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 системы
водоподготовки 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. Включает
механическую 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 должно
соответствовать 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 сред
4) 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

Недостатки
2) 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.

На сегодняшний день водоподготовка в энергетике остается важным вопросом отрасли. Водя является главным источником на ТЭС, включая ТЭЦ, к которому предъявлены повышенные требования. Наша страна расположена в холодной климатической зоне, зимой случаются сильные морозы. Поэтому ТЭС являются неотъемлемой частью комфортной жизни людей. ТЭЦ, паровые и газовые котельные страдают от жесткой воды, выводящей из строя дорогостоящее оборудование. Для более четкого понимания, разберемся с принципами работы ТЭЦ.

Принцип работы ТЭЦ

ТЭЦ (теплоэлектромагистраль) считается разновидностью ТЭС. Она генерирует электрическую энергию и является источником тепловой в системе теплоснабжения. С ТЭЦ в дома людей и на предприятия промышленности поступает горячая вода и пар.

Принцип ее работы схож с конденсационной электростанцией. Существует только одно важное отличие: часть тепла можно посылать на другие потребности. Количество отобранного пара регулируется на предприятии. Тепловая турбина определяет способ сбора энергии. В подогревателях собирают отделенный пар. Затем энергия передается воде, которая движется по системе. Она передает энергию в пиковые водонагревательные котельные и теплопункты.

Водоподготовка может иметь два графика нагрузки:

• тепловая;
• электрическая.

Если основной является тепловая нагрузка, тогда электрическая ей подчиняется. Если установлена электрическая нагрузка, то тепловая может даже отсутствовать. Возможен вариант совмещенной нагрузки, что дает возможность использовать остаточное тепло для отопления. Такие ТЭЦ обладают КПД 80%.

При возведении ТЭЦ учитывается отсутствие передачи тепла на большие расстоянии. Поэтому она располагается на территории города.

Проблемы ТЭЦ

Главный недостаток производства энергии на ТЭС – образование твердого осадка, выпадающего при нагреве воды. Что бы очистить систему, потребуется остановка и разборка всего оборудования. Накипь убирают на всех поворотах и в узких отверстиях. Кроме накипи, слаженной работе будут препятствовать коррозия, бактерии и прочее.

Накипь

Основной недостаток накипи – снижение теплопроводности. Даже ее незначительный слой приводит к большому расходу топлива. Постоянно удалять накипь не возможно. Допускается только ежемесячная чистка, которая несет убытки от простоя и портит поверхность оборудования. Количество потребляемого топлива будет увеличиваться, а оборудование будет быстрее выходить из строя.

Как определить, когда производить очистку? Оборудование сообщит само: сработают системы защиты от перегрева. Если не убрать накипь, в дальнейшем теплообменники и котлы не будут работать, образуются свищи или произойдет взрыв. Все дорогостоящее оборудование выйдет из строя без возможности восстановить его.

Коррозия

Главная причина коррозии – кислород. Циркуляционная вода должна иметь его на минимальном уровне – 0,02 мг/л. Если кислорода достаточно, то вероятность образовании на поверхности коррозии будет увеличиваться с ростом количества солей, особенно сульфатов и хлоридов.

Большие ТЭЦ имеют деаэраторные установки. На небольших установках используют корректировочные химические продукты. Значение pH воды должен лежать в диапазоне 9,5-10,0. С ростом pH происходит снижение растворимости магнетита. Особенно важно, если в системе присутствуют латунные или медные детали.

Пластик – источник локального выброса кислорода . Современные системы стараются избегать гибких пластиковых труб или создают специальные барьеры для кислорода.

Бактерии

Бактерии влияют на качество используемой воды и образуют некоторые виды коррозии (бактерии на металле и бактерии, снижающие сульфаты). Признаки роста бактерий:

• специфический запах циркуляционной воды;
• отклонение содержания химических веществ при дозировании;
• коррозия медных и латунных компонентов, а так же батарей.

Бактерии поступают с грязью из почвы или при ремонте. Системы и нижняя часть батареи обладают благоприятными условиями для их роста. Дезинфекция проводится при полном отключении системы.

Водоподготовка для ТЭЦ

Справиться с перечисленными проблемами поможет водоподготовка в энергетике. На ТЭС устанавливают множество фильтров. Основная задача – найти оптимальное сочетание разных фильтров. Вода на выходе должна быть смягченной и обессоленной.

Ионообменная установка

Самый распространенный фильтр. Она представляет собой высокий цилиндрический бак с дополнительным регенерационным баком для фильтра. Круглосуточная работа ТЭЦ нуждается ионообменной установки с несколькими ступенями и фильтрами. Каждый из них имеет свой бак для восстановления. Вся система имеет общий контроллер (блок управления). Он следит за параметрами работы каждого фильтра: количество воды, скорость очистки, время очистки. Контроллер не пропускает воду через фильтры с полными картриджи, а посылает ее на другие. Грязные картриджи вынимаются и отправляются в бак для восстановления.

Картридж первоначально наполнен смолой со слабым натрием. При прохождении жесткой воды происходят химические реакции: сильные соли заменяются слабым натрием. Со временем в картридже скапливаются соли жесткости – следует провести его регенерацию.

