Теплоэнергоцентрали призваны обеспечивать город теплом и горячей водой. С их помощью генерируется энергия, которая питает заводы, магазины, жилые дома. Основной движущей силой теплоцентралей являются парогенераторы. И в отличие от обычных котельных, которые работают на воде, к качеству пара предьявляются требования намного выше. Таким образом, водоподготовка на ТЭЦ – удовольствие дорогое, и подлежит тщательной подготовке для правильного запуска в работу всей системы.
Оптимальная схема водоподготовки на мини ТЭЦ
Составит эффективную схему доведения воды до нужного качества на ТЭЦ вопрос многих миллионов денежных средств. Объемы очищаемой воды за каждый день огромны, качество входящей воды может быть разным, а бюджет на все эти входящие данные достаточно мал.
Лучше всего будет работать очистительная система с такими этапами, при условии забора воды из первичного источника, без какой либо первичной очистки.
Для получения высококачественного пара придется потрудиться. В чем принципиальная разница, между водоподготовкой на мини ТЭЦ и той же сферой на обычной котельной? Любая жидкость, попадающая в котел или парообразователь в обязательном порядке должна быть мягкой, как минимум. Причем воду очищают как до момента входа в систему, так и после выхода из системы. Связано это с тем, что после очищения остается масса отходов. И чтобы их скинуть, придется их дочистить.
Актуальность очистных схем доказывать не нужно. Они помогут обезопасить и трубы, и котлы, и непосредственно паровые турбины от коррозии и повреждений, вызванных ненужными примесями. Точно так же схема помогает решить проблему с образованием известкового налета. Собирать систему без привлечения специалистов достаточно рискованно. Можно легко вывести из строя свою рабочую установку или же получить недоочищенную воду.
Но и специалист может ошибаться. Любой человек должен чем-то подкреплять свои выводы. И прежде всего, это касается состава приборов. Сперва, нужно оценить состав воды, а потом предлагать варианты. Это правило должен помнить любой заказчик.
Так или иначе, но главной задачей любой теплоцентрали в любой стране по-прежнему остается применение более качественного сырья. И постараться потратить на всю эту процедуру, как можно меньше денег.
Специалисты на сегодня предлагают:
- Новые устройства очищения и умягчения;
- Использование окислителей для быстрого прохождения реакций;
- Использование нейтрализаторов для нивелирования негативного влияния коррозионных процессов, например.
Более всего на теплоцентралях в качестве доведения воды до этапа дегазации используют мембранный обратноосматический прибор. Это фильтр для тонкой чистки и работает только с подготовленной водой. Самый оптимальный прибор подобного рода поможет убрать почти все органические растворенные примеси, некоторые виды бактерий, и соли металлов.
Не менее важно воду для паровых турбин и обеззараживать. Если этого не делать, то очень быстро бактерии сделают свое черное дело. Поверхности турбин станут зелеными и скользкими.
Лучше всего в этом случае будет работать озонатор, как самый экологически чистый прибор. Он поможет получать деминерализованную воду с очень неплохой производительностью. И для этого не нужны химикаты. Озон, как известно, это кислород из трех атомов, который помогает окислять вещества, без выделения новых образований. Причем работает он, как с металлами, так и солями. Вода получается не только обеззараженной, но еще и насыщенной кислородом, что тоже дает свои плюсы. Озонатор потому массово используется в теплоцентралях и на мини ТЭЦ, что одним своим присутствием и работой помогает убрать из воды и лишние соли, и лишние ионы железа. После данного этапа, все, что понадобиться сделать - устранить растворенные газы. А в общем вода получается деминерализированной, и готовой к использованию. Плохо в озонировании то, что оно дорого стоит, перевозить генерирующие установки нельзя, да и затраты энергоносителей очень высокие. Потому массового использования у озонаторов пока нет.
