离子交换树脂液体处理量设计计算书

离子交换树脂液体处理量设计计算,,,,,,,,,

序号,计算项目,符号表示,参数来源,计算公式,国际单位,计算结果,参数说明,规范依据,其他说明

一、基础设计参数输入,,,,,,,,,

1,系统设计处理水量,Q,设计值,,m³/h,50,项目最大小时设计处理水量，含自用水,GB/T50109-2014,可根据项目规模调整

2,日运行小时数,T,设计值,,h/d,24,系统日运行小时数，连续运行取24h,GB50013-2018,间歇运行按实际取值

3,同时运行设备台数,N,选用值,,台,2,N+1配置，运行N台备用1台,GB/T50109-2014,大系统可多台并联

4,原水总硬度,H0,实测值,,mmol/L,6.5,原水总硬度（以CaCO3计）,GB/T5750.4-2006,根据水质报告输入

5,出水残留硬度,Hc,设计值,,mmol/L,0.03,软化水出水残留硬度要求,GB1576-2018,低压锅炉≤0.03mmol/L

6,阳树脂工作交换容量,Ea,选用值,,mol/m³,1000,001×7阳树脂逆流再生工况,DL/T5068-2014,顺流再生取800

7,设计运行流速,v,选用值,,m/h,20,固定床运行流速15~30m/h,GB/T50109-2014,流速过高易泄漏

8,设计树脂层高度,hR,选用值,,m,1.8,固定床树脂层高1.2~2.0m,GB/T50109-2014,层高过低影响水质

9,阳树脂湿视密度,ρa,查表值,,kg/L,0.8,001×7阳树脂湿视密度典型值,GB/T13659-2008,用于计算装填重量

10,再生剂比耗(NaCl),R,选用值,,g/mol,120,逆流再生NaCl比耗,GB/T50109-2014,顺流再生取150~200

11,工业盐纯度,ε,选用值,,%,95,工业一级NaCl纯度≥95%,GB/T5462-2015,精制盐可达99%

12,再生液设计浓度,C再,选用值,,%,8,NaCl再生液浓度8%~10%,DL/T5068-2014,浓度影响再生效果

13,再生液流速,v再,选用值,,m/h,3,再生液流速宜取3~5m/h,GB/T50109-2014,保证足够接触时间，逆流再生可取低值

14,再生接触时间,t再,设计值,,min,45,再生接触时间≥30min,DL/T5068-2014,时间不足再生不充分

15,反洗流速,v反,选用值,,m/h,12,阳树脂反洗流速10~15m/h,GB/T50109-2014,控制膨胀率50%左右

16,反洗时间,t反,设计值,,min,15,反洗至出水澄清约10~20min,DL/T5068-2014,大反洗需延长时间

17,正洗流速,v正,选用值,,m/h,15,正洗流速10~20m/h,GB/T50109-2014,初慢后快

18,正洗单位水耗,q正,选用值,,m³/m³,5,每方树脂正洗耗水3~6m³,DL/T5068-2014,正洗至出水合格

19,树脂年损耗率,L,选用值,,%,5,树脂年损耗率3%~8%,HG/T2165-1991,含磨损、氧化等

20,年运行天数,T年,设计值,,d/年,330,扣除检修时间年运行330天,,按工厂检修计划确定

21,每日再生次数,n日,设计值,,次/天,1,一般1~3次/天,,周期过短增加再生

二、交换器截面积与直径计算,,,,,,,,,

22,单台交换器出力,q,计算值,Q/N,m³/h,25.00,总水量除以运行台数,GB/T50109-2014,备用设备不参与运行

23,交换器计算截面积,F,计算值,q/v,m²,1.25,F=流量/流速,GB/T50109-2014,决定设备直径

24,交换器计算直径,D计,计算值,√(4F/π),m,1.26,D=√(4F/π),机械设计公式,需圆整到标准直径

25,选用标准直径,D,选用值,,m,1.30,圆整到压力容器标准直径,JB/T2932-1999,标准系列0.5~3.2m

