Tehnologia de osmoză inversă (RO) în tratarea apei din centralele electrice
30 octombrie 2024
Tehnologia de osmoză inversă (RO) în tratarea apei din centralele electrice
Procesul de tratare chimică a apei din centrala electrică
Sistemul de tratare chimică a apei al centralei electrice I. Necesitatea tratării chimice a apei este demonstrată din standardul de calitate al alimentării cu apă. Următoarele sunt standardele de calitate a apei de alimentare a cazanului: Duritatea totală (umol/L), oxigenul dizolvat (μg/L), conductivitatea electrică (us/cm), silicea (μg/L), pH-ul (25 ℃), dioxidul de carbon (μg/L) standard ≤30
Calitatea slabă a apei, în special ionii de calciu, magneziu, sodiu și silicați care depășesc standardul, va cauza următoarele pericole pentru echipamentele termice: 1. Depunerile de calcar ale echipamentelor termice: dacă calitatea apei din cazan sau din alt schimbător de căldură este slabă, după o perioadă de funcționare, se vor forma depuneri solide pe suprafața de încălzire în contact cu apa. Acest fenomen se numește depunere de calcar, iar aceste depuneri solide se numesc crustă. Deoarece conductivitatea termică a depunerilor este de sute de ori mai proastă decât cea a metalului, iar aceste depuneri se formează ușor în tubul cazanului cu sarcină termică mare, depunerile sunt foarte dăunătoare pentru cazan (sau schimbătorul de căldură); pot crește prea mult temperatura peretelui metalic al țevii în partea de depunere de calcar, pot duce la scăderea rezistenței metalului, astfel încât sub acțiunea presiunii din țeavă, va exista o deformare locală a țevii, umflături și chiar accidente grave, cum ar fi explozia tubului. Depunerile de calcar nu numai că pun în pericol funcționarea în siguranță, dar reduc și considerabil economia centralelor electrice. De exemplu, atunci când există depuneri cu o grosime de 1 mm în economizorul cazanului unei centrale termice, consumul de combustibil este cu 1,5%~2,0% mai mare decât cel inițial. Prin urmare, prevenirea sau reducerea eficientă a depunerilor va produce beneficii economice semnificative. În plus, calitatea apei circulante este slabă, iar depunerile de depunere în condensatorul turbinei cu abur vor duce la reducerea gradului de vid al condensatorului, reducând astfel eficiența termică și puterea turbinei cu abur. Depunerile de depunere în supraîncălzitor vor face ca temperatura aburului să nu atingă valoarea de proiectare, ceea ce va reduce economia întregului sistem termic. După depunerile de depunere în cuptorul cu microunde, lucrările de curățare trebuie efectuate la timp, ceea ce va opri echipamentul și va reduce numărul anual de ore de utilizare a echipamentului; În plus, volumul de muncă și costul întreținerii ar trebui crescute.
2. Coroziunea echipamentelor termice și a sistemului aferent: metalul echipamentelor termice din centralele electrice intră adesea în contact cu apa. Dacă apa este de calitate slabă, aceasta va provoca coroziunea metalelor, cum ar fi conductele de alimentare cu apă, economizorul de cărbune, evaporatorul, încălzitorul, supraîncălzitorul și conductele de schimb de căldură ale condensatorului turbinei cu abur, care vor fi corodate din cauza calității slabe a apei. Coroziunea nu numai că scurtează durata de viață a echipamentului în sine, dar provoacă și pierderi economice. Mai mult, produsul de coroziune este transferat în apă, ceea ce crește impuritățile din apă, agravând astfel procesul de depunere a depunerilor pe suprafața de încălzire în cazul sarcinii termice mari, iar depunerile vor accelera coroziunea depunerilor la tubul cuptorului. Acest cerc vicios poate duce rapid la spargerea tuburilor și la alte accidente.
3. Acumularea de sare în partea de circulație a supraîncălzitorului și a turbinei cu abur: o calitate slabă a apei va duce, de asemenea, la dizolvarea aburului și la creșterea impurităților transportate (în principal ioni de Na+ și HSiO3-). Aceste impurități se vor depune în partea de circulație a aburului, cum ar fi supraîncălzitorul și turbina cu abur. Acest fenomen se numește acumulare de sare. Acumularea de sare în tubul supraîncălzitorului poate provoca supraîncălzirea sau chiar explozia peretelui metalic al tubului. Supapa se va închide slăbit din cauza acumulării de sare, iar acumularea de sare în turbina cu abur va reduce considerabil puterea și eficiența turbinei cu abur. Chiar și o cantitate mică de acumulare de sare va crește semnificativ rezistența circulației aburului, astfel încât puterea turbinei cu abur va scădea. Atunci când acumularea de sare în turbina cu abur este semnificativă, aceasta va crește și sarcina rulmentului axial și va îndoi separatorul, rezultând o oprire accidentală.
