Technologie reverzní osmózy (RO) v úpravně vody v elektrárnách
30. 10. 2024
Technologie reverzní osmózy (RO) v úpravně vody v elektrárnách
Proces chemické úpravy vody v elektrárně
Systém chemické úpravy vody v elektrárně I. Nutnost chemické úpravy vody vyplývá z normy kvality zásobování vodou. Následují normy kvality napájecí vody do kotle: Celková tvrdost (μmol/l), rozpuštěný kyslík (μg/l), elektrická vodivost (us/cm), oxid křemičitý (μg/l), pH (25 ℃ ℃), oxid uhličitý (μg/l) norma ≤30
Špatná kvalita vody, zejména vápenaté, hořčíkové, sodné a křemičité ionty překračující normu, způsobuje pro tepelná zařízení následující nebezpečí: 1. Usazeniny vodního kamene tepelných zařízení: pokud je kvalita vody v kotli nebo jiném tepelném výměníku špatná, po určité době provozu se na topné ploše, která je v kontaktu s vodou, vytvoří pevné usazeniny. Tento jev se nazývá usazeniny a tyto pevné usazeniny se nazývají vodní kámen. Protože tepelná vodivost vodního kamene je stokrát horší než u kovu, vodní kámen se snadno tvoří v trubkách kotle s vysokým tepelným zatížením, je vodní kámen pro kotel (nebo tepelný výměník) velmi škodlivý. Může způsobit příliš vysoké teploty stěny kovové trubky v části s usazeninami, což vede ke snížení pevnosti kovu, takže působením tlaku v trubkě dochází k lokální deformaci trubky, vyboulení a dokonce k vážným nehodám, jako je exploze trubky. Usazeniny vodního kamene nejen ohrožují bezpečný provoz, ale také výrazně snižují hospodárnost elektráren. Například, když se v ekonomizéru kotle tepelné elektrárny nachází 1 mm silný kámen, je spotřeba paliva o 1,5 % až 2,0 % vyšší než původní. Účinná prevence nebo snížení usazování vodního kamene proto přinese velké ekonomické výhody. Kromě toho je kvalita cirkulující vody špatná a usazování vodního kamene v kondenzátoru parní turbíny vede ke snížení stupně podtlaku v kondenzátoru, čímž se snižuje tepelná účinnost a výkon parní turbíny. Usazování vodního kamene v přehřívači způsobí, že teplota páry nedosáhne projektované hodnoty, což sníží hospodárnost celého tepelného systému. Po usazování vodního kamene na tepelném zařízení je nutné včas provést čištění, což zařízení vypne a sníží jeho roční počet hodin používání. Kromě toho by se mělo zvýšit zatížení a náklady na údržbu.
2. Koroze tepelných zařízení a jejich systémů: kov tepelných zařízení v elektrárně je často v kontaktu s vodou. Pokud je kvalita vody špatná, dochází ke korozi kovů, jako je vodovodní potrubí, uhelný šetřič, výparník, ohřívač, přehřívač a teplosměnné potrubí kondenzátoru parní turbíny, které budou korodovat v důsledku špatné kvality vody. Koroze nejen zkracuje životnost samotného zařízení, ale také způsobuje ekonomické ztráty. Produkty koroze se navíc přenášejí do vody, což zvyšuje množství nečistot ve vodě, a tím zhoršuje proces usazování vodního kamene na topné ploše s vysokým tepelným zatížením. Usazování vodního kamene urychluje korozi trubek pece. Tento začarovaný kruh může rychle vést k prasknutí trubek a dalším nehodám.
3. Hromadění solí v cirkulační části přehřívače a parní turbíny: Špatná kvalita vody také způsobí, že se pára rozpustí a unese nečistoty (zejména ionty Na+ a HSiO3-), které se pak ukládají v cirkulační části páry, například v přehřívači a parní turbíně. Tento jev se nazývá akumulace soli. Hromadění soli v trubce přehřívače může způsobit přehřátí nebo dokonce prasknutí kovové stěny trubky. V důsledku akumulace soli se ventil volně uzavře a akumulace soli v parní turbíně výrazně sníží výkon a účinnost parní turbíny. I malé množství akumulace soli výrazně zvýší odpor cirkulace páry, čímž se sníží výkon parní turbíny. Pokud je akumulace soli v parní turbíně značná, zvýší se zatížení axiálního ložiska a ohne separátor, což povede k nehodě.
