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软水器运行经济性评价(第50期)

在软水器正常运行情况下,通常可通过盐耗或比耗、工作交换容量等指标来评价软水器运行经济性是否良好。

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软水器设计方案需具备经济性

  1. 再生盐耗和比耗

    使离子交换树脂恢复1mol的交换能力,所消耗再生剂的量(g),称为再生剂的耗量,用盐再生时,也称为盐耗。从理论上计算,使钠离子交换树脂恢复1mol的软化能力,需58.5gNaCl

    但实际再生时,所需的盐耗往往要大于理论值,通常将再生时盐的实际消耗量与再生剂的摩尔质量(即理论量)的比值称为再生剂比耗。

    一般软水器的再生剂比耗,顺流再生不应大于2.5,逆流再生不应大于2,否则认为经济性不好,需检查原因。软水器实际再生盐耗(g/mol)和比耗可分别按式1和式2计算。

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    式1

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    式2

    式中:

    mcz——再生一次用盐中氯化钠的量(按100%NaCl计),g;

    Q——软水器的周期制水量,m3

    YD——制水周期中原水的平均硬度,mmol/L;

    YDC——软化水的残留硬度,当它比原水硬度小很多时,可忽略不计。

    58.5—— NaCl的摩尔质量,g/mol。

    自动软水器的盐耗及比耗过高时,一般可从以下几方面检查原因并进行调试和改进:

  2. 盐箱中盐水液位是否过高,导致吸盐过多?

  3. 设置的周期制水量是否过少,导致树脂尚未失效就提前再生?

  4. 树脂是否受污染或“中毒”,导致交换作用降低?

  5. 是否因为树脂流失,导致树脂层高度不足,在用盐量不变的情况下周期制水量减少?

  6. 工作交换容量

    工作交换容量是指树脂在工作状态下所能交换离子的量,一般新树脂的工作交换容量大于1000mol/m3,但对于自动再生软水器,为了确保制水周期内出水合格,周期制水量的设置会比较保守,以致实际工作交换容量会打折扣。

    另外,树脂使用后由于受到污染或者再生效果不好等原因,也会使工作交换容量下降,这种情况需要查明原因后加以改进。

    一般自动再生软水器实际工作交换容量下降至小于500mol/m3(手动再生交换器为小于800mol/m3),认为运行经济性不好,需检查原因并进行改进。钠离子交换树脂的实际工作交换容量Emol/m3)可按式3测算。

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    式3

    式中:

    Q——交换器周期制水量,t或m3

    YD——交换器进水的平均硬度,mmol/L;

    YDC——钠离子交换器出水硬度,mmol/L;(该值很小时可忽略不计)

    VR——树脂罐中树脂的体积,m3

    当树脂工作交换容量明显降低,可从以下几方面检查原因并进行改进:

  7. 树脂再生是否达到要求?(例如:盐罐中的盐是否足够?盐液高度是否合适?进水压力、盐水浓度和流速是否符合要求?)

  8. 树脂是否被污染或“中毒”?

  9. 树脂层高度是否足够?

  10. 运行制水的流速是否过快?

  11. 设置的周期制水量是否过少,树脂尚未失效就提前再生,未得到充分利用?

    举例

    某台流量型软水器,树脂填装体积0.5m3,用于蒸汽锅炉补给水处理,平均进水硬度3.6mmol/L,要求出水硬度小于0.03mmol/L,设置软水器周期制水量90m3可保证出水合格,每次向盐罐内加盐200kgNaCl含量96%),平均再生3次后盐罐内无固体盐,需重新加盐,请问该软水器运行经济性如何?

    解答:

    该软水器实际盐耗=(200÷3×1000)×96%÷(90×3.6)≈198g/mol

    实际再生剂比耗=198÷58.5≈3.4

    实际工作交换容量:E=90×3.6÷0.5=648 mol/m3

    该软水器用盐比耗较高。由于实际工作交换容量符合要求,且再生之前仍能保证出水合格,说明树脂和周期制水量的设置正常,可能的原因是盐罐的液水液位过高导致盐耗高,检查、调节盐水液位控制器和吸盐时间,并进行测试确认。

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    有些地区采用非国际标准单位,软化阀相关计算时需进行换算,常见单位换算为:

    1mmol/L(1/2Ca2+、1/2Mg2+)=50PPM(以CaCO3计)

    1mmol/L(1/2Ca2+、1/2Mg2+)=2.92grain/gallon(格令/加仑)

    1grain/gallon(格令/加仑)=17.1PPM(以CaCO3计)

    1m3=264gallon(US)(美加伦)=220gallon(UK)(英加伦)

    1kg=2.2pounds(英磅)

    1PPM=1mg/L