Pe scurt, duritatea ridicată a apei de alimentare indică un conținut mare de ioni de calciu și magneziu, care poate provoca ușor decojirea și coroziunea fiecărei suprafețe de încălzire a cazanului, a tamburului și a pereților țevilor. Duritatea ușoară poate afecta conducerea căldurii, duritatea mare poate provoca ruperea tuburilor cazanului. Impuritățile apei sunt transportate de abur către supraîncălzitor și turbina cu abur, provocând acumularea de sare în partea de curgere a aburului, cauzând daune suplimentare. Valoarea pH-ului este un indicator pentru a evalua aciditatea și alcalinitatea calității apei, valoarea pH-ului = -l0g (concentrația ionilor de hidrogen în soluție, mol/L). Conținutul de H+ și OH- în apa pură este de 1x10-7 mol/L, deci pH-ul = 7. Dacă în apă se dizolvă acid, cum ar fi acidul clorhidric HCl, concentrația de H+ va crește. Cu cât concentrația de H+ este mai mare, cu atât valoarea pH-ului este mai mică. Un pH 7 indică o calitate alcalină a apei. Apa tratată prin metode chimice (schimb de ioni) prezintă un pH slab alcalin (pH = 8,8~9,2). Apa slab acidă este corozivă pentru metale; utilizarea apei slab alcaline are avantajul de a pasiva suprafața oțelului și a cuprului, astfel încât nu este ușor corodată și previne formarea depunerilor de fier și cupru pe suprafața cazanului și a schimbătorului de căldură.
Procesul de tratare a apei
Procesul de tratare a apei este împărțit în două componente majore, prima parte fiind procesul fizic de dedurizare a apei, iar a doua parte este procesul de desalinizare chimică. Procesul fizic de dedurizare a apei: apa brută (cunoscută și sub denumirea de apă brută) este transportată din rețeaua de alimentare cu apă a uzinei printr-un filtru de nisip de cuarț, un filtru de carbon activ pentru a îndepărta particulele solide și impuritățile în suspensie din apa brută, numită apă clarificată. Apa clarificată este apoi îndepărtată printr-un dispozitiv de osmoză inversă pentru a elimina cea mai mare parte a ionilor de calciu și magneziu și a deveni apă dedurizată. Procesul de desalinizare chimică: apa dedurizată este transportată printr-un dispozitiv de îndepărtare a carbonului, eliminând dioxidul de carbon din apă (numit strict HC03-), apoi printr-un pat mixt, eliminând calciul, magneziul, sodiul, silicatul și alți ioni nocivi reziduali din apă, devenind apă de desalinizare, adică apa de alimentare a cazanului este stocată în rezervorul de apă de desalinizare, apoi pompa de desalinizare introduce dezaeratorul și, în final, pompa de alimentare cu boilerul o introduce în tamburul cazanului.
Tehnologia osmozei inverse în tratarea apei din centralele electrice
Osmoza inversă se referă în principal la utilizarea tehnologiei de separare cu membrane pentru tratarea apei, care are caracteristici precum o rată ridicată de desalinizare, o aplicabilitate puternică și protecție a mediului, fiind utilizată pe scară largă în multe industrii. Nucleul aplicării tehnologiei de osmoză inversă constă în membrana de osmoză inversă, care este fabricată dintr-un tip de material polimeric și are o peliculă semipermeabilă selectivă. Sub acțiunea presiunii externe, apa din soluție poate forma un fenomen de permeație selectivă cu anumite componente, realizând apoi scopul purificării, separării și concentrării. Aplicarea tehnologiei de osmoză inversă în tratarea apei din centralele electrice poate obține rezultate mai bune și poate realiza economisirea resurselor de apă și protecția mediului. Această lucrare prezintă mai întâi principiul și caracteristicile tehnologiei cu membrane de osmoză inversă, apoi analizează aplicarea practică a tehnologiei de osmoză inversă în tratarea apei din centralele electrice și, în final, discută aspectele de aplicare care necesită atenție în ceea ce privește tehnologia de osmoză inversă.