В восстановительном баке растворены соли высокой степени. Выходит сильно насыщенный раствор соли (более 8-10%), который удаляет из картриджа соли жесткости. Сильносоленые отходы дополнительно очищаются, а потом утилизируются по специальному разрешению.

Плюсом установки является высокая скорость очистки. К минусам относятся дорогостоящее обслуживание установки, высокая стоимость соленых таблеток и затраты на утилизацию.

Электромагнитный умягчитель воды

Так же распространен на ТЭЦ. Основными элементами системы являются:

• сильные постоянные магниты из редкоземельных металлов;
• плата;
• электрический процессор.

Перечисленные элементы создают сильное электромагнитное поле. С противоположных сторон прибор имеет намотанную проводку, по которой идут волны. Каждый провод наматывают более 7 раз на трубу. Во время эксплуатации следят, чтобы вода не контактировала с проводкой. Концы проводов изолируют.

Вода проходит по трубе и облучается электромагнитными волнами. Соли жесткости трансформируются в острые иголки, которым неудобно «прилипать» к поверхности оборудования из-за маленькой площади контакта. Дополнительно иголки качественно и тонко очищают поверхность от старого налета.

Основные преимущества:

• самообслуживание;
• не надо ухаживать;
• срок эксплуатации более 25 лет;
• отсутствие дополнительных затрат.

Электромагнитный умягчитель работает со всеми поверхностями. Основа установки – монтаж на чистый участок трубопровода.

Обратный осмос

На производстве подпиточной воды система обратного осмоса незаменима. Она единственная может очистить воду на 100%. В ней используется система различных мембран, обеспечивающие необходимые характеристики воды. Минусом становится отсутствие возможности самостоятельного использования. Установку обратного осмоса обязательно нужно дополнять умягчителями воды, что влияет на стоимость системы.

Только полная система водоподготовки и водоочистки гарантирует стопроцентный результат и компенсирует высокую стоимость оборудования.

Способ обработки воды оказывает сильное влияние на работу теплоснабжения. От него зависят экономические показатели эксплуатации и защитная функция системы. При строительстве или плановом ремонте ТЭЦ нужно уделять особое значение водообработке.

Представить себе теплоэнергостанции без работы с водой как-то сложно. Главная движущая сила в таком производстве, как раз вода и есть. И чтобы ТЭЦ , то есть теплоэнергоцентраль работала без перебоев, о качестве поступающей в нее воды не помешает позаботиться заранее. А при нынешней обработке воды водоподготовка на ТЭЦ будет не то, что не лишней, а крайне нужной и важной.

Как обстоят дела у них?

Разница в работе котельных в России и например, европейской Дании, существенные. Но смело можно утверждать, что европейцам не приходится работать в таких тяжелых погодных условиях. Там же в Дании не работают при температурах за тридцать, причем как в адскую жару, так и в дикий холод. Любая ТЭЦ будет работать дольше и качественнее, если ее будут правильно эксплуатировать и если вода в нее, подаваемая будет отвечать запросам оборудования.

В свое время по Европе прокатилась волна обновлений, требований к подпиточной воде. На сегодня они работают, например, в Дании для воды с температурой от тридцати пяти до практически двухсот градусов. При этом в требованиях для работы ТЭЦ четко прописано, что алюминиевые части монтировать нельзя. Причина та, что при уровне кислотно-щелочного баланса равного 8,7 , в системе в обязательном порядке начнутся коррозионные процессы. Работают такие ТЭЦ на умягченной или обессоленной дэаерированной воде. Причем для каждого вида воды должны выполняться следующие входящие требования:

Из всех примесей, которые только могут оказаться в воде самую большую опасность непосредственно для теплоцентралей окажет именно жесткость воды. Наличие значительного превышения порога известковости станет прямой причиной образования известкового налета на стенках оборудования. И причем поразит эта накипь все, с чем будет сотрудничать.

Если бы от накипи не было такого большого вреда, то на нее бы никто внимания и не обращал, но на деле, она оседает везде:

• Теплообменниках;
• Трубах;
• Котлах.

Результатом такого контакта становится плохая работа котельной или ТЭЦ в комплексе. Расход топлива растет в геометрической прогрессии. И чем толще накипь, тем сложнее нагреть поверхность. Вот основная причина такой острой необходимости в умягчении воды. Если накипь превысит определенный порог, то тепло из нагревательного элемента или стенок оборудования перестанет поступать в воду. При этом впитаться куда-то, тепло не может. Оно начинает накапливаться, и не где-нибудь, а непосредственно в металле стенок или нагревательного элемента. Любой даже самый закаленный металл долго выдерживать постоянный нагрев не сможет. Покореженные трубы, как будь-то разорванные изнутри, это и есть последствия всего лишь миллиметрового слоя накипи. Потому к накипи в теплоэнергоцентралях относятся очень трепетно. Слой тонкий, а разорвать котел может легко. А это уже большие затраты. Потому воду могут либо обессоливать, либо умягчать. И разница между этими понятиями небольшая, но есть. Умягчение подразумевает устранения двух минеральных солей, а обессоливание подразумевает полное устранение солей. То есть в результате получится дистиллят.

