Основные требования наших Заказчиков в сфере водоподготовки для теплоэнергетики - безопасность, надёжность, экономичность, экологичность и качество оборудования и очищенной воды.
Ухудшение качества питательной воды в процессе водоподготовки ТЭЦ или ГРЭС ведёт к активной коррозии металла, образованию накипи и отложений на поверхностях нагрева, теплопередающих поверхностях, отложений в проточной части паровых турбин, шлама в оборудовании и трубопроводах. В этом случае работа энергообъектов становится неэкономичной и небезопасной.
Нормативная документация, устанавливающая требования к качеству водоподготовки для теплоэнергетики, жёстко регламентирует требования к питательной воде, к очистке конденсатов, к сбросам от ТЭЦ и ко всем видам работ: к проектированию, изготовлению, монтажу и ПНР водоподготовительного оборудования. Регламентирующие документы: ВНТП, ГОСТ, СНиП, МУ, СТО, РД, требования производителей котлового и турбинного оборудования и пр.
Экодар в своей деятельности руководствуется всей современной нормативной базой, благодаря чему наши Заказчики гарантированно получают оптимальные системы очистки воды, спроектированные, изготовленные, смонтированные, и отлаженные силами компании Экодар, полностью готовые к вводу в эксплуатацию.
Основные технологические решения по очистке воды и водоподготовке для теплоэнергетики применяются в зависимости от исходных условий и конечных требований. Так, для котлов низкого давления часто используются простые схемы умягчения с предочисткой. Для котлов среднего и высокого давления на ТЭЦ и ГРЭС применяются более сложные многоступенчатые схемы обессоливания с использованием нанофильтрации, и качество воды на выходе из ВПУ отвечает самым высоким требованиям.
Предварительная очистка:
осветление как в традиционных осветлителях, так и в осветлителях-флотаторах;
механическое фильтрование с помощью самопромывных сетчатых, дисковых, напорных и безнапорных осветлительно-сорбционных фильтров;
ультрафильтрация.
Обессоливание:
ионный обмен, прямоточный или противоточный, одно- или двух ступенчатый, в зависимости от качества исходной воды и конечных требований;
обратноосмотическое обессоливание, одно- или двухступенчатое.
Глубокое обессоливание:
ионообменные фильтры смешанного действия (ФСД);
мембранная электродеионизация.
В процессе разработки технологических схем очистки воды с использованием ультрафильтрации и нанофильтрации Экодар учитывает все возможности повторного использования конденсатов и дренажей, промывных вод, их очистки и возврата в цикл систем водоподготовки, поскольку и мы, и наши Заказчики ответственно относимся к окружающей среде и её защите.
Организация водооборотных циклов на объектах теплоэнергетики также требует профессионального и ответственного подхода. Экодар совместно со своими партнерами предлагает современные программы дозирования, контроля и стабилизации воды.
Понятие ультрафильтрации
Принцип ультрафильтрации основан на «продавливании» воды через полупроницаемую мембрану. Основное отличие данной технологии от традиционного объемного фильтрования заключается в том, что большинство задерживаемых частиц оседает на поверхности мембраны, создавая дополнительный фильтрующий слой, обладающий собственным сопротивлением. Ультрафильтрация позволяет удалить из воды взвешенные вещества, водоросли, микроорганизмы, вирусы и бактерии, а также значительно снизить мутность. Также данный способ очистки воды уменьшает ее цветность и окисляемость. Использование ультрафильтрации эффективно заменяет такие этапы водоподготовки, как отстаивание и осаждение.
Технология нанофильтрации
Технология нанофильтрации объединяет особенность ультрафильтрации и обратного осмоса. Для очистки воды путем нанофильтрации используют заряженные и электронейтральные полимерные мембраны, а также керамические мембраны, близкие по размерам пор к ультрафильтрационным. Благодаря ультратонкой полупроницаемой мембране задерживаются различные растворенные загрязнители, величина которых не превышает величину молекулы. В результате нанофильтрации происходит разделение жидкости на 2 части: концентрат соли и чистую воду.
При нанофильтрации используется мембрана, поры которой в 10–50 раз меньше пор мембраны для ультрафильтрации. Благодаря этому нанофильтрация позволяет исключить возможность проникновение микроорганизмов через мембранные элементы. Кроме этого, применяется более высокое (в 2–3 раза) давление для «проталкивания» воды. Естественно, технология нанофильтрации позволяет удалить любые загрязнения, которые удаляются с помощью механической очистки воды, микро- и ультрафильтрации.
