Совершенствование метода приготовления добавочной воды для тепловых станций с применением баромембранных технологий

• Автор: Цабилев, Олег Викторович
• Шифр специальности: 05.23.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 157 с. : ил.

Введение.

1 .Современное состояние вопроса подготовки природных вод для нужд энергетики

1Л .Технологические схемы и особенности применяемых способов водоподготовки в

энергетике

1Л Л.Предварительная очистка

1Л .2.Удаление растворнных электролитов

Подготовка воды методом ионного обмена

Обессоливание воды методом обратного осмоса.

1.2.Малоотходные системы водопользования при подготовке воды в энергетике.

1.3.Теоретические предпосылки использования бароомембранных методов для

очистки природных вод в энергетике

1.3.1 .Микрофильтрация и ультрафильтрация.
1.3.2.Обратный осмос
2. Исследования схемы подготовки воды.
2.1. Цели и задачи
2.2. Описание обратноосмотической установки. Исходные и расчетные данные
2.3. Запуск и опробование установки обратного осмоса в составе исследуемой схемы
2.3.1. Определение качества получаемого пермеата в зависимости от значения
выхода фильтрата
2.3.2. Анализ результатов.
3. Экспериментальные исследования.
3.1. Постановка эксперимента. Методика проведения эксперимента
3.2.1. Определение качества получаемого пермеата в зависимости от качества исходной воды.
3.2.2. Анализ результатов эксперимента
Выводы.
4.0цснка результатов длительной эксплуатации установки обратноосмотическог о
обессолнвания в производственых условиях.
Выводы.
5.Техникоэкономическая оценка.
Общие выводы.
Библиографический список.
Приложение А Выдержки из рабочих журналов установки УМФ
Приложение Б Акты и справки о внедрении результатов диссертационного исследования
Основные условные обозначения
ЛЭС атомная электростанция
ВВЭР водоводяной энергетический реактор
ВПУ водоподготовительные установки
ВХР воднохимический режим
ГФ гиперфильтрация
ГРЭС государственная районная электростанция
ГЭС гидроэлсктрос ганция
ДРУ дренажнораспрсделительпое устройство
ИУ испарительная установка
II конце1гтрационная поляризация
КЭС конденсационная электростанция ГРЭС
МФ микрофильтрация МЭ мембранные элементы НФ нанофильтрация
ОГК генерирующая компания оптового рынка электроэнергии ОМЭ обратноосмотический мембранный элемент ОО обратный осмос
ПДК предельно допустимая концентрация ПДС предельно допустимый сброс ПО предварительная очистка
пермеат очищенная вода, полученная на мембранной установке СОО система водооборотного охлаждения открытая
ТГК территориальная генерирующая компания ТЭС тепловая электрическая станция
ТЭЦ теплоэлектроцентрали теплофикационные электростанции У МФ установка мембранного фильтрования УОО установка обратного осмоса УФ ультрафильтрация
ХВО химводоочистка например, применительно к названию цеха ХОУ ионообменная обессоливающая установка АОС усваиваемый органический углерод ВПК
скорость образования биопленки
растворенный органический углерод ХПК
I модифицированный индекс засорения интенсивность потребления кислорода I индекс плотности взвешенных частиц ТОС общий органический углерод выход фильтрата р селективность
Введение
В настоящее время на территории Российской Федерации в качестве источников исходной воды сырья для водоподготовительных установок в энергетике в большинстве случаев используются поверхностные воды.
Подвергну тая специальным методам очистки и обработки вода преимущественно используется для следующих целей а получение пара в котлах, парогенераторах, ядерных реакторах кипящего типа, испарителях, паропреобразователях б конденсация отработавшего в паровых турбинах пара в охлаждение различных аппаратов и агрегатов ТЭС и АЭС г в качестве теплоносителя в первом контуре АЭС с ВВЭР, в тепловых сетях и системах горячего водоснабжения.
В природной воде наблюдается устойчивый рост загрязненности техногенными органическими соединениями удобрениями, гербицидами, нефтепродуктами и т.д. Традиционные технологии предварительной очистки удаляют эти загрязнения недостаточно эффективно, что в свою очередь накладывает определенные ограничения на внедрение современных малосточных методов умягчения и обессоливания.
Наряду с этим отмечается физическое и моральное устаревание эксплуатируемого длительное время энергетического оборудования, используемых технологий и технологических схем, запроектированных несколько десятилетий назад в расчете на удовлетворение нужд больших производственных комплексов, работающих в условиях плановой экономической модели.
Предприятия электроэнергетики являются одним из основных потребителей природных ресурсов и источником негативного воздействия на окружающую среду. Сброс сточных вод в тепловой энергетике составляет до в общих сбросах промышленности РФ, а с учетом теплового загрязнения свыше . Выбросы вредных веществ в атмосферу, в том числе йОх, М2х, достигают от общего количества газовых выбросов .
Современное представление о ТЭС с высокими экологическими показателями по жидким стокам подразумевает минимизацию сброса минераль
ных солей и других загрязнений на основе внедрения лучших достижений в оборудовании и технологии. По мере совершенствования оборудования и технологии для подготовки воды и их готовности к массовому внедрению будут меняться представления о высоких технологических показателях ТЭС по солевым сбросам. В пределе сброс солей должен приблизиться к их количеству, поступившему на ВПУ с исходной водой 6.
Использование баромембранных методов микрофильтрации, ультрафильтрации, нанофильтрации, обратного осмоса в составе схем водоподготовки энергетических объектов открывает большие перспективы как с экологической, так и с экономической точек зрения, поскольку позволяет отказаться от большого количества дорогостоящих реагентов и одновременно избавляться от сточных вод, содержащих эти реагенты. Данное оборудование компактно, обладает низкой металлоемкостью, легко автоматизируется и может вводиться в эксплуатацию в очень сжатые сроки.
Перспективно внедрение комплексных малоотходных схем с применением мембранных методов совместно с методами ионного обмена, дистилляции и реагентного осаждения. Экономически целесообразно внедрять мембранные методы в состав существующих технологических схем водоподготовки станций с целью повышения их экономических и экологических характеристик. Однако недостаточная теоретическая изученность ряда вопросов, плохое как правило качество предварительной очистки и отсутствие надежных инженерных решений в отечественной практике зачастую вызывают необходимость проведения специальных экспериментальных исследований и пилотных испытаний.
Актуальность


