Tehnologija reverzne osmoze (RO) u obradi vode u elektranama
Proces kemijske obrade vode u elektrani
Sustav kemijske obrade vode elektrane I. Potreba za kemijskom obradom vode vidljiva je iz standarda kvalitete opskrbe vodom. Slijede standardi kvalitete vode za napajanje kotla: Ukupna tvrdoća (umol/L), otopljeni kisik (μg/L), električna vodljivost (us/cm), silicijev dioksid (μg/L), pH (25 ℃ ℃), ugljikov dioksid (μg/L) standard ≤30
Loša kvaliteta vode, posebno kalcijevi, magnezijevi, natrijevi i silikatni ioni koji prelaze standard, uzrokovat će sljedeće opasnosti za toplinsku opremu: 1. Kamenac toplinske opreme: ako je kvaliteta vode u kotlu ili drugom izmjenjivaču topline loša, nakon određenog razdoblja rada, na površini za grijanje u kontaktu s vodom stvorit će se čvrste naslage. Ova pojava naziva se kamenac, a te čvrste naslage nazivaju se kamenac. Budući da je toplinska vodljivost kamenca stotine puta lošija od one metala, kamenac se lako stvara u cijevi kotla s visokim toplinskim opterećenjem, pa je kamenac vrlo štetan za kotao (ili izmjenjivač topline); može uzrokovati previsoku temperaturu stijenke metalne cijevi u dijelu s kamencem, smanjenje čvrstoće metala, tako da će pod djelovanjem tlaka u cijevi doći do lokalne deformacije cijevi, izbočenja, pa čak i uzrokovati ozbiljne nesreće poput eksplozije cijevi. Kamenac ne samo da ugrožava siguran rad, već i uvelike smanjuje ekonomičnost elektrana. Na primjer, kada se u ekonomajzeru kotla termoelektrane nalazi kamenac debljine 1 mm, potrošnja goriva je 1,5%~2,0% veća od originalne. Stoga će učinkovito sprječavanje ili smanjenje kamenca donijeti velike ekonomske koristi. Osim toga, kvaliteta cirkulirajuće vode je loša, a kamenac u kondenzatoru parne turbine dovest će do smanjenja stupnja vakuuma kondenzatora, čime se smanjuje toplinska učinkovitost i izlaz parne turbine. Kamenac u pregrijaču spriječit će da temperatura pare dostigne projektiranu vrijednost, što će smanjiti ekonomičnost cijelog toplinskog sustava. Nakon uklanjanja kamenca s toplinske opreme, čišćenje se mora obaviti na vrijeme, što će isključiti opremu i smanjiti godišnje sate korištenja opreme; Osim toga, treba povećati radno opterećenje i troškove održavanja.
2. Korozija toplinske opreme i njezinih sustava: metal toplinske opreme u elektrani često je u kontaktu s vodom. Ako je kvaliteta vode loša, uzrokovat će koroziju metala, poput cjevovoda za dovod vode, štednjaka ugljena, isparivača, grijača, pregrijača i cijevi za izmjenu topline kondenzatora parne turbine, koji će korodirati zbog loše kvalitete vode. Korozija ne samo da skraćuje vijek trajanja same opreme, već uzrokuje i ekonomske gubitke. Štoviše, produkt korozije prenosi se u vodu, što povećava nečistoće u vodi, čime se pogoršava proces stvaranja kamenca na površini za grijanje visokog toplinskog opterećenja, a kamenac će ubrzati koroziju cijevi peći. Ovaj začarani krug može brzo dovesti do pucanja cijevi i drugih nesreća.
3. Nakupljanje soli u cirkulacijskom dijelu pregrijača i parne turbine: loša kvaliteta vode također će uzrokovati otapanje pare i povećanje nečistoća (uglavnom Na+ i HSi03- iona), te će se nečistoće taložiti u cirkulacijskom dijelu pare, poput pregrijača i parne turbine, a ovaj fenomen naziva se nakupljanje soli. Nakupljanje soli u cijevi pregrijača može uzrokovati pregrijavanje ili čak pucanje metalne stijenke cijevi. Ventil će se labavo zatvoriti zbog nakupljanja soli, a nakupljanje soli u parnoj turbini uvelike će smanjiti izlaz i učinkovitost parne turbine. Čak i mala količina nakupljanja soli značajno će povećati otpor cirkulaciji pare, tako da će se smanjiti izlaz parne turbine. Kada je nakupljanje soli u parnoj turbini veliko, to će također povećati opterećenje aksijalnog ležaja i saviti separator, što će rezultirati nehotičnim zaustavljanjem.