Сравнение характеристик ультрафильтрации и нанофильтрации.
| № | Название метода | Рабочее давление, бар | Размер удаляемых частиц, АО (10–4 мкм) | Соотношение пермеат/исходная вода, % | Удаляемые из воды примеси |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 |
Ультрафильтрация |
1,0–4,5 | 80–2000 | 85–95 | Данный метод используется для удаления из воды взвешенных частиц, коллоидов, цист простейших, водорослей, бактерий, вирусов, высокомолекулярных органических веществ. |
| 2 |
Нанофильтрация |
3,5–20 | 8–100 | 50–75 | Нанофильтрация предназначена для очистки воды от взвешенных частиц и высокомолекулярных органических растворенных веществ. Также нанофильтрация удаляет 20–85 % растворенных неорганических веществ. |
Экодар – патентообладатель в области очистки воды, член СРО по проектированию и СМР. Гарантией качества, надежности, безопасности и экологичности являются наличие в компании Экодар интегрированной системы менеджемента (ИСМ), сертифицированной на соответствие требованиям ISO 9001-2011 и Р ИСО 14001-2007 и высокопрофессиональных отделов и служб:
Технологического отдела, разрабатывающего и внедряющего технологические схемы, осуществляющего всестороннее обследование объекта, пилотные испытания, и подготовку обоснования выбранных технических решений;
Одним из самых важных вопросов в энергетике была и остается водоподготовка на ТЭЦ. Для предприятий энергетики вода - основной источник их работы и потому к ее содержанию предьявляются очень высокие требования. Поскольку Россия - страна с холодным климатом, постоянными сильными морозами, то работа ТЭЦ - это, то от чего зависит жизнь людей. Качество воды, подаваемой на теплоэгергоцентраль влияет очень сильно на ее работу. Жесткая вода выливается в очень серьезную проблему для паровых и газовых котельных, а также паровых турбин ТЭЦ, которые обеспечивают город теплом и горячей водой.
ТЭЦ - теплоэнергоцентраль - это разновидность тепловой станции, которая не только обеспечивает теплом город, но и поставляет в наши дома и на предприятия горячую воду. Такая электростанция устроена как конденсационная электростанция, но отличается от нее тем, что может отобрать часть теплового пара, уже после того, как он отдал свою энергию.
бывают разными. В зависимости от вида турбины и отбирается пар с различными показателями. Турбины на энергоцентрали позволяют регулировать количество отбираемого пара.
Пар, который был отобран, проходит конденсацию в сетевом подогревателе или подогревателях. Вся энергия из него передается сетевой воде. Вода в свою очередь идет на пиковые водогрейные как котельные, так и тепловые пункты. Если на ТЭЦ перекрываются пути отбора пара, она становится обычной КЭС. Таким образом, теплоэнергоцентраль может работать по двум различным графикам нагрузки:
- тепловой график - прямопропорциональная зависимость электрической нагрузки от тепловой;
- электрический график - тепловой нагрузки либо нет вообще, либо электрическая нагрузка от нее не зависит.
Достоинство ТЭЦ состоит в том, что она совмещает производство как тепловой, так и электрической энергии. В отличии от КЭС, оставшееся тепло не пропадает, а идет на отопление. В результате растет коэффициент полезного действия электростанции. У водоподготовки на ТЭЦ он составляет 80 процентов против 30 процентов у КЭС. Правда, об экономичности теплоэнергоцентрали это не говорит. Здесь в цене другие показатели - удельная выработка электричества и КПД цикла.
К особенностям расположения ТЭЦ следует отнести тот факт, что строить ее следует в черте города. Дело в том, что передача тепла на расстояния нецелесообразна и невозможна. Поэтому водоподготовка на ТЭЦ всегда строят рядом с потребителями электроэнергии и тепла.
Коррекционная водоподготовка для паровых котлов в энергетике
Коррекционная обработка воды внутри котла преследует целью предотвращение нежелательных процессов в оборудовании для производства пара: - коррозия в системе питательной воды,
когда содержание растворенного кислорода, в баке питательной воды, значительно превышает нормы. Горячая вода, содержащая растворенный кислород, обладает высокой коррозионной активностью. Как следствие, при недостаточном удалении коррозионно активных газов, может наблюдаться значительная коррозия трубопроводов в системе питательной воды. - коррозия внутри парового котла
имеет место, если, в недостаточной степени, удален растворенный кислород, рН котловой воды не соответствует нормальным уровням, в котловой воде содержится значительное количество свободной щелочи. - отложения внутри парового котла
могут иметь различное происхождение: отложения продуктов коррозии; отложения малорастворимых солей жесткости; отложения органических веществ, которые возникают, если в котловой воде присутствует значительное количество органических вещества, например гуминовых кислот. - коррозия паро-конденсатных
трубопроводов и оборудования потребляющего пар происходит, прежде всего, из-за наличия углекислого газа в горячем конденсате. Также, в конденсате возможно присутствие растворенного кислорода.
1. Комплексные ингибиторы коррозии и отложений . Такие химические реагенты включают в себя несколько компонентов: вещества для коррекции рН воды и пара, с целью связывания углекислого газа; полимеры, предотвращающие образование отложений внутри котла; летучие и нелетучие вещества для связывания кислорода. Применение таких реагентов позволяет комплексно решать задачу коррекционной обработки воды для паровых котлов, с возможностями по предотвращению коррозии и образования отложений на всем протяжении систем производства и подачи пара, а также систем сбора и возврата конденсата.
2. Комбинации ингибиторов коррозии и отложений. Часто с технико-экономической точки зрения целесообразно применять не комплексные реагенты, а реагенты целевого назначения, по отдельности: реагент для связывания растворенного кислорода, реагент - корректор рН, реагент - ингибитор отложений. Такая комбинация химических реагентов позволяет более точно управлять водно-химическим режимом. Прежде всего, такие решения актуальны для систем производства пара среднего и высокого давления.
