Технологія зворотного осмосу (RO) для очищення води на електростанціях
30 жовтня 2024 р.
Технологія зворотного осмосу (RO) для очищення води на електростанціях
Процес хімічної обробки води на електростанції
Система хімічного очищення води електростанції I. Необхідність хімічного очищення води випливає зі стандарту якості водопостачання. Нижче наведено стандарти якості води для живлення котла: Загальна жорсткість (мкмоль/л), розчинений кисень (мкг/л), електропровідність (мкм/см), кремнезем (мкг/л), pH (25 ℃ ℃), вуглекислий газ (мкг/л) стандарт ≤30
Погана якість води, особливо вміст іонів кальцію, магнію, натрію та силікату, що перевищує норму, спричиняє такі небезпеки для теплового обладнання: 1. Накипування теплового обладнання: якщо якість води в котлі або іншому теплообміннику погана, то після певного періоду експлуатації на поверхні нагрівання, що контактує з водою, утворюються тверді відкладення. Це явище називається накипом, а ці тверді відкладення називаються накипом. Оскільки теплопровідність накипу в сотні разів гірша, ніж у металу, накип легко утворюється в трубах котла з високим тепловим навантаженням, накип дуже шкідливий для котла (або теплообмінника); він може підвищити температуру металевої стінки труби в частині, що містить накип, що призведе до зниження міцності металу, в результаті чого під дією тиску в трубі виникне локальна деформація труби, її вибух і навіть призведе до серйозних аварій, таких як вибух труби. Накипування не тільки ставить під загрозу безпеку експлуатації, але й значно знижує економічність електростанцій. Наприклад, коли в економайзері котла теплової електростанції є накип товщиною 1 мм, витрата палива на 1,5%~2,0% перевищує початкову. Тому ефективне запобігання або зменшення накипу принесе значні економічні вигоди. Крім того, якість циркулюючої води погана, а накип у конденсаторі парової турбіни призведе до зниження ступеня вакууму конденсатора, тим самим знижуючи тепловий ККД та потужність парової турбіни. Накип у перегрівачі призведе до того, що температура пари не досягне розрахункового значення, що знизить економічність усієї теплової системи. Після накипу на тепловому обладнанні необхідно вчасно проводити роботи з очищення, що призведе до зупинки обладнання та зменшення його річного часу використання; крім того, слід збільшити робоче навантаження та витрати на технічне обслуговування.
2. Корозія теплового обладнання та його систем: метал теплового обладнання на електростанції часто контактує з водою. Якщо якість води погана, це спричиняє корозію металів, таких як трубопровід водопостачання, вугільний накопичувач, випарник, підігрівач, перегрівач та теплообмінна труба конденсатора парової турбіни, які будуть кородувати через погану якість води. Корозія не тільки скорочує термін служби самого обладнання, але й спричиняє економічні втрати. Крім того, продукти корозії потрапляють у воду, що збільшує вміст домішок у воді, тим самим посилюючи процес утворення накипу на поверхні нагріву з високим тепловим навантаженням, а накип прискорює корозію труб печі. Це замкнене коло може швидко призвести до розривів труб та інших аварій.
3. Накопичення солей у циркуляційній частині перегрівача та парової турбіни: погана якість води також призведе до розчинення пари та збільшення кількості домішок (головним чином іонів Na+ та HSi03-), ці домішки будуть осідати в циркуляційній частині пари, такій як перегрівач та парова турбіна. Це явище називається накопиченням солей. Накопичення солей у трубці перегрівача може призвести до перегріву або навіть розриву металевої стінки труби. Через накопичення солей клапан буде нещільно закриватися, а накопичення солей у паровій турбіні значно знизить потужність та ефективність парової турбіни. Навіть невелика кількість накопичення солей значно збільшить опір циркуляції пари, внаслідок чого потужність парової турбіни зменшиться. Значне накопичення солей у паровій турбіні також збільшить навантаження на опорний підшипник та погне сепаратор, що призведе до аварійного зупинення.
