Устройство и обслуживание натрий-катионитовых фильтров (НКФ)

Устройство и обслуживание натрий-катионитовых фильтров (НКФ)

27, Февраль, 2012

 

Устройство НКФ.

 НКФ предназначен для умягчения воды. Он представляет собой цилиндрический сварной корпус со сферическими днищами. К нижнему днищу приварены три опоры для установки фильтра на фундамент. Внутри фильтра размещены два распределительных устройства — верхнее и нижнее.Верхнее распределительное устройство предназначено для подвода и равномерного распределения по всему поперечному сечению фильтра обрабатываемой воды, регенерационного раствора, а также для отвода промывочной воды при взрыхлении загрузки.

 Нижнее распределительное  устройство предназначено для  равномерного распределения по  всему поперечному сечению фильтра  проходящей через него воды  при взрыхлении и предупреждении  выноса загрузки.

 Высота загрузки Na-катионита  – 2 метра.

 Пространство между  поверхностью катионита и верхним  днищем во время работы заполнено  водой и называется водяной  подушкой. Оно необходимо для  вмещения расширяющего слоя катионита  при взрыхлении.

Работа НКФ заключается  в периодическом осуществлении  четырёх операций составляющих полный рабочий цикл:

 

- взрыхление;

- регенерация;

- отмывка;

- умягчение.

 

Взрыхление производится перед каждой регенерацией восходящим потоком сырой воды с целью  устранения уплотнения слипшейся массы  катионита для обеспечения более  свободного доступа регенерационного раствора ко всем зёрнам катионита. Кроме  того, взрыхление предназначается для  удаления из фильтра накопившихся в  слое катионита загрязнений, вносимых с водой и раствором поваренной соли, а также мелких частиц катионита, образовавшихся вследствии его частичного измельчения в процессе эксплуатации.

 

Взрыхление является ответственной  операцией и неудовлетворительное его проведение влечёт за собой некачественную регенерацию ионообменного материала и сокращение времени работы фильтра.

 

Для проведения операции взрыхления необходимо открыть вентиль №2 на линии подачи сырой воды и вентиль  №5 на линии верхнего дренажа фильтра). Интенсивность взрыхления колеблется в пределах 3-4 л/сек*м2, что соответствует расходу воды 0.84-1.1 м3/ч и регулируется вентилем № 5 линии верхнего дренажа фильтра и вентилем №2 подачи воды на взрыхление.

 

Нормально взрыхление длится 15-20 минут и контролируется по осветленности промывочной воды, отбираемой из линии верхнего дренажа фильтра. Для этого при включении операции взрыхления выжидаем 1-2 минуты, пока движение воды не станет установившемся, а затем берем в стеклянную коническую колбу пробу вытекающей воды из фильтра. Если она содержит только муть и мелкие пылевидные частицы катионита (что является допустимым и даже желательным, так как свидетельствует о вымывании из фильтра ненужных мелких частиц), вентиль №5 верхнего дренажа открываем еще на 1-2 оборота, выжидаем 30-60 сек и снова берем пробу. Открытие вентиля №5 производим до тех пор, пока в пробе сливной воды не появятся в небольшом количестве достаточно крупные, быстро оседающих зёрна катионита. Тогда закрываем вентиль №5 на один оборот до появления мути в промывочной воде, и в дальнейшем взрыхление проводим при этом положении вентиля..

Взрыхление прекратить, как  только вода, вытекающая из фильтра, станет прозрачной.

 По окончании взрыхления  закрыть вентили №2 и №5.

 

Регенерация НКФ производится раствором поваренной соли, приготовленном в солерастворителе напорного типа.

 Для приготовления  раствора соли загружаем в  солерастворитель 13 кг соли, открываем  вентиль № 7 и заполняем солерастворитель  сырой водой. После заполнения  солерастворителя вентиль № 7 на линии сырой воды закрываем.  Для лучшего растворения соли  можно заполнить солерастворитель  горячей водой.

 После заполнения солерастворителя  водой раствор тщательно перемешиваем, чтобы во всем объеме солерастворителя  получить раствор соли высокой  концентрации (20-26 %). Объем солерастворителя  рассчитан на регенерацию только  одного фильтра.

 Для проведения регенерации  необходимо открыть вентиль №3  подачи раствора соли на фильтр  и вентиль №6 на нижнем дренаже  фильтра, затем открываем вентиль  № 8 подачи сырой воды на  эжектор. По манометру наблюдаем  за давлением воды на фильтре,  оно должно быть в пределах 0,35-0,4 МПа. Продолжительность пропуска  соли – 12-15 минут, пока не  пройдет расчетное количество  раствора соли из солерастворителя. Регенерацию прекращаем после  снижения уровня раствора в  солерастворителе до заборного  патрубка эжектора.