Stručně řečeno, vysoká tvrdost vody naznačuje vysoký obsah iontů vápníku a hořčíku. Snadno se usazuje vodní kámen a koroze na každé topné ploše kotle, stěnách bubnu a potrubí. Lehké nečistoty ovlivňují vedení tepla, těžké nečistoty způsobují prasknutí trubek kotle. Nečistoty z vody se přenášejí párou do přehřívače a parní turbíny, což vede k hromadění solí v proudící části páry a způsobuje další škody. Hodnota pH je ukazatel pro posouzení kyselosti a zásaditosti vody. Hodnota pH = -10 g (koncentrace vodíkových iontů v roztoku, mol/l). Obsah H+ a OH- v čisté vodě je 1x10-7mol/l, takže pH = 7. Pokud je ve vodě rozpuštěna kyselina, například kyselina chlorovodíková (HCl), koncentrace H+ se zvyšuje, čím vyšší je koncentrace H+, tím menší je hodnota pH. PH 7 je zásaditá voda. Voda upravená chemickou metodou (iontová výměna) vykazuje slabé zásadité vlastnosti (pH = 8,8~9,2). Slabě kyselá voda je korozivní pro kovy. Použití slabě zásadité vody má výhodu v pasivaci ocelových a měděných povrchů, takže nepodléhají korozi a zabraňují tvorbě železných a měděných usazenin na povrchu kotle a tepelného výměníku.
Proces úpravy vody
Proces úpravy vody se dělí na dvě hlavní části, první částí je proces fyzikálního změkčení vody a druhou částí je proces chemického odsolování. Proces fyzikálního změkčení vody: surová voda (také známá jako surová voda) z vodovodní sítě zařízení prochází přes křemenný pískový filtr a filtr s aktivním uhlím, kde se odstraňují pevné částice a suspendované nečistoty v surové vodě, což se nazývá vyčištěná voda. Vyčištěná voda se poté odstraní pomocí zařízení na reverzní osmózu, kde se odstraní většina iontů vápníku a hořčíku a stává se změkčenou vodou. Proces chemického odsolování: změkčená voda se prochází zařízením na odstraňování uhlíku, kde se odstraní oxid uhličitý (konkrétně HC03-), a poté se přes směsné lože odstraní zbytkový vápník, hořčík, sodík, křemičitany a další škodlivé ionty. Voda se tak stává odsolovací, tj. napájecí vodou z kotle, která se ukládá do nádrže na odsolovací vodu, a poté se přes odsolovací čerpadlo dostává do odsolovacího bubnu kotle a nakonec se přes napájecí čerpadlo dostává do kotlového bubnu.
Technologie reverzní osmózy v úpravně vody v elektrárnách
Reverzní osmóza se týká především použití membránové separační technologie k úpravě vody, která se vyznačuje vysokou rychlostí odsolování, silnou použitelností a ochranou životního prostředí a nachází široké uplatnění v mnoha průmyslových odvětvích. Jádrem aplikace technologie reverzní osmózy je reverzní osmózní membrána, která je vyrobena z polymerního materiálu a má selektivní polopropustnou vrstvu. Působením vnějšího tlaku může voda v roztoku selektivně pronikat některými složkami, čímž se dosahuje cíle čištění, separace a koncentrace. Aplikace technologie reverzní osmózy při úpravě vody v elektrárnách může dosáhnout lepších výsledků a šetřit vodní zdroje a chránit životní prostředí. Tento článek nejprve uvádí princip a vlastnosti membránové technologie reverzní osmózy, poté analyzuje praktické využití technologie reverzní osmózy při úpravě vody v elektrárnách a nakonec diskutuje aplikační aspekty, kterým je třeba věnovat pozornost při technologii reverzní osmózy.