3. Химические реагенты, включающие в себя специальные полимеры, позволяют предотвратить образование различных отложений внутри котла. Применение подобных реагентов согласовывается с режимами непрерывной и периодической продувки котлов.
Исходя из имеющегося у вас оборудования и выявленных у вас эксплуатационных проблем, вы можете:
- выбрать решение самостоятельно , воспользовавшись нашим каталогом
- отправить нам заполненную анкету , которую можно скачать
- написать или позвонить нам :
Из чего состоит оборудование
для ТЭЦ? Это турбины и котлы. Котлы производят пар для турбин, турбины из энергии пара производят электрическую энергию. Турбогенератор включает в себя паровую турбину и синхронный генератор. Пар в турбинах получают за счет применения мазута и газа. Эти вещества и нагревают воду в котле. Пар под давлением прокручивает турбину и на выходе получается электроэнергия. Отработанный пар поступает в дома в виде горячей воды для бытовых нужд. Потому то, отработанный пар и должен иметь определенные свойства. Жесткая вода со множеством примесей не даст получить качественный пар, который к тому же можно потом поставить людям для использования в быту.
Если пар не отправляют на поставку горячей воды, то его тут же в ТЭЦ охлаждают в градирнях. Если вы видели когда-нибудь огромные трубы на тепловых станциях и как их них валит дым, то это и есть градирни, а дым, вовсе не дым, а пар, который подымается от них, когда происходит конденсация и охлаждение.
Как работает водоподготовка на ТЭЦ
мы разобрались, больше всего влиянию жесткой воды здесь поддается турбина и, конечно же, котлы, которые преобразовывают воду в пар. Главная задача любой ТЭЦ получить в котле чистую воду.
Жесткая вода отличается от обычной высоким содержанием солей кальция и магния. Именно эти соли под воздействием температуры оседают на нагревательном элементе и стенках бытовых приборов. То же относится и к паровым котлам. Накипь образовывается в месте нагрева и точке кипения по краям самого котла. Удаление накипи в теплообменнике
в таком случае затруднено, т.к. накипь нарастает на огромном оборудовании, внутри труб, всевозможных датчиков, систем автоматизации. Промывка котла от накипи
на таком оборудовании - это целая многоэтапная система, которая может даже проводится при разборе оборудования. Но это в случае высокой плотности накипи и больших ее залежей. Обычное средство от накипи в таких условиях конечно не поможет.
Если говорить о последствиях жесткой воды для быта, то это и влияние на здоровье человека и удорожание использования бытовых приборов. К тому же жесткая вода очень плохо контактирует с моющими средствами. Вы станете использовать на 60 процентов больше порошка, мыла. Расходы будут расти как на дрожжах. Умягчение воды потому и было придумано, чтобы нейтрализовать жесткую воду, ставишь себе в квартиру один умягчитель воды и забываешь, что есть очистка от накипи, средство от накипи.
Накипь отличается еще и плохой теплопроводимостью. Этот ее недостаток главная причина поломок дорогой бытовой техники. Покрытый накипью тепловой элемент просто перегорает, силясь отдать тепло воде. Плюс из-за плохой растворимости моющих средств, стиральную машинку нужно дополнительно включать на полоскание. Это расходы воды, электричества. С любой стороны, умягчение воды - самый верный и экономически выгодный вариант предотвращения образования накипи.
А теперь представьте что такое водоподготовка на ТЭЦ в промышленных масштабах? Там средство от накипи используется галлонами. Промывка котла от накипи
проводится периодически. Бывает регулярной и ремонтной. Чтобы удаление накипи проходило более безболезненно и нужна водоподготовка. Она поможет предотвратить образование накипи, защитит и трубы и оборудование. С ней жесткая вода не будет оказывать свое разрушительное воздействие в таких угрожающих масштабах.
Если говорить о промышленности и энергетике, то больше всего жесткая вода приносит неприятностей ТЭЦ и котельным. То есть в тех областях, где происходит непосредственно водоподготовка и нагрев воды и перемещение этой теплой воды по трубам водоснабжения. Умягчение воды здесь необходимо, как воздух.
Но поскольку водоподготовка на ТЭЦ это работа с огромными обьемами воды, водоподготовка должна быть тщательно просчитана и продумана с учетом всевозможным нюансов. От анализа химического состава воды да места расположения того или иного умягчителя воды. В ТЭЦ водоподготовка - это не только умягчитель воды, это еще и обслуживание оборудования после. Ведь удаление накипи все равно в этом производственном процессе придется делать, с определенной периодичностью. Здесь применяется не одно средство от накипи. Это может быть и муравьиная кислота, и лимонная, и серная. В различной концентрации, обязательно в виде раствора. И применяют тот или иной раствор кислот в зависимости от того из каких составных частей сделан котел, трубы, контроллер и датчики.
Итак, на каких обьектах энергетики нужна водоподготовка? Это котельные станции, котлы, это тоже часть ТЭЦ, водонагревательные установки, трубопроводы. Самыми слабыми местами и ТЭЦ в том числе, остаются трубопроводы. Накапливающаяся здесь накипь может привести и к истощению труб и их разрыву. Когда накипь не удаляется во время, то она просто не дает воде нормально проходить по трубам и перегревает их. Наряду с накипью второй проблемой оборудования в ТЭЦ является коррозия. Ее также нельзя спускать на самотек.
