Teknologi Reverse Osmosis (RO) dalam Pengolahan Air Pembangkit Listrik
30 Oktober 2024
Teknologi Reverse Osmosis (RO) dalam Pengolahan Air Pembangkit Listrik
Proses pengolahan air secara kimiawi pada pembangkit listrik.
Sistem pengolahan air kimia pembangkit listrik I. Kebutuhan pengolahan air kimia dilihat dari standar kualitas pasokan air. Berikut adalah standar kualitas air umpan boiler: Kekerasan total (μmol/L), oksigen terlarut (μg/L), konduktivitas listrik (μs/cm), silika (μg/L), pH (25 ℃), karbon dioksida (μg/L) standar ≤30
Kualitas air yang buruk, terutama ion kalsium, magnesium, natrium, dan silikat yang melebihi standar, akan menyebabkan bahaya berikut pada peralatan termal: 1. Pembentukan kerak pada peralatan termal: jika kualitas air yang masuk ke boiler atau penukar panas lainnya buruk, setelah beberapa waktu beroperasi, beberapa endapan padat akan terbentuk pada permukaan pemanas yang bersentuhan dengan air. Fenomena ini disebut pembentukan kerak, dan endapan padat ini disebut kerak. Karena konduktivitas termal kerak ratusan kali lebih buruk daripada logam, dan kerak ini mudah terbentuk di dalam pipa boiler dengan beban panas tinggi, sehingga kerak sangat berbahaya bagi boiler (atau penukar panas); Hal ini dapat membuat suhu dinding pipa logam di bagian yang berkerak menjadi terlalu tinggi, menyebabkan kekuatan logam menurun, sehingga di bawah tekanan di dalam pipa, akan terjadi deformasi lokal pada pipa, pembengkakan, dan bahkan menyebabkan kecelakaan serius seperti ledakan pipa. Pembentukan kerak tidak hanya membahayakan pengoperasian yang aman, tetapi juga sangat mengurangi efisiensi ekonomi pembangkit listrik. Sebagai contoh, ketika terdapat kerak setebal 1 mm di economizer boiler pembangkit listrik tenaga termal, konsumsi bahan bakar akan meningkat 1,5%~2,0% dari semula. Oleh karena itu, pencegahan atau pengurangan kerak secara efektif akan menghasilkan keuntungan ekonomi yang besar. Selain itu, kualitas air sirkulasi yang buruk, dan kerak di kondensor turbin uap akan menyebabkan penurunan derajat vakum kondensor, sehingga mengurangi efisiensi termal dan output turbin uap. Kerak pada superheater akan menyebabkan suhu uap tidak mencapai nilai desain, yang akan mengurangi ekonomi keseluruhan sistem termal. Setelah terjadi kerak pada peralatan termal, pekerjaan pembersihan harus dilakukan tepat waktu, yang akan menyebabkan penghentian operasional peralatan dan mengurangi jam pemanfaatan tahunan peralatan; Selain itu, beban kerja dan biaya perawatan akan meningkat.
2. Korosi pada peralatan termal dan sistemnya: logam pada peralatan termal di pembangkit listrik sering kali bersentuhan dengan air. Jika kualitas air buruk, akan menyebabkan korosi logam, seperti pipa pasokan air, penampung batubara, evaporator, pemanas, superheater, dan pipa penukar panas kondensor turbin uap, akan mengalami korosi akibat kualitas air yang buruk. Korosi tidak hanya memperpendek masa pakai peralatan itu sendiri, tetapi juga menyebabkan kerugian ekonomi. Selain itu, produk korosi berpindah ke air, yang meningkatkan pengotor dalam air, sehingga memperburuk proses pembentukan kerak pada permukaan pemanas dengan beban panas tinggi, dan pembentukan kerak akan mempercepat korosi kerak pada tabung tungku. Siklus buruk ini dapat dengan cepat menyebabkan pecahnya tabung dan kecelakaan lainnya.
3. Penumpukan garam di bagian sirkulasi superheater dan turbin uap: kualitas air yang buruk juga akan menyebabkan uap melarutkan dan membawa pengotor (terutama ion Na+ dan HSi03-) meningkat, pengotor ini akan mengendap di bagian sirkulasi uap, seperti superheater dan turbin uap, fenomena ini disebut penumpukan garam. Penumpukan garam di tabung superheater dapat menyebabkan dinding tabung logam menjadi terlalu panas atau bahkan pecah. Katup akan tertutup longgar karena penumpukan garam, dan penumpukan garam di turbin uap akan sangat mengurangi output dan efisiensi turbin uap. Bahkan sedikit penumpukan garam akan secara signifikan meningkatkan hambatan sirkulasi uap, sehingga output turbin uap akan menurun. Ketika penumpukan garam pada turbin uap serius, hal itu juga akan meningkatkan beban bantalan dorong dan membengkokkan pemisah, yang mengakibatkan penghentian operasi secara tidak sengaja.
