Atvirkštinio osmoso (RO) technologija elektrinių vandens valyme
2024-10-30
Atvirkštinio osmoso (RO) technologija elektrinių vandens valyme
Cheminio vandens valymo procesas elektrinėje
I elektrinės cheminio vandens valymo sistema. Cheminio vandens valymo būtinybė matyti iš vandens tiekimo kokybės standarto. Toliau pateikiami katilo tiekiamo vandens kokybės standartai: bendras kietumas (umol/l), ištirpęs deguonis (μg/l), elektrinis laidumas (us/cm), silicio dioksidas (μg/l), pH (25 ℃ ℃), anglies dioksidas (μg/l) standartas ≤30
Prasta vandens kokybė, ypač viršijanti standartą kalcio, magnio, natrio ir silikatų jonų kiekis, kelia šiuos pavojus šiluminei įrangai: 1. Šiluminės įrangos apnašos: jei į katilą ar kitą šilumokaitį tiekiamo vandens kokybė yra prasta, po tam tikro laiko ant šildymo paviršiaus, kontaktuojant su vandeniu, susidaro kietų apnašų. Šis reiškinys vadinamas apnašomis, o šios kietos apnašos – apnašomis. Apnašų šilumos laidumas yra šimtus kartų mažesnis nei metalo, ir šios apnašos lengvai susidaro katilo vamzdyje, esant didelei šilumos apkrovai, todėl jos yra labai kenksmingos katilui (arba šilumokaičiui). Jos gali per daug pakelti metalinio vamzdžio sienelės temperatūrą apnašų dalyje, sumažinti metalo stiprumą, todėl veikiant slėgiui vamzdyje, vamzdis gali deformuotis, išsipūsti ir netgi sukelti rimtas avarijas, pvz., vamzdžio sprogimą. Apnašos ne tik kelia pavojų saugiam eksploatavimui, bet ir labai sumažina elektrinių ekonomiškumą. Pavyzdžiui, kai šiluminės elektrinės katilo ekonomaizeryje yra 1 mm storio nuosėdų, degalų sąnaudos yra 1,5–2,0 % didesnės nei originalios. Todėl veiksmingai užkertant kelią nuosėdoms arba jas sumažinant, bus gauta didelė ekonominė nauda. Be to, cirkuliuojančio vandens kokybė prasta, o garo turbinos kondensatoriuje susidariusios nuosėdos sumažins kondensatoriaus vakuumo laipsnį, todėl sumažės garo turbinos šiluminis efektyvumas ir našumas. Dėl perkaitintuvo nuosėdų garo temperatūra nepasieks projektinės vertės, o tai sumažins visos šiluminės sistemos ekonomiškumą. Pašalinus nuosėdas šiluminėje įrangoje, reikia laiku atlikti valymo darbus, kad įranga išsijungtų ir sumažėtų metinis įrangos naudojimo laikas. Be to, turėtų padidėti darbo krūvis ir priežiūros išlaidos.
2. Šiluminės įrangos ir jos sistemos korozija: elektrinės šiluminės įrangos metalas dažnai liečiasi su vandeniu. Jei vandens kokybė prasta, tai sukelia metalų koroziją, pavyzdžiui, dėl prastos vandens kokybės koroduos vandens tiekimo vamzdynas, anglies taupymo įrenginys, garintuvas, šildytuvas, perkaitintuvas ir garo turbinos kondensatoriaus šilumos mainų vamzdis. Korozija ne tik sutrumpina pačios įrangos tarnavimo laiką, bet ir sukelia ekonominių nuostolių. Be to, korozijos produktas patenka į vandenį, todėl padidėja vandens priemaišų kiekis, todėl pablogėja didelio šiluminio krūvio kaitinimo paviršiaus kalkių susidarymo procesas, o kalkių susidarymas pagreitins krosnies vamzdžio kalkių susidarymo koroziją. Šis užburtas ratas gali greitai sukelti vamzdžių trūkimą ir kitas avarijas.