К чему может привести толстый слой накипи в трубах, которые подводят воду на ТЭЦ? Это сложный вопрос, но ответим на него мы теперь зная, что такое водоподготовка на ТЭЦ
. Поскольку накипь - отменный теплоизолятор, то и расход тепла резко растет, а теплоотдача наоборот снижается. КПД котельного оборудования падает в разы, все это в результате может привести и к разрыву труб и взрыву котла.
Водоподготовка воды на ТЭЦ
, это то, на чем нельзя экономить. Если в быту, вы все же подумаете, купить ли умягчитель воды или выбрать средство от накипи, то для теплового оборудования такой торг недопустим. На теплоэнергоцентралях подсчитывают каждую копейку, поэтому очистка от накипи при отсутствии системы умягчения обойдется куда дороже. Да и сохранность приборов, их долговечность и надежная эксплуатация тоже играют свою роль. Очищенное от накипи оборудование, трубы, котлы работают на 20-40 процентов эффективнее, чем оборудование не прошедшее очистку или работающее без системы умягчения.
Главная особенность водоподготовки воды на ТЭЦ состоит в том, что здесь требуется глубоко обессоленная вода. Для этого нужно использовать точное автоматизированное оборудование. На таком производстве чаще всего применяют установки обратного осмоса и нанофильтрации, а также электродеионизации.
Какие этапы включает в себя водоподготовка в энергетике в том числе и на теплоэнергцентрали?
Первый этап включает в себя механическую очистку от всевозможных примесей. На этом этапе из воды удаляются все взвешенные примеси, вплоть до песка и микроскопических частиц ржавчины и т.п. Это так называемая грубая очистка. После нее вода выходит чистой для глаз человека. В ней остаются только растворенные соли жесткости, железистые соединения, бактерии и вирусы и жидкие газы.
Разрабатывая систему водоподготовки воды
нужно учитывать такой нюанс, как источник водопоставки. Это водопроводная вода из систем централизованного водоснабжения или это вода из первичного источника?
Разница в водоподготовке
состоит в том, что вода из систем водоснабжения уже прошла первичную очистку. Из нее нужно убирать только соли жесткости, и обезжелезивать при необходимости.
Вода из первичных источников - это вода абсолютно не обработанная. То есть, имеем дело с целым букетом. Здесь обязательно нужно проводить химический анализ воды, чтобы понимать с какими примесями имеем дело и какие фильтры ставить для умягчения воды и в какой последовательности.
После грубой очистки в системе идет следующий этап под названием ионообменное обезсоливание. Здесь устанавливают ионообменный фильтр. Работает на основе ионообменных процессов. Главный элемент - ионообменная смола, которая включает в себя натрий. Он образует со смолой непрочные соединения. Как только жесткая вода на ТЭЦ попадает в такой умягчитель, то соли жесткости мгновенно выбивают натрий из структуры и прочно встают на его место. Восстанавливается такой фильтр очень просто. Картридж со смолой перемещается в бак регенерации, где находится насыщенный соляной раствор. Натрий снова занимает свое место, а соли жесткости вымываются в дренаж.
Следующий этап - это получение воды с заданными характеристиками. Здесь применяют установку водоподготовки воды на ТЭЦ. Главное ее достоинство - получение 100-процентно чистой воды, с заданными показателями щелочности, кислотности, уровнем минерализации. Если предприятию нужна техническая вода, то установка обратного осмоса создавалась именно на такие случаи.
Главной составляющей частью этой установки является полунепроницаемая мембрана. Селективность мембраны меняется, в зависимости от ее сечения можно получить воду с разными характеристиками. Эта мембрана разделяет бак на два части. В одной части находится жидкость с высоким содержанием примесей, в другой части жидкость с низким содержанием примесей. Воду запускают в высококонцентрированный раствор, она медленно просачивается через мембрану. На установку подается давление, под воздействием его вода останавливается. Потом давление резко увеличивают, и вода начинает течь обратно. Разность этих давлений называют осматическим давлением. На выходе получается идеально чистая вода, а все отложения остаются в менее концентрированном растворе и выводятся в дренаж. К минусам этого метода водоподготовки питьевой воды
можно отнести большой расход воды, вредные отходы и необходимость предподготовки воды.
Нанофильтрация по сути тот же обратный осмос, только низконапорный. Поэтому принцип действия тот же, только напор воды меньше.
Следующий этап - устранение из воды, растворенных в ней газов. Поскольку в ТЭЦ нужен чистый пар без примесей, очень важно удалить из воды, растворенные в ней кислород, водород и углекислый газ. Устранение примесей жидких газов в воде называется декарбонацией и деаэрацией.
После этого этапа вода готова для подачи в котлы. Пар получается именно той концентрации и температуры, которая необходима. Никаких дополнительных очисток проводить не нужно.