Предварительная очистка воды предназначена для удаления веществ, способных блокировать активные ионообменные группы и поры, разрушать матрицу ионитов и структуру мембран, а также поддерживать сооружения и оборудование в удовлетворительном санитарном состоянии. Для каждого вида последующего технологического процесса подготовки воды существуют перечни показателей качества очищаемой воды и регенераитов, устанавливаемые производителями материалов, выполнение которых обязательно для обеспечения наджности работы водоподготовительных установок. Вода, прошедшая предварительную очистку, подвергается обязательному контролю по концентрациям взвешенных веществ, железа, марганца, алюминия, хлора остаточного и других окислителей, органическим веществам, детергентам поверхностноактивные вещества, нефтепродуктам и др. Для внедрения современных способов ионообменного умягчения или обессоливания, работающих по противоточным технологиям регенерации, а также способов, основанных на применении обратного осмоса, требуется вода с минимальным содержанием взвешенных, коллоидных и органических веществ . Например, качество исходной воды, подаваемой на обратноосмотическое обессоливание, при использовании композитных полиамидных мембранных элементов приведено в таблице 1. Кроме того, в процессе обратноосмотического обессоливания на рабочей поверхности мембраны не должно происходить образование тврдых осадков нерастворимых солей. Таким образом, дополнительно к приведенным требованиям вода должна специальным образом обрабатываться. Например, наиболее широко распространены следующие методы подкисление, введение ингибитора антискалянта и умягчение ,. Таблица 1. ТОС, мгл 3 Общ. Железо закисное, мгл 4 При рН6 и содерж. Если пар или горячая вода контактируют с пищевыми продуктами или осуществляется подпитка теплосети с открытым водоразбором, то предварительная очистка должна обеспечивать качество очищенной воды в соответствии с нормативными требованиями к воде хозяйственно питьевого назначения 4, 9, в том числе и по санитарногигиеническим и органолептическим показателям. Зачастую, совместно с предварительной очисткой производят обезжелезивание иили удаление карбонатной жесткости. Наиболее широкое распространение получили следующее методы предварительной очистки коагуляция, известкование, отстаивание, осветление в слое взвешенного осадка, скорая механическая фильтрация, обезжелезивание и деманганация, ультрафильтрация с применением мембран и различные комбинации данных методов. Одним из технических решений, позволяющим увеличить глубину очистки, при реконструкции осветлителей является установка в верхней части или в верхней и нижней частях осветлителя тонкослойных модулей, часто называемых ламелями. Для их изготовления используются различные материалы пленочный полиэтилен, листовой формовочный пластик и др. Много работ в этом направлении было сделано ВТИ, НИИКВОВ совместно с ВОДГЕО и ОРГРЭС. Такая минимальная реконструкция в некоторых случаях не позволяет добиться номинальной производительности осветлителей. По данным ВТИ, при работе осветлителя, предназначенного для коагуляции воды сравнительно низкой минерализации, с малой мутностью, но высокой цветностью и средним содержанием органических соединений, на котором установлены ламели, может быть обеспечено только его расчетной нагрузки, при превышении которой происходит вынос шлама. Осветлители с ламелями разного типа эксплуатируются на Каширской и Конаковской ГРЭС, Балтийской электростанции г. Нарва, Эстония, ОАО Новгородская генерирующая компания, Ивановской ГРЭС, Нижнекамской ТЭЦ, Липецкой ТЭЦ2, Набережночелнинской ТЭЦ, ОАО Дорогобуж и др. После установки ламелей содержание взвешенных частиц в осветленной воде снижалось с 4 мгл и более до 1 3 мгл и менее 4, , , 7, 1. Другим направлением в реконструкции осветлителей является организация в них контура рециркуляции шлама. ВТИ разработана конструкция осветлителяциркулятора , 0. Обличительными особенностями конструкции является отсутствие шламоуплотнителя и наличие специального встроенного диффузора для эффективного перемешивания воды с реагентами. Отсутствие шламоуплотнителя увеличивает полезное сечение осветлителя, что позволяет обеспечить его более высокую производительность.