3. Druskų kaupimasis perkaitintuvo ir garo turbinos cirkuliacijos dalyje: dėl prastos vandens kokybės garai taip pat ištirpsta ir padidėja priemaišų (daugiausia Na+ ir HSi03- jonų) kiekis, kurios nusėda garo cirkuliacijos dalyje, pavyzdžiui, perkaitintuve ir garo turbinoje. Šis reiškinys vadinamas druskų kaupimusi. Druskų kaupimasis perkaitintuvo vamzdyje gali perkaisti ar net sprogti metalinio vamzdžio sienelė. Dėl susikaupusių druskų vožtuvas bus laisvai uždarytas, o susikaupusios druskos garo turbinoje labai sumažins garo turbinos našumą ir efektyvumą. Net ir nedidelis druskos kiekis žymiai padidina garo cirkuliacijos pasipriešinimą, todėl sumažėja garo turbinos našumas. Kai garo turbinoje susikaupia daug druskų, padidėja traukos guolio apkrova ir separatorius sulenkiamas, todėl garo turbinos gali avariškai išsijungti.
Trumpai tariant, didelis tiekiamo vandens kietumas rodo didelį kalcio ir magnio jonų kiekį, dėl kurio lengvai gali atsirasti katilo šildymo paviršiaus, būgno ir vamzdžių sienelių apnašos ir korozija, šviesa veikia šilumos laidumą, dėl kurios gali sprogti katilo vamzdžiai, o vandens priemaišos garais patenka į perkaitintuvą ir garo turbiną, todėl garo sraute kaupiasi druskos, o tai dar labiau pažeidžia vandenį. PH vertė yra rodiklis, leidžiantis įvertinti vandens rūgštingumą ir šarmingumą, PH vertė = -10 g (vandenilio jonų koncentracija tirpale, mol/l). H+ ir OH- kiekis gryname vandenyje yra 1x10-7 mol/l, taigi pH = 7. Jei vandenyje ištirpsta rūgštis, pavyzdžiui, druskos rūgštis HCl, H+ koncentracija didėja, kuo didesnė H+ koncentracija, tuo mažesnė pH vertė, PH 7 reiškia šarminį vandenį. Cheminiu būdu (jonų mainais) apdorotas vanduo pasižymi silpnu šarminiu poveikiu (pH = 8,8–9,2). Silpnai rūgštinis vanduo yra ėsdinantis metalus; naudojant silpnai šarminį vandenį, pasyvuojamas plieno ir vario paviršius, todėl jie nėra lengvai korozijos veikiami, ir ant katilo bei šilumokaičio paviršiaus nesikaupia geležies bei vario apnašos.
Vandens valymo procesas
Vandens valymo procesas skirstomas į dvi pagrindines dalis: pirmoji dalis yra fizinis vandens minkštinimo procesas, antroji dalis yra cheminis gėlinimo procesas. Fizinis suminkštinto vandens procesas: žalias vanduo (dar žinomas kaip žalias vanduo) iš gamyklos vandens tiekimo tinklo per kvarcinio smėlio filtrą, aktyvuotos anglies filtrą, kad pašalintų kietąsias daleles ir suspenduotas priemaišas žaliame vandenyje, vadinamas skaidrintu vandeniu; išvalytas vanduo tada pašalinamas atvirkštinio osmoso įrenginiu, kad pašalintų didžiąją dalį kalcio ir magnio jonų ir taptų suminkštintu vandeniu. Cheminis gėlinimo procesas: minkštas vanduo per anglies šalinimo įrenginį pašalina vandenyje esantį anglies dioksidą (griežtai vadinamą HC03-), o tada per mišrų sluoksnį pašalina vandenyje likusius kalcio, magnio, natrio, silikatų ir kitus kenksmingus jonus, tampa gėlintu vandeniu, t. y. katilo tiekiamas vanduo laikomas gėlinimo vandens bake, o tada gėlinimo siurbliu į deaeratorių ir galiausiai per tiekimo siurblį į katilo būgną.
