Фильтрационная установка

Полезная модель относится к фильтрам для очистки малосолевых вод с помощью ионообменных смол, а именно к ионообменным фильтрам с намывным слоем ионитов, и может использоваться в установках глубокого обессоливания, например конденсата паровых турбин, в энергетике, атомной, химической и других отраслей промышленности.

Предлагается фильтрационная установка, состоящая из ионообменного фильтра, содержащего корпус, снабженный патрубками подачи и вывода конденсата, сжатого воздуха, выгрузки отработавших ионитов, в котором установлены вертикальные фильтрующие патроны с намывным слоем ионообменной смолы, а также накопительной емкости для обессоленной воды, емкости для приготовления пульпы смеси ионитов, циркуляционного насоса конденсата, циркуляционного насоса намыва ионитов, насоса дозирования пульпы смеси ионитов, расходомера на линии подачи конденсата и трубопроводов, которая дополнительно содержит частотный регулятор, установленный на циркуляционном насосе, и соединенный линией управления с расходомером.

Для обеспечения эффективного смешения ионитов при отсутствии возможности их разрушения установка может быть дополнительно оснащена эжектором, установленным после насоса циркуляции и связанным трубопроводом с насосом дозирования пульпы, а для контроля качества очистки конденсата в установке может быть дополнительно установлен измеритель общего органического углерода

Проведенные испытания показали, что при использовании заявляемой установки срок безаварийной работы фильтрационного блока возрастает не менее чем на 50%.

Полезная модель относится к фильтрам для очистки малосолевых вод с помощью ионообменных смол, а именно к ионообменным фильтрам с намывным слоем ионитов, и может использоваться в установках глубокого обессоливания, например конденсата паровых турбин, в энергетике, атомной, химической и других отраслей промышленности.

В настоящее время фильтрующие системы с намывными слоями широко используются в технике для промышленной фильтрации различных суспензий и технологических растворов, при осветлении сахарных сиропов, фильтрации напитков, очистке воды от нефтепродуктов, а также для обессоливания малосолевых вод.

Намывные слои представляют собой динамически формируемые в процессе фильтрации жидкости структуры, состоящие из мелких частиц фильтровальных вспомогательных веществ (ФВВ), обеспечивающих более эффективную обработку воды, предотвращающие закупоривание пор фильтрующих перегородок и создающие относительно низкое сопротивление потоку фильтруемой жидкости. В результате, намывной слой действует подобно тонкой (несколько миллиметров) фильтровальной перегородке. При этом фильтрующий материал в намывных фильтрах используется однократно и после загрязнения он смывается обратным потоком воды и удаляется в виде пульпы на захоронение (пат. РФ 2323766, 2008)

В качестве фильтровальных вспомогательных веществ применяют тонкозернистые или тонковолокнистые инертные материалы природного или синтетического происхождения, например диатомит, перлит, асбест, гипс, магнезия, целлюлоза, древесные угли и коксы и т.д. В случае применения намывных фильтров для обессоливания намывной слой формируют из частиц ионообменной смолы.

Достоинствами установок с намывным фильтром является простота и эффективность используемого оборудования (операции по замене фильтрующего слоя не превышают 15-30 мин); отсутствие системы регенерации с применением кислоты и щелочи, а также необходимости нейтрализации сбросных вод, возможность работать при температурах до 150°С, что особенно важно для очистки воды на АЭС; эффективное удаление растворенных, коллоидных и грубодисперсных примесей..

К недостаткам установок относится более сложная эксплуатация, связанная с необходимостью предварительного намыва и периодического удаления фильтрующего слоя, а также более низкая надежность. Последняя обусловлена возможностью «сползания» фильтрующего слоя с патронов даже при кратковременном прекращении подачи воды.

Известна установка на основе фильтра с намывным слоем смеси ионитов (US Patent 5830361, 1998). В состав установки входит блок фильтрации (БФ), в котором вертикально установлены фильтрующие патроны, накопительная емкость для обессоленной воды, емкости для приготовления пульпы, насос и трубопроводы, образующие, в частности, систему рециркуляции. Корпус БФ снабжен патрубками подачи и вывода конденсата и пульпы, содержащей смесь корпус ионитов.

Пульпу, получаемую в специальной емкости размешиванием в воде порошкообразных ионитов подают в линию циркуляции через накопительную емкость для обессоленной воды в фильтр до полного осветления воды, возвращаемой в накопительную емкость. Затем полученный таким образом намывной фильтр включается в работу, т.е. начинается подача конденсата с таким расходом, чтобы слой ионитов стабильно держался на вертикальных фильтрующих патронах.

После насыщения намывного слоя механическими загрязнениями и ионами солей производится сброс намывного слоя.

Недостатком этой установки является отсутствие системы стабилизации расхода очищаемого раствора и в следствии этого возможность сползания намывного слоя при уменьшении нагрузки.

Наиболее близким к заявляемому техническим решением, является установка (К. Shields, Condensate Polishing Guidelines for Fossil Plants, Final Report, March 2006, Electric Power Research Institute EPRI, Palo Alto, CA: 2006 GUIDELINES FOR PRECOAT FILTER/DEMINERALIZER SYSTEMS p.121-157) состоящая из ионообменного фильтра, содержащего корпус, снабженный патрубками подачи и вывода конденсата, сжатого воздуха, выгрузки отработавших ионитов, в котором установлены вертикальные фильтрующие патроны; накопительной емкости для обессоленной воды, емкости для приготовления пульпы смеси ионитов, циркуляционного насоса конденсата, циркуляционного насоса намывки слоя и насоса дозирования пульпы смеси ионитов, а также расходомера на линии подачи конденсата и системы трубопроводов.