Но как бы воду не чистили и не подготавливали, какой-то процент сырой воды все же может проникнуть в систему водоподготовки. Баки могут течь, да и пока тот же электромагнитный прибор не работает, т.к. вода находится в покое, тоже возможно попадание некоторого количество жесткой воды в систему. Чтобы нейтрализовать такую воду, в системе водоподготовки на ТЭЦ используют химикаты. Их впрыскивают в систему водоснабжения, соли образуют легко выводимый осадок, который легко устранить из оборудования. И к стенкам он не пристает.

Кстати накипь вредна еще и тем, что в следствие плохой теплопроводимости, появляется коррозия на поверхностях, металл то становится практически мягким. Он то перегревается, становится более восприимчивым к воде. Процент увеличения температуры нагрева поверхности за счет накипи может доходить до 50 процентов!

Следующий враг оборудования теплоэлектроцентрали, простимулированный накипью – это, как уже было сказано выше, коррозия. И уже приходиться решать не одну, а сразу две больших проблемы. Для того, чтобы металл начал карродировать, нужно чтобы к его поверхности был свободный доступ воздуха. Потому собственно для работы циркуляционной воды и покупают . И чем выше процент кислорода, тем выше вероятность образования коррозионных очагов.

Фильтры и новое прочтение водоподготовки на ТЭЦ

В российских реалиях предпочитают больше бороться с коррозией, чем с ее истоками. Только в котельных, где есть возможность водоподготовка на ТЭЦ и не только включает в себя дегазацию. В той же Дании далеко не каждая ТЭЦ обладает такими установками. В большинстве случаев с кислородом борются путем добавления обычных химикатов. Хотя и в России сегодня много централей работают с обычным химическими умягчением или профилактическими промывками, т.к. на полноценную хорошую систему водоподготовки денег просто нет.

Важным показателем правильной является уровень pH. И когда это вода циркуляционная, его значение должно не выходить за рамки диапазона от девяти с половиной до десяти. Вилка совсем небольшая. Но зато высокое значение этого показателя гарантирует защиту железных поверхностей. Причем зависимость уровня кислотнощелочного баланса от коррозии металлов можно применять и для латуни, меди или цинка. Но при работе с этим показателем нужно помнить о работе щелочи. Например, показатель выше десятки опять приведет к риску возникновения коррозии, цинк из латуни начнет массированно вымываться.

Основную работу правильной водоподготовки на ТЭЦ берут на себя фильтрующие установки. Лучше всего система будет работать, если из нее устранить не только растворенные соли металлов, но еще и твердые примеси. Это даст возможность не только образование накипи и коррозии предотвратить, но и замедлить износ оборудования. Да и узкие места в системе, насосы будут целее.

Потому водоподготовительные системы представляют собой комплексную обработку механическими фильтрами и умягчителями. Причем очистка может быть, как полной, так и частичной. Причем систему монтируют не на основной трубопровод, что не мешает нормальной непрерывной циркуляции воды. Лучше конечно, когда фильтрационный блок легко можно демонтировать и почистить. В случае же, если вода используется повторно, то лучше монтировать очистную систему непосредственно на главную трубу. Но и тут должны стоять датчики, которые в случае забития одного из фильтров быстро переправят поток по другому контуру, а в центр управления просигнализируют про проблему.

Сегодня, с целью экономии стали массово применять пластик в качестве основного материала для умягчающих установок. Но, к сожалению, пока возложенные надежды на него он не оправдывает. Использование нержавеющей стали кажется более перспективным. Тем более, что проблему с микробактериями пока так же не удается устранить полностью.

Беда пластика состоит в том, что в нем легко концентрируется кислород. И потому монтаж никак не защищенных трубопроводов становится совсем невыгодным, т.к. коррозия начнет прогрессировать в системе и очень быстро. Но сегодня есть специальные барьерные устройства, которые помогают убрать кислород из пластика практически со сто процентной вероятностью.

Следующая проблема, над которой пока борются – бактерии. Как и чем только их уже не пытались убрать. И главное даже мягкая очищенная вода не спасает, ведь реагента можно положить больше обычного, вот и получается, что вода начинает гнить, бактерии распространяются очень быстро. Кроме того, бактерии – это песок, грязь, случайно попавшая в систему теплоснабжения. Особенное раздолье бактерий наступает внутри систем водоснабжения, здесь они и накапливаются и могут дать воде неприятный запах. Устранить бактерии можно путем химических реакций. Дезинфекция на сегодня самый действенный и доступный способ устранить бактерии из своей теплоцентрали.

Одной из фишек новых систем водоснабжения котельных и утепления стала нержавейка. проще переносит бактериальный налет, но при этом не терпит температуру и хлоридные соединения. Когда планируют монтировать подобную установку, нужно обязательно делать анализ воды, чтобы знать, какой нужно выбирать. Да и процент хлорида столь устрашающего для нержавеющей стали, так же не помешает узнать. И такую поверхность ни в коем случае нельзя мыть хлорной кислотой. Она погубит защитную пленку нержавеющей стали.