Для самостоятельного выбора решения
Получить консультацию по подбору:
Заполнить
Содержание:Цель водоподготовки для ТЭЦ
Качество обессоленной воды для ТЭЦ
Достоинства и недостатки мембранных
технологий
Технологическая схема ВПУ на ТЭЦ
Заключение
Цель водоподготовки для ТЭЦ
Основная цель системыводоподготовки в энергетике –
очищать воду от грубодисперсных и
коллоидных примесей и от
солеобразующих элементов (главным
образом, железа, сероводорода,
марганца, магния и кальция). Помимо
этого, система водоподготовки
решает еще и следующие задачи:Котельная:
предотвращение накипеобразования внутри котлов и труб;
умягчение воды;
нормализация pH воды, пара и конденсата;
удаление коррозинно-активных газов;
оптимизация химического состава воды.
ТЭЦ и ГРЭС:
предотвращение и снижение коррозии оборудования.
нормализация pH воды.
деаэрация воды.
Оборотная система охлаждения:
предотвращение коррозии;
защита трубопровода от твердых отложений и биообрастания;
предотвращение накипеобразования внутри оборудования;
подготовка охлаждающей воды на АЭС и ТЭЦ.
Виды очистки:
Предварительная очистка. Включаетмеханическую фильтрацию, осветление,
умягчение, тонкую очистку и
обеззараживание воды.
обессоливание воды, которое
выполняется, путем нанофильтрации,
обратного осмоса и
электродеионизации.Удаление отложений осуществляется
периодической обратной промывкой
фильтроэлементов. Обратная промывка
проводится в две стадии: водо-воздушная с
расходом осветленной воды 15 м3 /ч в
течение 2-х минут и водная с расходом
осветленной воды 115 м 3 /ч в течение 2
минут. Показателем вывода воды на
промывку является пропущенный объем
воды через мембрану (50-80м3), задается в
зависимости от качества исходной воды.
Большая часть отложений удаляется при
обратной промывке мембран осветленной
водой,
Качество обессоленной воды для ТЭЦ
Качество обессоленной воды должносоответствовать следующим нормам:
Общая жесткость – менее 0.5 мкгэкв/л
Содержание кремниевой кислоты –
менее 50 мкг/л
Содержание натрия – менее 50 мкг/л
Электропроводность – менее 0.8
мкСм/см
10. Достоинства и недостатки мембранных технологий
11. Достоинства
2) Возможность разделения агрессивных сред4) Широкий спектр управления характеристиками
5) Высокая химическая и эксплуатационная
стойкость
6) Количественное определение
7) Высокая точность
8) Исследование проб больших объемов
9) Исключение влияния ингибиторов роста
10) Экономия питательных сред
11)Экономия времени
12) нет необходимости больших складских запасов
кислоты и щелочи.
12. Недостатки
Недостатки2) Дороговизна
3) высокие эксплуатационные затраты на
водопроводную воду;
4) необходимость регулярной досыпки и замены смол;
5) большие расходы на химические реагенты;
7) образование высокоминерализованных стоков;
8) значительные затраты на ремонт и обслуживание
оборудования,
9) необходимость больших складских запасов кислоты
и щелочи.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
«КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
(ФГБОУ ВПО «КГЭУ»)
Кафедра ИЭР
Отчет по лабораторной работе
«Сравнительная оценка различных методов водоподготовки на ТЭЦ»
Выполнила: студент гр.ИЗ-1-10
Мелентьева А.А.
Проверила: Ситдикова Р.Р.
Цель работы: Сравнить методы водоподготовки на КТЭЦ-1 и КТЭЦ-2
1. Ознакомиться с методами водоподготовки на Казанской ТЭЦ-1 и Казанской Тэц-2;
2. На основе полученных данных, сделать вывод об их эффективности.
Водоподготовка - обработка воды, поступающей из природного водоисточника, для приведения её качества в соответствие с требованиями технологических потребителей. Может производиться на сооружениях или установках водоподготовки для нужд коммунального хозяйства, практически во всех отраслях промышленности.
Методы водоподготовки:
Удаление твердых частиц, фильтрация;
Умягчение воды;
Обессоливание и опреснение;
Снижение коррозийных свойств воды.
Удаление твердых частиц.
Выполняется с помощью подбора и монтажа фильтров грубой и тонкой очистки.
Умягчение воды .
Методы умягчения воды:
Термический способ;
Реагентное умягчение воды катионированием;
Магнитная и радиочастотная обработка воды.
Обессоливание и опреснение.
Для паровых котлов нередко требуется деминерализованная вода, т.е. полностью обессоленная вода. Часто для обессоливания воды используют совместный метод ионного обмена с обратным осмосом. Процесс обессоливания воды ионообменным методом заключается в замене катионов ионами водорода и анионов на ион гидроксила при последовательном фильтровании воды через катионитовый и анионитовый фильтр.
Снижение коррозийных свойств воды.
Кислород и углекислота - важнейшие факторы коррозии. Для снижения данных факторов применяют дозирование в воду реагентов и производят дегазацию.
Противоточная технология (Швебебед, Upcore) КТЭЦ-1
Эффект улучшения качества фильтрата и снижения расхода реагентов при противотоке достигается за счет того, что в первую очередь свежим раствором регенерируются наименее загрязненные выходные слои смолы. При этом избыток реагента в этих слоях, обеспечивающий глубину очистки воды, превышает расчетные в несколько раз. Кроме того, по мере продвижения регенерационного раствора в более истощенные слои создается равновесие между концентрацией десорбируемых ионов в растворе и слое, что исключает нежелательные повторные процессы сорбции-десорбции, характерные для параллельнотока.
