ИОНООБМЕННЫЙ ФИЛЬТР

Полезная модель относится к устройствам водоподготовительных установок для ионообменной технологии очистки воды и конденсатов на ТЭС и АЭС, реализуемой блочными обессоливающими установками, в частности к ионообменным фильтрам.
Известны ионообменные фильтры, включающие цилиндрический корпус с крышкой и днищем, патрубки подвода очищаемой и отвода очищенной воды, ложное днище с размещенным на нем мелкозернистым фильтрующим слоем и вмонтированными в ложное днище фильтрующими элементами, проницаемыми для воды и непроницаемыми для зерен фильтрующего слоя, и средства внутренней регенерации фильтрующего слоя (1,5.pdf.).
Недостатками известной системы является низкое качество регенерации фильтрующего слоя, что в свою очередь существенно ухудшает степень очистки воды.
1
1
Наиболее близким к заявленному - прототипом - является ионообменный фильтр, включающий цилиндрический корпус с крышкой и днищем, патрубки подвода очищаемой и отвода очищенной воды, ложное днище с размещенным на нем мелкозернистым фильтрующим слоем и вмонтированными в ложное днище фильтрующими элементами, проницаемыми для воды и непроницаемыми для зерен фильтрующего слоя, и средство выносной регенерации - патрубок гидровыгрузки фильтрующего слоя с заборным отверстием, расположенным на расстоянии h от ложного днища, причем h по крайней мере больше линейного размера зерен фильтрующего слоя (/).
Недостатком прототипа является недостаточно высокое качество выгрузки мелкозернистого фильтрующего слоя (невыгруженный остаток составляет свыше 2% от общего объема слоя), что в свою очередь ухудшает степень очистки воды.
Полезная модель направлена на решение задачи улучшения качества очистки воды.
Технический результат - обеспечение наиболее полной выгрузки мелкозернистого фильтрующего слоя на регенерацию.
1
2
1
1
2
1
Технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что ионообменный фильтр, включающий цилиндрический корпус с крышкой и днищем, патрубки подвода очищаемой и отвода очищенной воды, ложное днище с размещенным на нем мелкозернистым фильтрующим слоем и вмонтированными в ложное днище фильтрующими элементами, проницаемыми для воды и непроницаемыми для зерен фильтрующего слоя, и патрубок гидровыгрузки фильтрующего слоя с заборным отверстием, расположенным на расстоянии h от ложного днища, дополнительно оснащен установленными равномерно, однонаправлено и тангенциально корпусу над ложным днищем на расстоянии h≈h под углом к плоскости последнего одним или более гидросоплами с конфузорными окончаниями с острым углом раскрытия конфузора, при этом угол установки гидросопел к плоскости ложного днища составляет α=5-30°, угол раскрытия конфузора составляет α=10-50°, h=15-50 мм.
Полезная модель иллюстрируется чертежами:
Фиг.1 - общий вид ионообменного фильтра в разрезе;
Фиг.2 - сечение А-А на Фиг.1.
0
1
2
1
1
Ионообменный фильтр включает цилиндрический корпус 1 с крышкой 2 и днищем 3, герметично соединенными между собой. В крышку 2 вмонтирован патрубок 4 подвода очищаемой воды. В днище 3 вмонтирован патрубок 5 отвода очищенной воды. На днище 3 посредством опор 6 установлено ложное днище 7 с вмонтированными в него фильтрующими элементами 8. Объем корпуса 1 поверх ложного днища 7 заполнен зернами фильтрующего слоя 9 на расчетную высоту h. В корпус 1 вмонтирован (например Г-образный) патрубок 10 гидровыгрузки зерен фильтрующего слоя 9. Заборное отверстие 11 (торец патрубка 10) расположено на расстоянии h от поверхности ложного днища 7. Согласно предлагаемой полезной модели ионообменный фильтр дополнительно оснащен установленными в корпусе 1 равномерно, однонаправлено и тангенциально корпусу 1 над ложным днищем 7 на расстоянии h≈h под углом к плоскости последнего одним или более гидросоплами 12 с конфузорными окончаниями 13 с острым углом раскрытия, при этом угол установки гидросопел 12 к плоскости ложного днища 7 составляет 5-30°, угол раскрытия конфузорного окончания 13 составляет 10-50°, h=15-50 мм. Эти параметры получены опытным путем, описанным ниже.
0
Осуществление заявленной полезной модели проводилось в опытном режиме в сравнении с процессом выгрузки на прототипе. Для этого использовался ионообменный фильтр с диаметром корпуса 1D=1300 мм. В качестве фильтрующего слоя 9 применялся зернистый катионит с высотой загрузки h=210 мм. Испытания по гидровыгрузке катионита из фильтра проводились при постоянном уровне воды в корпусе 1 ~ 950 мм, который обеспечивался расходом воды, подаваемой через патрубок 5 сквозь фильтрующие элементы 8, порядка 16-17 т/ч, при этом происходило взрыхление катионита, что способствовало его более полной выгрузке вместе с водой путем откачки через патрубок 10 гидровыгрузки. После 40 минут такой выгрузки (гидросопла 12 не подключались, фильтр работал в режиме прототипа) остаток катионита составлял ~ 10% и далее практически не удалялся. Затем на том же фильтре при таком же уровне катионита с теми же параметрами и режимами (постоянный уровень воды в корпусе 1 поддерживался ~ 950 мм) была отключена подача воды через патрубок 5 и включены откачка воды через патрубок 10 гидровыгрузки производительностью порядка 16-17 т/ч и подача воды через три гидросопла 12 с расходом воды порядка 16-17 т/ч. При этом скорость истечения воды из конфузорных окончаний 13 сопел 12 составила 4,4 м/с. Время полной выгрузки катионита при этом составило 15 минут (остаток составил менее 1%).
С учетом проведенных опытов (с различными параметрами) в режиме предложенной полезной модели, выработаны следующие рекомендации, способствующие оптимизации процесса выгрузки:
- оптимальное расстояние от ложного днища 7 до заборного отверстия 11 патрубка 10 гидровыгрузки составляет 15-50 мм;
2
1
- оптимальный угол установки гидросопел 12 к плоскости ложного днища составляет 5-30°, h≈h=15-50 мм;
- оптимальное направление гидросопел 12 (направление струи) - тангенциальное;
- оптимальный угол раскрытия конфузорного окончания 13 гидросопел 12 составляет 10-50°;
- оптимальное количество гидросопел 12 определяется из учета максимального покрытия площади ложного днища 7 струей из конфузорного окончания 13 гидросопла 12 до следующего в направлении струи гидросопла 12, при минимальном расходе воды.
Таким образом, заявленный технический результат - обеспечение наиболее полной выгрузки мелкозернистого фильтрующего слоя на регенерацию с целью улучшения качества очистки воды - достигнут.