Как видно, только тщательная подготовка поможет установить правильную систему водоподготовки. И тогда в домах жителей всегда будет тепло.

Водоподготовка – это самый важный вопрос в теплоэнергетике. Вода является основой работы таких предприятий, поэтому ее качество и содержание тщательно контролируется. ТЭЦ очень важны для жизни города и жителей, без них невозможно существовать в холодный период года. От качества воды зависит деятельность ТЭЦ. Работа теплоэнергетики на сегодняшний день невозможна без водоподготовки. Вследствие парализации системы, возникает поломка оборудования, и как результат, плохо очищенная, некачественная вода, пар. Это может возникнуть из-за некачественной очистки и смягчения воды. Даже если постоянно удалять накипь, то это не убережет вас от перерасхода топливных материалов, формирования и распространения коррозии. Единственное и самое эффективное решение всех последующих проблем – это тщательная подготовка воды к использованию. При разработке системы для очистки нужно учитывать источник поступления воды.

Существует два типа нагрузки: тепловая и электрическая. При наличии тепловой нагрузки электрическая находится в подчинении первой. При электрической нагрузке ситуация обратная, она не находится в зависимости от второй и может работать без ее присутствия. Бывают ситуации, в которых совмещают оба вида нагрузки. При водоподготовке этот процесс полностью использует все тепло. Вывод можно сделать такой, что КПД на ТЭЦ значительно превышает его на КЭС. В процентном соотношении: 80 к 30. Еще один важный момент: тепло на большие расстояния передать практически невозможно. Именно поэтому ТЭЦ должна строиться вблизи или на территории города, который будет ею пользоваться.

Недостатки водоподготовки на ТЭЦ

Отрицательным моментом у процесса водоподготовки является образование нерастворимого осадка, образующегося при нагревании воды. Удаляется он очень сложно. Во время избавления от налета происходит остановка всего процесса, разбирается система, и только после этого можно качественно очистить труднодоступные места. Чем же вредит накипь? Она мешает теплопроводимости и, соответственно, возрастают затраты. Знайте, что даже при незначительном количестве налета, увеличится расход топлива.

Непрерывно устранять накипь невозможно, но делать это необходимо каждый месяц. Если этого не делать, то слой накипи будет постоянно увеличиваться. Соответственно, чистка оборудования потребует намного больше времени, усилий и материальных затрат. Чтобы не останавливать весь процесс и не нести убытки, необходимо регулярно следить за чистотой системы.

Признаки потребности в очистке:

• будут действовать датчики, защищающие систему от перегревов;
• блокируются теплообменники и котлы;
• возникают взрывоопасные ситуации и свищи.

Все это – негативные последствия не удаленной вовремя накипи, которые приведут к поломкам и убыткам. В течении короткого времени вы можете потерять оборудование, которое стоит немалых денег. Очистка от накипи несет за собой ухудшение качества поверхности. Водоподготовка не устраняет накипь , это можете сделать только вы с использованием специального оборудования. При поврежденных и деформированных поверхностях накипь в дальнейшем образуется быстрее, также появляется коррозийный налет.

Водоподготовка на мини теплоэлектроцентралях

Подготовка питьевой воды включает в себя массу процессов. Перед началом водоподготовки следует провести тщательный анализ химического состава. Что же он из себя представляет? Химический анализ показывает количество жидкости, нуждающееся в ежедневной очистке. Указывает на те примеси, которые должны быть ликвидированы первыми. Подготовка воды на мини теплоэлектроцентралях не может быть осуществлена в полном объеме без такой процедуры. Жесткость воды – немаловажный показатель, который обязательно нужно определять. Многие проблемы состояния воды связаны с ее жесткостью и наличием отложений железа, солей, кремния.

Большой проблемой, с которой сталкивается каждая ТЭЦ, является присутствие примесей в воде. К ним можно отнести калиевые и магниевые соли, железо.

Главной задачей ТЭЦ является обеспечение жилых объектов населенного пункта нагретой водой и отоплением. Подготовка воды на таких предприятиях подразумевает использование смягчителей, дополнительных фильтрующих систем. Каждый этап очистки включает прохождение воды через фильтры, без них процесс невозможен.

Этапы водоочистки:

