ОБОРУДОВАНИЕ ИОНООБМЕННОЙ ЧАСТИ ВПУ
Ионный обмен на ВПУ ТЭС производится в ионообменных фильтрах, которые по крупности используемой фракции разделяют на насыпные и намывные, причем последние в схемах ВПУ пока не используют. Их применение более эффективно в блочных обессоливающих установках (БОУ) для очистки конденсата.
Фильтры насыпного типа различают по технологическому предназначению (катионитные, анионитные, фильтры смешанного действия — ФСД) и по способу выполнения технологических операций (прямоточные, противоточные, ступенчато-противоточные, двухпоточно-противоточные, ФСД с внутренней и внешней регенерацией).
Насыпные фильтры с одинаковым по характеру ионообменным материалом (катионит, анионит) подразделяют также на фильтры I и II ступеней. Эти фильтры различаются, сортами засыпаемого в них ионита и конструктивными особенностями. На рис. 3.11 представлен общий вид вертикального прямоточного ионитного фильтра.
Фильтр состоит из корпуса, верхнего и нижнего распределительных устройств, трубопроводов с арматурой и контрольно-измерительными приборами. Нижняя распределительная система, служащая для удержания ионита и отвода фильтрата, заделывается в специальный бетон — образуется ложное днище.
Верхняя распределительная система служит для равномерного распределения воды и регенерационного раствора по слою ионита. Система трубопроводов, подключенных к фильтру, обеспечивает проведение всех необходимых технологических операций при его эксплуатации. Фильтры II ступени отличаются большей высотой и двойным верхним распределительным устройством, одно из которых предназначено для распределения воды, а другое—для регенерационного раствора.
Необходимость двойного устройства вызвана резким различием скоростей потоков воды и регенерационного раствора через слой ионита. Нижнее распределительное устройство (рис. 3.12) состоит из коллектора, к которому присоединены распределительные трубы с заглушёнными внешними концами, имеющие по всей длине отверстия, перекрытые сверху общим щелевым желобком. Ширина щелей в желобках составляет 0,4 + 0,1 мм.
Противоточный ионитный фильтр (рис. 3.13) отличается от прямоточного наличием средней дренажной системы, расположенной в верхней части фильтра таким образом, чтобы при загрузке ионитом высота его слоя над средней дренажной системой составляла около 0,2 м. Эта система рассчитывается лишь на отвод регенерационного раствора при регенерации фильтра.
Ступенчато-противоточные фильтры в настоящее время изготовляются из двух корпусов (отдельных фильтров), причем один (меньший) надстраивается над другим. Каждый корпус оборудован как отдельный фильтр. Оба корпуса связываются между собой трубопроводами, которые вместе с запорной и измерительной аппаратурой образуют фронт фильтра. Двухпоточно-противоточный фильтр выполняется однокорпусным и имеет среднюю дренажную систему, расположенную таким образом, чтобы слой ионита над ней составлял 0,4—0,5 м.
Наилучшее качество воды получается в схемах ВПУ, где окончательная очистка воды производится в фильтрах смешанного действия — ФСД.
При этом поток воды проходит через слой перемешанных зерен сильнокислого кати-онита в Н-форме и высокоосновного анионита в ОН-форме. Переходящие в процессе ионитного обмена в воду ионы Н + и ОН- образуют воду, способствуя этим углублению степени очистки воды.
Провести регенерацию смешанного слоя ионитов без его предварительного разделения на слой катионита и слой анионита невозможно. Это разделение, а следовательно, и регенерацию можно провести двумя способами, причем каждый из них определяет необходимую конструкцию фильтра.
Согласно первому способу—выносной регенерации — путем гидроперегрузки (восходящим потоком воды) осуществляется удаление всего отработанного ионита в специальный аппарат, в котором производится разделение смеси на катионит и ани-онит, а затем в аппараты, в которых производится регенерация. Отрегенерированные иониты перемешиваются и затем подаются обратно в ФСД. При таком способе регенерации фильтр может работать при скорости потока воды до 100 м/ч. Однако этот способ сложен и требует специальной установки.
В схемах ВПУ применяется другой способ — внутренняя регенерация. Для осуществления этого способа ФСД должен быть оборудован средней дренажной системой (рис. 3.14). Разделение смеси ионитов производится непосредственно в самом фильтре, причем по окончании разделения анионит располагается в верхнем слое, а катионит в нижнем. Общая высота слоя в ФСД обычно составляет 1 м, причем соотношение высоты слоев анионита и катионита составляет 1:2.
Это объясняется тем, что оба ионита должны истощаться одновременно, а обменная емкость анионита меньше, чем обменная емкость катионита.
Тогда регенерация производится подачей раствора щелочи сверху, а кислоты снизу с одновременным отводом регенерационных растворов через среднюю дренажную систему. Такое точное разделение слоя на практике осуществить трудно, и поэтому регенерация в таком фильтре проходит несколько хуже, чем в ФСД с выносной регенерацией. Времени также затрачивается больше. Однако в целом установка ФСД оказывается в этом случае гораздо более простой. В ФСД с внутренней регенерацией во избежание поломки средней дренажной системы не допускается скорость воды свыше 50 м/ч, а в ФСД с выносной регенерацией—до 100 м/ч. Стандартные диаметры насыпных фильтров 1; 1,5; 2; 2,6; 3 и 3,4 м.
Для регенерации ионитных фильтров на каждой ВПУ имеется реагентное хозяйство, включающее в себя склады реагентов, оборудование для приготовления и подачи регенерационных растворов.
Для хранения кислот и щелочей устанавливается не менее чем по две емкости для каждого реагента с учетом наличия на ВПУ их месячного запаса. Из складских баков реагенты сжатым воздухом перегружаются в баки-мерники, откуда при помощи насосов-дозаторов или эжекторов подаются на регенерацию (рис. 3.15). Сброс отработанных регенерационных растворов производится в специальные емкости,