Использование противотока в одну ступень позволяет получить минимальную остаточную концентрацию катионов жесткости. Причем нарастание последней идет плавно по мере истощения материала загрузки. При параллельнотоке минимальное и сравнительно высокое содержание удаляемых ингредиентов достигается уже при 40–60% истощения материала загрузки и далее резко возрастает.
Для реализации преимуществ противоточного ионирования необходимо обеспечить неподвижность слоя ионита во время рабочего цикла и регенерации, одновременно позволяя ему расширяться в период взрыхления. Нарушение распределения слоев смолы служит причиной серьезного ухудшения качества фильтрата и нивелирование эффекта противоточной технологии.
Исходной водой является озеро Кабан. В связи с этим, необходимо эксплуатировать установку предварительной очистки воды в соответствии с проектным решением – коагуляция в осветлителях, механическая фильтрация на осветлительных фильтрах. При использовании противоточной технологии (Швебебед, Upcore) снижается количество оборудования, удельных расходов реагентов и воды на собственные нужды.
На рассматриваемом предприятии используются фильтры с очисткой воды снизу вверх, а регенерацией сверху вниз. Такой фильтр состоит из корпуса (рис. 3), верхнего и нижнего дренажных устройств. Внутри корпуса находится слой ионита и специального плавающего инертного материала. Высота слоя ионита составляет около 0,9 от высоты рабочей зоны. Толщина слоя инерта должна обеспечивать полное закрытие верхнего дренажа.
Очистку воды производят при ее подаче снизу вверх. При этом слой ионита поднимается вверх и вместе со слоем инерта прижимается к верхнему дренажу. В нижней части фильтра образуется слой псевдоожиженного ионита, который является дополнительным распределителем для воды по сечению фильтра. Этот слой работает с раствором максимальной концентрации и полностью насыщается.
Для стабильной эффективной работы необходимо обеспечить равномерное распределение раствора по сечению фильтра и предотвратить перемешивание загрузки при работе и при остановках. Поэтому скорость раствора может колебаться от 10–20 до максимальной – 40–50 м/ч. При меньшей скорости слой может оседать и перемешиваться. При эксплуатации этих фильтров нежелательны перерывы в подаче раствора.
Регенерация такого фильтра отличается от прямоточной отсутствием операции взрыхляющей отмывки от взвесей.
Рис. 3. Принцип работы системы
а – очистка; б – регенерация; в – отмывка ионита от взвесей и измельченных частиц;
1 – корпус; 2 – верхний дренаж; 3 – слой инерта; 4 – ионит; 5 – нижний дренаж
При загрязнении слоя взвесями, обычно нижнего слоя, этот слой выводится из аппарата в специальную безнапорную колонну, где и отмывается. После отмывки он возвращается в аппарат. Одна промывная колонна может быть транспортабельной и обслуживать несколько фильтров.
Наряду с большей эффективностью регенерации ионитов в противотоке преимуществом такой конструкции является существенно большее количество ионита в одном корпусе, что позволяет либо увеличить продолжительность фильтроцикла, либо применять фильтры меньших габаритов.
Описание схемы подготовки химобессоленной воды на КТЭЦ -2
Мембранные технологии очистки воды – перспективные технологии очистки. В основу мембранной технологии очистки воды заложен натуральный природный процесс фильтрации воды.
Основной фильтрующий элемент установки - полупроницаемая мембрана. Мембранные методы очистки воды классифицируются по размерам пор мембран в следующей последовательности:
Микрофильтрация воды – размер пор мембраны 0,1-1,0 мкм;
Ультрафильтрация воды - размер пор мембраны 0,01-0,1 мкм;
Нанофильтрация воды - размер пор мембраны 0,001-0,01 мкм;
Обратный осмос – размер пор мембраны 0,0001мкм.
Примеси, размер которых превышает размер пор мембраны, при фильтрации физически не могут проникнуть через мембрану.
В отличие от традиционных методов очистки, требующих больших площадей, многошаговой обработки, мембранные технологии имеют преимущества: высокий уровень автоматизации, позволяющий снизить трудозатраты, повысить культуру производства, компактность оборудования. К недостаткам следует отнести высокую стоимость мембран и короткий срок эксплуатации мембран 5 лет.
Процесс мембранной фильтрации осуществляется в так называемом "тупиковом" режиме, т.е. вся вода, которая поступает на блок проходит через поры мембраны, на поверхности которой остаются все задержанные вещества.
В процессе фильтрации на поверхности мембран накапливаются отложения, вызывающие закупорку пор, что ведет к увеличению трансмембранного давления (разница давлений на входе и выходе) и снижению проницаемости мембран.Удаление отложений осуществляется периодической обратной промывкой фильтроэлементов. Обратная промывка проводится в две стадии: водо-воздушная с расходом осветленной воды 15 м3/ч в течение 2-х минут и водная с расходом осветленной воды 115 м3/ч в течение 2 минут. Показателем вывода воды на промывку является пропущенный объем воды через мембрану (50-80м3), задается в зависимости от качества исходной воды. Большая часть отложений удаляется при обратной промывке мембран осветленной водой, которая подается внутрь полых волокон, т.е. направление потока (по сравнению с процессом фильтрации) меняется на обратное.
