【文章內容簡介】 動床離子交換法。流動床離子交換軟化裝置可以連續(xù)工作。按運行方式分為重力式和壓力式兩種；按運行系統可分為單塔式、雙塔式和三塔式三種。 根據原水水質指標，本設計擬采用 無頂壓固定床 逆流再生鈉離子 交換法 軟化給水。流動床的優(yōu)點為出水質量高，能連續(xù)工作，操作較方便，需要的交換劑量較少。 無頂壓固定床逆流再生鈉離子 交換 器原理為： 鈉離子交換器內裝有一定高度的鈉離子交換樹脂作為交換劑 。生水自上而下地通過交換劑層，交換劑上的鈉離子置換內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 8 了生水中的鈣、鎂離子、使水得到了軟化。 Ca2++Na2R → CaR+2Na + Mg2++Na2R → MgR+2Na + 交換劑上的鈉離子逐漸被鈣、鎂離子所取代，當使用一段時間以后，就會泄漏出鈣、鎂離子 ,在出水的硬度達到所規(guī)定的數值時，即停止運行 ,進行再生。再生時將 5～8% 的鹽水由下向上地通過交換劑層。鹽液中的鈉離子又置換出交換劑上的鈣、鎂離子，使交換劑得到再生，恢復其交換能力。反應如下： CaR+2Na+→ Ca 2++Na2R MgR+2Na+→ Mg 2++Na2R 由于原水總硬度 為 ，所以決定選用逆流再生鈉離子交換器兩臺，以樹脂為交換劑。為提高軟化效果和降低鹽耗，兩臺交換器串聯使用；當第一臺交換器的軟化水出現硬度時，隨即把第二臺串入使用；直至第一臺交換器出水硬度達1— ，停運，準備再生，由第二臺交換器單獨運行軟化，如此循環(huán)使用。 水的除氧 處理 根據氣體溶解定律，水溫愈高，其溶解度愈??；水上面某種氣體分壓力愈小，這種氣體在水中的溶解度也愈小。因此水的除氧可分為三種： ①采用加熱水到沸點以及使水面上氧氣分壓力減小的方法來達到，這種方法稱為熱力除氧 法 ； ② 采用在水中加入反應劑使水中的氧在進鍋爐前轉變?yōu)槠渌衔锏姆椒▉沓酰@種方法稱為化學除氧 法 ； ③ 利用含氧水與不含氧氣體強烈混合，使水中的氧氣析出的方法也可除氧，這種方法稱為解析除氧法。 ，給水溫度為 95℃ ，而原水中溶解氧含量為 ,故需除氧。 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 9 原水除氧決定 采用解析除氧 。如圖所示： 圖 3— 1 解析除氧裝置的系統示意圖 1— 除氧水泵； 2— 噴射器； 3— 解析器； 4— 擋板； 5— 水箱； 6— 木板； 7— 給水泵； 8— 水封； 9— 氣 水分離器； 10— 反應器； 11— 氣體冷卻器 在圖 3— 2中，需除氧的水流經除氧水泵、噴射器而進入解析器。 氣 水混合物在解析器中分離，已除氧的水流入給水箱。給水箱水面上設有活動隔板，保證給水箱中已除氧氣與大氣隔絕。從解析器上部引出的帶氧氣體經氣體冷卻器及氣水分離器而進入反應器。反應器中裝有木炭，熱的木炭與流入反應器的氣體中的氧氣反應生成二氧化碳氣體。 因此，在反應器出口的氣體中已不存在氧氣。這種氣體依靠噴射器作用流入噴射器內，并與需除氧的水強烈混合后流入解析器，再循環(huán)工作。 解析除氧的優(yōu)點是設備簡單，容易操作，運行方便和不用化學藥品。可以在水溫較低下得到滿意的除氧效果，適用于熱水鍋爐。 鍋爐給水系統的設計與選 擇 熱網循環(huán)水量及循環(huán)水泵的選擇計算 表 3— 2 循環(huán)水泵的選擇計算 序號 名 稱 符號 單位 計算公式 及數值來源 數值 1 總熱負荷（ 采暖最大計 Q1 kW 計算值 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 10 算熱負 荷 ） 2 供水溫度 tg ℃ 給 定 95 3 回水溫度 th ℃ 給 定 70 4 熱網循環(huán)水量 Gxo ㎏ /h 86 。 86 95。