Ukratko, visoka tvrdoća vode ukazuje na visok sadržaj kalcijevih i magnezijevih iona, što lako uzrokuje nakupljanje kamenca i koroziju na svakoj ogrjevnoj površini kotla, stijenkama bubnja i cijevi. Lagane tvari utječu na provođenje topline, a teške uzrokuju pucanje cijevi kotla. Nečistoće iz vode koje para prenosi do pregrijača i parne turbine uzrokuju nakupljanje soli u dijelu koji struji pare i uzrokuju daljnju štetu. PH vrijednost je indeks za procjenu kiselosti i lužnatosti vode. pH vrijednost = -10g (koncentracija vodikovih iona u otopini, mol/L). Sadržaj H+ i OH- u čistoj vodi je 1x10-7mol/L, pa je pH = 7. Ako se kiselina otopi u vodi, poput klorovodične kiseline HCl, koncentracija H+ će se povećati. Što je veća koncentracija H+, to je pH vrijednost manja. PH 7 je alkalna voda. Voda obrađena kemijskom metodom (ionska izmjena) pokazuje slabu alkalnost (pH = 8,8~9,2). Slabo kisela voda je korozivna za metale. Korištenje slabo alkalne vode ima prednost pasivizacije površine čelika i bakra, tako da nije lako korodirati i sprječava stvaranje željeznog i bakrenog kamenca na površini kotla i izmjenjivača topline.
Proces obrade vode
Proces obrade vode podijeljen je u dvije glavne komponente, prvi dio je proces fizičkog omekšavanja vode, a drugi dio je proces kemijske desalinizacije. Proces fizičke omekšavanja vode: sirova voda (također poznata kao sirova voda) iz vodovodne mreže postrojenja prolazi kroz filter od kvarcnog pijeska i filter s aktivnim ugljenom radi uklanjanja krutih čestica i suspendiranih nečistoća u sirovoj vodi, što se naziva pročišćena voda; pročišćena voda se zatim uklanja uređajem za reverznu osmozu kako bi se uklonila većina kalcijevih i magnezijevih iona i postala omekšana voda. Proces kemijske desalinizacije: omekšana voda prolazi kroz uređaj za uklanjanje ugljika, uklanja ugljikov dioksid iz vode (strogo rečeno HC03-), a zatim kroz miješani sloj uklanja zaostali kalcij, magnezij, natrij, silikat i drugi štetni ioni iz vode, te postaje desalinizacija, odnosno voda za dovod kotla, pohranjuje se u spremniku vode za desalinizaciju, zatim se pumpom za desalinizaciju uvodi u deaerator i na kraju u bubanj kotla kroz napojnu pumpu.
Tehnologija reverzne osmoze u obradi vode u elektranama
Reverzna osmoza se uglavnom odnosi na korištenje tehnologije membranske separacije za obradu vode, koja ima karakteristike visoke stope desalinizacije, snažne primjenjivosti i zaštite okoliša, te se široko koristi u mnogim industrijama. Jezgra primjene tehnologije reverzne osmoze leži u membrani reverzne osmoze, koja je izrađena od vrste polimernog materijala i ima selektivni polupropusni film. Pod djelovanjem vanjskog tlaka, voda u otopini može stvoriti fenomen selektivne permeacije s nekim komponentama, a zatim ostvariti svrhu pročišćavanja, odvajanja i koncentriranja. Primjena tehnologije reverzne osmoze u obradi vode u elektranama može postići bolje rezultate i ostvariti uštedu vodnih resursa i zaštitu okoliša. Ovaj rad prvo navodi princip i karakteristike tehnologije membrane reverzne osmoze, zatim analizira praktičnu primjenu tehnologije reverzne osmoze u obradi vode u elektranama i na kraju raspravlja o pitanjima primjene tehnologije reverzne osmoze koja zahtijevaju pažnju.
Princip reverzne osmoze
Reverzna osmoza je metoda reverzne osmoze koja koristi dovoljan tlak kako bi se otapalo u otopini propustilo kroz membranu reverzne osmoze, a zatim odvojilo u smjeru suprotnom od smjera osmoze. Za odvajanje, pročišćavanje i koncentriranje otopine potreban je viši tlak nego kod metode reverzne osmoze. Budući da je veličina pora membrane reverzne osmoze posebno mala, može se vrlo dobro koristiti za uklanjanje otopljenih soli i koloida, bakterija, virusa i nekih organskih tvari iz vode. Najvažniji objekt odvajanja membrane reverzne osmoze su ioni u otopini, a učinkovito uklanjanje soli iz vode može se postići bez upotrebe bilo kakvih kemikalija, a stopa uklanjanja soli može doseći više od 98 posto.