Principiul osmozei inverse
Osmoza inversă este utilizarea unei presiuni suficiente pentru a permite solventului din soluție să treacă prin membrana de osmoză inversă și apoi să fie separat în direcția opusă direcției osmozei. Ar trebui utilizată pentru separarea, purificarea și concentrarea soluției cu o presiune mai mare decât metoda osmozei inverse. Deoarece dimensiunea porilor membranei de osmoză inversă este deosebit de mică, aplicarea sa poate fi foarte bună pentru îndepărtarea sărurilor și coloizilor dizolvați, a bacteriilor, virușilor și a unor materii organice din apă. Cel mai important obiectiv de separare al membranei de osmoză inversă este reprezentat de ionii din soluție, iar îndepărtarea eficientă a sării din apă se poate realiza fără utilizarea unor substanțe chimice, iar rata de îndepărtare a sării poate ajunge la mai mult de 98%.
Caracteristicile tehnologiei de osmoză inversă
Tehnologia de osmoză inversă este aplicarea principiului osmozei inverse pentru a realiza purificarea și concentrarea soluției, având caracteristicile de separare ale marilor producători, având următoarele caracteristici: (1) Gradul de automatizare prezentat de tehnologia de osmoză inversă este mai mare, iar consumul de energie generat de aceasta este mai mic în diverse metode. Principalul motiv este că forța motrice aplicată în procesul de tratare a apei este presiunea apei. În condiții de temperatură ambiantă și fără schimbare de fază, se poate separa solventul și solutul, pierderea componentelor active este foarte mică și este foarte potrivită pentru separarea și concentrarea substanțelor sensibile la căldură. Comparativ cu metoda de separare prin schimbare de fază, consumul de energie este mai mic. ② Nu este nevoie să se ia măsuri de regenerare, deoarece procesul de tratare este o reacție fizică, nu se aplică substanțelor chimice, iar produsul nu va fi contaminat. (3) Proprietățile membranei de osmoză inversă și stabilitatea acesteia fac ca în procesul de aplicare să nu apară schimbări de fază, se desfășoară în condiții normale de temperatură, iar rata de îndepărtare a impurităților este foarte mare. (4) Echipamentele de osmoză inversă pot realiza utilizarea unei varietăți de ape brute, structura generală a echipamentului este relativ simplă, iar funcționarea este mai convenabilă și foarte adaptabilă, scara de procesare are o anumită flexibilitate și poate fi utilizată atât continuu, cât și intermitent. ⑤ Poate obține beneficii economice mai bune. Costul de funcționare al sistemului de osmoză inversă este foarte scăzut, iar investiția poate fi recuperată într-un timp scurt.
Aplicarea practică a tehnologiei de osmoză inversă în tratarea apei din centralele electrice
1. Reciclarea și utilizarea apelor uzate de răcire circulante Apa de răcire circulantă utilizată în centralele termice reprezintă aproximativ 70% din consumul total de apă al centralelor electrice, astfel încât reciclarea și utilizarea acesteia au o semnificație practică foarte importantă, putând realiza economisirea resurselor limitate de apă. În ultimii ani, cerințele naționale privind protecția mediului sunt în creștere treptată, iar stabilirea unor indicatori aferenți pentru deversarea apelor uzate devine din ce în ce mai strictă, ceea ce duce la o creștere semnificativă a costurilor centralelor electrice în procesul de tratare a apelor uzate. Aplicarea tehnologiei de osmoză inversă poate realiza reutilizarea apelor uzate. Combinată cu funcționarea efectivă a diverselor echipamente din centrala electrică, apa obținută prin tehnologia de osmoză inversă poate fi utilizată în apa suplimentară a apei de răcire circulante și are caracteristici de siguranță și fiabilitate. După utilizarea tehnologiei de osmoză inversă, calitatea apei circulante a fost îmbunătățită semnificativ, turbiditatea a fost redusă considerabil, iar suplimentul de apă a fost, de asemenea, redus semnificativ. Cu toate acestea, în prezent, tehnologia de osmoză inversă va genera un cost mare pentru tratarea apei, iar investiția de capital este semnificativ mai mare decât metoda de purificare a apei din ape naturale. Cu toate acestea, deoarece poate trata apele uzate în același timp, investiția în costurile de mediu poate fi redusă, iar resursele de apă reprezintă, de asemenea, o anumită economie, astfel încât costul global este mai evident. Se atinge un grad ridicat de unitate între beneficiile economice, beneficiile sociale și beneficiile de mediu.