Еще одной немаловажной особенностью современной и грамотной водоподготовки на ТЭЦ является автоматическое управление. На таких больших предприятиях обойтись без ручного управления очень важно. Люди – это постоянное возникновение проблем из-за пресловутого «человеческого фактора». Но и обойтись без них нельзя. Т.к. кто-то должен управлять и автоматами.
И еще одна очень важная проблема любой топливно-энергетической системы – известковые отложения. В мини ТЭЦ использовали в свое время и флокулянты с коагулянтами для устранения жесткости в полном объеме. Применяли и кипячение. Но тогда вся известь оставалась внутри котла. Облегчение для систем мини ТЭЦ настало только с изобретением безреагентных способов устранения известкового налета. Начиналась история с магнитного воздействия и ультразвука. Сегодня более, чем эффективно работают электромагнитные устранители накипного налета.
Особенности паровых теплоцентралей (ТЭЦ) и их очищения
Парогенераторы работают на исключительно чистом паре, избавленном от абсолютно любых примесей. Применение некачественного пара ведет к большим потерям при производстве, потерям КПД, и как следствие поломкам турбин. Потому качественная водоподготовка на ТЭЦ парового вида – одно из превалирующих направлений работы.
Огромную роль здесь играет метод устранения примесей из воды. Есть в работе подобного оборудования такая особенность, как зависимость очистных сооружений от страны-производителя паровых турбин и сопутствующего оборудования. При этом важно еще сохранять хрупкий баланс состава воды в паровых котлах.
Наиболее удобными очистными установками для такого вида теплоцентралей являются комплексные (например, комплекс Gendos ). С их помощью из воды можно устранить большее количество вредных примесей, и при этом химикаты будут впрыскиваться контролировано и дозировано и в автоматическом режиме. При работе с дезинфекторами, впрыскиваемые в воду реагенты можно менять, для обеспечения оптимальной очистки.
Кроме огромного вреда, который приносит паровому оборудованию комплекс солей, есть еще соли железа, которые дают свой вклад в этот вред. могут привести и к коррозии, и к ржавчине. И как следствие, к поломке оборудования.
Классический набор фильтров для систем водоподготовки на ТЭЦ обязательно должен включать и умягчители. Первичная вода из систем водоснабжения может обладать разными включениями, даже при обязательном условии, что такую воду чистят. Чаще всего включаются жесткость, соли железа и иногда бактерии.
Многие считают, что бактерии – это обязательно вирусы или болезнетворные бактерии, или бактерии гниения. Но сегодня очень часто в оборудовании постоянно работающем с водой есть еще и железистые бактерии. Вот они тоже могут создавать очаги заражения, только бороться с ними можно несколько иными путями. Иногда могут помочь и специальные флокулянты, впрыскиваемые в систему.
Что поможет исправить ситуацию с превышением концентрации солей железа? Как известно, они могут быть трех видов – двухвалентного железа, трехвалентного железа и железных бактерий. Трехвалентное железо самое удобное для выведения. Оно уже имеет окисленную форму и быстро выпадает в осадок.
В это же время двухвалентное присутствует в воде в виде растворенных солей. И самая большая сложность начинается тогда, когда нужно преобразовывать его в трехвалентное, то есть выпадающее в осадок. Для этого есть реагенты и есть окислители в виде воздуха. В теплоцентралях больше всего применяют безреагентные окислители, это безопаснее для турбин, да и меньше вопросов потом с устранением осадков и излишков, добавленных реагентов.
Обойтись без докотловой обработки воды котельные не могут. Это четко указано и в стандартах и в постановлениях гос. надзора. Любая теплоэнергоцентраль должна подобрать компанию, которая будет выполнять услуги по разработке и монтажу докотловой системы обработки воды.
Есть еще такое понятие, как внутрикотловая обработка подпиточной воды. Ее применяют для неэкранированных котлов на ТЭЦ с малой паропроизводительностью, при условии, что они работают на твердом топливе. При этом максимальный порог жесткости составляет 3 милиграмма на экв. литр.
