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除碳器(脱气塔)必要知识

2021-05-06 点击量:

脱除水中CO2气体的处理工艺称水的脱碳处理,脱除水中CO2气体的设备称除二氧化碳器,简称除碳器。
在离子交換除盐系统中,水经H离子交换后,HCO3-转变成了游离CO2,连同进水中原有的游离CO2,可以很容易地由除碳器除掉,以减轻OH交换器的负担,这就是在除盐系统中设置除碳器的目的。
 当原水碱度很低,如低于0.5mmol/L或水经软化降碱处理时,除盐系统中也可不设除碳器,水中这部分碱度经H离子交换后生成的少量CO2可在水流经OH交换器时又以HCO3-形式被强碱树脂交换除去。
一、脱除CO2的原理
水中碳酸化合物的平衡关系,

H++HCO3- H2CO3 CO2+H2O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,水的pH值低于4.2,此时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享利定律,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便会从水中解析出来,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气体分压的方法,一是在除碳器中鼓人空气,这就是通常说的大气式除碳;另一个方法是从除碳器的上部抽真空,这就是通常说的真空式除碳。
二、大气式除碳器
1、除碳器结构
大气式除碳器本体是一个圆柱形常压容器,由钢板衬胶或塑料制成;上部有布水装置,下部有风室;容器内装有填料层;下部出水口有水封,以防止空气短路。除碳器风机一般都采用高效离心式风机。
2.填料
除碳器中填料的作用是将水分散成许多水滴、水膜或小股水流,用以增大水与空气的接触面积。
过去常用瓷环作填料,近几年已逐渐被塑料多面空心球代替,塑料多面空心球有很大的比表面积(一般在几百平方米/立方米),规格有253850等多种。
填料体积对CO2的脱除效果有很大影响,它取决于处理的水量、需脱除CO2的量和填料的技术性能。
3.工作过程
除碳器工作时,水从上部进入,经布水装置淋下,通过填料层后从下部排入水箱。用来除CO2的空气是由风机从除碳器底部送入,通过填料层后随脱除的CO2一起由顶部排出。
在除碳器中,由于填料的阻挡作用,从上面流下来的水被分散成许多小股水流、水滴或水膜,充分与空气接触。由于空气中CO2的量很少,它的分压约为大气压的0.03%,所以当空气和水接触时,水中CO2便会析出并被空气带走,排入大气。
4.影响除CO2效果的工艺条件
20℃、当水中CO2和空气中CO2达平衡时,水中CO2应为0.50.7mg/L,但在实际设备中,它们尚未达到平衡。不过通过大气式除碳器后,一般可将水中的CO2含量降至5mg/L左右。
当处理水量、原水中碳酸化合物含量和对出水中CO2的要求一定时,影响除CO2效果的工艺条件有:
1)水温。除CO2效果与水温有关,水温越高,CO2在水中的溶解度越小,因此除去的效果也就越好。
2)水和空气的接触面积。比表面积大的填料能有效地将水分散成线状、膜状或水滴状,从而增大水和空气的接触面积,也缩短CO2从水中析出的路程和降低阻力,从而提高CO2从水中析出的速度。
3)水和空气的流动工况。水和空气的逆向流动,存在较大的浓度梯度,即沿水流方向接触的是新鲜空气,水中残留的CO2含量低,从而可以得到较高的除碳效果。
4)风量和风压。为了有效脱除CO2,应有足够的风量,通常在淋水密度为60m3/(m2.h)时,每处理1m3的水需空气量1530m3(标准状态下)。风机的风压与风管、填料支架的阻力,以及填料种类、填料高度有关,合适的风压既能将解析出的CO2吹脱,又不使水散失。
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