 После окончания проведения  регенерации закрываем вентили  в обратном порядке: сначала  вентиль №8, затем вентили №3  и №6. Даем 30 минут постоять загрузке  фильтра в солевом растворе  для полной замене ионов кальция  и магния, и только после этого  ставим фильтр на отмывку.

 Отмывка делается с  целью выпуска отработанного  регенерационного раствора и  продуктов регенерации (солей  кальция и магния) в дренаж.

 Отмывка проводится  сырой водой. Для этого открываем  вентиль №1 подачи сырой воды  на фильтр и вентиль №6 нижнего  дренажа фильтра. Скорость фильтрования  при отмывке катионита должна  быть в пределах 6-8 м3/час. В  случае необходимости бысто отмыть фильтр скорость фильтрования может быть увеличена до 10-12 м3/час.

 Длительность отмывки  фильтра колеблется в пределах 60-80 минут.

 Если НКФ после регенерации  включается в работу, отмывку  закончить при жёсткости 700 мкг.-экв./литр.

 Если же НКФ после  регенерации выводится в резерв, то во избежание пептизации  катионита он отмывается от  регенерационного раствора до  жёсткости исходной воды, а окончательная  его отмывка делается перед  включением НКФ в работу.

 Отрегенерированный и отмытый до нормы по жёсткости НКФ включают в работу.

 Для включения НКФ  в работу открыть вентиль №1  подачи сырой воды на фильтр  и вентиль №4 выход умягчённой  воды. Производительность фильтра  регулируется вентилем №4. Остальные  вентили должны быть закрыты.

 Скорость умягчения  воды должна соответствовать  1 м3/час.

 Контроль за работой  НКФ производить согласно графику.  К концу работы НКФ химический  контроль следует поводить чаще. Во время умягчения необходимо  проверять воду на вынос катионита.

 Если НКФ работает  периодически, то при очередном  включении его в работу жёсткость  выхода воды после НКФ может  увеличиться за счёт перехода  солей жёсткости с ионообменного  материала обратно в фильтруемую  воду. Это не свидетельствует  о том, что катионит истощён.  В данном случае первые порции  НКФ надо сбросить в дренаж, сделать затем анализ на жёсткость  и, если он станет соответствовать  норме, вновь включить НКФ в  работу.

 

Фильтры натрий-катионитовые параллельно-точные 1-ой ступени ФИПа I

   Фильтры натрий-катионитные параллельно-точные первой ступени ФИПа I, предназначены для обработки воды с целью удаления из нее ионов-накипеобразователей (Са2+ и М2+) в процессе катионирования. Фильтры используются на водоподготовительных установках промышленных и отопительных котельных.

 

   Пример условного  обозначения фильтра производительностью  20 м3/ч для умеренного климата  (У) и категории размещения  при эксплуатации (4) по ГОСТ 15150-69: ФИПа I – 1,0-0,6 Na У4. Диаметр - 1000 мм., рабочее давление — 0,6 МПа.

Устройство

    Натрий-катионитные параллельно-точные фильтры первой ступени (см. рис. 1)  представляют собой вертикальный однокамерный цилиндрический аппарат и состоят из следующих основных элементов: корпуса, верхнего и нижнего распределительных устройств, трубопроводов и запорной арматуры, пробоотборного устройства и фильтрующей загрузки.

Рис. 1. Фильтр натрий-катионитовый параллельно-точные 1-ой ступени ФИПа I

 

   Стальной цилиндрический  корпус с эллиптическим верхним  и нижним днищами, днища приварены  к цилиндрической обечайке фильтра.    Корпус фильтра снабжен верхним  люком, предназначенным для загрузки  фильтрующего материала и периодического  осмотра его поверхности и  лазом Ду 400 мм для проведения внутренних монтажных работ.

   В нижней части  обечайки фильтра имеется отверстие  для выгрузки фильтрующего материала  закрытое заглушкой. В центре  верхнего днища фильтра проварен  фланец, к которому снаружи присоединен  трубопровод, подающий воду на  обработку. В центре нижнего  днища снаружи приварен патрубок, отводящий отработанную воду.

   Верхнее распределительное  устройство предназначено для  отвода обрабатываемой   воды   и   регенерационного   раствора   и отвода взрыхляющей воды.

   Нижнее распределительное  устройство предназначено для  обеспечения равномерного сбора  обработанной воды, равномерного  распределения взрыхляющей воды. Нижнее   распределительное устройство  представляет собой горизонтальную  трубчатую систему с равномерно  расположенными по всей поверхности  щелевыми колпачками.

   Верхнее и нижнее  распределительные устройства устанавливаются  строго горизонтально.

Фронтовые трубопроводы с  запорной арматурой позволяют осуществлять подвод к фильтру и отвод из него всех потоков воды и регенерационного раствора в процессе эксплуатации фильтра.

   Пробоотборное устройство размещено по фронту фильтра и состоит из трубок, соединенных с трубопроводами подаваемой на обработку и обработанной воды, вентилей и манометров, показывающих давление до и после фильтра.