1. Первый этап – осветление. В первую очередь вода осветляется, так как она поступает в систему мини ТЭЦ очень грязная. На этом этапе находят применение отстойники и механические фильтры. Принцип работы отстойников в том, что твердые примеси опускаются книзу. Фильтры состоят из нержавеющих решеток и имеют разные размеры. Первыми улавливаются крупные примеси, далее идут решетки среднего размера. Последними улавливаются самые мелкие примеси. Также важным является применение коагулянтов и флокулянтов, с помощью которых уничтожаются разного рода бактерии. Благодаря промывке чистой водой такие фильтры могут быть готовы к следующему использованию.
2. Второй этап – это дезинфекция и обеззараживание воды. На данной стадии применяется ультрафиолетовая лампа, обеспечивающая полное облучение всего объема воды. Благодаря ультрафиолету гибнут все болезнетворные микроорганизмы. Второй этап также включает в себя дезинфекцию, в процессе которой используют хлорку или же безвредный озон.
3. Третий этап – смягчение воды. Для него характерно применение в домашних условиях ионообменных систем, электромагнитных смягчителей. Каждый имеет свои достоинства и недостатки. Популярным является реагентное отстаивание, недостатком которого является формирование отложений. Эти нерастворимые примеси в дальнейшем очень сложно удалить.
4. Четвертый этап – обессоливание воды. На этом этапе применяются анионные фильтры: декарбонизаторы, электродиадизаторы, обратный осмос и нанофильтрация. Процесс обессоливания возможен любым из вышеперечисленных стандартных способов.
5. Пятый этап – это деаэрация. Это обязательный этап, который следует после тонкой очистки. Системы для очистки от газовых примесей бывают вакуумного типа, а также атмосферные и термические. В результате действия деаэраторов происходит устранение растворенных газов.

Пожалуй, это все самые важные и нужные процессы, которые проводятся для подпиточной воды. Далее следуют общие процессы для подготовки системы и ее отдельных компонентов. После всего вышеперечисленного следует продувка котла, в ходе которой используются промывные фильтры. По окончанию водоподготовка мини ТЭЦ включает промывку пара. В ходе этого процесса используются химические реагенты, обессоливающие воды. Они достаточно разнообразны.

В Европе водоподготовка на мини ТЭЦ нашла очень широкое применение. Благодаря качественному проведению этого процесса увеличивается коэффициент полезного действия. Для лучшего эффекта необходимо комбинировать традиционные, проверенные методы очистки и новые, современные. Только тогда можно достичь высокого результата и качественной водоподготовки системы. При грамотном использовании и постоянном усовершенствовании система мини ТЭЦ будет служить долго и качественно, а главное без перебоев и поломок. Не меняя элементов, и без ремонтов срок эксплуатации от тридцати до пятидесяти лет.

Системы водоподготовки для ТЭЦ

Еще некоторая важная информация, которую хотелось бы донести до читателя по поводу системы водоподготовки на ТЭЦ и их водоподготовительных установках. В данном процессе используются разные виды фильтров, важно ответственно отнестись к его выбору и использовать подходящий. Зачастую применяются несколько разных фильтров, которые последовательно соединены. Это делается для того, чтобы стадии смягчения воды и удаления из нее солей, прошли хорошо и эффективно. Применение ионообменной установки чаще всего осуществляется при очистке воды с высокой жесткостью. Визуально он имеет вид высокого цилиндрического бака и часто используется в промышленности. В состав такого фильтра входит еще один, но уже меньшего размера, он называется баком регенерации. Так как работа ТЭЦ беспрерывная, установка с ионообменным механизмом является многоступенчатой и имеет в своем составе до четырех разных фильтров. Система оборудована контроллером и одним блоком управления. Любой используемый фильтр оснащен личным регенерационным баком.

Задачей контролера является отслеживать количество воды, прошедшее сквозь систему. Также он контролирует объем воды, очищенный каждым фильтром, регистрирует период очистки, объем работы и ее скорость за определенное время. Контроллер передает сигнал далее по установке. Вода с высокой жесткостью следует на другие фильтры, а использованный картридж восстанавливают для последующего использования. Последний вынимается и переносится в бак для регенерации.

Схема водоподготовки на ТЭЦ

Основой ионообменного картриджа является смола. Ее обогащают несильным натрием. Когда вода вступает в контакт со смолой, обогащенной натрием, происходят трансформации и перевоплощения. Натрий замещается сильными жесткими солями. Со временем картридж наполняется солями, так и происходит процесс восстановления. Он переносится в регенерационный бак, где расположены соли. Раствор, в состав которого входит соль, очень насыщен (≈ 10%). Именно благодаря такому высокому содержанию солей жесткость устраняется из съемного элемента. После процесса промывки картридж снова наполнен натрием и готов к использованию. Отходы с высоким содержанием солей повторно очищают и только после этого могут быть утилизированы. Это является одним из недостатков подобных установок, так как требует значительных материальных затрат. Плюс же в том, что скорость очистки воды выше, чем у других подобных установок.

Смягчению воды нужно уделять особое внимание. Если подготовку воды сделать не качественно и сэкономить, то можно потерять намного больше и получить затраты несоизмеримые с экономией на водоподготовке.

Возник вопрос подоподготовки на ТЭЦ!? Не знаете куда обращаться?