26,实际截面积,F实,计算值,πD²/4,m²,1.33,标准直径下实际截面积,机械设计公式,用于校核实际流速

27,实际运行流速,v实,计算值,q/F实,m/h,18.83,选用标准直径后的实际流速,GB/T50109-2014,需在15~30m/h范围

28,运行流速判定,,判断值,"AND(v实≥15,v实≤30)",,满足,固定床流速合理范围15~30m/h,GB/T50109-2014,不满足需调整直径

三、树脂体积与装填量计算,,,,,,,,,

29,单台树脂体积,VR,计算值,F实×hR,m³,2.39,截面积×树脂层高度,GB/T50109-2014,逆流再生加200mm压脂层

30,单台树脂重量,M,计算值,VR×ρa×1000,kg,1911.35,湿视密度计算装填重量,GB/T13659-2008,采购留5%~10%裕量

31,系统总树脂体积,VR总,计算值,VR×(N+1),m³,7.17,含备用设备全部树脂量,GB/T50109-2014,N+1配置1台备用

32,系统总树脂重量,M总,计算值,M×(N+1),kg,5734.05,全部设备树脂装填总重量,GB/T13659-2008,首次装填采购总量

33,树脂层高度判定,,判断值,"AND(hR≥1.2,hR≤2.5)",,满足,层高合理范围1.2~2.5m,GB/T50109-2014,过低易穿透过高增阻

四、周期制水量与运行时间计算,,,,,,,,,

34,周期总交换容量,E总,计算值,VR×Ea,mol,2389.19,单台树脂一个周期总交换量,工作交换容量定义,动态工况实际交换能力

35,进出水离子浓度差,Δc,计算值,H0-Hc,mol/m³,6.47,每方水实际去除离子量,单位换算,1mmol/L=1mol/m³

36,单台周期制水量,V周,计算值,E总/Δc,m³,369.27,树脂失效前合格产水量,DL/T5068-2014,以出水指标为准

37,单台连续运行时间,T周,计算值,V周/q,h,14.77,再生后连续运行小时数,GB/T50109-2014,宜≥12小时

38,运行周期判定,,判断值,T周≥12,,满足,连续运行宜≥12h避免频繁再生,工程实践经验,过短需增加树脂量

39,计算日再生次数,n计,计算值,T/T周,次/天,1.62,每日需要再生次数,运行周期计算,与设计值对比验证

40,系统日产水量,Q日,计算值,Q×T,m³/d,1200.00,系统每日总产水量,设计水量计算,含自用水

五、再生系统计算,,,,,,,,,

41,单台纯再生剂用量,Gz,计算值,E总×R/1000,kg,286.70,按比耗计算理论纯盐量,DL/T5068-2014,比耗=实际/理论

42,工业盐实际用量,G,计算值,Gz/ε,kg,301.79,考虑纯度后实际用盐量,再生剂计算,工业盐含杂质

43,再生液密度(8%),ρ再,查表值,,kg/m³,1054,8%NaCl溶液密度约1054kg/m³,溶液密度表,不同浓度查手册

44,再生液总体积,V再,计算值,Gz/(C再/100×ρ再),m³,3.40,配制再生液总体积(C再为%质量浓度),溶液浓度计算,确定再生箱容积

45,计算再生进液时间,t再计,计算值,V再/(F实×v再)×60,min,51.23,按再生流速计算进液时间,DL/T5068-2014,需≥要求接触时间

46,再生时间判定,,判断值,t再计≥t再,,满足,实际进液时间≥要求接触时间,DL/T5068-2014,不满足需降流速

47,单位树脂盐耗,g0,计算值,G/VR,kg/m³,126.32,每方树脂工业盐耗,经济指标,逆流50~100顺流80~150

六、反洗与正洗工艺计算,,,,,,,,,

48,单台反洗流量,Q反,计算值,F实×v反,m³/h,15.93,反洗水流量，松动树脂层,GB/T50109-2014,过大跑树脂过小洗不净

