Водоподготовка тэц технологическая схема расчеты. Водоподготовка для тэц

23.09.2019

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
№	Название метода	Рабочее давление, бар	Размер удаляемых частиц, АО (10–4 мкм)	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;

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

Главный «враг» энергопредприятий – это вода с большим содержанием солей жесткости. Именно поэтому ионообменное, сорбционное или мембранное оборудование на ТЭЦ, ГРЭС, ТЭС является основой системы водоподготовки предприятия.

Водоочистка и водоподготовка в энергетике является одним из основных этапов организации деятельности теплоэлектростанции. Существующие ТЭС вырабатывают тепло за счет нагрева воды и последующей конденсации пара. Именно от исходного состава подпиточного агента и зависит срок службы парогенератора теплоэлектростанции.

В чем отличие фильтров для ТЭЦ, ГРЭС и ТЭС? И как продлить срок службы дорогостоящего оборудования, предназначенного для обогрева жилых домов и промышленных сооружений?

Отличие систем водоподготовки для ТЭЦ, ГРЭС и ТЭС

Большая часть существующего оборудования ТЭЦ, ГРЭС и ТЭС изготавливается из металлических сплавов. Именно поэтому главный «враг» энергопредприятий – это склонные к солеобразованию примеси, содержащиеся в подпиточной воде (соли жесткости и железа).

Все существующие теплоэлектростанции можно разделить на несколько типов (рисунок 1.). Главное отличие ТЭЦ от КЭС в том, что теплоэлектроцентрали производят тепло (в виде поступающей к потребителям горячей воды) и электроэнергию, в то время, как конденсационные теплоэлектростанции за счет многократного конденсационного цикла осуществляют выработку только электроэнергии.

Рисунок 1. Типы теплоэлектростанций

Вода на ГРЭС и АЭС используется для хозяйственно-питьевых нужд (охлаждения реактора или активной рабочей зоны). Вследствие этого система водоподготовки на подобных предприятиях ограничивается фильтрами-умягчителями и обессоливателями, улавливающими соли жесткости и оксиды железа, разрушающие трубопроводную систему.

Отличия систем водоподготовки различных типов теплоэлектростанций обусловлены особенностями технологического процесса предприятия. Так, отработанная горячая вода ТЭС просто сбрасывается. Таким образом, наиболее мощные фильтры паротурбинной теплоэлектростанции используются именно для очистки поступающего сырья. Горячая вода ТЭЦ используется для отопления жилых домов и производственных корпусов. Именно поэтому система водоочистки теплоэлектроцентрали включает в себя дополнительные модули, предназначенные для улавливания загрязнений, способных привести к коррозии не только барабанов котлов, но и бытовых линий коммуникаций.

Фильтрационные системы для ТЭС

Система водоподготовки энергопредприятий включает несколько этапов очистки от загрязнений.

Таблица 2. Типы системы водоподготовки для энергопредприятий

Этап водоподготовки	Используемые фильтры
Осветление воды	Отстойники и механические фильтры с добавлением коагулянтов и флокулянтов
Обеззараживание	Озонирование, хлорирование
Умягчение воды	Реагентное отстаивание, катионные фильтры
Обессоливание воды	Анионные фильтры, декарбонизатор, электродиадизатор, обратный осмос, испарители
Деаэрация воды (удаление газообразных веществ)	Термические деаэраторы, вакуумные деаэраторы, атмосферные деаэраторы
Продувка котла	Промывные фильтры
Промывка пара	Специальные реагенты-обессоливатели

На европейских теплоэнергетических предприятиях КПД потерь составляет всего 0,25% в день. Такие высокие результаты работы достигаются за счет комбинации нескольких традиционных и инновационных методов обессоливания и очистки используемого сырья и подпиточной воды. Срок службы оборудования предприятий теплоэнергетики при таких условиях достигает 30-50 лет.

Используемые источники:

1. «Экологически безопасные ТЭС». Электронный журнал энергосервисной компании «Экологические системы»

2. Копылов А.С., Лавыгин В.М. Водоподготовка в энергетике

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.

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.