Умягчать воду в таких системах не так принципиально, как предотвратить образование и развитие накипного осадка. Поэтому поиск умягчающих систем должен вестись именно в направлении очистителей от осадка. Но для этого подойдет и сам принцип умягчения – то есть устранения или преобразования солей жесткости. Лучше всего в использовать катионные фильтры или электромагнитные.
Еще одной проблемой при очистках воды является уровень кислотно-щелочного баланса. При умягчении он сильно снижается, а при высокой степени загрязнения он высок. Поэтому поддерживать нужный уровень следует постоянно. Если этого не делать, то стимулируется развитие коррозии. Так, что для нормальной работы ТЭЦ воду придется подщелачивать. Для этого в систему водоподготовки на ТЭЦ монтируют специальный датчик уровня. Вот он при превышении уровня будет впрыскивать в систему необходимое количество щелочи.
Для получения воды с очень высокой степенью очистки могут применять двухступенчатые установки мембранного типа, что позволяет получить практически пустую воду, без органических примесей. Останется только избавить ее от растворенных газов. Так, что обработка воды для энергоцентралей намного хлопотнее, чем любые другие системы, даже для крупных металлургических предприятий.
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;
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.
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.
Е.Н. Бушуев, Н.А. Еремина, А.В. Жадан
Состояние вопроса: На отечественном энергетическом рынке появилось большое количество нового водопод готовительного оборудования с высокими экологическими характеристиками. Широкому внедрению их в производство мешает отсутствие нормативной базы на их использование и противоречивый опыт эксплуатации головных установок на отечественных ТЭС, особенно для вод с повышенным содержанием органических веществ, что характерно для поверхностных вод центра и севера России. В связи с этим существует необходимость совер шенствования традиционных технологий и создания новых систем обессоливания.
Материалы и методы: Использованы результаты эксплуатации новых водоподготовительных установок на ряде отечественных и зарубежных ТЭС.
Результаты: Проведен анализ двух основных направлений совершенствования технологии получения обессоленной воды на ТЭС: противоточного ионирования и на основе мембранных методов. Рассмотрено схемное решение по обеспечению работы установки обратного осмоса при пониженных производительностях.
Выводы: Результаты анализа технологий водоподготовки необходимо учитывать как при проектировании, так и при реконструкции химических цехов ТЭС.
Ключевые слова: тепловые электрические станции, водоподготовка, мембранные методы, обратный осмос, электродеионизация.
НПК "Медиана-фильтр" представляет современные системы очистки воды и водоподготовки:
|
Общим элементов во всех рассмотренных схемах обессоливания на основе мембранных методов является установка обратного осмоса. При эксплуатации водоподготовительной установки производительность постоянно меняется. Часто возникает значительное снижение производительности, связанное с остановом части теплоэнергетического оборудования или прекращением отдачи производственного пара потребителю, что ведет к проблеме обеспечения минимального расхода обрабатываемой воды через установку обратного осмоса. При неполной загрузке основного оборудования блоков ПГУ-325 на ИвПГУ снижается потребность в обессоленной воде. Это обусловливает неполную загрузку УОО. Изначально на ИвПГУ были спроектированы и эксплуатировались две параллельно работающих установок обратного осмоса (рис. 4,а). Во время простоя одной из установки обратного осмоса она либо ставится на консервацию, либо ежедневно производится циркуляция воды по корпусам системы обратного осмоса для предотвращения возникновения отложений. Это приводит к дополнительным потерям и увеличению себестоимости обессоленной воды. Поскольку реагенты, используемые для консервации системы обратного осмоса, имеют достаточно высокую стоимость и периодически требуется подключение второй установки обратного осмоса, то при работе одного из блоков консервация является неэффективным мероприятием. Для предотвращения потерь, в целях экономии химических реагентов для регенерации фильтров смешанного действия были предусмотрены мероприятия, позволяющие снизить дополнительные потери при простое оборудования, - последовательное включение УОО1 и УОО2 в работу (рис. 4,б). Каждая установка включает 4 корпуса, также работающие по двухступенчатой схеме (рис. 4).