Princip reverzní osmózy
Reverzní osmóza je metoda, při které se rozpouštědlo v roztoku protlačí membránou reverzní osmózy za dostatečného tlaku a následně se oddělí. Směr je opačný než směr osmózy. Pro separaci, čištění a zakoncentrování roztoku by měl být použit vyšší tlak než u metody reverzní osmózy. Vzhledem k tomu, že velikost pórů membrány reverzní osmózy je obzvláště malá, lze s jejím použitím velmi dobře odstraňovat rozpuštěné soli a koloidy, bakterie, viry a některé organické látky z vody. Nejdůležitějším separačním objektem membrány reverzní osmózy jsou ionty v roztoku. Účinného odstranění soli z vody lze dosáhnout bez použití jakýchkoli chemických látek a míra odstranění soli může dosáhnout více než 98 procent.
Charakteristika technologie reverzní osmózy
Technologie reverzní osmózy je aplikace principu reverzní osmózy k dosažení čištění a zakoncentrování roztoku. Má skvělé separační vlastnosti a má následující vlastnosti: (1) Stupeň automatizace, který technologie reverzní osmózy nabízí, je vyšší a spotřeba energie generovaná různými metodami je nižší. Hlavním důvodem je, že hnací silou procesu úpravy vody je tlak vody. Za podmínek pokojové teploty a bez fázových změn lze oddělit rozpouštědlo a rozpuštěnou látku, ztráta aktivních složek je velmi malá a je velmi vhodná pro separaci a zakoncentrování látek citlivých na teplo. Ve srovnání s metodou fázové změny je spotřeba energie nižší. 2) Není třeba provádět regenerační opatření, protože proces úpravy je fyzikální reakce, nebudou se používat chemické látky a produkt nebude kontaminován. (3) Vlastnosti membrány reverzní osmózy a její stabilita: v procesu aplikace nedochází k fázovým změnám, provádí se za normálních teplotních podmínek a rychlost odstraňování nečistot je velmi vysoká. (4) Zařízení pro reverzní osmózu dokáže zpracovávat různé druhy surové vody, celková konstrukce zařízení je relativně jednoduchá a provoz je pohodlnější a vysoce přizpůsobivý, rozsah zpracování má určitou flexibilitu a lze jej provozovat nepřetržitě nebo přerušovaně. ⑤ Může dosáhnout lepších ekonomických výhod. Provozní náklady systému reverzní osmózy jsou velmi nízké a investice se může vrátit v krátké době.
Praktické využití technologie reverzní osmózy v úpravně vody v elektrárnách
1. Recyklace a využití cirkulující chladicí odpadní vody Cirkulující chladicí voda používaná v tepelných elektrárnách tvoří přibližně 70 % celkové spotřeby vody v elektrárnách, takže její recyklace a využití má velmi důležitý praktický význam, který může vést k úsporám omezených vodních zdrojů. V posledních letech se postupně zvyšují národní požadavky na ochranu životního prostředí a stanovování souvisejících ukazatelů pro vypouštění odpadních vod je stále přísnější, což vede k výraznému nárůstu nákladů elektráren na proces čištění odpadních vod. Použití technologie reverzní osmózy umožňuje opětovné využití odpadních vod. V kombinaci se skutečným provozem různých zařízení v elektrárně lze vodu získanou technologií reverzní osmózy použít jako doplňkovou vodu k cirkulující chladicí vodě a má vlastnosti bezpečnosti a spolehlivosti. Po použití technologie reverzní osmózy se výrazně zlepšila kvalita cirkulující vody, výrazně se snížil zákal a výrazně se snížila i spotřeba vody. Technologie reverzní osmózy však v současnosti představuje vysoké náklady na úpravu vody a kapitálové investice jsou výrazně vyšší než u metody čištění vody z přírodních vodních ploch. Protože však umožňuje současně čistit odpadní vodu, lze snížit investice do životního prostředí a zároveň ušetřit na vodních zdrojích, takže komplexní náklady jsou zřetelnější. Dosahuje se vysokého stupně jednoty ekonomických, sociálních a environmentálních přínosů.