Коротше кажучи, висока жорсткість води, що свідчить про великий вміст іонів кальцію та магнію, легко спричиняє утворення накипу та корозію на кожній поверхні нагрівання котла, стінках барабана та труб; легкі забруднення впливають на теплопровідність; важкі забруднення можуть призвести до розриву труб котла; домішки у воді переносяться парою до перегрівача та парової турбіни, що призводить до накопичення солей у паровому потоку, що завдає додаткової шкоди. Значення pH – це показник, що оцінює кислотність та лужність якості води; значення pH = -10 г (концентрація іонів водню в розчині, моль/л). Вміст як H+, так і OH- у чистій воді становить 1x10-7 моль/л, тому pH = 7. Якщо у воді розчинити кислоту, таку як хлоридна кислота HCl, концентрація H+ зростатиме; чим більша концентрація H+, тим менше значення pH; pH 7 – це лужна вода. Вода, оброблена хімічним методом (іонний обмін), має слабку лужність (pH = 8,8~9,2). Слабкокисла вода є корозійною для металів. Використання слабколужної води має перевагу в пасивації сталевих та мідних поверхонь, що запобігає корозії, та запобігає утворенню залізного та мідного нальоту на поверхні котла та теплообмінника.
Процес очищення води
Процес очищення води поділяється на два основні компоненти: перша частина - це процес фізичного пом'якшення води, друга частина - процес хімічного опріснення. Процес фізичного пом'якшення води: сира вода (також відома як сира вода) з мережі водопостачання заводу проходить через кварцовий піщаний фільтр, фільтр з активованим вугіллям для видалення твердих частинок та зважених домішок у сирій воді, що називається освітленою водою; освітлена вода потім видаляється за допомогою пристрою зворотного осмосу, щоб видалити більшу частину іонів кальцію та магнію та перетворитися на пом'якшену воду. Процес хімічного опріснення: м'яка вода проходить через пристрій для видалення вуглецю, видаляє вуглекислий газ з води (точніше кажучи, HC03-), а потім через змішаний шар видаляє залишки кальцію, магнію, натрію, силікатів та інших шкідливих іонів у воді, що стає опріснювальною водою, тобто вода, що подається в котел, зберігається в резервуарі для опріснювальної води, потім через опріснювальний насос потрапляє в деаератор і, нарешті, через живильний насос потрапляє в барабан котла.
Технологія зворотного осмосу в очищенні води на електростанціях
Зворотний осмос в основному стосується використання технології мембранного розділення для очищення води, яка характеризується високою швидкістю опріснення, високою придатністю для застосування та захистом навколишнього середовища, і широко використовується в багатьох галузях промисловості. Основою застосування технології зворотного осмосу є мембрана зворотного осмосу, яка виготовлена з полімерного матеріалу та має селективну напівпроникну плівку. Під дією зовнішнього тиску вода в розчині може утворювати явище селективного проникнення з деякими компонентами, що дозволяє досягти мети очищення, розділення та концентрування. Застосування технології зворотного осмосу в очищенні води на електростанціях може досягти кращих результатів, а також забезпечити економію водних ресурсів та захист навколишнього середовища. У цій статті спочатку викладено принцип та характеристики мембранної технології зворотного осмосу, потім проаналізовано практичне застосування технології зворотного осмосу в очищенні води на електростанціях і, нарешті, обговорено питання застосування, які потребують уваги при використанні технології зворотного осмосу.
Принцип зворотного осмосу
Зворотний осмос – це використання достатнього тиску, щоб розчинник у розчині пройшов через мембрану зворотного осмосу, а потім відокремився. Напрямок протилежний напрямку осмосу. Для розділення, очищення та концентрування розчину слід використовувати вищий тиск, ніж метод зворотного осмосу. Оскільки розмір пор мембрани зворотного осмосу особливо малий, вона може бути дуже ефективною для видалення розчинених солей та колоїдів, бактерій, вірусів та деяких органічних речовин з води. Найважливішим об'єктом розділення мембрани зворотного осмосу є іони в розчині, і ефективне видалення солі з води може бути досягнуто без застосування будь-яких хімічних речовин, а швидкість видалення солі може сягати понад 98 відсотків.
Характеристики технології зворотного осмосу
Технологія зворотного осмосу – це застосування принципу зворотного осмосу для очищення та концентрування розчину, яка має чудові розділювальні характеристики та має такі характеристики: (1) Ступінь автоматизації, що забезпечується технологією зворотного осмосу, є вищим, а споживання енергії, що генерується нею, є нижчим у різних методах. Основна причина полягає в тому, що рушійною силою, що застосовується в процесі очищення води, є тиск води. За кімнатної температури та відсутності фазового переходу можна розділити розчинник і розчинену речовину, втрати активних компонентів дуже малі, і це дуже підходить для розділення та концентрування термочутливих речовин. Порівняно з методом розділення з фазовим переходом, споживання енергії нижче. 2. Немає потреби вживати заходів регенерації, оскільки процес очищення є фізичною реакцією, не буде задіяно хімічних речовин, продукт не буде забруднений. (3) Властивості мембрани зворотного осмосу та її стабільність: у процесі застосування не буде фазових переходів, процес здійснюється за нормальних температурних умов, а швидкість видалення домішок дуже висока. (4) Обладнання зворотного осмосу може використовувати різноманітну необроблену воду, загальна структура обладнання відносно проста, а експлуатація зручніша та легко адаптується, масштаб обробки має певну гнучкість, а також можлива безперервна чи періодична робота. ⑤ Може досягти кращих економічних вигод. Вартість експлуатації системи зворотного осмосу дуже низька, а інвестиції окупаються за короткий час.
