А.В. Жадан, Анализ современных технологий водоподготовки на ТЭС. Анализ современных технологий водоподготовки на тэс

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

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.

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

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

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

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.

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;