Работу можно загрузить в формате Word
В предыдущем разделе (Лист1) мы пытались разобраться с основами водоприготовления применительно к наладке и компьютерным расчетам. Но "ехать" мы должны все же в воднохимический режим. Это очевидно, ведь полученная на ВПУ вода это одна из составляющих питательной воды. Даже если вы занимаетесь водоприготовлением, а не водным режимом, то все равно не помешает прикинуть баланс, чтобы хотя бы для себя понимать вклад и значимость водоприготовления в обеспечение качества питательной воды.
При совместных регенерациях второй и первой ступеней ионирования и соответственно "сумасшедших" расходах на вторую ступень щелочи и кислоты, а также при небольшой доле подпитки может оказаться, что качество получаемой воды вообще не лимитирует воднохимический режим. Что же, наши задачи тогда отпадают? Нет, остается очень даже очевидная задача - наведение порядка в эксплуатации ВПУ. Здесь возможны разные варианты в зависимости от личных способностей и предпочтений. Я бы разделил эту задачу на наведение технического порядка и на порядок - "Норматив". При очень низком порядке и уровне эксплуатации на первый план выходит технический порядок, а всем прочим уже просто нет смысла заниматься. Мы проверяем исправности дренажных и распределительных устройств, уровни и качество загрузок материалов. Кто-то займется даже, скажем, исправностью насосов. У нас есть старшие товарищи наладчики, которые могут весьма подробно проконсультировать на этот счет.
Но положим, что с техническим порядком есть более или менее порядок и без нас. Опять мы уже не у дел? Нет, есть еще порядок "Норматив" и он как раз по нашей компьютерной теме. Если у нас есть правильно работающая программа, позволяющая просчитать обменные емкости материалов и качество воды по стадиям при эксплуатационных расходах реагентов и с учетом старения материалов и т.п., то этот расчет может служить ориентиром того, что должно быть. Если есть существенные отклонения от расчета в худшую сторону, то это указание на то, что есть непорядок, который следует устранять. Возможно, он тоже окажется в неисправности дренажных устройств и т.п. Возможно, расчет подскажет, что есть потери щелочи или кислоты. Возможно, что и просто эксплуатация неправильно определяет расходы на регенерацию щелочи и кислоты. Так, например, при определении расхода щелочи надо учитывать ее плотность в баке мернике. "Ну как же, мы уже двадцать лет считаем эти расходы, а вы говорите, что мы делаем это не так" - такие разговоры по поводу неучета или неправильного учета этой плотности у меня не раз бывали даже с самым опытным персоналом.
Опять же поднимем квалификацию эксплуатационного персонала еще на одну ступень. Бывает и такое, что есть порядок и технический и режимный. Теперь уж точно нам там нечего делать? Вода (ее качество) в порядке (не лимитирует), исправность оборудования - в порядке, технологическая часть регенерации и т.п. тоже в порядке - реагенты не теряют и правильно их считают. Нет, и здесь для нас остаются задачи. Та же оптимизация или что-то в этом роде более "благозвучное" в бытовом плане. Если, скажем, качество обессоленной воды нас не лимитирует, то остаются вопросы как более экономично распределить расходы на регенерацию фильтров щелочи и кислоты. Как сократить стоки, если они лимитируют и за них штрафуют. Наконец, остается и вопрос удобства эксплуатирования ВПУ. Например, предложения по приборному контролю.
Однако пора переходить и к следующему "общему моменту".
Каждый наладчик делает себе подборку разных, важных с его точки зрения, материалов, сопровождая их своими дополнениями, комментариями и т.д. Например...
Механические фильтры
В.М.Герзон, А.П.Мамет, Е.Б.Юрчевский. Управление водоподготовительным оборудованием и установками. Энергоатомиздат. М, 1985г. Стр.16, п. 1.5.
-------------------------------- После осветлителей остаточное содержание взвеси в коагулированной воде обычно составляет не менее 10-20 мг/л. Более глубокое удаление взвешенных веществ из воды достигается фильтрованием ее через зернистую загрузку из инертных частиц небольшого размера. В процессе фильтрования на зернистом слое осаждаются взвешенные вещества, что влечет за собой увеличение перепада давления. После достижения предельного перепада или появления проскока взвеси фильтрующую загрузку следует промыть от задержанных загрязнений подачей воды в направлении, обратном направлению фильтрования.