С течением времени возникает ситуация, когда проведение периодических безреагентных промывок для восстановления первоначальных параметров будет недостаточно в виду особых свойств отложений и режима работы установки мембранной фильтрации. Для восстановления исходной проницаемости мембран проводится химическая промывка модулей.
Наиболее целесообразно использовать комбинированный метод, в две стадии – на первой стадии основную часть солей удаляют при помощи технологии обратного осмоса, на второй – финишная очистка методом ионного обмена с противоточной регенерацией.
Дополнительное преимущество обратного осмоса перед ионным обменом состоит в комплексном удалении загрязнений, в том числе органических, которые негативно влияют на ионообменные смолы и работу оборудования.
Осветленная вода после БМФ направляется в баки осветленной воды V=400м3 (2шт.). С баков осветленной воды БОВ №1,2 вода подается на установку обратного осмоса для получения частично-обессоленной воды.
Установка обратного осмоса (размер пор мембраны 0,0001мкм) на стадии частичного обессоливания воды предназначена для эффективного удаления растворенных примесей. Установка обратного осмоса состоит из 6 параллельно включенных модулей ˝Шарья П-70 00˝. Производительность одного модуля 60,0 м3/час.
Фильтрующие модули работают в режиме тангенциальной фильтрации. Осветленная вода в блоке обратного осмоса под давлением разделяется на два потока: чистого пермеата (60т/ч) и концентрата (20т/ч).
Для борьбы с отложением на мембранах обратного осмоса малорастворимых солей кальция, магния, органических веществ в исходную воду перед блоком вводятся специальные добавки - антискалянты. В качестве антискалянта используется ингибитор отложения солей «Акварезалт – 1030».
Для защиты мембран перед каждым блоком обратного осмоса установлены фильтры тонкой очистки (3 шт. перед каждым БОО), в каждом фильтре установлено 19 фильтрующих элемента. При перепаде давления на входе и выходе воды с фильтра фильтрующие элементы подлежат замене.
В процессе работы обратного осмоса на поверхности мембран обратноосмотических элементов постепенно накапливаются загрязнения. При увеличении рабочего давления на 10% от первоначального, вызванного отложением на поверхности обратноосмотических мембран малорастворимых солей, осуществляют химическую промывку. Для промывки используют блок химической промывки (БХП). В качестве растворов используют слабые растворы кислот, щелочей и моющих средств (типа Трилон Б).
Обессоливание воды путем ионного обмена заключается в последовательном фильтровании через Н-катионитный, а затем ОН-фильтры фильтры.
Эффективность обессоливания, сокращение удельных расходов реагентов, объема стоков достигается за счет применения современной противоточной технологии ионирования. При этом высокое качество очистки воды до требуемых показателей качества обессоленной воды обеспечивается одной ступенью ионирования.
Обрабатываемая вода вводится в фильтр через верхнее дренажно-распределительное устройство, после чего она проходит сквозь слой инертного материала, затем через активную смолу и выходит через нижнее дренажно-распределительное устройство.
Контроль качества воды после катионитного фильтра выполняется автоматически при помощи анализатора ионов натрия, установленного на стойке химического контроля на выходе из каждого фильтра.
Контроль качества воды после ОН- фильтра выполняется автоматически при помощи 4-х канального анализатора содержания кремниевой кислоты и кондуктометра, установленного на стойке химического контроля. Отбор проб осуществляется на выходе из каждого фильтра.
После пропуска заданного количества воды или при повышенном содержании ионов натрия в обработанной воде, Н-фильтр выводится автоматически на регенерацию. Показателем вывода на регенерацию ОН-фильтра является заданное количество пропущенной через фильтр воды, повышенное содержание эл. проводимости и кремнекислоты.
Общая продолжительность регенерации Н-фильтра составляет 1,72 ч, ОН-фильтра – 1,72 ч. На одну регенерацию расход 100 %-ной серной кислоты составит 0,471 тн; 100 %-ного едкого натра – 0, 458 тн.
После очистки на Н-ОН фильтрах обессоленная вода поступает в существующие баки обессоленной воды БЗК №1,2 (V=2000м3). С баков БЗК №1,2 (V=2000м3) насосами подачи обессоленной воды вода подается в распределительный коллектор турбинного цеха.
Осветленная вода из баков БОВ№1,2 при помощи насосов подается на декарбонизаторы. В напорную линию насосов дозируется серная кислота при помощи блока дозирования кислоты (БДСК). Необходимое количество кислоты контролируется при помощи pH-метра, установленного на трубопроводе. Доза кислоты зависит от индекса карбоатного. ПриИк= 4 (мг-экв/дм3)2 доза кислоты составляет 5 г/т, при Ик=3 (мг-экв/дм3)2 доза кислоты увеличивается до 75 г/т. Как известно индекс карбонатный завистит от работающего оборудования, температуры нагрева, рН подпиточной воды.
Декарбонизованная вода собирается в баках декарбонизованной воды БОВ №3,4 и далее насосами подается в существующие деаэраторы теплосети, затем деаэрированная вода собирается в баках запаса деаэрированной воды БЗДВ №1,2, откуда насосами подпитки теплосети подается в теплофикационную сеть. Так как рН обработанной воды после деаэраторов составляет 6,5-7,5 необходимо дозировать щелочь перед насосами подпитки теплосети.