   Устройство для  отвода воздуха служит для  периодического отвода воздуха,  скапливающегося в верхней части  фильтра и представляет собой  трубку с вентилем.

 

Принцип работы

    Исходная вода  поступает в фильтр под напором  и проходит через слой катионита  в направлении сверху вниз. При  этом происходит умягчение воды  путем обмена ионов кальция  и магния на эквивалентное  количество ионов натрия-катионитовой загрузки.

    Цикл работы  фильтра состоит из следующих  операций: умягчение, взрыхление, регенерация,  отмывка.

   Рабочий цикл фильтра  заканчивается, когда жесткость  фильтра начнет превышать 0,1 мг-экв/л. Продолжительность взрыхления 15-30 минут при интенсивности 3-4 л/м2.Взрыхление предназначено для устранения уплотнения   катионита. Регенерация катионита проводится с целью обогащения его ионами натрия и производится 5-8%-ным раствором NaCl. После регенерации в направлении сверху вниз ионообменный материал отмывается от регенерационного раствора и продуктов регенерации.

 

 

 

Номенклатура и общая  характеристика фильтров ФИПа I

Обозначение типоразмера	Рабочее давление, МПа	Условный  диаметр  фильтра, мм	Высота фильтрующего  слоя, мм, не более	Производительность,  м3/ч	Масса  комплекта,  кг
ФИПа I-0,5-0,6 Na	0,4	500	1000	10	307
ФИПа I-0,7-0,6 Na	0,6	700	2000	10	620
ФИПа I-1,0-0,6 Na	0,6	1000	2000	20	1090
ФИПа I-1,4-0,6 Nа	0,6	1400	2000	46	1240
ФИПа I-1,5-0,6 Nа	0,6	1500	2000	50	1570
ФИПа I-2,0-0,6 Na	0,6	2000	2500	80	3100
ФИПа I-2,6-0,6 Na	0,6	2600	2500	130	4600
ФИПа I-3,0-0,6 Na	0,6	3000	2500	180	5270

 

Фильтры натрий-катионитовые параллельно-точные II-ой ступени ФИПа II

   Фильтры ионитные параллельно-точные второй ступени ФИПа II, предназначены для работы в различных схемах установок глубокого умягчения и полного химического обессоливания для второй и третей ступени Na- и Н-катионирования и анионирования. Используются на водоподготовительных установках электростанций, промышленных и отопительных котельных.

 

Устройство

    Ионитные параллельно-точные фильтры второй ступени представляют собой вертикальные однокамерные аппараты. Каждый фильтр состоит из корпуса, нижнего и верхнего распределительных устройств, трубопроводов и запорной арматуры, пробоотборного устройства и фильтрующей загрузки.

 

Рис. 2. Фильтр натрий-катионитовый параллельно-точные 2-ой ступени ФИПа II

 

   Цикл работы ионитных параллельно-точных фильтров второй ступени состоит из следующих операций:

- катионирование (анионирование);

- взрыхление;

- регенерация;

- отмывка.

   Ионирование происходит следующим образом: вода, прошедшая обработку на ионитных параллельно-точных фильтрах первой ступени, поступает в фильтр и проходит через слой зернистого оинообменного материала в направлении сверху вниз. При этом катионит поглащает из воды ионы Ca2+, Mg2+ и заменяет их эквивалентным количеством ионов H+ или Na+. Анионы кислот, образовавшиеся при водород-катионировании (SO42-, Cl-, SiO32-) задерживаются анионитом.

   Взрыхление предназначено  для устранения уплотнения ионообменного  материала, препятствующего свободному  доступу регенерационного раствора  к его зернам.   

   Регенерация катионита  для обогащения его ионами  Na+ и H+ производится растворами соответственно NaCl (5-8 %-ным) и H2SO4 (1-2 %-ным), регенерация анионита для обогащения его ионами ОН- - раствором NaOH.

   Отмывка ионообменного  материала от регенерационного  раствора и продуктов регенерации  обессоленной воды происходит  в направлении сверху вниз.

 

Номенклатура и общая  характеристика фильтров ФИПа II

Обозначение типоразмера	Рабочее Давление, МПа	Условный  диаметр  фильтра, мм	Высота фильтрующего  слоя, мм, не более	Производительность,  м3/ч	Масса  комплекта,  кг
ФИПа II-1,0-0,6 Na	0,6	1000	1500	40	910
ФИПа II-1,4-0,6 Na	0,6	1400	1500	92	1310
ФИПа II-1,5-0,6 Na	0,6	1500	1500	90	1510
ФИПа II-2,0-0,6 Na	0,6	2000	1500	150	2510
ФИПа II-2,6-0,6 Na	0,6	2600	1500	250	4200
ФИПа II-3,0-0,6 Na	0,6	3000	1500	350	4960