2. Tratarea lichidelor reziduale decapate din cazane Pe baza cercetării experimentului de simulare privind tratarea lichidelor reziduale decapate din centralele electrice, autorul compară și analizează efectul de tratare al membranei compozite de joasă presiune, al membranei din acetat de celuloză și al membranei cu apă de mare utilizând tehnologia de osmoză inversă și modul de circulație, și apoi obține următoarele concluzii: dintre cele trei membrane de osmoză inversă, membrana cu apă de mare are cea mai bună performanță. Prin urmare, cea mai potrivită pentru tratarea prin osmoză inversă a lichidelor reziduale decapate din cazane este membrana cu apă de mare, aplicarea tratamentului fiind metoda de circulație. Prin aplicarea tehnologiei de osmoză inversă în tratarea lichidelor reziduale decapate din cazane în centralele electrice, se pot obține rezultate foarte bune și se poate atinge obiectivul scontat. Cea mai bună modalitate de a trata lichidul rezidual cu acid citric din cazan este: după ce lichidul rezidual cu acid citric este mai întâi concentrat prin osmoză inversă, acesta poate fi evacuat sau reciclat. După îndepărtarea fierului, este uscat prin pulverizare, iar apoi se realizează recuperarea sării de citrat de sodiu. Aplicarea tehnologiei de tratare poate rezolva bine poluarea mediului cauzată de lichidul rezidual de spălare acidă din cazan și are beneficii sociale și economice foarte bune.3. Tratarea completă a apelor uzate Tratarea completă a apelor uzate din centralele electrice este un proiect sistematic, care include în principal două părți importante: recuperarea și tratarea apelor uzate. Tehnologia de osmoză inversă este aplicată în procesul de tratare a apelor uzate, precum și recuperarea apelor uzate menajere, a apei condensate, a apelor uzate acide și alcaline și a apei de spălare a amplasamentelor etc. Apa amestecată este în principal acidă. După tratarea cu acid slab, se poate realiza tratarea cu osmoză inversă, iar sursa de apă după această tratare poate fi aplicată direct. Aplicarea acestei metode nu numai că reduce necesarul de apă al câmpului electric, dar este și foarte benefică pentru reciclarea resurselor de apă din centrala electrică și permite întreprinderii să realizeze o dezvoltare durabilă.
Precauții pentru aplicarea tehnologiei de osmoză inversă
Selectarea dispozitivului La selectarea membranei de osmoză inversă originale, trebuie luate în considerare caracteristicile calității apei de intrare. Atunci când este utilizată în tratarea apelor uzate, trebuie utilizată o membrană antipoluare sau trebuie luate alte măsuri de tratare a poluării. Temperatura proiectată a apei are o influență mare asupra debitului apei. Cantitatea de apă a elementului membranei trebuie configurată astfel încât să se asigure că debitul de apă poate atinge cantitatea proiectată atunci când funcționează în mediul proiectat cu cea mai scăzută temperatură a apei. Atunci când este proiectat un dispozitiv convențional de tratare a APEI CU OSMOZĂ INVERSĂ, presiunea maximă de intrare pentru funcționarea inițială a corpului de osmoză inversă trebuie să fie mai mică de 1,5 MPA. În proiectarea și aplicarea dispozitivului de osmoză inversă pentru desalinizarea apei de mare, presiunea maximă de intrare prezentată de funcționarea inițială a corpului de osmoză inversă este mai mică de 6,9 MPA. Viteza de filtrare proiectată pentru elementul filtrant nu trebuie să fie prea mare. Dacă acesta poate fi în funcțiune normală pentru o perioadă lungă de timp, ciclul de înlocuire a filtrului nu trebuie să depășească trei luni.
Parametrii de performanță ai dispozitivului de osmoză inversă în timpul funcționării
Conform ANALIZEI problemei OSMOZEI INVERSE convenționale, parametrii de funcționare (rata de desalinizare și rata de recuperare etc.) ai unității de OSMOză INVERSĂ în funcțiune ar trebui să îndeplinească cerințele contractului. În general, rata de desalinizare ar trebui să fie mai mare de 98%, iar rata de recuperare ar trebui să fie mai mare de 75% în primul an. Producția de apă ar trebui să îndeplinească standardele naționale în anumite condiții de temperatură a apei, iar comutatorul valvei ar trebui să fie mai flexibil. În general, industria energiei electrice este industria de bază care furnizează energie electrică de înaltă calitate pentru viața de zi cu zi a oamenilor, ceea ce are o mare importanță practică pentru îmbunătățirea nivelului de trai al oamenilor și creșterea economică. Aplicarea tehnologiei de osmoză inversă în tratarea apei din centralele electrice a avut un efect pozitiv, adică reducerea apariției poluării mediului, dar și economisirea resurselor de apă. Tehnologia dispozitivului de osmoză inversă este combinată cu situația reală a tratării apei din centralele electrice, reducând astfel costul materialelor utilizate prin tehnologia de osmoză inversă, realizându-se aplicarea universală a tehnologiei de osmoză inversă în centralele electrice și obținându-se o dublă recoltă de beneficii economice și sociale ale centralei electrice.