Предварительная очистка воды на Казанской ТЭЦ-2 является общей для подготовки подпиточной воды установки подпитки теплосети и производства обессоленной воды для подпитки энергетических котлов.
Проект реализовывался в период с 2010 по 2011 гг. Проектная производительность составляет 300 м3/ч по обессоленной воде и 300 м3/ч по подпиточной воде тепловых сетей по схеме: микрофильтрация, обратный осмос и противоточное Н-ОН ионирование.
Заключение
Преимущества метода водоподготовки, применяемого на КТЭЦ-1
Транспортабельная колонна, которая может обслуживать несколько фильтров;
Большая эффективность регенерации ионитов;
Снижение количества оборудования, удельных расходов реагентов и воды на собственные нужды.
Преимущества метода водоподготовки, применяемого на КТЭЦ-2
Себестоимость химочищенной воды снижается в 1,22 раза, обессоленной в 1,67 раза;
Потребление серной кислоты снижается почти в 2,5 раза (с 318 тонн до 141 тонн), каустической соды (щелочь) почти в 9 раз (со 170 тонн до 19 тонн);
Исключение вообще такие хим.реагенты, как известь негашеная, потребление которой составляло 450 тонн, и купорос железный с потребностью в 160 тонн.
Главный «враг» энергопредприятий – это вода с большим содержанием солей жесткости. Именно поэтому ионообменное, сорбционное или мембранное оборудование на ТЭЦ, ГРЭС, ТЭС является основой системы водоподготовки предприятия.
Водоочистка и водоподготовка в энергетике является одним из основных этапов организации деятельности теплоэлектростанции. Существующие ТЭС вырабатывают тепло за счет нагрева воды и последующей конденсации пара. Именно от исходного состава подпиточного агента и зависит срок службы парогенератора теплоэлектростанции.
В чем отличие фильтров для ТЭЦ, ГРЭС и ТЭС? И как продлить срок службы дорогостоящего оборудования, предназначенного для обогрева жилых домов и промышленных сооружений?
Отличие систем водоподготовки для ТЭЦ, ГРЭС и ТЭС
Большая часть существующего оборудования ТЭЦ, ГРЭС и ТЭС изготавливается из металлических сплавов. Именно поэтому главный «враг» энергопредприятий – это склонные к солеобразованию примеси, содержащиеся в подпиточной воде (соли жесткости и железа).
Все существующие теплоэлектростанции можно разделить на несколько типов (рисунок 1.). Главное отличие ТЭЦ от КЭС в том, что теплоэлектроцентрали производят тепло (в виде поступающей к потребителям горячей воды) и электроэнергию, в то время, как конденсационные теплоэлектростанции за счет многократного конденсационного цикла осуществляют выработку только электроэнергии.
Рисунок 1. Типы теплоэлектростанций
Вода на ГРЭС и АЭС используется для хозяйственно-питьевых нужд (охлаждения реактора или активной рабочей зоны). Вследствие этого система водоподготовки на подобных предприятиях ограничивается фильтрами-умягчителями и обессоливателями, улавливающими соли жесткости и оксиды железа, разрушающие трубопроводную систему.
Отличия систем водоподготовки различных типов теплоэлектростанций обусловлены особенностями технологического процесса предприятия. Так, отработанная горячая вода ТЭС просто сбрасывается. Таким образом, наиболее мощные фильтры паротурбинной теплоэлектростанции используются именно для очистки поступающего сырья. Горячая вода ТЭЦ используется для отопления жилых домов и производственных корпусов. Именно поэтому система водоочистки теплоэлектроцентрали включает в себя дополнительные модули, предназначенные для улавливания загрязнений, способных привести к коррозии не только барабанов котлов, но и бытовых линий коммуникаций.
Фильтрационные системы для ТЭС
Система водоподготовки энергопредприятий включает несколько этапов очистки от загрязнений.
Таблица 2. Типы системы водоподготовки для энергопредприятий
|
Этап водоподготовки |
Используемые фильтры |
|
Осветление воды |
Отстойники и механические фильтры с добавлением коагулянтов и флокулянтов |
|
Обеззараживание |
Озонирование, хлорирование |
|
Умягчение воды |
Реагентное отстаивание, катионные фильтры |
|
Обессоливание воды |
Анионные фильтры, декарбонизатор, электродиадизатор, обратный осмос, испарители |
|
Деаэрация воды (удаление газообразных веществ) |
Термические деаэраторы, вакуумные деаэраторы, атмосферные деаэраторы |
|
Продувка котла |
Промывные фильтры |
|
Промывка пара |
Специальные реагенты-обессоливатели |
На европейских теплоэнергетических предприятиях КПД потерь составляет всего 0,25% в день. Такие высокие результаты работы достигаются за счет комбинации нескольких традиционных и инновационных методов обессоливания и очистки используемого сырья и подпиточной воды. Срок службы оборудования предприятий теплоэнергетики при таких условиях достигает 30-50 лет.
Используемые источники:
1. «Экологически безопасные ТЭС». Электронный журнал энергосервисной компании «Экологические системы»
2. Копылов А.С., Лавыгин В.М. Водоподготовка в энергетике