7 103 5 鍋爐房自用熱水及安全系數 K — 選 取 6 循環(huán)水泵的總流量 Gxo ㎏ /h KG’ xo= 103 677 103 7 循環(huán)水泵臺數 n 臺 其中一臺備用 4 8 每臺循環(huán)水泵流量 Gx ㎏ /h on 6770003 103 9 鍋爐房內部阻力 H1 m 取 值 15 10 外網阻力 H2 m 取 值 35 11 循環(huán)水泵所需壓頭 HZ m (H1+H2) 59 12 循環(huán)水泵選擇 SH型單級雙吸離心泵 型號 8Sh— 9 流量 Q m3/h — 288 揚程 H m — 電動機功率 N kW — 75 軸功率 N kW — 63 轉速 n r/min — 2950 效率 η % — 79 熱網補給水量及補給水泵的選擇計算 表 3— 3 補給水泵的選擇計算 序 號 名 稱 符號 單位 計算公式 及數值來源 數 值 1 補給率 K % 選 取 1 2 熱網補給水量 wbG? ㎏ /h K wbG? = 644742 3 補給水泵流量 wbG ㎏ /h 4 wbG? =4 25790 4 補給水泵臺數 n 臺 一臺備用 2 5 系統補給水點壓力值 bH MPa 為維護鍋爐運行壓力選取 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 11 6 補給水泵吸水管中的阻力損失 1H MPa 計算 7 補給水泵壓水管中的阻力損失 2H MPa 計算 8 補給水箱最低水位高出系統補水點的高度 h kPa — 9 補給水泵所需揚程 H kPa (Hb+H1+H2) 103 10 補給水泵選擇 IS 型 單級單吸離心泵 型號 IS8065140 流量 Q m3/h — 30 揚程 H kPa — 360 電動機功率 N kW — 功率 N kW — 轉速 n r/min — 2900 效率 ? % — 61 離子交換器的選擇計算 軟化水的消耗量按熱網系統補給水量確定，即為 ，故選取 LNN— 800/8型 無頂壓固定床逆流再生鈉 離子 交換 器 ， 其技術性能見表 3— 4。 表 3— 4 離子交換器的選擇計算 序號 名 稱 符號 單 位 計算公式 及 數 值 來源 數 值 1 需要 軟化水量 G m3/h 計算 值 2 原水總硬度 0H mmol/L 根據原始資料 3 軟化水硬度 1H mmol/L 已知水質指標（ ≤ ） 4 離子交換劑 選 定（ 001 7 強酸陽離子 ） 5 軟化速度 ? m/h 給 定 23 6 交換器計算截面積 F ㎡ F=Q/V=內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 12 7 交換器同時工作臺數 n 臺 選 定 1 8 交換器選用臺數 n 臺 2n 或 n+1 2 9 交換器公稱直徑 D m 選 定 10 交換器實際截面積 1F m2 F= 2 11 實際軟化速度 1v m/h 1v =Q/(n F1)=12 樹脂工作交換容積 e mol/m3 查 表 900 13 交換層高度 h1 m 查表 14 壓層高度 h2 m 查表 15 交換層樹脂體積 V m3 V=F1 h1 16 交換器樹脂總裝載量 G kg/臺 查表 17 每臺交換器工作交換容量 E mol/臺 E=ev=900 594 18 軟化水產量 Qc m3/臺 Qc=E/(H0HC) 19 再生置換軟化水自耗量 qc m3/（臺次） 查表 20 軟化水供水量 Qg m3/臺 Qg= Qc qc 21 交換器運行延續(xù)時間 T h T=n Qg/Q 22 再生一次耗鹽量 B kg/臺 B=Z E 23 配制再生液耗水量 Qb t/（臺次） Qb=BNa/10Cy BNa/1000 24 再生用清水總耗量 Qh m3/（臺次） 查表 25 每臺交換器周期總耗水量 ∑ Q m3/臺 ∑ Q= Qg+ Qh+ qc 26 交換器進水小時平均流量 Qp m3/h Qp=n∑ Q/T 27 交換器正洗流速 Vz m/h 查表 525 20 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 13 鹽液池容積的計算 ⑴ 稀鹽液池容積的計算 V1 ρyCy 71. 