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    工業軟化水設備
    添加日期:2012-10-24 11:48:45  瀏覽次數:  文章來源:  作者:

    軟化設備適用于:鍋爐軟化水設備、飲用水軟化設備、工業軟化水設備、食品乳業、飲料釀酒用軟化設備等領域。

      水中鈣鎂離子的存在是當水溫變化時形成水垢的主要原因。目前在國內常用的軟化水設備主要有手動式、國產組合式、進口多路閥式幾種,其中進口多路閥式軟化水是目前市場上的主要產品,這種設備以進口的多路閥及控制器為核心,配用國產的樹脂罐、鹽箱、管道等材料構成全自動軟化水設備。
      進口多路閥主要品牌有阿圖祖(GE/Autotrol,又譯為奧特洛)、富萊(Pentair/Fleck,也譯為弗萊克),可以提供最小0.5t/h,最大達200t/h左右的處理量。
      
    普通的水中含有多種可溶解的化合物,有些物質的溶解度隨著溫度的變化有較明顯的變化,其中的碳酸鈣、碳酸鎂類的物質,其溶解度隨著溫度的升高而下降。當溫度升高時,原來溶解于水中的碳酸鈣、碳酸鎂析出形成沉淀物,這些沉淀物可以是以絮狀、粉末狀,或沉積在容器、管道表面,形成水垢。
      用來衡量鈣鎂離子總量的指標是硬度,總的說來,水的硬度主要由鈣(Ca2 +)、鎂(Mg2+)離子構成的,其具體指標是同類離子折合為碳酸鈣來計時的數值,目前標準單位是mmol/L(毫摩爾每升)。傳統的單位有mgN/L (毫克當量每升)、德國度、美制(英制)等,目前在國內常用的硬度單位是mg/L(毫克每升)mmol/L(毫摩爾每升)mgN/L(毫克當量每 升),偶爾會有用戶使用德國度,用德國度除以2.8即可換算為國標的數值mmol/L(毫摩爾每升),如果采用美制的Grain/Gallon(格令每加 侖),需要對單位進行多次算換,此處不細講。
      鈣鎂離子含量較多的水稱為硬水,鈣鎂離子含量較少的水稱為軟水。硬水與軟水只是通俗上的叫法,并沒有標準的量的概念,在實際中,行內一般把硬度低于3mmol/L的水稱為較軟的水,3-6稱為普通水,6-8稱為較硬的水,10以上稱為高硬水。(工業上采用截然不同的標準,工業上一般只有硬度<1的水稱作軟水,1-10之間都經常籠統地稱為硬水,硬度>10的水也多稱為高硬水)

      由于水垢的沉積對人們的生活及生產均有很明顯的影響,所以生產用水和生活用水均對硬度指標有一定的要求,特別是鍋爐用水中若含有硬度鹽類,會在鍋爐 受熱面上生成水垢,從而降低鍋爐熱效率、增大燃料消耗,甚至因金屬壁面局部過熱而損傷部件、引起爆炸。因此對于低壓鍋爐要進行水的軟化處理;對于中、高壓鍋爐要進行水的軟化與脫鹽處理。

      采用某種方法降低水的硬度的過程叫做“軟化”(一般是指采用設備),相應的設備叫“軟水器”(或叫“軟水機、軟化器”等)

    常用的軟化方法

    將硬水軟化,避免水垢的沉積有很多種方法,經常使用的方法有:
      1)離子交換法:采用特定的陽離子交換樹脂,以鈉離子將水中的鈣鎂離子置換出來,由于鈉鹽的溶解度很高,所以就避免了隨溫度的升高而造成水垢生成的情況。這種方法是目前最常用的標準方式。主要優點是:效果穩定準確,工藝成熟。可以將硬度降至0。采用這種方式的軟化水設備一般也叫做“離子交換器” (由于采用的多為鈉離子交換樹脂,所以也多稱為“鈉離子交換器”)
      2)膜分離法:反滲透膜(RO)可以攔截水中的鈣鎂離子,從而從根本上降低水的硬度。這種方法的特點是:效果明顯而穩定,處理后的水適用范圍廣。

    3)石灰法:向水中加入石灰,主要是用于處理大流量的高硬水,只能將硬度降到一定的范圍。
      4)加藥法:向水中加入專用的阻垢劑,可以改變鈣鎂離子與碳酸根離子結合的特性,從而使水垢不能析出、沉積。目前工業上可以使用的的阻垢劑很多。這種方法的特點是:一次性投入較少,適應性廣;但水量軟大時運行成本偏高,由于加入了化學物質,所以水的應用受到很大限制,一般情況下不能應用于飲用、食品加工、工業生產等方面。在民用領域中也很少應用。由于加藥法只是從化學原理上阻止水垢的生成,并沒有降低水的硬度,所以一般不歸入軟化方法中,而是稱為阻垢。
      根據實際使用經驗及特點,在工業鍋爐及工業生產中最常用的方式是離子交換法(目前基本上是標準設備),普通情況下所說的“軟水器”一般均指這種設備。
      在餐飲、食品、化工、醫藥等領域、空調、工業循環水等應用中,也多采用離子交換法對補水進行處理。
      商業領域的中央空調及工業上溫度較低(最高溫度在60度左右)的冷卻循環水,多采用電磁法進行全流量處理,即對所有循環水進行處理,同時多數情況下配合補充水采用離子交換法處理或循環水采用加藥方法以保證效果。