Atvirkštinio osmoso technologija elektrinių vandens valyme
Atvirkštinis osmosas daugiausia reiškia membraninio atskyrimo technologijos naudojimą vandeniui valyti, kuri pasižymi dideliu gėlinimo greičiu, dideliu pritaikomumu ir aplinkos apsauga, todėl plačiai naudojama daugelyje pramonės šakų. Atvirkštinio osmoso technologijos taikymo pagrindas yra atvirkštinio osmoso membrana, pagaminta iš polimerinės medžiagos ir turinti selektyvią pusiau laidžią plėvelę. Veikiant išoriniam slėgiui, tirpale esantis vanduo gali sudaryti selektyvų prasiskverbimo reiškinį su kai kuriais komponentais, o tai reiškia valymo, atskyrimo ir koncentravimo tikslus. Atvirkštinio osmoso technologijos taikymas elektrinių vandens valyme gali duoti geresnių rezultatų, taupyti vandens išteklius ir apsaugoti aplinką. Šiame straipsnyje pirmiausia išdėstomas atvirkštinio osmoso membranos technologijos principas ir charakteristikos, tada analizuojamas praktinis atvirkštinio osmoso technologijos taikymas elektrinių vandens valyme ir galiausiai aptariami atvirkštinio osmoso technologijos taikymo klausimai, į kuriuos reikia atkreipti dėmesį.
Atvirkštinio osmoso principas
Atvirkštinis osmosas – tai pakankamo slėgio naudojimas, kad tirpiklis tirpale praeitų per atvirkštinio osmoso membraną, o po to atskirtų, priešinga kryptimi nei osmoso kryptis. Šis metodas turėtų būti naudojamas tirpalui atskirti, išvalyti ir koncentruoti naudojant didesnį slėgį nei atvirkštinio osmoso metodas. Kadangi atvirkštinio osmoso membranos porų dydis yra ypač mažas, ją naudojant galima labai gerai pašalinti vandenyje ištirpusias druskas ir koloidus, bakterijas, virusus ir kai kurias organines medžiagas. Svarbiausias atvirkštinio osmoso membranos atskyrimo objektas yra tirpale esantys jonai, todėl efektyviai pašalinti druską iš vandens galima nenaudojant jokių cheminių medžiagų, o druskos pašalinimo greitis gali siekti daugiau nei 98 procentus.
Atvirkštinio osmoso technologijos charakteristikos
Atvirkštinio osmoso technologija – tai atvirkštinio osmoso principo taikymas tirpalui išvalyti ir sukoncentruoti. Ji pasižymi šiomis puikiomis atskyrimo savybėmis: (1) Atvirkštinio osmoso technologijos automatizavimo laipsnis yra didesnis, o energijos suvartojimas įvairiuose metoduose yra mažesnis. Pagrindinė priežastis yra ta, kad vandens valymo procese varomoji jėga yra vandens slėgis. Kambario temperatūroje ir be fazės kaitos galima atskirti tirpiklį ir ištirpusią medžiagą, aktyviųjų komponentų nuostoliai yra labai maži, todėl ji labai tinka jautrių karščiui medžiagų atskyrimui ir sukoncentravimui. Palyginti su fazės kaitos atskyrimo metodu, energijos suvartojimas yra mažesnis. 2) Nereikia imtis regeneravimo priemonių, nes valymo procesas yra fizikinė reakcija, cheminės medžiagos nebus veikiamos, produktas nebus užterštas. (3) Atvirkštinio osmoso membranos savybės ir jos stabilumas leidžia, kad taikymo procese fazės kaita neatsirastų, ji atliekama normaliomis temperatūros sąlygomis, o priemaišų pašalinimo greitis yra labai didelis. (4) Atvirkštinio osmoso įranga gali būti naudojama įvairiems neapdorotiems vandenims apdoroti, bendra įrangos konstrukcija yra gana paprasta, o valdymas yra patogesnis ir lengvai pritaikomas, apdorojimo mastas yra tam tikras lankstumas ir galimas nuolatinis arba pertraukiamas veikimas. 5. Galima pasiekti didesnę ekonominę naudą. Atvirkštinio osmoso sistemos eksploatavimo kaina yra labai maža, o investicijos gali būti atgaunamos per trumpą laiką.