Продолжительность времени между двумя взрыхляющими промывками может быть определена по формуле
t=G*S*H/(v*Cisx), где G - грязеемкость единицы объема фильтрующей загрузки; S - площадь фильтрования; v - скорость фильтрования, Cisx - концентрация взвеси в исходной воде.
В зависимости от природы улавливаемых частиц и зернистости загрузки задержание взвеси может происходить: на поверхности фильтрующего слоя, где образуется грязевая пленка, способная улавливать мельчайшие частицы взвеси (так называемое пленочное фильтрование);
во всем объеме фильтрующей загрузки (адгезионное фильтрование);
частично на поверхности фильтрующего материала, а частично во всем объеме.
При пленочном режиме фильтрования грязевая пленка оказывает дополнительное быстро и непрерывно возрастающее гидравлическое сопротивление, что вызывает необходимость в частой промывке фильтрующего материала для удаления задержанной взвеси. Грязеемкость фильтрующей загрузки при пленочном режиме фильтрации невелика.
Адгезионному фильтрованию соответствует значительно большая грязеемкость фильтрующей загрузки при сравнительно малом гидравлическом сопротивлении. Адгезионное фильтрование характерно для крупнозернистой загрузки и высоких скоростей фильтрования.
Главным препятствием для реализации адгезионного фильтрования является гидравлическая классификация зерен фильтрующей загрузки, происходящая в ходе выполнения взрыхляющих промывок, в результате чего на поверхности фильтрующего слоя собираются мелкие зерна, а внизу - крупные.
Для загрузки механических фильтров в энергетике чаще всего применяют дробленый антрацит, а при отсутствии ограничений по кремниевой кислоте и жесткости кварцевый песок и мраморную крошку. Характеристики этих материалов приведены в табл. 1.2.
Hезависимо от материала фильтрующей загрузки ее эквивалентный диаметр и толщину фильтрующего слоя стремятся подобрать таким образом, чтобы достижение предельного перепада давления соответствовало или достигалось ранее начала проскока частиц взвеси в фильтрат.
Реально механические фильтры с правильно подобранной и тщательно отмытой фильтрующей загрузкой обеспечивают остаточное содержание взвеси в фильтрате на уровне 1-1.5 мг/л.
Для отмывки фильтрующей загрузки от задержанных загрязнений фильтрующий слой необходимо взвесить в восходящем потоке воды и обеспечить необходимую интенсивность столкновения гранул фильтрующей загрузки между собой, чтобы удалить с их поверхности налипшие загрязнения. Для тщательной отмывки фильтрующего слоя его промывку необходимо вести с интенсивностью, обеспечивающей 50%-ное расширение фильтрующего слоя. Hеобходимо также обеспечить взвешивание наиболее крупных зерен фильтрующего слоя. При эксплуатации интенсивность взрыхляющей промывки корректируется во времени года в соответствии с изменением температуры промывной воды.
Таблица 1.2. Характеристика фильтрующих материалов кварцевый песок, мраморная крошка и антрацит
Расход и продолжительность пропускания промывочной воды и воздуха определяют эффективность промывки загрузки, восстановление ее фильтрующей способности.
В зависимости от концентрации взвеси в исходной воде скорость фильтрования в механических фильтрах обычно поддерживается в пределах 5-10 м/ч в расчете на незаполненный фильтрующей загрузкой аппарат, а истинная скорость обрабатываемой воды в порах фильтрующей загрузки составляет 12-25 м/ч. После завершения взрыхляющей промывки механический фильтр включается в работу, но первые порции фильтрата (в течение 10-15 мин) обычно сбрасываются в дренаж.
------------------------------------ Дополнения/комментарии. Механический фильтр является важным элементом водоприготовительной установки. От его работы зависит загрязненность ионитов в предвключенном и даже в основном Н-катионитовом фильтре первой ступени, а порой и в последующих фильтрах. "Проскок" взвешенных веществ после мехфильтра определяется вымыванием этих веществ из нижних слоев или, иначе говоря, остаточной загрязненностью материала фильтра. При взрыхлении фильтра материал не только отмывается от загрязнений, но и перемешивается, создавая более или менее равномерную загрязненность по всем слоям. Эта загрязненность и обусловливает проскок. Остаточная загрязненность, как вы уже догадались, зависит от режима взрыхления фильтра. Некоторые наладчики для большей эффективности очистки материала используют при взрыхлении сжатый воздух. Отключается мехфильтр на взрыхление "по святцам" по увеличению перепада давления на нем или по увеличению проскока. Привалов Н.А. полагает, что лучше не дожидаться этих увеличений, а отключать мехфильтр по времени его работы или по количеству пропущенной воды. Такой подход не только упрощает условия эксплуатации фильтров но, что главное, уменьшает возможность загрязнения ионитов.