Работа установки начинается с того, что в специальной емкости размешиванием в воде порошкообразных ионитов готовится пульпа. Намыв фильтрующего слоя производится подачей пульпы в линию циркуляции через накопительную емкость для обессоленной воды в фильтрационный блок и продолжается до полного осветления воды, возвращаемой в накопительную емкость. После намыва слоя ионитов сразу начинается подача конденсата.

В процессе работы при снижении расхода конденсата ниже заданного предела включается циркуляционный насос, а после насыщения намывного слоя механическими загрязнениями и ионами солей производится «шоковая» пневмо гидравлическая регенерация фильтра путем подачи сжатого воздуха в фильтр и быстрым сбросом полученного осадка.

Недостатками этой установки является ступенчатая регулировка расхода конденсата через фильтр, что создает возможность нарушения намывного слоя, высокие энергозатраты, а также возможность дробления частиц ионитов при их прохождении через циркуляционный насос намывки слоя.

Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является создание более надежной в эксплуатации установки, т.е. снижающей возможность нарушения намывного слоя.

Задача решалась путем включения в нее систем, обеспечивающих плавную регулировку расхода конденсата через фильтр.

Технический результат достигается тем, что в состав установки дополнительно включен частотный регулятор, установленный на циркуляционном насосе и соединенный линией управления с расходомером, установленным на линии подачи конденсата между насосом и патрубком подачи конденсата в блок фильтрации.

Для обеспечения эффективного смешения ионитов при отсутствии возможности их разрушения установка может быть дополнительно оснащена эжектором, установленным после насоса циркуляции и связанным трубопроводом с насосом дозирования пульпы.

Для контроля качества очистки конденсата в установке может быть дополнительно установлен измеритель общего органического углерода.

На Фиг.1 показана схема установки с намывным ионообменным фильтром, где

1 - намывной ионообменный фильтр;

2 - накопительная емкость обессоленной воды;

3 - емкость для приготовления пульпы смеси ионитов;

4 - воздушный ресивер;

5 - циркуляционный насос намыва ионитов;

6 - насос дозирования пульпы смеси ионитов;

7 - эжектор;

8 - расходомер;

9 - частотный регулятор;

10 - циркуляционный насос конденсата;

11 - измеритель общего органического углерода;

12 - дифференциальный манометр

AF1 - запорно-регулирующая аппаратура подачи воздуха

KF1-KF9 - запорно-регулирующая аппаратура очистки жидкости

PS1-PS4 - запорно-регулирующая аппаратура системы нанесения наносного слоя.

Предлагаемая установка работает следующим образом.

В емкости 3 размешиванием в воде порошкообразных ионитов готовится пульпа, после чего включается циркуляционный насос намыва ионитов 5 и через задвижку PS1 в эжектор 7 насосом дозирования пульпы 6 вводится заданное количество пульпы. Эжектор 7 служит для равномерного распределения частиц ионитов в потоке. Намыв фильтрующего слоя производится при циркуляции обессоленной воды из емкости 2 через задвижку PS2 в фильтрационный блок 1 и через задвижки KF4 и PS4 в накопительную емкость 2 и продолжается до полного осветления воды, возвращаемой в накопительную емкость 2.

После намыва слоя ионитов сразу начинается подача конденсата через задвижку KF1 с выходом очищенной воды через задвижку KF2.

В процессе работы расход конденсата через фильтр контролируется расходомером 8 и поддерживается в заданных пределах путем плавного регулирования частоты оборотов циркуляционного насоса 10 частотным регулятором 9 по сигналам расходомера 8. Качество очистки конденсата контролируется наряду с проводимостью и содержанием натрия также по общему органическому углероду прибором 11.

После насыщения намывного слоя механическими загрязнениями и ионами солей, что определяется по превышению давления на фильтре дифференциальным манометром 12 или по превышению содержания натрия или общего органического углерода или электропроводности, измеряемых прибором 11, фильтрационный блок отключается, для чего перекрываются задвижки КF1 и KF2, открывается задвижка AR1, и сжатый воздух из воздушного ресивера 4 через задвижку KF3 подается в фильтрационный блок 1, ФВВ ионитов удаляется с поверхности и сбрасывается через задвижку KF9. Затем цикл повторяется.

Проведенные испытания в ООО «Медиана-Фильтр» показали, что при использовании заявляемой установки срок безаварийной работы фильтрационного блока возрастает не менее чем на 50%.

1. Фильтрационная установка, состоящая из ионообменного фильтра, содержащего корпус, снабженный патрубками подачи и вывода конденсата, сжатого воздуха, выгрузки отработавших ионитов, в котором установлены вертикальные фильтрующие патроны с намывным слоем ионообменной смолы, а также накопительной емкости для обессоленной воды, емкости для приготовления пульпы смеси ионитов, циркуляционного насоса конденсата, циркуляционного насоса намыва ионитов, насоса дозирования пульпы смеси ионитов, расходомера на линии подачи конденсата и трубопроводов, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит частотный регулятор, установленный на циркуляционном насосе и соединенный линией управления с расходомером.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит эжектор, установленный на линии циркуляции пульпы между ионообменным фильтром и накопительной емкостью для обессоленной воды, связанный с насосом дозирования пульпы из емкости для приготовления пульпы смеси ионитов.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что для контроля качества очистки конденсата она дополнительно содержит измеритель общего органического углерода, установленный на линии очищенного конденсата.