Atvirkštinio osmoso technologijos praktinis pritaikymas elektrinių vandens valyme
1. Cirkuliacinių aušinimo nuotekų perdirbimas ir panaudojimas Šiluminėse elektrinėse naudojamas cirkuliuojantis aušinimo vanduo sudaro apie 70 % viso elektrinių suvartojamo vandens, todėl jo perdirbimas ir panaudojimas turi labai svarbią praktinę reikšmę, leidžiančią taupyti ribotus vandens išteklius. Pastaraisiais metais nacionaliniai aplinkos apsaugos reikalavimai palaipsniui didėja, o su jais susijusių nuotekų išleidimo rodiklių nustatymas tampa vis griežtesnis, todėl elektrinių nuotekų valymo proceso išlaidos gerokai padidėja. Taikant atvirkštinio osmoso technologiją, galima pakartotinai panaudoti nuotekas. Kartu su įvairių elektrinės įrenginių faktiniu veikimu, atvirkštinio osmoso technologijos būdu gautas vanduo gali būti naudojamas kaip papildomas cirkuliuojančio aušinimo vandens vanduo, pasižymintis saugos ir patikimumo savybėmis. Panaudojus atvirkštinio osmoso technologiją, gerokai pagerėjo cirkuliuojančio vandens kokybė, gerokai sumažėjo drumstumas ir vandens papildymas. Tačiau šiuo metu atvirkštinio osmoso technologija vandens valymui pareikalaus didelių išlaidų, o kapitalo investicijos bus gerokai didesnės nei vandens valymo iš natūralių vandens telkinių metodas. Tačiau kadangi ji gali tuo pačiu metu valyti nuotekas, galima sumažinti aplinkosaugos išlaidas, o vandens ištekliai taip pat taupomi, todėl bendros išlaidos yra akivaizdesnės. Pasiektas aukštas ekonominės, socialinės ir aplinkosauginės naudos vieningumo laipsnis.
2. Katilo ėsdinimo atliekų skysčio apdorojimas. Remdamasis modeliavimo eksperimento, susijusio su ėsdinimo atliekų skysčio apdorojimu elektrinėje, tyrimu, autorius palygina ir analizuoja žemo slėgio kompozicinės membranos, celiuliozės acetato membranos ir jūros vandens membranos apdorojimo poveikį, naudojant atvirkštinio osmoso technologiją ir cirkuliacijos režimą, ir daro tokias išvadas: iš trijų atvirkštinio osmoso membranų jūros vandens membrana pasižymi geriausiomis savybėmis. Todėl katilo ėsdinimo atliekų skysčio atvirkštinio osmoso apdorojimui tinkamiausia yra jūros vandens membrana, o apdorojimo būdas yra cirkuliacijos būdas. Taikant atvirkštinio osmoso technologiją katilo ėsdinimo atliekų skysčio apdorojimui elektrinėje, galima pasiekti labai gerų rezultatų ir pasiekti laukiamą tikslą. Geriausias būdas tvarkyti citrinos rūgšties atliekas katile yra toks: po to, kai citrinos rūgšties atliekos pirmiausia sukoncentruojamos atvirkštinio osmoso būdu, jas galima išpilti arba perdirbti. Pašalinus geležį, jos purškiamos džiovinant, o tada išgaunama natrio citrato druska. Apdorojimo technologijos taikymas gali gerai išspręsti katile esančio rūgštinio plovimo atliekų skysčio sukeltos aplinkos taršos problemą ir turi labai gerą socialinę bei ekonominę naudą.3. Visapusiškas nuotekų valymas. Visapusiškas nuotekų valymas elektrinėse yra sistemingas projektas, apimantis dvi svarbias dalis: nuotekų surinkimą ir valymą. Nuotekų valymo procese taikoma atvirkštinio osmoso technologija, o išvalytos buitinės nuotekos, kondensuotas vanduo, rūgštinės ir šarminės nuotekos bei aikštelės skalavimo vanduo ir kt. Jų sumaišytas vanduo iš esmės yra rūgštus. Po silpno rūgštinio apdorojimo galima atlikti atvirkštinio osmoso valymą, o po šio apdorojimo vandenį galima tiesiogiai naudoti šaltinyje. Šio metodo taikymas ne tik sumažina vandens poreikį elektriniam laukui, bet ir yra labai naudingas vandens išteklių perdirbimui elektrinėje, o tai leidžia įmonei pasiekti tvarų vystymąsi.