Декарбонизаторы
В той же книге Герзона и др. Стр.63, п. 3.1
Удаление растворенных газов
------------------------------------ В соответствии с законом распределения Генри равновесная концентрация растворенного в жидкости газа Cg описывается уравнением
Cg=K*p*Pg/Pa*Ka*(Po-Pv)/Pa где K - константа Генри; p - плотность газа при нормальных условиях; Pg - парциальное давление газа над водой; Pv - парциальное давление водяных паров; Po - общее давление; Pa - атмосферное давление.
В термических деаэраторах благодаря образованию пузырьков газа и их барботажу через слой воды, а также диффузии газов через развитую поверхность контакта фаз равновесие между жидкой и газовой фазами устанавливается значительно быстрее. Путем образования и удаления пузырьков из воды извлекается до 90-95% растворенных в ней газов. Остальные 5-10% газов удаляются из воды диффузией.
Уравнение массопередачи для диффундирующих газов записывается в следующем виде:
G=k*dC*F где k - коэффициент массопередачи; dC - разность концентраций в газовой и жидкой фазах; F - площадь контакта фаз. <<Тут авторы допустили неточность. Движущая сила dC берется как разность между исходной и равновесной концентрациями в воде, а между фазами берется разность химических потенциалов до установления равновесия.>>
Для декарбонизации воды осуществляется тесный контакт воздуха с водой с целью поддержания возможно более низкого парциального давления углекислоты над поверхностью воды для удаления из нее CO2. Декарбонизацией удается снизить концентрацию CO2 в воде до 5-6 мг/л и ниже. Hа эффективность декарбонизации влияют удельный расход продуваемого воздуха, температура обрабатываемой воды и показатель рH, а также удельная поверхность контакта воды с газовой фазой.
Плотность орошения для декарбонизаторов с насадкой из колец Рашига поддерживается на уровне 60 м3/(м2*ч). Чтобы довести остаточное содержание углекислоты в обработанной воде до 5-6 мг/л, удельный расход воздуха должен составлять 25-30 м3/м3. Если же остаточное содержание углекислоты не должно превышать 3-4 мг/л, то удельный расход воздуха увеличивается до 50-60 м3/м3. Такие декарбонизаторы сверху орошаются обрабатываемой водой, а снизу в них с помощью низконапорных вентиляторов под давлением 0.015-0.02 МПа вдувается воздух.
------------------------------------ Дополнения/комментарии. Согласно сохранившимся у меня ведомостям контроля работы ВПУ АТЭЦ-2, содержание свободной углекислоты после декарбонизатора находится в пределах 0.66-1.32 мг/л. При таком низком уровне концентраций деталями уже можно пренебречь и принять для дальнейших расчетов некоторую среднюю концентрацию CO2 после декарбонизатора, например, 1 мг CO2/л. И все же...
Пренебрегая содержанием CO2 в воздухе после напорного вентелятора и содержанием CO2 в декарбонизарованной воде, пренебрегая изменением объема воздуха с изменением температуры и пренебрегая неидеальностью процесса, можем записать баланс
Gv*Ci=Dv*Cvk где Gv и Dv - расходы воды и воздуха в м3/ч; Ci и Cvk - исходное содержание углекислоты в воде и ее конечное содержание в воздухе после декарбонизатора в мг/дм3. Используя соотношение Cvk/Ck=K, где Ck - конечное содержание углекислоты после декарбонизатора в мг/дм3 (то же, что и мг/л), можем записать
Gv*Ci=Dv*K*Ck
Ck=Gv/Dv*Ci/K Аппроксимирующая формула для коэффициента распределения:
K=0.159+33448*(t+60)^-2.45
Теперь построим фрагмент:
Как ни странно, но этот грубый фрагмент (работу его см. в Excel) неплохо корреспондирует с тем, что имело место на Астраханской ТЭЦ-2.
