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全自动软水器设计

 

1、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
1.0-5.0gpm/ft3
1.0-5.0gpm/ft3此指标是用来衡量再生液与树脂接触的时间
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
再生剂耗量
2-2.4Kg/KgCaCO3
(100-120g/mol)
80-174g/mol
盐耗由进水含盐量及硬度决定,具体须查表
浓度
5-8%
8-10%
 
流速
4-6m/h
(0.25-0.90gpm/ft3
0.5 gpm/ft3
无顶压逆流再生小于2m/h以防树脂乱层
置换
水耗
0.5-1树脂量
0.5-1树脂量
 
流速
同再生流速
0.3 gpm/ft3
 
时间
计算确定
计算确定
 
正洗
水耗
3-6倍树脂量
3-6倍树脂量
以出水达到合格为止
流速
12-20m/h
同反洗流速
 
工作交换容量
40-45KgCaCO3/m3
(0.8-0.9mol/L)
0.9-1.37 mol/L
美国树脂的交联度大于8%
因此交换能力略大于国产树脂
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

2、全自动软水器主要参数计算
(1)反洗流速计算:
通过流量控制孔板来实现对反洗流速的控制,富来公司提供了从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,能大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     5 gpm/ft2
      反洗流量= /4×(39.37/12)2×5=42.24gpm (1英尺=12英寸)
查: fleck公司反洗流量孔板参数表(表一)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

再生系统
尺寸
部件编号
孔板规格(gpm)
1600
3/8”
60029
0.125、0.25、0.5、1.0
1610
3/8”
60011
0.125、0.25、0.5、1.0
1700
1/2”
60361
1.2、1.5、2.0、2.4、3.0、3.5、4.0、5.0、7.0
1800
1”
60710
10.0、12.0、15.0、20.0、25.0

 
排水流量控制孔板

孔板数
尺寸
部件编号
孔板规格(gpm)
1
1/2”
60361
0.6、0.8、1.0、1.2、1.3、1.5、1.7、2.0、2.4、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、6.0、7.0
1
3/4”
60365
0.6、0.8、1.0、1.2、1.3、1.5、1.7、2.0、2.4、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、6.0、7.0
1
1”
60366
0.6、0.8、1.0、1.2、1.3、1.5、1.7、2.0、2.4、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、6.0、7.0
1
1”
60710
10.0、12.0、15.0、20.0、25.0
4
2”
60711
30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、100
16
3”
60728
up to 100

(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240gClNa/L再生树脂或查阅树脂公司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箱中的饱和溶液吸入软水器,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,在设计射流器时已通过计算使得在一定期的工作压力(20-60psi)下,其注入软水器的盐液浓度在8%-12%之间。
(4)再生液流速
全自动软水器的再生液流速是通过选择合适的射流器来加以控制。
例如:上例中的软水器放入了660L(23.3 ft3)阳离子交换树脂,根据标准,
设: 单位树脂的再生液流量为                 0.5 gpm/ft3
      交换器再生液流量=23.3×0.5=11.6gpm       (1ft3=28.3L)
查: fleck公司提供的射流器参数表(表二)得40psi压力下选用1800系列,6#射流器流量为10.8gpm实际再生液流量为0.46gpm/ft3
 
射流器参数表
1600系列

进水压力
射流器出口总流量(gpm)注:1gpm=227L/h
P.S. I.
#000褐色
#00紫色
#0红色
#1白色
#2蓝色
#3黄色
#4绿色
20(0.14MPa)
0.22
0.30
0.42
0.42
0.85
1.10
1.24
30(0.21MPa)
0.24
0.40
0.48
0.56
1.05
1.32
1.48
40(0.28MPa)
0.26
0.46
0.53
0.66
1.22
1.58
1.72
60(0.41MPa)
0.30
0.56
0.60
0.74
1.52
1.84
2.10
90(0.62MPa)
0.36
0.62
0.67
0.84
1.72
2.17
2.58
120(0.83MPa)
0.36
0.68
0.71
0.94
1.86
2.46
3.25

 
1610系列

进水压力
射流器出口总流量(gpm)注:1gpm=227L/h
P.S. I.
#000褐色
#00紫色
#0红色
#1白色
#2蓝色
#3黄色
20(0.14MPa)
0.22
0.38
0.60
0.82
1.00
1.20
30(0.21MPa)
0.25
0.44
0.66
0.92
1.25
1.35
40(0.28MPa)
0.28
0.48
0.72
1.02
1.40
1.56
60(0.41MPa)
0.30
0.52
0.78
1.12
1.52
1.75
90(0.62MPa)
0.34
0.57
0.85
1.24
1.67
1.90
120(0.83MPa)
0.36
0.66
0.94
1.65
1.83
2.15