Karakteristike tehnologije reverzne osmoze
Tehnologija reverzne osmoze je primjena principa reverzne osmoze za postizanje pročišćavanja i koncentriranja otopine. Ima sljedeće karakteristike odvajanja: (1) Stupanj automatizacije koji pruža tehnologija reverzne osmoze je veći, a potrošnja energije koju generira je niža kod različitih metoda. Glavni razlog je taj što je pokretačka snaga koja se primjenjuje u procesu obrade vode tlak vode. Pod uvjetima sobne temperature i bez promjene faze, moguće je odvojiti otapalo i otopljenu tvar, gubitak aktivnih komponenti je vrlo mali, te je vrlo prikladna za odvajanje i koncentriranje tvari osjetljivih na toplinu. U usporedbi s metodom odvajanja promjenom faze, potrošnja energije je niža. ② Nema potrebe za poduzimanjem mjera regeneracije, jer je proces obrade fizička reakcija, neće se primjenjivati kemijske tvari, proizvod neće biti kontaminiran. (3) Svojstva membrane reverzne osmoze i njezina stabilnost, tijekom procesa primjene neće doći do promjene faze, provodi se pod normalnim temperaturnim uvjetima, a brzina uklanjanja nečistoća je vrlo visoka. (4) Oprema za reverznu osmozu može ostvariti primjenu raznih sirovih voda, ukupna struktura opreme je relativno jednostavna, a rad je praktičniji i vrlo prilagodljiv, skala obrade ima određenu fleksibilnost i može se raditi kontinuirano ili povremeno. ⑤ Može postići bolje ekonomske koristi. Troškovi rada sustava reverzne osmoze su vrlo niski, a investicija se može vratiti u kratkom vremenu.
Praktična primjena tehnologije reverzne osmoze u obradi vode u elektranama
1. Recikliranje i korištenje rashladne otpadne vode u cirkulaciji Rashladna voda koja se koristi u termoelektranama čini oko 70% ukupne potrošnje vode u elektranama, stoga njezino recikliranje i korištenje imaju vrlo važno praktično značenje, što može ostvariti uštedu ograničenih vodnih resursa. Posljednjih godina nacionalni zahtjevi za zaštitu okoliša postupno se povećavaju, a postavljanje srodnih pokazatelja za ispuštanje otpadnih voda postaje sve strože, što dovodi do značajnog povećanja troškova elektrana u procesu pročišćavanja otpadnih voda. Primjena tehnologije reverzne osmoze može ostvariti ponovnu upotrebu otpadnih voda. U kombinaciji sa stvarnim radom različite opreme u elektrani, voda dobivena tehnologijom reverzne osmoze može se koristiti kao dopunska voda za rashladnu vodu u cirkulaciji, a ima karakteristike sigurnosti i pouzdanosti. Nakon korištenja tehnologije reverzne osmoze, kvaliteta rashladne vode u cirkulaciji značajno je poboljšana, mutnoća je znatno smanjena, a dodatak vode je također značajno smanjen. Međutim, trenutno tehnologija reverzne osmoze stvara velike troškove za pročišćavanje vode, a kapitalna ulaganja su znatno veća od metode pročišćavanja vode iz prirodnih vodenih tijela. Međutim, budući da istovremeno može pročišćavati otpadne vode, mogu se smanjiti troškovi zaštite okoliša, a vodni resursi također stvaraju određenu uštedu, pa je sveobuhvatni trošak očitiji. Postignut je visok stupanj jedinstva ekonomskih, društvenih i ekoloških koristi.