Singkatnya, kesadahan air yang tinggi menunjukkan bahwa kandungan ion kalsium dan magnesiumnya besar, sehingga mudah menyebabkan kerak dan korosi pada setiap permukaan pemanas boiler, drum, dan dinding pipa. Kesadahan ringan dapat memengaruhi konduksi panas, sedangkan kesadahan berat dapat menyebabkan pecahnya pipa boiler. Kotoran dalam air yang terbawa uap ke superheater dan turbin uap akan menyebabkan penumpukan garam di bagian aliran uap, yang selanjutnya dapat menyebabkan kerusakan. Nilai pH adalah indeks untuk menilai keasaman dan kebasaan kualitas air, nilai pH = -10g (konsentrasi ion hidrogen dalam larutan, mol/L). Kandungan H+ dan OH- dalam air murni adalah 1x10-7 mol/L, sehingga pH = 7. Jika asam dilarutkan dalam air, seperti asam klorida HCl, konsentrasi H+ akan meningkat. Semakin besar konsentrasi H+, semakin kecil nilai pH, sehingga pH 7 adalah kualitas air basa. Air yang diolah dengan metode kimia (pertukaran ion) menunjukkan sifat basa lemah (pH = 8,8~9,2). Air asam lemah bersifat korosif terhadap logam; Penggunaan air basa lemah memiliki keuntungan mempasivasi permukaan baja dan tembaga, sehingga tidak mudah berkorosi, dan mencegah pembentukan kerak besi dan kerak tembaga pada permukaan boiler dan penukar panas.
Proses pengolahan air
Proses pengolahan air dibagi menjadi dua komponen utama, bagian pertama adalah proses pelunakan air secara fisik, bagian kedua adalah proses desalinasi kimia. Proses pelunakan air secara fisik: air baku (juga dikenal sebagai air mentah) dari jaringan pasokan air pabrik, melalui filter pasir kuarsa, filter karbon aktif untuk menghilangkan partikel padat dan kotoran tersuspensi dalam air baku, disebut air jernih; Air jernih kemudian diolah dengan alat osmosis terbalik untuk menghilangkan sebagian besar ion kalsium dan magnesium dan menjadi air lunak. Proses desalinasi kimia: air lunak melalui alat penghilang karbon, menghilangkan karbon dioksida dalam air (secara tepat disebut HCO3-), dan kemudian melalui bed campuran, menghilangkan sisa kalsium, magnesium, natrium, silikat dan ion berbahaya lainnya dalam air, menjadi air desalinasi, yaitu, air pasokan boiler, disimpan dalam tangki air desalinasi, dan kemudian dipompa ke deaerator, dan akhirnya ke drum boiler melalui pompa pengumpan.
Teknologi osmosis terbalik dalam pengolahan air pembangkit listrik.
Osmosis balik terutama mengacu pada penggunaan teknologi pemisahan membran untuk mengolah air, yang memiliki karakteristik tingkat desalinasi tinggi, penerapan yang kuat, dan perlindungan lingkungan, serta telah banyak digunakan di berbagai industri. Inti dari aplikasi teknologi osmosis balik terletak pada membran osmosis balik, yang terbuat dari sejenis bahan polimer dan memiliki lapisan semipermeabel selektif. Di bawah pengaruh tekanan eksternal, air dalam larutan dapat membentuk fenomena permeasi selektif dengan beberapa komponen, dan kemudian mewujudkan tujuan pemurnian, pemisahan, dan konsentrasi. Penerapan teknologi osmosis balik dalam pengolahan air pembangkit listrik dapat memberikan hasil yang lebih baik, dan mewujudkan penghematan sumber daya air dan perlindungan lingkungan. Makalah ini pertama-tama menjelaskan prinsip dan karakteristik teknologi membran osmosis balik, kemudian menganalisis aplikasi praktis teknologi osmosis balik dalam pengolahan air pembangkit listrik, dan akhirnya membahas hal-hal yang perlu diperhatikan dalam aplikasi teknologi osmosis balik.
Prinsip osmosis terbalik
Osmosis terbalik adalah penggunaan tekanan yang cukup untuk memungkinkan pelarut dalam larutan melewati membran osmosis terbalik, kemudian dipisahkan. Arahnya berlawanan dengan arah osmosis, dan sebaiknya digunakan untuk memisahkan, memurnikan, dan memekatkan larutan dengan tekanan yang lebih tinggi daripada metode osmosis terbalik. Karena ukuran pori membran osmosis terbalik sangat kecil, aplikasinya sangat baik untuk menghilangkan garam terlarut dan koloid, bakteri, virus, dan beberapa zat organik dalam air. Objek pemisahan terpenting dari membran osmosis terbalik adalah ion dalam larutan, dan penghilangan garam dalam air secara efektif dapat dicapai tanpa menggunakan zat kimia apa pun, dan tingkat penghilangan garam dapat mencapai lebih dari 98 persen.