А.В. Жадан, первый зам. ген. дир. (ЗАО «НПКМедиана-Фильтр»),

Б.А. Смирнов, ст.н.с. (ОАО «ВТИ»), О.В. Смирное, нач. хим. отделения (ТЭЦ-ЭВС ОАО «Северсталь»), В.Н. Виноградов, к.т.н., главный инженер (ЗАО «Ивэнергосервис»),

В.К. Аван, Е.А. Карпычев, асп. (ИГЭУ)

Для большинства тепловых и атомных электрических станций России источником водоснабжения служат открытые водоемы: реки, озера, водохранилища. Их воды содержит грубодисперсные (взвешенные вещества), коллоидные примеси и истинно-растворенные вещества. Оптимальные схемы водоподготовки содержат в своем составе специализированные функциональные узлы. И первым из этих узлов при обработке поверхностных вод является предварительная очистка (предочистка), обеспечивающая удаления из воды взвешенных и коллоидных веществ, её обесцвечивание и частичную дезинфекцию, а также, в частных случаях, обезжелезивание, уменьшение жёсткости, щёлочности и солесодержания воды. В докладе приводятся результаты сравнительных обследований предочисток различного типа водоподготовительных установок (ВПУ). Путём анализа результатов обследований ВПУ ТЭС установлены преимущества и недостатки основных схем предварительной очистки воды.

1. Предварительная очистка воды по технологии ультрафильтрации

Исходная вода, подогретая до температуры от 10 до 25 °С, поступает на самопромывные фильтры ВПУ, где происходит её . После самопромывных фильтров в трубо­провод дозируется коагулянт, и вода поступает в ёмкости для коагуляции и далее - на , образовавшихся в результате коагуляции, затем в баки осветлённой воды. Осветлённая вода может быть направлена на осмотическое или ионитное обессоливание.

Преимущества схемы (п. 1):

• компактность оборудования;
• полная автоматизация;
• высокая степень очистки от взвешенных веществ, .

Недостатки схемы (п. 1):

• большой в отсутствие систем по их повторному использованию;
• высокая стоимость замены мембранных элементов;
• системам ультрафильтрации зачастую требуются установки предварительной подготовки воды;
• при отказе контроллера системы автоматического управления ручное управление практически невозможно;
• применение ультрафильтрации на эффективной сисетме водоподготовки рекомендовано при массовой концентрации взвешенных веществ в воде перед нею не более 50 мг/дм 3 . В то же время, и при концентрации взвешенных веществ до 200 мг/дм 3 . Эта установка была оборудована контуром внутренней рециркуляции с насосом. При повышении концентрации взвешенных веществ в исходной воде до 200 мг/дм3 наблюдалось уменьшение её производительности примерно на 20 %;
• высока стоимость оборудования водоподготовки, которая, однако, может быть компенсирована за счёт уменьшения стоимости здания ВПУ при новом строительстве;
• высока чувствительность мембранных систем к наличию в воде антропогенных загрязнений, таких как, нефтепродукты.

Водные промывки системы ультрафильтрации осуществляются осветленной водой, полученной при обработке исходной воды коагулянтом. Чем чаще проводятся водные отмывки, тем больше расход коагулянта на собственные нужды ВПУ. Сточные воды от химически усиленных промывок нуждаются в нейтрализации и .

Использование эффектов сорбции в сочетании с применением технологии ультрафильтрации возможно при реализации так называемой технологии напорной коагуляции, когда вода, обработанная коагулянтом, сначала подаётся в напорные контактные ёмкости. Такая схема успешно , причём исключение контактных ёмкостей из схемы коагуляции мгновенно приводило не только к увеличению цветности и мутности фильтрата, но и к уменьшению фильтроциклов модулей ультрафильтрации.

Затраты воды на собственные нужды для данной технологической схемы напрямую зависят от массовой концентрации взвешенных веществ. Увеличение в исходной воде этой концентрации увеличивает количество промывок самопромывных фильтров и модулей ультрафильтрации.

Таким образом, зависимость работы установки от качества исходной воды сужает область эффективного применения данной технологической схемы водоподготовки. Такая схема может использоваться в России для обработки воды таких рек, как Енисей, Ангара (верховье), озер Имандра, Байкал. Малая минерализация вод этих источников уменьшает экономическую эффективность осмотической стадии схемы (п. 1), в связи с чем на ТЭЦ-11 в Усолье-Сибирском установка ультрафильтрации предшествует , работающей по технологии Schwebebett . Как известна, данная противоточная технология предъявляет наиболее жёсткие требования к качеству подаваемой на неё воды.

2. Предварительная очистка воды по технологии известкования и коагуляции в осветлителях

Исходная вода, подогретая до температуры 35±1 °С, поступает в осветлитель, работающий по технологии обработки воды известкованием и коагуляцией, далее - в бак известково-коагулированной воды и из него на механические фильтры. Осветлённая вода может быть направлена на ионитное или . Стоит отметить, что современные технологии осветления, разработанные зарубежными специалистами, такие, как Multiflo компании Veolia или Densadeg компании Degremont , обеспечивают достижение стабильных хороших эксплуатационных пока­зателей и при значительно меньших температурах.

Преимущества схемы (п. 2):

• умягчение и декарбонизация воды на стадии предварительной очистки, уменьшение ионной нагрузки на Na - катионитные фильтры;
• минимальный расход сбросных вод и возможность их утилизации;
• отсутствие зависимости принципиального технологического решения от степени загрязненности исходной воды взвешенными веществами;
• хорошие влагоотдающие свойства шлама, позволяющие при применении фильтр-прессов практически исключить образование жидких отходов на стадии предочистки;
• эффективное удаление из воды соединений железа и коллоидной кремниевой кислоты.