Осветлители
В той же книге Герзона и др. Стр.9, п. 1.2
Известкование воды
--------------------------------- Теоретическая глубина умягчения воды известкованием определяется растворимостью карбоната кальция и гидроокиси магния и зависит от температуры ведения процесса; практически не удается добиться получения жесткости известкованной воды ниже 1 мг-экв/л.
Происходящая при коагуляции в условиях известкования воды реакция записывается таким образом:
4FeSO4+4Ca(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3+4CaSO4 Если концентрация катионов кальция больше концентрации бикарбонатных ионов для определения дозы извести используется следующая формула:
Di=28*(Cco2/22+Chco3/61+Dk/e+0.5)*100/Ci, где Cco2, Chco3 - концентрация в обрабатываемой воде свободной углекислоты и бикарбонатных ионов, мг/л; Dk - доза коагулянта, мг/л; e - эквивалентный вес активного вещества в коагулянте (для FeSO4 - 76 мг/мг-экв, для FeCl3 - 54 мг/мг-экв); Ci - содержание CaSO4 в применяемой извести, %; 0.5 - рекомендуемый избыток извести. Если концентрация катионов кальция меньше концентрации бикарбонатных ионов для определения дозы извести используется следующая формула:
Di=28*(Cco2/22+2*Chco3/61-Cca/20+Dk/e+1)*100/Ci, где Cca - концентрация катионов кальция, мг/л.
Доза вводимого коагулянта определяется экспериментально для каждого водоисточника и обычно составляет 0.25-0.75 мг-экв/л.
Температуру ивесткуемой воды рекомендуется принимать в пределах 30-40 оС, причем во избежание конвекционных токов воды, взмучивания слоя осадка и выноса его температурный градиент в различных участках не должен превышать 1 оС.
Hа протекание процесса известкования сказывается также уровень шламового фильтра в осветлителе, который обеспечивает нужное количество твердой фазы (шлама) и продолжительность контакта с ним обрабатываемой воды.
Эффективность процесса оценивается по качеству известкованной воды (прозрачности, щелочности, жесткости, окисляемости, концентрации кремниевой кислоты).
Осветлители, в которых производится реагентная обработка воды и ее осветление до остаточной концентрации взвешенных веществ на уровне 10-20 мг/л, являются основным элементом технологической схемы предварительной очистки.
Для осуществления контакта обрабатываемой воды и ранее выпавшего осадка, служащего катализатором выделения взвеси, в осветлителях организуется восходящее движение воды через слой осадка со скоростью, обеспечивающей псевдоожижение этого шлама, но меньшей, чем гидравлическая крупность хлопьев осадка. Образовавший грубодисперсный осадок удаляется с продувкой.
К основным условиям глубокой очистки воды относятся: стабильность температуры обрабатываемой воды, колебания которой не должны превышать 1 оС; постоянная производительность, с максимальным отклонением не более 2.5%; оптимальная продувка, а также требуемые соотношения расходов обрабатываемой воды и реагентов.
--------------------------------------- Н.А. Мещерский. Эксплуатация водоподготовительных установок электростанций высокого давления, М-Л, Энергия, 1965г. Стр.56 и далее...
--------------------------------------- При известковании наряду со стремлением в максимальной степени удалить из воды ионы HCO3, CO3, Ca, Fe++, SiO3, а также SiO2 и CO2, взвешенные и органические вещества магний удаляют в осадок только в таком количестве, чтобы содержание его в осадке, если это возможно, не превышало 5-7%, но и не было меньше 2-3% суммы CaCO3+Mg(OH)2. Меньшее содержание магния может привести к получению мелкодисперсного, плохо осаждающегося CaCO3, а большее замедляет кристаллизацию CaCO3 и приводит к образованию легкого хлопьевидного осадка.
При высокой кальциевой карбонатной жесткости часть извести можно заменять едким натром, что позволяет снизить жесткость обработанной воды и уменьшить нагрузку на Na-катионитовые фильтры <<однако NaOH дороже NaCl плюс усложнение режима и без того капризного осветлителя, так что это сомнительный по ценности совет>>
Оптимальной реакцией для удаления из воды органических гуминовых веществ и цветности является рН<7, так как при этом значении рН гуминовые вещества находятся в виде свободных, нерастворимых в воде коллоидных гуминовых кислот, хорошо коагулируемых Al(OH)3. При более высоких рН <<известкование с коагуляцией сернокислым железом>> удаление органических веществ (в данном случае гуматов Na или Ca) менее значительно.