Karakteristik teknologi osmosis terbalik
Teknologi osmosis terbalik adalah penerapan prinsip osmosis terbalik untuk mencapai pemurnian dan konsentrasi larutan, yang memiliki karakteristik pemisahan yang sangat baik, yaitu: (1) Tingkat otomatisasi yang ditunjukkan oleh teknologi osmosis terbalik lebih tinggi, dan konsumsi energi yang dihasilkan lebih rendah dibandingkan berbagai metode. Alasan utamanya adalah gaya penggerak yang diterapkan dalam proses pengolahan air adalah tekanan air. Dalam kondisi suhu ruangan dan tanpa perubahan fasa, dapat memisahkan pelarut dan zat terlarut dengan mudah, kehilangan komponen aktif sangat kecil, dan sangat cocok untuk pemisahan dan konsentrasi zat yang sensitif terhadap panas. Dibandingkan dengan metode pemisahan perubahan fasa, konsumsi energinya lebih rendah. (2) Tidak perlu melakukan tindakan regenerasi, karena proses pengolahan adalah reaksi fisik, tidak akan diterapkan pada zat kimia, produk tidak akan terkontaminasi. (3) Sifat membran osmosis terbalik dan stabilitasnya, dalam proses aplikasi tidak akan terjadi perubahan fasa, dilakukan dalam kondisi suhu normal, dan tingkat penghilangan pengotor sangat tinggi. (4) Peralatan osmosis balik dapat mewujudkan aplikasi berbagai air baku, struktur keseluruhan peralatan relatif sederhana, dan pengoperasian lebih nyaman dan sangat mudah beradaptasi, skala pengolahan memiliki fleksibilitas tertentu, dan dapat beroperasi secara terus menerus atau terputus-putus. ⑤ Dapat mencapai manfaat ekonomi yang lebih baik. Biaya sistem osmosis balik dalam pengoperasian sangat rendah dan investasi dapat dikembalikan dalam waktu singkat.
Penerapan praktis teknologi osmosis terbalik dalam pengolahan air pembangkit listrik.
1. Daur Ulang dan Pemanfaatan Air Limbah Pendingin Sirkulasi Air pendingin sirkulasi yang digunakan di pembangkit listrik tenaga termal mencakup sekitar 70% dari total konsumsi air pembangkit listrik, sehingga daur ulang dan pemanfaatannya memiliki signifikansi praktis yang sangat penting, yang dapat mewujudkan penghematan sumber daya air yang terbatas. Dalam beberapa tahun terakhir, persyaratan nasional untuk perlindungan lingkungan secara bertahap meningkat, dan penetapan indikator terkait untuk pembuangan air limbah menjadi semakin ketat, yang menyebabkan peningkatan signifikan dalam biaya pembangkit listrik dalam proses pengolahan air limbah. Penerapan teknologi osmosis terbalik dapat mewujudkan penggunaan kembali air limbah. Dikombinasikan dengan pengoperasian aktual berbagai peralatan di pembangkit listrik, air yang diperoleh dengan teknologi osmosis terbalik dapat digunakan dalam air tambahan air pendingin sirkulasi, dan memiliki karakteristik keamanan dan keandalan. Setelah penggunaan teknologi osmosis terbalik, kualitas air sirkulasi telah meningkat secara signifikan, kekeruhan telah berkurang drastis, dan penambahan air juga telah berkurang secara signifikan. Namun, saat ini, teknologi osmosis terbalik akan menimbulkan biaya besar untuk pengolahan air, dan investasi modalnya jauh lebih besar daripada metode pemurnian air dari sumber air alami. Akan tetapi, karena dapat mengolah air limbah secara bersamaan, investasi biaya lingkungan dapat dikurangi, dan sumber daya air juga membentuk penghematan tertentu, sehingga biaya komprehensifnya lebih jelas. Hal ini mencapai tingkat kesatuan yang tinggi antara manfaat ekonomi, manfaat sosial, dan manfaat lingkungan.