Недостатки схемы (п. 2):

• наличие известкового хозяйства, плохо поддающегося автоматизации;
• эффективность оборудования зависит от качества исходной воды. В качестве исходных рассматриваются воды с большими жёсткостью и щелочностью, для которых наиболее применима технология известкования и коагуляции. По крайней мере, эта технология предочистки рекомендована к использованию при общей щелочности исходной воды более 2 мг-экв/дм3 ;
• большое количество шлама;
• нестабильное качество осветлённой воды. Так, например, заканчивались за пределами осветлителя, что приводило к образованию отложений карбоната кальция в фильтрующей загрузке механических фильтров;
• необходимость ступени механической фильтрации для доочистки известково-коагулированной воды;
• крупные габариты установки и, как следствие, большие объём здания ВПУ и стоимость строительства. Большая металлоёмкость и стоимость отечественных осветлителей.

Таким образом, зависимость работы установки от качества исходной воды сужает область применимости и данной технологической схемы (п. 2). В России она применима для обработки вод, которые имеют увеличенные жёсткость и щёлочность.

Говоря об известковании уместно упомянуть реакторы быстрой декарбонизации. В них осуществляется химическая обработка воды путём добавления извести, а иногда и едкого натра (как, например, на Киевской ТЭЦ-5). При использовании кальцинированной соды удаётся удалить не только временную, но и часть постоянной жёсткости. Известны случаи применения песка в качестве интенсификации процесса, при этом вместо хлопьев шлама на песчинках образуются зёрна карбоната кальция. Они имеют высокую гидравлическую крупность и отличаются низким влагосодержанием. Возможно использование зёрен карбоната кальция в качестве добавки при производстве строительных конструкции. Недостатком такой технологии являются безвозвратные потери песка и, следовательно, необходимость в их регулярном восполнении. При неблагоприятном сочетании кальциевой и магниевой жёсткости шлам, образующийся в результате известкования, получается более аморфным, и его осаждение иногда требует длительного времени или ввода дополнительных реагентов, таких как коагулянты и (или) флокулянты.

Реакторы быстрой декарбонизации уместно использовать при подпитке оборотных циклов водами, характеризующимися высоким солесодержанием наряду с малой цветностью и мутностью.

3. Предварительная очистка воды в осветлителях по технологии коагуляции и последующей ультрафильтрации или механической фильтрации в фильтрах с зернистой загрузкой

Исходная вода, подогретая до температуры 25±1 °С (как отмечено выше, осветлители с горизонтальным движением воды менее чувствительны к изменению температуры и обеспечивают стабильную работу в её более широком диапазоне), поступает в осветлитель, работающий по технологии обработки воды коагулянтами и флокулянтами. В остальном технологическая схема повторяет схему, приведённую в п. 1. Промывочные воды установки ультрафильтрации возвращаются в осветлитель. При налаженном режиме работы осветлителя массовая концентрация взвешенных веществ в коагулированной воде менее 2 мг/дм3. Установка ультрафильтрации при данном качестве воды находится в идеальных условиях, реагенты в воду перед нею не дозируются. Подобные схемы часто реализуются на зарубежных водопроводных станциях, в странах, где законодательная база не допускает регулярную обработку воды хлорсодержащими реагентами. В таких проектах основная роль ультрафильтрации сводится не к осветлению воды, а к задержанию вирусов и бактерий.

Преимущества схемы (п. 3)

• небольшой расход сбросных вод от предочистки и возможность их утилизации;
• отсутствие зависимости принципиального технологического решения от загрязненности исходной воды взвешенными веществами;
• сочетание возможности удаления из воды микрочастиц взвешенных и коллоидных веществ с возможностью сорбционного удаления низкомолекулярных органических кислот, полисахаридов, коллоидных соединений кремниевой кислоты;
• коагуляция наиболее эффективна при подготовке воды ;
• возможность использования как напорных, так и погружных мембран ультрафильтрации;
• увеличение срока службы ультрафильтрационных элементов и, как следствие, уменьшение эксплуатационных затрат.
• Недостаток схемы (п. 3)
• высокая стоимость строительства, как здания, так и технологического оборудования;
• осложнён выбор флокулянтов, так как не все флокулянты, оптимальные для процесса коагуляции, совместимы с процессом ультрафильтрации (многие высокомолекулярные анионные полимеры склонны к образованию тяжёлых и клейких макрохлопьев, осадок которых практически не вымывается из полых волокон ультрафильтрации. То есть, при подборе флокулянтов и режима коагуляции необходимо обеспечить минимальные остаточные концентрации флокулянта в коагулированной воде).

Дозирование ингибиторов (антискалантов) перед установкой обратного осмоса обусловлено необходимостью стабилизационной обработки воды для предотвращения закрепления отложений на мембранах. Вторичное использование концентрата в технологических схемах водоподготовки затруднено из-за наличия в нём ингибиторов. Иногда концентрат удаётся использовать в технологических схемах ТЭС. Известны схемы, где вместо ингибиторов используют подкисление.