1700系列

进水压力
射流器出口总流量(gpm)注:1gpm=227L/h
P.S. I.
#3C黄色
#4C绿色
#5C白色
#6C红色
20(0.14MPa)
1.35
2.19
3.24
3.50
30(0.21MPa)
1.91
2.75
4.11
4.65
40(0.28MPa)
2.05
3.41
4.97
5.40
60(0.41MPa)
2.31
3.75
5.78
6.57
90(0.62MPa)
2.55
4.06
6.45
7.81
120(0.83MPa)
2.76
4.34
6.89
8.75

 
1800系列

进水压力
射流器出口总流量(gpm)注:1gpm=227L/h
P.S. I.
#4绿色
#5红色
#6白色
#7蓝色
#8黄色
#9紫色
#10黑色
20(0.14MPa)
3.9
5.8
7.1
10.3
12.2
17.5
18.0
30(0.21MPa)
5.0
7.6
10.5
16.0
18.1
25.1
27.5
40(0.28MPa)
5.1
7.7
10.8
16.1
18.2
25.2
27.6
60(0.41MPa)
5.3
8.7
12.1
18.0
21.8
28.6
32.5
90(0.62MPa)
6.0
10.0
13.3
19.9
24.6
32.6
36.6

 
(5)再生液耗量
全自动软水器的再生剂量是通过控制盐补水量来达到控制再生剂量。
例如:上例中通过查阅树脂资料及进、出水质确定:再生盐耗为每升树脂使用160克盐,再生总盐耗量=单位树脂再生盐耗×树脂量=160×660=105600g=105.6kg,根据饱和盐液浓度为26%左右,由溶液浓度计算公式得到:溶液浓度(%)=溶质/(溶质+溶剂)×100%,溶剂=溶质×[100%-溶液浓度(%)]/溶液浓度(%),盐箱补水量=[100.5×(100-26)]/26=298.8kg=298.8L=78.8加仑
查: fleck公司提供的盐箱补水流量控制孔板参数表得,若选用7gpm的流量控制孔板,则盐箱补水时间=盐箱补水量/单位时间补水量=78.8/7=11.25分钟
设定:为12分钟补水。
注: 在通常情况下盐箱补水时间考虑10-20分钟
 
另: 英制简易算法:
设: 饱和盐液每一加仑水溶解1.35kg盐
本例:再生总盐耗量=单位树脂再生盐耗×树脂量=160×660=105600g=105.6kg
盐箱补水量=105/1.35=78.2加仑
 
(6)再生吸盐设置时间的确定
根据射流器,通常射流器吸盐量为射流器总流量的38%,#6射流器在40psi压力下
吸盐量=10.8×0.38=4.1gpm 
吸盐时间=饱和盐液量/单位吸上盐液量=(盐箱补水量+盐耗量)/(单位吸上盐液×1.14)=(298.8+105)/(1.14×4.1×3.787)=22.81分钟(注:1加仑=3.787
置换时间=置换水量/单位慢洗流量
根据规范规定:置换水量=树脂装载量=660L=174.28加仑
单位慢洗流量=交换器再生液流量-吸盐量=10.8-4.1=6.7gpm,
置换时间=174.28/6.7=26.01分钟,
总吸盐置换时间=吸烟时间+置换时间=22.81+26.01=48.82分钟
设定:为50分钟。
(7)系统压降计算
      全自动软水器由以下几部分组成:
      控制阀压降、树脂层压降、补水器压降
      控制阀压降=(运行流量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:察布水器公司提供的压降计算图表
 
3、软水器设计计算步骤
第一步 收集原始参数
水源资料:江河水、湖泊水、海水、城市自来水、地下水。
水质资料:钙、镁、铁、钾、钠、碳酸根、重碳酸根、氯、氯气、氧、悬浮物、有机物等。
软水用途:锅炉、反渗透、工业用水、生活用水。
出水水质:出水硬度要求。
出水水量:每小时产水量、一天总出水量、一天连续运行时间。
工作环境:进水温度、进水压力、后置设备、场地面积。
第二步 确定系统方案
启动再生的方式:时间型、流量型。
    时间型:适用于产水量较小(一般2t/h以下)、且一天运行时间不小于12小时。
    流量型:适用于各种不同的运行工况,且比时间型省盐、省水。
            选用流量型其软水器交换能力应至少满足六小时的出水要求。
确定再生盐耗及树脂装载量
根据原水水质及出水要求查树脂资料来确定再生盐耗。
根据再生盐耗来确定树脂交换能力。
确定交换罐数量、运行方式(单罐运行、一用一备或多用一备、双罐或多罐同时运行先后再生)、运行流速。
第三步 交换器计算
    确定交换器直径、确定交换器高度、确定反洗流量孔板、确定射流器、确定盐箱注水量、确定盐箱注水孔板、确定再生个阶段时间。

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