В случае образования при известковании чрезмерно тяжелого кристаллического шлама, не подымающегося до нижнего ряда окон, необходимо уменьшить скорость подвода воды через сопла с 1.75 до 1.25 м/сек, увеличить дозы извести и коагулянта <<Прим. ред. "Эти меры излишни. Нужно просто снизить расположение шламоприемных окон до необходимого уровня, остановив осветлитель". Тем не менее, такая проблема тяжелого шлама есть и остается для донбасских вод. При легком шламе приведенные рекомендации повторяются с точностью до наоборот.>>
Важнейшими условиями нормальной обработки воды по методу осаждения являются:
а) обеспечение постоянной температуры обрабатываемой воды (+-1 оС);
б) обеспечение постоянной нагрузки осветлителя; изменение последней допускается не более 5% в минуту;
в) недопущение попадания воздуха в осветлитель;
г) соблюдение заданного режима обработки и в том числе величины рН, щелочности по фенолфталеину и метилоранжу, постоянства концентрации растворов и точное дозирование их.
---------------------------------------
Иониты
Справочник химика-энергетика
---------------------------------------
Рис. 2-14. Обменная емкость АH-31 при разных долях aKs H2SO4 в смеси H2SO4 и HCl в поступающей на фильтр H-катионированной воде. Расход щелочи Gw в кг/м3, обменная емкость E в г-экв/м3.
-------------------------------------- Дополнения/комментарии. Данные рисунка можно описать аппроксимирующим уравнением
E=1000*Gw/(29.5+0.83196*Gw-10.092*aKs-0.20258*Gw*aKs^0.8)
При удельных расходах щелочи d>1.1 г-экв/г-экв эти данные примерно соответствуют схеме Фошко Л.С. d=a+b*Gw, где параметры a и b являются функциями от aKs.
Постпримечание. На самом деле на этом графике изображены не обменные емкости, а кажущиеся обменные емкости, связанные с тем, что часть анионов серной кислоты поглощается в виде HSO4. При регенерации истощенного фильтра часть щелочи расходуется на нейтрализацию HSO4, поэтому выигрыша в удельных расходах NaOH с ростом aKs может и не быть вопреки тому, что можно предположить, гляда на график. Кроме того, этот график не для наладчиков, а для проектантов, что тоже следует иметь ввиду.
Об обменных свойствах ионитов. О.В.Лифшиц в Справочнике по водоподготовке котельных установок на стр. 24 сообщает, что полная обменная способность КУ-2 составляет 1700 г-экв/м3. В лабораторных условиях мы переводили КУ-2 в натриевую форму 8%-ным раствором NaCl, затем определяли полную или максимальную обменную емкость. При использовании нами нового материала в набухшем состоянии она составляла до 2200 г-экв/м3. В процессе эксплуатации обменные свойства ионитов так или иначе (по разным механизмам) ухудшаются. Для АН-31 где-то в технической литературе я встречал срок службы 1-1.5 года. В нашей лаборатории под руководством Л.С.Фошко проводились многочисленные опыты по восстановлению обменных свойств ионитов. Не помню, чтобы при этом были получены результаты, существенные для практических приложений. Но по отчетам ДонОРГРЭС можно посмотреть информацию на этот счет.
Еще раз о наладке и фильтроциклах. Наладка обессоливающей установки, как и сочинение стихов, дело индивидуальное. Вообще, наладчик действует больше по обстоятельствам, чем по рецептам. Но базовые положения знать не мешает. Прежде чем отважиться на наладку, вы прочтете несколько технических отчетов на близкую тему и многое станет ясным и уже не страшным. Там, в отчетах, вы увидите, что для определения зависимости обменной емкости от расхода реагента надо провести не менее трех опытов при одном режиме. Даже в лабораторных испытаниях это условие является обязательным. В чем тут дело? Согласно материальному балансу, в среднем при регенерациях фильтров вытесняется столько же ионов, сколько их поглощается за фильтроцикл. Это относится, скажем для Н-фильтра, как к катионам жесткости, так и к катионам натрия. Если вы выдержали режим "по струнке", то именно этот баланс и должен установиться за несколько регенераций и фильтроциклов. Именно этого условия - равенства вытеснения при регенерации и поглощения в фильтроцикле для каждого иона - вы и должны добиваться в серии опытов с постоянным режимом. Правда, идеала, как всегда, вы не добьетесь, но постарайтесь. А еще, хорошенько поразмыслив, вы сможете сделать и поправки на неидеальность, воспользовавшись соотношениями, приведенными в предыдущем разделе.