Рис. 4. Технологические схемы включения установки обратного осмоса: а – параллельное; б – последовательное При последовательном включении установок обратного осмоса (рис. 4,б) пермеат с УОО2, работающей как I ступень, подается на УОО1 (II ступень). При этом концентрат с УОО2 сбрасывается в канализацию, а с УОО1 смешивается с исходной водой, подаваемой на I ступень. Исходная вода подается на установку обратного осмоса на корпуса АО1-АО3 (рис. 5), затем пермеат подается на ФСД, а концентрат - на АО4, где также разделяется на пермеат и концентрат. Пермеат подается на фильтр смешанного действия, а концентрат сбрасывается в канализацию.
Рис. 5. Технологическая схема обработки воды на установке обратного осмоса №1,2: АО1–АО4 – корпуса установки После предварительных расчетов в феврале 2012 года были проведены промышленные испытания работы УОО1 и УОО2, включенных последовательно. Результаты расчетов и испытаний приведены в табл. 5 и на рис. 6.
Рис. 6. Диаграммы содержания ионов натрия (а), кремнекислоты (б) и удельная электропроводность (в) в обработанной на установке обратного осмоса воде Полученные данные доказывают повышение качества обессоленной воды после второй ступени обработки на установке обратного осмоса. Содержание ионов натрия, кремнекислоты и электропроводность снижаются более чем в 3 раза, также снижается содержание соединений железа и хлоридов. Прослеживая динамику изменения качества обессоленной воды, можно отметить, что двухступенчатое обессоливание на установке обратного осмоса не позволяет достаточно снизить значение электропроводности, однако позволяет получить требуемые параметры качества воды по содержанию соединений кремнекислоты и натрия для добавочной воды для подпитки котлов- утилизаторов. Повышение качества исходной воды для фильтра смешанного действия позволяет снизить ионную нагрузку на них более чем в 3 раза, что приводит к значительному увеличению фильтроцикла, уменьшению количества воды, используемой на собственные нужды системы водоподготовки, снижению потребности в кислоте и щелочи для регенерации. Следовательно, снижается экологический ущерб, наносимый окружающей среде. Испытания с коагулянтом - сульфатом алюминия при двухступенчатой схеме работы установок обратного осмоса показали, что существует возможность улучшить качество воды, идущей на установку обратного осмоса, и повысить ресурс работы патронных фильтрующих элементов для обратноосмотической системы. Таким образом, на отечественном энергетическом рынке появилось большое количество нового водоподготовительного оборудования с высокими экологическими характеристиками. Широкому внедрению его в производство мешает отсутствие нормативной базы на использование и противоречивый опыт эксплуатации головных установок на отечественных ТЭС, особенно для вод с повышенным содержанием органических веществ. Список литературы
E. N. Bushuev 1 , N. A. Eremina 1 , A. V. Zhadan 2 Ivanovo State Power Engineering University, Ivanovo, Russian Federation 2 Closed Corporation "NPK Mediana-Filtr", Moscow, Russian Federation Background: Large quantity of new water treatment equipment with high ecological characteristics appears in Russian power engineering field. However, there is no regulatory system to control its wide implementation into production as well as contradictory experience of head units operation in Russian heat power plants, especially for water with high concentration of organic substances that is typical for surface water in central and northern parts of Russia. Thus, it is necessary to improve the traditional technologies and design new desalination systems. Materials and methods: The operation results of new water treatment units at Russian and foreign heat power plants are used. Results: The analysis of two main improvement directions of receiving desalted water technology at heat power plants is carried out. These directions are counterflow ionization and on the basis of membrane methods. The circuitry of units operation of reverse osmosis plants with low productivity is considered. Conclusions: The analysis results of water treatment technologies are necessary to be taken into account in designing and reconstruction of heat power plant chemical department. | ||||||||||||||||||||