2. Pengolahan Limbah Cair Pengawetan Boiler Berdasarkan penelitian eksperimen simulasi tentang pengolahan limbah cair pengawetan di pembangkit listrik, penulis membandingkan dan menganalisis efek pengolahan membran komposit tekanan rendah, membran selulosa asetat, dan membran air laut dengan menggunakan teknologi osmosis terbalik dan mode sirkulasi, dan kemudian memperoleh kesimpulan sebagai berikut: di antara ketiga membran osmosis terbalik tersebut, membran air laut memiliki kinerja terbaik. Oleh karena itu, yang paling cocok untuk pengolahan limbah cair pengawetan boiler dengan osmosis terbalik adalah membran air laut, dengan penerapan pengolahan secara sirkulasi. Melalui penerapan teknologi osmosis terbalik dalam pengolahan limbah cair pengawetan boiler di pembangkit listrik, dapat dicapai hasil yang sangat baik dan mencapai tujuan yang diharapkan. Cara terbaik untuk menangani limbah cair asam sitrat di boiler adalah: setelah limbah cair asam sitrat pertama-tama dipekatkan dengan osmosis terbalik, dapat dibuang atau didaur ulang. Setelah menghilangkan besi, dilakukan pengeringan semprot, dan kemudian dilakukan pemulihan garam natrium sitrat. Penerapan teknologi pengolahan ini dapat mengatasi pencemaran lingkungan yang disebabkan oleh limbah cair pencucian asam pada boiler, dan memiliki manfaat sosial dan ekonomi yang sangat baik.3. Pengolahan Air Limbah Komprehensif Pengolahan air limbah komprehensif di pembangkit listrik merupakan proyek sistematis yang terutama mencakup dua bagian penting: pemulihan dan pengolahan air limbah. Teknologi osmosis terbalik diterapkan dalam proses pengolahan air limbah, dan air limbah domestik, air kondensasi, air limbah asam dan basa, serta air bilas lokasi, dll., yang dipulihkan, pada dasarnya bersifat asam. Setelah pengolahan asam lemah, pengolahan osmosis terbalik dapat dilakukan, dan sumber air setelah pengolahan ini dapat langsung digunakan. Penerapan metode ini tidak hanya mengurangi kebutuhan air di bidang pembangkit listrik, tetapi juga sangat bermanfaat bagi daur ulang sumber daya air di pembangkit listrik, dan kemudian memungkinkan perusahaan untuk mencapai pembangunan berkelanjutan.
Tindakan pencegahan untuk penerapan teknologi osmosis terbalik
Pemilihan Perangkat Saat memilih membran osmosis balik asli, karakteristik kualitas air masuk harus diperhatikan. Jika diterapkan dalam pengolahan air limbah, membran anti-polusi harus digunakan, atau beberapa tindakan pengolahan polusi lainnya harus digunakan. Suhu air yang dirancang sangat berpengaruh pada hasil air. Jumlah air pada elemen membran harus dikonfigurasi untuk memastikan bahwa hasil air dapat mencapai jumlah yang dirancang saat beroperasi di lingkungan suhu air terendah yang dirancang. Ketika perangkat pengolahan air osmosis balik konvensional dirancang untuk digunakan, tekanan masuk maksimum untuk pengoperasian awal badan osmosis balik harus kurang dari 1,5 MPA. Dalam desain dan aplikasi perangkat osmosis balik untuk desalinasi air laut, tekanan masuk maksimum yang diberikan oleh pengoperasian awal badan osmosis balik kurang dari 6,9 MPA. Kecepatan filtrasi yang dirancang untuk elemen filter tidak boleh terlalu besar. Jika dapat beroperasi normal dalam waktu lama, siklus penggantian filter tidak boleh lebih dari tiga bulan.
Parameter kinerja perangkat osmosis terbalik selama pengoperasian
Menurut analisis masalah osmosis terbalik konvensional, parameter operasi (tingkat desalinasi dan tingkat pemulihan, dll.) dari unit osmosis terbalik yang beroperasi harus memenuhi persyaratan kontrak. Secara umum, tingkat desalinasi harus lebih besar dari 98 persen dan tingkat pemulihan harus lebih besar dari 75 persen pada tahun pertama. Produksi air harus memenuhi standar nasional dalam kondisi suhu air tertentu, dan sakelar katup harus lebih fleksibel. Secara keseluruhan, industri tenaga listrik adalah industri dasar yang menyediakan energi listrik berkualitas tinggi untuk kehidupan sehari-hari masyarakat, yang memiliki signifikansi praktis yang besar bagi peningkatan standar hidup masyarakat dan pertumbuhan ekonomi. Penerapan teknologi osmosis terbalik dalam pengolahan air pembangkit listrik telah memberikan efek yang baik, yaitu mengurangi terjadinya pencemaran lingkungan, dan juga mencapai penghematan sumber daya air. Teknologi perangkat osmosis terbalik dipadukan dengan situasi aktual pengolahan air pembangkit listrik, sehingga biaya material yang digunakan oleh teknologi osmosis terbalik dapat dikurangi, penerapan teknologi osmosis terbalik secara universal di pembangkit listrik dapat terwujud, dan manfaat ganda ekonomi dan sosial bagi pembangkit listrik dapat terealisasi.