    離子交換法的工作原理

      離子交換樹脂是一種聚合物,帶有相應的功能基團。一般情況下,常規的鈉離子交換樹脂帶有大量的鈉離子。
      當水中的鈣鎂離子含量高時,離子交換樹脂可以釋放出鈉離子,功能基團與鈣鎂離子結合,這樣水中的鈣鎂離子含量降低,水的硬度下降。硬水就變為軟水,這是軟化水設備的工作過程。
      當樹脂上的大量功能基團與鈣鎂離子結合后,樹脂的軟化能力下降,可以用氯化鈉溶液流過樹脂,此時溶液中的鈉離子含量高,功能基團會釋放出鈣鎂離子而與鈉離子結合,這樣樹脂就恢復了交換能力,這個過程叫作“再生”。
      由于實際工作的需要, 軟化水設備的標準工作流程主要包括:
      工作(有時叫做產水,下同)、反洗、吸鹽(再生)、慢沖洗(置換)、快沖洗五個過程。不同軟化水設備的所有工序非常接近,只是由于實際工藝的不同或控制的需要,可能會有一些附加的流程。任何以鈉離子交換為基礎的軟化水設備都是在這五個流程的基礎上發展來的(其中,全自動軟化水設備會增加鹽水重注過程)
      反洗:工作一段時間后的設備,會在樹脂上部攔截很多由原水帶來的污物,把這些污物除去后,離子交換樹脂才能完全曝露出來,再生的效果才能得到保證。反洗過程就是水從樹脂的底部洗入,從頂部流出,這樣可以把頂部攔截下來的污物沖走。這個過程一般需要5-15分鐘左右。
      吸鹽(再生):即將鹽水注入樹脂罐體的過程,傳統設備是采用鹽泵將鹽水注入,全自動的設備是采用專用的內置噴射器將鹽水吸入(只要進水有一定的壓力即可)。在實際工作過程中,鹽水以較慢的速度流過樹脂的再生效果比單純用鹽水浸泡樹脂的效果好,所以軟化水設備都是采用鹽水慢速流過樹脂的方法再生,這個過程一般需要30分鐘左右,實際時間受用鹽量的影響。
      慢沖洗(置換):在用鹽水流過樹脂以后,用原水以同樣的流速慢慢將樹脂中的鹽全部沖洗干凈的過程叫慢沖洗,由于這個沖洗過程中仍有大量的功能基團上的鈣鎂離子被鈉離子交換,根據實際經驗,這個過程中是再生的主要過程,所以很多人將這個過程稱作置換。這個過程一般與吸鹽的時間相同,即30分鐘左右。
      快沖洗:為了將殘留的鹽徹底沖洗干凈,要采用與實際工作接近的流速,用原水對樹脂進行沖洗,這個過程的最后出水應為達標的軟水。一般情況下,快沖洗過程為5-15分鐘。

    目前國內市場上常見的進口軟化水多路閥主要是AutotrolFleck兩個,這兩個品牌在市場上的占有率共計超過了80%

    技術參數:

    原水硬度:3-10mg-N/L
    出水殘余硬度:≤0.03mg-N/L
    工作壓力:0.2-0.6MPa
    工作溫度:2-50
    自控電源:220V 50Hz
    耗電量:10W
    樹脂型號:001×7型強酸性陽離子交換樹脂
    入口壓力低于0.2MPa需加裝管道泵
    設備總壓損:0.03Mpa

    TD-R系列單罐型全自動軟水器技術規格表


    MODEL

    額定出水量
    m3/h

    樹脂交換器
    D×H(mm)

    樹脂填充量
    L

    鹽箱
    D1×H1(mm)

    TD-R844

    0.1-0.5

    200×1200

    25×1

    350×750

    TD-R1054

    0.5-0.1

    250×1400

    50×1

    430×820

    TD-R1252

    1.2-2.0

    300×1650

    75×1

    430×820

    TD-R1465

    2-3

    300×1650

    100×1

    530×970

    TD-R1665

    3-4

    400×1650

    125×1

    660×1100

    TD-R2162

    5-6

    500×1750

    225×1

    660×1100

    TD-R2472

    6-8

    600×1850

    300×1

    760×1220

    TD-R3072

    10-12

    750×1950

    550×1

    760×1220

    TD-R3672

    12-15

    900×1950

    700×1

    760×1220

    TD-R4272

    20-25

    1000×2200

    860×1

    1080×1150

    TD-R4872

    26-30

    1200×2400

    1350×1

    1360×1630

    TD-R5472

    35-40

    1500×2400

    2000×1

    1360×1630

    TD-R6386

    45-50

    1600×2400

    2300×1

    1360×1630

     

    TD-R系列雙罐型全自動軟水器技術規格表


    MODEL

    額定出水量(m3/h

    樹脂交換器
    D×H(mm)

    樹脂填充量
    L

    鹽箱
    D1×H1(mm)

    TD-R1054

    0.5-0.1

    250×1400

    50×2

    430×820

    TD-R1252

    1.2-2.0

    300×1650

    75×2

    430×820

    TD-R1465

    2-3

    300×1650

    100×2

    530×970

    TD-R1665

    3-4

    400×1650

    125×2

    660×1100

    TD-R2162

    5-6

    500×1750

    225×2

    660×1100

    TD-R2472

    6-8

    600×1850

    300×2

    760×1220

    TD-R3072

    10-12

    750×1950

    550×2

    760×1220

    TD-R3672

    12-15

    900×1950

    700×2

    760×1220

    TD-R4272

    20-25

    1000×2200

    860×2

    1080×1150

    TD -R4872

    26-30

    1200×2400

    1350×2

    1360×1630

    TD-R5472

    35-40

    1500×2400

    2000×2

    1360×1630

    TD-R6386

    45-50

    1600×2400

    2300×2

    1360×1630

    設計條件:進水硬度:(9mmol/L) 出水硬度≤0.03mmol/L 交換流速:20-30m/h

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