Начало фильтроцикла - это продолжение регенерации нижних слоев за счет противоиона, поступающего из более чистых верхних слоев. Когда относительный "проскок" ("проскок", деленный на концентрацию противоиона) проходит минимум, начинается выходная кривая истощения фильтра, где "проскок" уже идет не за счет вытеснения иона из нижних слоев, а за счет истощения фильтра. В зависимости от качества (старения) материала и прочих факторов, минимум относительного "проскока" может приходиться как на конец фильтроцикла, так и на его начало. Однако в любом случае кривая истощения фильтра имеет многослойный вид. Сначала вытесняются из фильтра одновалентные ионы, затем нарастает концентрация многовалентных ионов, которые поглощаются лучше одновалентных. Так, на Н-фильтре будут сначала вытесняться катионы натрия и лишь затем - катионы жесткости. По этой причине предвключенный фильтр, загруженный КУ-2, в момент отключения на регенерацию спаренного фильтра оказывается в жесткостной форме, а вытесненный из предвключенного фильтра натрий переходит в основной фильтр.
Аналогично с ионами сульфатов и хлоридов. Хлориды идут в "проскок" первыми, а за ними сульфаты. По этой причине в расчетном фрагменте предыдущего раздела я барьерную емкость АВ-17 оценивал по хлоридам, а не по сульфатам. Правда, с сульфатами ситуация еще несколько осложняется тем фактором, что они могут поглощаться на анионите и в форме SO4-- и в форме HSO4-. Но в целом все равно сначала вытесняются хлориды (по ним часто и определяют начало истощения АН-31), затем сульфаты.
О расчете дозировки реагентов. Пусть, в баке-мернике находится 30%-я щелочь и надо дать на регенерацию фильтра 600 кг щелочи в пересчете на 100%-ный продукт. Если в 100 г раствора щелочи содержится 30 г NaOH, то в одной тонне содержится 300 кг NaOH. Значит на регенерацию нужно дать две тонны 30%-ной щелочи. Ищем и находим, например, по таблице у Кострикина плотность этой щелочи, равную 1.33. Следовательно, по мернику мы должны отпустить 30%-й щелочи не два кубометра, а 2/1.33 или полтора кубометра. На практике нередко поступают "мудрее". Отбирают пробу этой щелочи, разбавляют, титруют и находят, что ее концентрация составляет 400 г/л (сравни с таблицей). Отсюда делается вывод, что щелочь в баке мернике 40%-я, хотя по той же таблице можно увидеть, что это 30%-я щелочь. Так или иначе, но неучет плотности регенерационного раствора приводит к тем или иным ошибкам при дозировании реагента.
Однако на этом мытарства за идею определения истинного расхода реагента зачастую не заканчиваются. Самодельные уравнемеры с поплавками (а не самодельные бывают ненадежны) нередко недостаточно чувствительно настроены на положение уровня реагента в баке-мерника и могут давать погрешность в плюс-минус сантиметров пять. Если проблема с уравнемером так или иначе решена (скажем, вы просто приспособились подергивать за шнур уравнемера, пока не установится устойчивое положение), то может оказаться, что количество реагента, поступившее, согласно химанализам, на вход фильтра во время его регенерации, меньше, чем количество реагента, ушедшего из мерника. Выявление потерь реагента через неплотности регенерационной схемы требует некоторого искусства, которому я не могу научить ни вас, ни себя. Но иногда места неплотностей можно обнаружить ощупыванием "подозрительных" участков по разности температур в местах контактов линии регенерации с врезками в нее других линий. А порой приходится и ставить проглушки в местах таких врезок с последующей проверкой отдельных участков, контактирующих с регенерационной схемой.
О дефектах, проявляющихся при регенерации и фильтроциклах. Нормальные выходные кривые регенерации или истощения фильтра имеют гладкий вид. Искривления, изломы, уступы выходных кривых отражают дефекты распределительных устройств, уровней загрузки и неравномерность гидравлического сопротивления по сечению фильтра. Возможно, мы еще рассмотрим причины этих дефектов более детально. Здесь я обращаю внимание на то, что вы можете легко смоделировать эти дефекты. Для этого нужно разбить фильтр по сечению на несколько участков, для каждого участка скопировать расчетный фрагмент из предыдущего раздела и для каждого фрагмента задать свои входные данные по объемам загрузки и т.п. Тот участок, который первым истощится, будет лимитирующим и по нему отключится на регенерацию весь фильтр. Ну а далее вам остается объединить результаты по всем участкам и сравнить с результатами нормальной работы фильтра.