2. Obrada otpadne tekućine od kiseljenja kotla Na temelju istraživanja simulacijskog eksperimenta o obradi otpadne tekućine od kiseljenja u elektrani, autor uspoređuje i analizira učinak obrade niskotlačne kompozitne membrane, membrane od celuloznog acetata i membrane od morske vode korištenjem tehnologije reverzne osmoze i načina cirkulacije, te dolazi do sljedećih zaključaka: među tri membrane reverzne osmoze, membrana od morske vode ima najbolje performanse. Stoga je najprikladnija za obradu otpadne tekućine od kiseljenja kotla reverznom osmozom membrana od morske vode, a primjena obrade je način cirkulacije. Primjenom tehnologije reverzne osmoze u obradi otpadne tekućine od kiseljenja kotla u elektrani mogu se postići vrlo dobri rezultati i postići očekivani cilj. Najbolji način za rješavanje problema s otpadnom tekućinom limunske kiseline u kotlu je: nakon što se otpadna tekućina limunske kiseline prvo koncentrira reverznom osmozom, može se ispustiti ili reciklirati. Nakon uklanjanja željeza, suši se raspršivanjem, a zatim se provodi oporavak natrijeve citratne soli. Primjena tehnologije obrade može dobro riješiti onečišćenje okoliša uzrokovano tekućinom za ispiranje kiselinom u kotlu, te ima vrlo dobre društvene i ekonomske koristi.3. Sveobuhvatna obrada otpadnih voda Sveobuhvatna obrada otpadnih voda u elektranama sustavni je projekt koji uglavnom uključuje dva važna dijela: iskorištavanje i obradu otpadnih voda. Tehnologija reverzne osmoze primjenjuje se u procesu obrade otpadnih voda, a to su reciklirane kućne otpadne vode, kondenzirana voda, kisele i lužnate otpadne vode te voda za ispiranje gradilišta itd. Njihova miješana voda je u osnovi kisela. Nakon obrade slabom kiselinom, može se provesti obrada reverznom osmozom, a izvor vode nakon ove obrade može se izravno primijeniti. Primjena ove metode ne samo da smanjuje potrebu za vodom u električnom polju, već je i vrlo korisna za recikliranje vodnih resursa u elektrani, a zatim omogućuje poduzeću postizanje održivog razvoja.
Mjere opreza za primjenu tehnologije reverzne osmoze
Odabir uređaja Prilikom odabira originalne membrane za reverznu osmozu, treba uzeti u obzir karakteristike kvalitete ulazne vode. Kada se primjenjuje u obradi otpadnih voda, treba koristiti membranu protiv onečišćenja ili neke druge mjere za obradu onečišćenja. Projektirana temperatura vode ima veliki utjecaj na prinos vode. Količina vode membranskog elementa treba biti konfigurirana tako da se osigura da prinos vode može dosegnuti projektiranu količinu pri radu u okruženju s projektiranom najnižom temperaturom vode. Kada se projektira konvencionalni uređaj za obradu vode reverznom osmozom, maksimalni ulazni tlak za početni rad tijela za reverznu osmozu trebao bi biti manji od 1,5 MPA. Prilikom projektiranja i primjene uređaja za reverznu osmozu za desalinizaciju morske vode, maksimalni ulazni tlak koji predstavlja početni rad tijela za reverznu osmozu je manji od 6,9 MPA. Brzina filtracije projektirana za element filtera ne smije biti prevelika. Ako može biti u normalnom radu dulje vrijeme, ciklus zamjene filtera ne smije biti dulji od tri mjeseca.
Parametri performansi uređaja za reverznu osmozu tijekom rada
PREMA ANALIZI konvencionalnog problema REVERZNE OSMOZE, radni parametri (brzina desalinizacije i stopa oporavka itd.) jedinice REVERZNE OSMOZE u radu trebali bi ispunjavati zahtjeve ugovora. Općenito, stopa desalinizacije trebala bi biti veća od 98 posto, a stopa oporavka trebala bi biti veća od 75 posto u prvoj godini. Proizvodnja vode trebala bi ispunjavati nacionalne standarde pod određenim uvjetima temperature vode, a prekidač ventila trebao bi biti fleksibilniji. Sveukupno, elektroenergetska industrija je osnovna industrija koja osigurava visokokvalitetnu električnu energiju za svakodnevni život ljudi, što je od velikog praktičnog značaja za poboljšanje životnog standarda ljudi i gospodarski rast. Primjena tehnologije reverzne osmoze u obradi vode u elektranama dala je dobar učinak, odnosno smanjila je pojavu onečišćenja okoliša, ali i postigla uštedu vodnih resursa. Tehnologija uređaja za reverznu osmozu kombinira se sa stvarnom situacijom obrade vode u elektranama, čime se smanjuju troškovi materijala koji se koriste tehnologijom reverzne osmoze, ostvaruje se univerzalna primjena tehnologije reverzne osmoze u elektranama i ostvaruje se dvostruka ekonomska i društvena korist elektrane.