2. Zpracování odpadní kapaliny z moření kotlů Na základě výzkumu simulačního experimentu zaměřeného na zpracování odpadní kapaliny z moření v elektrárně autor porovnává a analyzuje účinek čištění nízkotlaké kompozitní membrány, membrány z acetátu celulózy a membrány z mořské vody pomocí technologie reverzní osmózy a cirkulačního režimu a dospívá k následujícím závěrům: ze tří membrán z reverzní osmózy má membrána z mořské vody nejlepší výkon. Proto je nejvhodnější pro zpracování odpadní kapaliny z moření kotlů reverzní osmózou membrána z mořské vody, přičemž aplikace čištění spočívá v cirkulaci. Použitím technologie reverzní osmózy při zpracování odpadní kapaliny z moření kotlů v elektrárně lze dosáhnout velmi dobrých výsledků a očekávaného cíle. Nejlepší způsob, jak naložit s odpadní kapalinou z kyseliny citronové v kotli, je: po prvním zakoncentrování odpadní kapaliny z kyseliny citronové reverzní osmózou ji lze vypustit nebo recyklovat. Po odstranění železa se suší rozprašováním a poté se provádí regenerace citrátu sodného. Aplikace technologie čištění může dobře vyřešit znečištění životního prostředí způsobené odpadní kapalinou z kyselého praní v kotli a má velmi dobré sociální a ekonomické výhody.3. Komplexní čištění odpadních vod Komplexní čištění odpadních vod v elektrárnách je systematický projekt, který zahrnuje především dvě důležité části: regeneraci a úpravu odpadních vod. Technologie reverzní osmózy se používá v procesu čištění odpadních vod, a to regenerovaných domovních splašků, kondenzované vody, kyselých a alkalických odpadních vod a proplachovacích vod atd. Jejich smíšená voda je v zásadě kyselá. Po úpravě slabými kyselinami lze provést úpravu reverzní osmózou a získanou vodu lze po této úpravě přímo použít. Použití této metody nejen snižuje spotřebu vody v elektrickém poli, ale je také velmi prospěšné pro recyklaci vodních zdrojů v elektrárně a umožňuje podniku dosáhnout udržitelného rozvoje.
Bezpečnostní opatření pro použití technologie reverzní osmózy
Výběr zařízení Při výběru původní membrány pro reverzní osmózu je třeba zohlednit vlastnosti kvality vstupní vody. Při použití k čištění odpadních vod by se měla použít membrána proti znečištění nebo jiná opatření k čištění znečištění. Navrhovaná teplota vody má velký vliv na výtěžnost vody. Množství vody v membránovém prvku by mělo být konfigurováno tak, aby výtěžnost vody dosáhla navrženého množství při provozu v prostředí s navrženou nejnižší teplotou vody. Pokud je k použití navrženo konvenční zařízení pro úpravu vody s reverzní osmózou, maximální vstupní tlak pro počáteční provoz tělesa reverzní osmózy by měl být menší než 1,5 MPA. Při návrhu a použití zařízení pro reverzní osmózu pro odsolování mořské vody je maximální vstupní tlak při počátečním provozu tělesa reverzní osmózy menší než 6,9 MPA. Rychlost filtrace navržená pro filtrační prvek by neměla být příliš velká. Pokud může být v normálním provozu po delší dobu, neměl by být cyklus výměny filtru delší než tři měsíce.
Výkonové parametry zařízení na reverzní osmózu během provozu
Podle analýzy problému konvenční reverzní osmózy by provozní parametry (rychlost odsolování a míra regenerace atd.) jednotky reverzní osmózy v provozu měly splňovat požadavky smlouvy. Obecně by rychlost odsolování měla být v prvním roce vyšší než 98 procent a míra regenerace by měla být vyšší než 75 procent. Produkce vody by měla za určitých teplotních podmínek vody splňovat národní normy a spínač ventilu by měl být flexibilnější. Celkově je energetický průmysl základním odvětvím, které dodává vysoce kvalitní elektrickou energii pro každodenní život lidí, což má velký praktický význam pro zlepšení životní úrovně lidí a hospodářský růst. Aplikace technologie reverzní osmózy při úpravě vody v elektrárnách přinesla pozitivní efekt, tj. snížení výskytu znečištění životního prostředí a také dosažení úspor vodních zdrojů. Technologie zařízení pro reverzní osmózu je kombinována se skutečnou situací v úpravně vody v elektrárnách, čímž se snižují náklady na materiály použité technologií reverzní osmózy, dosahuje se univerzálního využití technologie reverzní osmózy v elektrárnách a dvojnásobný přínos elektrárny, a to jak ekonomické, tak i sociální.