Технологическая схема (п. 3) довольно часто применима в России. Однако практически везде ультрафильтрация с предочисткой в виде дисковых или сетчатых фильтров выходит по частоте использования в проектах на передовые позиции. Основными причинами такой тенденции можно назвать две: практическое отсутствие современных эффективных осветлителей отечественного производства и «удобство» проектирования блочно-модульных мембранных систем водоподготовки. Тем не менее, применимость схемы (п. 3) можно обосновать технико-экономически в сравнении со схемами, представленными в пп. 1, 2 и классическими схемами с предочисткой в осветлителях и ионитным или термическим обессоливанием вод.

4. Предварительная очистка воды путем её прямоточной коагуляции

Исходная вода, нагретая до температуры 28±2 °С, поступает по трубопроводу в механические фильтры. В этот трубопровод перед статическим смесителем, возможно ближе к механическим фильтрам, дозируется пропорционально расходу исходной воды рабочий раствор коагулянта. Доза (массовая концентрация) коагулянта подбирается по условию проведения процесса контактной коагуляции на зёрнах неподвижной фильтрационной загрузки механических фильтров, что обеспечивает максимальное использование её грязеёмкости. Коагулированная вода направляется для дальнейшей обработки в последующие элементы технологической схемы. В ряде случаев лучший эффект коагуляционной обработки воды достигается при вводе коагулянта в точку трубопровода исходной воды, удалённую от механических фильтров. Схему прямоточной коагуляции целесообразно применять при недостаточно нагретой исходной воде, когда процесс гидролиза коагулянта замедлен, и для формирования хорошо задерживаемых хлопьев требуется большее время. В качестве фильтрующей загрузки наиболее оптимально применение нескольких фильтрующих материалов, загруженных послойно, например, гравия, кварцевого песка и гидроантрацита. Фильтры с послойной загрузкой при осветлении коагулированной в осветлителе воды обладают не только большей в 3-5 раз грязеёмкостью, но и обеспечивают превосходное качество фильтрата с содержанием взвешенных веществ не более 0,2 мг/дм3 и мутностью не более 0,2 NTU . Такая вода удовлетворяет по своему качеству требованиям, предъявляемым к воде, подаваемой как на фильтры ионного обмена, так и на установки обратного осмоса.

Преимущества схемы прямоточной коагуляции

• компактность предочистки;
• меньшие требования к точности регулирования нагрева исходной воды;
• уменьшение затрат коагулянта в сравнении с коагуляцией в осветлителях.

Недостатки схемы прямоточной коагуляции

• увеличенный расход воды на собственные нужды механических фильтров;
• увеличенное количество механических фильтров (или корпусов механических фильтров);
• необходимость использования бака и насосов взрыхляющей промывки механических фильтров;
• худшее, по сравнению с сочетанием коагуляции и механического фильтрования, качество осветлённой воды, особенно с точки зрения задержания бактерий, полисахаридов и низкомолекулярных органических кислот;
• повторное использование промывных вод требует дополнительного оборудования;
• прямоточная коагуляция применима при содержании взвешенных веществ в исходной воде не более 30 мг/дм3 (с учётом образующихся в процессе коагуляции). При больших концентрациях этих веществ увеличивается расход воды на собственные нужды механических фильтров и уменьшаются интервалы времени между их взрыхляющими (обратными) промывками.

Прямоточная коагуляция применима для очистки поверхностных вод с небольшой окисляемостью воды, не требующих известкования, и для очистки вод на ВПУ, имеющих малый коэффициент использования установленной производительности. В последнем случае оборудование ВПУ, в том числе, осветлители, большую часть времени простаивает в резерве. Частые пуски затрудняют эксплуатацию осветлителей.

Прямоточная коагуляция воды реализована, например, на Вологодской ТЭЦ в схеме подготовки воды для подпитки теплосети. Примером потенциальной рациональности применения прямоточной коагуляции является Норильская ТЭЦ-2, использующая воду с малой окисляемостью, увеличивающейся заметно, как и её кремнесодержание, лишь в поводок. Таким образом, устройство реагентного узла и небольшого склада коагулянта рекомендуется к применению на данной ТЭЦ. В отсутствие коагуляции на ней происходят нарушение требований ПТЭ к качеству питательной воды и паров на содержание соединений кремния.

При реализации технологии прямоточной коагуляции на некоторых объектах применены фильтры DynaSand. Эти фильтры отличаются непрерывным режимом работы и, соответственно, их общее количество может быть уменьшено, так как не требуется отключение на обратную промывку. По сравнению с традиционными напорными фильтрами это является единственным преимуществом, причём имеют место следующие недостатки:

• отвод фильтрата и стоков осуществляется безнапорно, что создаёт серьёзные неудобства при проектировании высотной схемы установки;
• относительно большой расход воды на собственные нужды;
• более сложная конструкция и условия эксплуатации;
• более высокая стоимость.

Заключение

В результате обследования ВПУ определены основные технико- экономические различия технологических схем предварительной очистки воды.

В настоящее время технико-экономически предпочтительна предварительная очистка воды с использованием осветлителей, в том числе, и для систем водоподготовки с последующей