Об использовании новых партий материалов. Здесь обратите внимание на замачивание материалов. Неправильное замачивание приведет к растрескиванию и потери прочности ионитов. Если это не материалы из дальнего зарубежья, то технологию их замачивания вы найдете в инструкциях ДонОРГРЭС.
Что проще с точки зрения наладки - водоприготовление или ВХР? В водоприготовлении более устойчивые взаимосвязи между факторами, чем в ВХР. Те, кто имеет большую склонность к предметным действиям, увереннее себя чувствуют в наладке ВПУ. Но в целом это зависит от индивидуальных предпочтений.
И еще раз о нюансах. В принципе, вы уже можете обойтись теми базовыми положениями и фрагментами, которые приведены в этом и предыдущем разделах, если плюс к этому вы проштудируете, в практическом плане, несколько отчетов по наладке ВПУ. Однако если в вашем ведении окажется, скажем, не спаренный, а однокорпусный Н-фильтр и т.п., то придется вносить какую-то коррекцию в мой расчетный фрагмент (в предыдущем разделе) и от себя. Плюс, опять же, нюансы. Для тех, кто захочет заниматься ионированием воды углубленно, эти нюансы будут нужны. Таких нюансов у меня пять лабораторных журналов пока еще в основном не обработанных данных. Среди нюансов очистка и повторное использование отработанных регенерационных растворов, а также теоретический расчет.
Заодно не помешает уточнить и детализировать соотношения, использовавшиеся в предыдущем разделе. Одна из сложностей здесь заключается в том, что параметр Em (максимальную обменную емккость) следует определять в лабораторных условиях. Соотношение 1400/Em=1400/1540, использовавшееся в предыдущем разделе, я брал, ориентируясь на данные справочника Лифшица. Лабораторные же данные, как после обнаружил в своих журналах, были совсем другими. В любом случае, нам следует меть ввиду, что уменьшение Em действует в том же направлении, что и уменьшение загрузки, так как в обоих случаях увеличивается расход кислоты на единицу Em, а это в определенном смысле эквивалентно увеличению расхода кислоты в г-экв/м3. Мы еще будем уточнять и эти вопросы в процессе выявления нюансов. Ну а пока перепишем фрагмент из предыдущего раздела несколько в ином и, может быть, более удобном для практических приложений виде:
где Emisx - исходная или эталонная Em, принятая за единицу.
Если по нашим оценкам мы полагаем, что в процессе эксплуатации Em снизилась на 10%, то, используя аналогичный фрагмент, получим:
Аналогичным образом можно перестроить последний фрагмент из предыдущего раздела – см. в Excel.
Можно ли использовать аналогичные соотношения и фрагметы не для спаренного, а для однокорпусного Н-катионитового фильтра? Пока что могу предложить только довольно грубый вариант: использовать соотношения для спаренного фильтра при тех же значениях aNa~, относящихся в этом случае ко всему фильтру. При этом полученный удельный расход кислоты надо умножить примерно на 0.95, а значение "проскока" натрия умножить примерно на 1.5. Если фильтр в натриевой форме, то удельный расход умножается на 0.85, а если в жесткостной, то на единицу. Эти ориентиры получены по теоретическим оценкам и с результатами лабораторных испытаний пока не сопоставлялись. Однако если у вас по этим оценкам сложилось впечатление, что однокорпусный фильтр может в некоторых отношениях работать лучше спаренного, то такое впечатление грубо ошибочно. Потому что, имея ввиду aNa~ в ионите, мы забыли об aNa в поступающей на Н-фильтр воде. Чтобы, например, создать в ионите aNa~=0.4 для однокорпусного фильтра нужно иметь примерно aNa=0.8 в обрабатываемой воде. Так что без выяснения нюансов нам, видимо, все же не обойтись. Логика этого выяснения уже, надеюсь, становится более или менее очевидной. По крайней мере, применительно к Н-катионитовым фильтрам. Надо строить раздельные зависимости между расходом кислоты и количеством вытесненных катионов как для катионов натрия, так и для катионов жесткости. Причем, как для однокорпусных, так и спаренных фильтров, и даже для основных и предвключенных фильтров. Тогда мы сможем более предметно говорить о взаимоствязи удельных расходов и состава обрабатываемых вод. А может быть и о том, как вводить поправки на неидеальность режимов при проведении наладочных работ.
