的计算:

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(39.37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=3.14/4 (39.37/12)2×5=42.24gpm(1英尺=12英寸)

查: FLECK企业反洗流量孔板参数表(表-1)得,

取用:45gpm的流量孔板

校对反洗流速=13m/h

(2)再生剂耗量确定:

为了确保出水水质,美国通常低压蒸气锅炉选用240gNaCl/L树脂或查阅树脂企业提供的资料,根据出水要求及进水水质来确定再生盐耗。

(3)再生剂浓度

全自动软水器的进盐是通过射流器将盐液箱中的饱和盐溶液吸入软水器,盐液的浓度是由注入射流器的水流量及被吸入的饱和盐液量的比例来决定,在设计引射器时,已通过计算使得引射器在一定的工作压力(20-60psi)下,其注入软水器的盐液浓度在8-10%之间。

(4)再生液流速



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