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碳除设备：有效直径与使用条件

2023-06-19 理论教育版权反馈

【摘要】：氢离子交换器出水中的游离CO2会腐蚀设备，通常是用除碳器将其除去。除碳器就是根据这一原理设计的。除碳器的有效直径d。图5-17除CO2器解析系数K注：使用条件为填料25×25×3的瓷质拉希环在淋水密度。q=60m3/由以上计算可见，除碳器直径由所需处理的水量决定，而除碳器所需填料的高度取决于进水CO2含量，其主要与原水碱度有关。

氢离子交换器出水中的游离CO2会腐蚀设备，通常是用除碳器将其除去。

1.除CO2原理

水中碳酸化合物有下式的平衡关系：

由上式可知，水中H+浓度越大，平衡越易向右移动。经H离子交换后的水呈强酸性，因此水中碳酸化合物几乎全部以游离CO2形式存在。

CO2气体在水中的溶解度服从于亨利定律，即在一定温度下气体在溶液中的溶解度与液面上该气体的分压成正比。所以，只要降低与水相接触的气体中CO2的分压，溶解于水中的游离CO2便会从水中解吸出来，从而将水中游离CO2除去。除碳器就是根据这一原理设计的。

降低CO2气体分压的办法：一是在除碳器中鼓入空气，即大气式除碳；另一办法是从除碳器的上部抽真空，即为真空式除碳。其结构如图5-15和图5-16。

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图5-15　大气式除碳器的结构

1—布水装里；2—填料层；3—埃料支撑；4—风机接口；5—风室

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图5-16　真空式除碳器的结构

1—收水器；2—布水管；3—喷嘴；4—坟料层各5—填料支撑；6—存水区

2.除碳器的设计计算

以鼓风填料式为例，简要介绍除碳器的设计计算与选型。

（l）除碳器的有效直径d（m）。

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式中：Q——除碳器设计处理水量，m3/h；

q——设计淋水密度，m3/（m2·h），基准条件为q=60m3（m2·h）。

（2）除碳器所需填料高度h0（m）及填料总体积V0（m3）

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式中：Gc——设计所需脱除的CO2量，m3/h；

Cc1——进水CO2浓度，mg/L；该值可按下式计算：当进水水质分析有CO2值时：Cc1=44Hz+MCO2（mg/L）当进水水质分析无CO2值时：Cc1=44Hz+0.268（Hz）3（mg/L）；

Cc2——出水残余CO2浓度（mg/L），通常Cc2按mg/L计算；

K——际CO2的解析系数， pagenumber_ebook=149,pagenumber_book=137 ，及单位时间、单位接触面积、单位平均解析动力下去除CO2的量。该值主要与水温有关，由图5-17求出；

S——单位体积填料所具有的工作表面积，（m2/m3），由所选的填料品种和规格决定，例如：对于25×25×3mm的瓷质拉希环其S值为204m2/m3；

ΔC——脱除CO2的平均解析推动力，kg/m3，可近似表达为：

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Hz——进水碳酸盐碱度，mmol/L；

Mco2——进水中游离CO2含量，mg/L。

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图5-17　除CO2器解析系数K

注：使用条件为填料25×25×3（mm）的瓷质拉希环在淋水密度。q=60m3/（m2·h）

由以上计算可见，除碳器直径由所需处理的水量决定，而除碳器所需填料的高度取决于进水CO2含量，其主要与原水碱度有关。

（3）除碳器所需鼓风量W（m3·h）及所需进风压力P0（kPa）：

式中20～30为除CO2器的气水比经验数据，即每处理1m3水通常需加20～30m3的空气。

式中：0.4——塔内局部阻力总和的经验数值，kPa；

a——单位填料高度的空气阻力，kPa/m

a值随填料品种、淋水密度、气水比的不同而变化，25×25×3mm的瓷质拉希环在q=60m3/（m2·h）、气水比为20～30m3/m3时的条件下，a值在0.2～0.5kPa/m之间。

根据计算的风量和所需的风压选择合适的风机。