Об оптимизации. Я не сразу решился включить этот фрагмент в данный обзорный раздел. Возможно, вы услышите, что оптимизация - это совсем даже не просто. Очень может быть, что это и так. Но, как мне представляется, более полезной будет все же информация, демонстрирующая не сложность этого вопроса, а его простоту.
С точки зрения компьютерной реализации, оптимизация это нахождение точки экстремума (максимума или минимума) функции вида y=f(x1,x2,x3...). Теперь представьте, что у нас есть программа, способная извлекать квадратный корень из произвольного числа. Нам дела нет до тех ухищрений, которые использованы в программе для реализации этого вычислительного процесса. Раз программа умеет извлекать квадратный корень за нас, то это действия является для нас элементарным.
Точно так же мы должны согласиться и с тем, что если у нас есть программа, умеющая тем или иным способом подбирать такие значения x1,x2,x3..., при которых достигается оптимальное значение (точнее сказать, экстремум) функции y=f(x1,x2,x3...), то это действие (действие оптимизации или нахождения экстремума) является для нас элементарным.
Начнем с "несерьезного" примера. Дано: Х*Х=4. Требуется найти значение Х, удовлетворяющее этому условию.
Первое, что мы должны здесь сделать, это построить так называемую целевую функцию, принимающее минимальное или максимальное значение при нужном нам значении Х. Например, такую функцию: y=(X*X-4)^2, которая принимает минимальное значение как раз при выполнении условия Х*Х=4.
Теперь мы должны построить для этой функции действующий фрагмент и задать какое-то предварительное значение Х, например, Х=-1:
Далее вызываем нужную нам программу через Сервис=>Поиск_решения (если нет этого пакета, его надо установить). В появившемся окне запросов указать целевую ячейку (ячейку со значением y), указать изменяемую ячейку (ячейку с предварительно заданным значением Х), указать, что значение y должно быть минимальным, и щелкнуть по кнопке Выполнить. В результате программа выдала вот такой результат:
Если мы в окне Ограничения укажем ограничительное условие X>=1 и оставим прежнее "глупое" предварительное значение Х=-1, то программа, тем не менее, справится с заданием и выдаст примерно такой результат:
Если мы в окне Ограничения укажем еще одно ограничительное условие Х - целое число, то получим:
Здесь я хочу обратить ваше внимание на то, что пакет "Поиск решения..." позволяет решить множество самых разных задач. Например, все фрагменты файлов modl1 и modl2, где подбор нужных значений параметров осуществлялся через нажатие клавиши F9, можно переписать так, что нужные значения будет находить пакет.
Конечно, пакет справляется не только с задачами, где, как в данном примере, лишь один варьируемый параметр Х. Hе мудрствуя лукаво, удвоим нашу целевую функцию до y=(X1*X1-4)^2+(X2*X2-4)^2 или
Введем адреса изменяемых ячеек через точку с запятой, укажем, что значение y должно быть минимальным, и после команды "Выполнить" получим
Возможно, нам не совсем понравится результат этой оптимизации. Hо, как сказал Козьма Прутков: "Кто тебе мешает придумать порох непромокаемым". Так и нам никто не мешает в дальнейшем построить свою программу оптимизации, в каких-то отношениях лучшую, чем стандартный Экселевский пакет.
Для обессоливания естественной целевой функцией является стоимость одного кубометра обессоленной воды. В нашем вышеприведенном фрагменте для цепочки известны расчетные значения расходов щелочи и кислоты. Найдя стоимость затраченных реагентов и поделив ее на рабочий фильтроцикл за вычетом собственных нужд, получим целевую функцию для обессоливающей части ВПУ. Я думаю, вы сами сможете без особых затруднений добавить эту целевую функцию к нашему фрагменту. В качестве варьируемого параметра вы можете выбрать проскок натрия после Н-катионитового фильтра 1-й ступени. Конечно, все это можно проделать и без пакета (задавшись несколькими значениями проскока натрия Cna), однако техника владения пакетом вам тоже пригодится. В особенности, если иметь ввиду, что наш фрагмент не является единственно возможным способом расчета приготовления воды.