43 m3 （ 3— 1） BNa再生一臺（次） NaCl 消耗量 ； Cy氯化鈉溶液的質量分數用整數帶入（表 525） ； ρ g氯化鈉溶液的密度 (表 515)(g/cm3)； 選用尺寸為 1000 1000 1200mm ⑵濃鹽液池容積的計算 V2 24BNakTρε 241 .978 m3 （ 3— 2） K儲存食鹽的天數，一般為 515天； T鈉離子交換器延續(xù)運行時間 (h)； ρ 食鹽的視密度 (kg/m3),按 800kg/m3 計算； ε 食鹽的純度 ,一般為 . 選用尺寸為 1000 1000 1200mm 鹽液 泵的選擇 鹽液泵的流量 Qg= F Vy= 5= m3/h （ 3— 3） 式中 Vy鹽溶液的再生流速（表 525） (m/h) 鹽液泵的揚程取為 1020m 選用鹽液泵型號為 25FS318. 軟化水箱體積的確定 本鍋爐房設軟化水箱一只，其體積按 40min 的補給水量計算，即 28 交換器進水小時 最大流量 Qmax m3/h Qmax=(n V1+ Vz) F1 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 14 Vrs= wbG? = = m3 （ 3— 4） 現選用方形開式水箱，其尺寸為 2021 1600 1500mm,其公稱體積為 。 除氧系統的設備設計與選擇 本鍋爐房采用解析除氧， 即根據氣體溶解定律來進行的。其工作原理為使含氧水與不含氧氣體混合，由于不含氧氣體中氧氣分壓力接近于零，溶于水中的氧氣即會因水面上氧氣分壓力極小 而 從水中析出。 解析除氧裝置的主要設備有噴射器、解析器和反應器，現將它們的設計與選擇計算分別如下。 噴射 器 的設計計算 表 3— 5 噴射器的設計計算 序號 名 稱 符號 單位 計算公式及數值來源 數 值 1 除氧水量 G Kg/h 同補給水量 Gwb， 但考慮噴射器規(guī)格，選取 10000 2 除氧水溫度 t ℃ 選 定 12 3 除氧水中含氧量 Cho mg/h 據 水質資料 4 殘余含氧量 Czho mg/h 除氧裝置性能 5 換算系數 K m3 由 設計手冊 查取 6 每 m3水吸入脫氧氣體的計算體積 2V m3 C o C oC o 7 氣體密度 0? kg/ m3 主要是氮氣，取 t? kg/m3 273Ρ 0/（ t＋ 273） =273 (40＋ 273) 8 噴射系數 A kg/kg Ρ t V2/1000 103 9 系 數 C — 一般取用 2 107 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 15 10 環(huán)形室空間壓力 P3 Pa 取 用 75000 11 系 數 R — 取 用 30 12 噴嘴出口斷面水速 w2 m/s 2310 00 / ( )ART CP 30 13 噴嘴個數 n 個 為便于調節(jié)，不應少于 2個 3 14 每個噴嘴水流量 G1 kg/h G/n=10000/3 3333 15 噴嘴出口斷面積 f2 ㎡ G1/（ 3600 w2Ρ 3） 105 16 噴嘴出口直徑 d2 ㎜ 1000√4 2π 17 噴嘴進口斷面積 f1 ㎡ （ 15～ 25） f2=20 105 105 18 噴嘴進口直徑 d1 ㎜ 1000√4 1π 19 噴嘴長度 Lp ㎜ 100＋ 2d2=100＋ 2 113 20 噴射室長度 L3 ㎜ Lp－ 20=113－ 20 93 21 噴射室直徑 d3 ㎜ (5～ 7) d2,但必須≥ d1＋ 30=＋ 30 22 氣體入口管直徑 d0 ㎜ (3～ 4) d2,但必須≤ d3－ 25， 4d2=4 26 23 氣體流速 w3 m/s (～ )w2= 30 24 環(huán)形斷面積 f3 ㎡ G1AT/(1000 900 w3) 104 25 擴散管中的流體速度 w4 m/s 取 用 25 26 擴散管內的壓力 P4 Pa 取