Atsargumo priemonės taikant atvirkštinio osmoso technologiją
Įrenginio pasirinkimas Renkantis originalią atvirkštinio osmoso membraną, reikia atsižvelgti į įleidžiamo vandens kokybės charakteristikas. Kai ji naudojama nuotekoms valyti, reikia naudoti taršą mažinančią membraną arba kitas taršos valymo priemones. Projektuota vandens temperatūra daro didelę įtaką vandens išeigai. Membranos elemento vandens kiekis turėtų būti sukonfigūruotas taip, kad vandens išeiga pasiektų projektuotą kiekį, kai veikia esant projektuojamai žemiausios vandens temperatūros aplinkai. Kai naudojamas įprastas ATVIRKŠTINIO OSMOZO VANDENS valymo įrenginys, didžiausias įleidimo slėgis pradinio ATVIRKŠTINIO osmoso įrenginio veikimo metu turėtų būti mažesnis nei 1,5 MPA. Projektuojant ir naudojant atvirkštinio osmoso įrenginį jūros vandens gėlinimui, didžiausias įleidimo slėgis pradinio atvirkštinio osmoso įrenginio veikimo metu turi būti mažesnis nei 6,9 MPA. Filtro elementui projektuotas filtravimo greitis neturėtų būti per didelis. Jei jis gali normaliai veikti ilgą laiką, filtro keitimo ciklas neturėtų būti ilgesnis nei trys mėnesiai.
Atvirkštinio osmoso įrenginio veikimo parametrai veikimo metu
Remiantis įprastinės atvirkštinės osmozės problemos analize, veikiančio atvirkštinės osmozės įrenginio veikimo parametrai (gėlinimo greitis, regeneravimo greitis ir kt.) turėtų atitikti sutarties reikalavimus. Paprastai gėlinimo greitis pirmaisiais metais turėtų būti didesnis nei 98 procentai, o regeneravimo greitis – didesnis nei 75 procentai. Vandens gamyba tam tikromis vandens temperatūros sąlygomis turėtų atitikti nacionalinius standartus, o vožtuvų jungiklis turėtų būti lankstesnis. Apskritai elektros energetikos pramonė yra pagrindinė pramonės šaka, tiekianti aukštos kokybės elektros energiją žmonių kasdieniam gyvenimui, o tai turi didelę praktinę reikšmę žmonių gyvenimo lygio gerinimui ir ekonomikos augimui. Atvirkštinio osmoso technologijos taikymas elektrinių vandens valyme davė gerą poveikį, t. y. sumažino aplinkos taršą ir taupė vandens išteklius. Atvirkštinio osmoso įrenginio technologija derinama su realia elektrinės vandens valymo situacija, todėl sumažinamos atvirkštinio osmoso technologijos naudojamų medžiagų sąnaudos, realizuojamas universalus atvirkštinio osmoso technologijos taikymas elektrinėje ir dvigubas elektrinės ekonominės ir socialinės naudos derlius.