49,单次反洗耗水量,V反,计算值,Q反×t反/60,m³,3.98,反洗总耗水量,自用水计算,反洗至排水澄清

50,反洗膨胀高度,h膨,选用值,hR×50%,m,0.90,反洗膨胀率约50%,DL/T5068-2014,预留足够膨胀空间

51,单台正洗流量,Q正,计算值,F实×v正,m³/h,19.91,正洗进水流量,GB/T50109-2014,初慢后快

52,单次正洗耗水量,V正,计算值,VR×q正,m³,11.95,正洗总耗水量,DL/T5068-2014,正洗至出水合格

53,计算正洗时间,t正计,计算值,V正/Q正×60,min,36.00,正洗所需时间,GB/T50109-2014,约20~40min

54,单次再生自耗水总量,V自,计算值,V再+V反+V正,m³,19.33,反洗+再生+正洗总水耗,自用水率计算,自用水率约5%~10%

七、交换器总高度计算,,,,,,,,,

55,下部排水装置高度,hp,选用值,,m,0.4,下部布水排水装置0.3~0.5m,水处理设备手册,按排水形式确定

56,压脂层高度,hy,选用值,,m,0.2,逆流再生压脂层150~200mm,GB/T50109-2014,顺流再生取0

57,反洗膨胀空间高度,hs,选用值,h膨+0.1,m,1.00,膨胀高度加100mm裕量,设备设计手册,防止树脂流失

58,顶部封头进水装置高度,ht,选用值,,m,0.5,上部封头及进水装置0.4~0.8m,压力容器标准,直径越大封头越高

59,筒体直线段高度,H筒,计算值,hp+hR+hy+hs,m,3.40,筒体直段高度,设备尺寸计算,不含封头

60,设备总高度,H总,计算值,H筒+ht+0.3,m,4.20,含封头支腿总高度,设备布置设计,支腿约0.3m

八、水力特性与接触时间校核,,,,,,,,,

61,树脂层水力停留时间,t停,计算值,hR/v实×60,min,5.73,水流通过树脂层接触时间,离子交换动力学,需≥5min

62,接触时间判定,,判断值,t停≥5,,满足,接触时间≥5min保证交换充分,离子交换原理,不足会泄漏

63,树脂层压力降估算,ΔP,经验值,0.05×v实×hR,MPa,1.70,树脂层水头损失约0.03~0.08MPa,阻力经验公式,选泵扬程参考

九、年消耗量与经济性分析,,,,,,,,,

64,系统年总再生次数,n年,计算值,N×T年×n日,次/年,660.00,按运行台数天数计算再生次数,成本计算,含备用轮换

65,年再生剂总消耗量,G年,计算值,G×n年/1000,t/年,199.18,全年工业盐总消耗量,成本分析,主要运行成本

66,年自耗水总量,V年自,计算值,V自×n年,m³/年,12756.53,全年再生自用水总量,水耗计算,自用水率3%~8%

67,年树脂补充量,Y,计算值,M总×L/100,kg/年,286.70,按年损耗率计算补充量,HG/T2165-1991,磨损氧化降解损耗

68,系统年产水量,Q年产,计算值,Q×T×T年,m³/年,396000.00,全年理论总产水量,产能核算,未扣自用水

69,系统自用水率,η,计算值,V年自/Q年产×100,%,3.22,自耗水占产水量百分比,经济指标,控制在10%以内

70,自用水率判定,,判断值,η≤10,,满足,自用水率≤10%,GB/T50109-2014,过高不经济

十、主要设计结果汇总,,,,,,,,,

71,推荐交换器规格,,选用值,,台×mm,3台×φ1300mm,N+1配置1台备用，标准直径,设备选型结果,1.0MPa碳钢衬胶

72,单台树脂装填量,,计算值,,kg/台,1911.35,单台树脂装填重量,装填参数,湿态体积计量

73,单台周期制水量,,计算值,,m³,369.27,再生一次合格产水量,运行参数,在线监测硬度为准

74,连续运行小时数,,计算值,,h,14.77,两次再生间隔时间,运行参数,周期结束切备用

75,单