Практичне застосування технології зворотного осмосу в очищенні води на електростанціях
1. Переробка та використання циркуляційних охолоджувальних стічних вод. Циркуляційна охолоджувальна вода, що використовується на теплових електростанціях, становить близько 70% від загального споживання води електростанціями, тому її переробка та використання мають дуже важливе практичне значення, що може забезпечити економію обмежених водних ресурсів. В останні роки національні вимоги до охорони навколишнього середовища поступово зростають, а встановлення відповідних показників скидання стічних вод стає все більш суворим, що призводить до значного збільшення витрат на електростанції в процесі очищення стічних вод. Застосування технології зворотного осмосу може забезпечити повторне використання стічних вод. У поєднанні з фактичною експлуатацією різного обладнання на електростанції, вода, отримана за допомогою технології зворотного осмосу, може бути використана як додаткова вода для циркуляційної охолоджувальної води та має характеристики безпеки та надійності. Після використання технології зворотного осмосу якість циркуляційної води значно покращується, значно зменшується каламутність, а також значно зменшується кількість доданої води. Однак, наразі, технологія зворотного осмосу потребує значних витрат на очищення води, а капітальні інвестиції значно перевищують витрати на очищення води з природних водойм. Однак, оскільки вона може одночасно очищати стічні води, можна зменшити екологічні витрати, а водні ресурси також забезпечують певну економію, тому комплексні витрати є більш очевидними. Досягнуто високого ступеня єдності економічних, соціальних та екологічних вигод.
2. Обробка рідких відходів травлення котлів. На основі дослідження імітаційного експерименту з обробки рідких відходів травлення на електростанції автор порівнює та аналізує ефект обробки композитною мембраною низького тиску, мембраною з ацетату целюлози та мембраною з морської води за допомогою технології зворотного осмосу та режиму циркуляції, а потім отримує такі висновки: серед трьох мембран зворотного осмосу мембрана з морської води має найкращі показники. Тому найбільш придатною для обробки рідких відходів травлення котлів методом зворотного осмосу є мембрана з морської води, застосування якої полягає в циркуляції. Завдяки застосуванню технології зворотного осмосу в обробці рідких відходів травлення котлів на електростанції можна досягти дуже хороших результатів та очікуваної мети. Найкращий спосіб обробки рідких відходів лимонної кислоти в котлі: після того, як рідкі відходи лимонної кислоти спочатку сконцентруються за допомогою зворотного осмосу, їх можна скинути або переробити. Після видалення заліза їх сушать розпиленням, а потім отримують сіль цитрату натрію. Застосування технології очищення може добре вирішити проблему забруднення навколишнього середовища, спричиненого кислотними промивними стічними водами в котлі, і має дуже хороші соціальні та економічні переваги.3. Комплексне очищення стічних вод. Комплексне очищення стічних вод на електростанціях – це систематичний проект, який включає дві важливі частини: відновлення та очищення стічних вод. Технологія зворотного осмосу застосовується в процесі очищення стічних вод, а саме: відновлені побутові стічні води, конденсована вода, кислотні та лужні стічні води, промивна вода тощо. Їх змішана вода має переважно кислу реакцію. Після очищення слабкою кислотою її можна використовувати для обробки зворотним осмосом, і отриману воду можна безпосередньо використовувати. Застосування цього методу не тільки зменшує потребу у воді в електричному полі, але й дуже корисне для рециркуляції водних ресурсів на електростанції, що дозволяє підприємству досягти сталого розвитку.
Запобіжні заходи щодо застосування технології зворотного осмосу
Вибір пристрою. Під час вибору оригінальної мембрани зворотного осмосу слід враховувати характеристики якості вхідної води. Під час застосування для очищення стічних вод слід використовувати мембрану проти забруднення або застосовувати інші заходи щодо очищення від забруднення. Розрахункова температура води має великий вплив на вихід води. Кількість води в мембранному елементі повинна бути налаштована таким чином, щоб забезпечити досягнення проектної кількості води під час роботи в середовищі з проектованою найнижчою температурою води. Коли призначений для використання звичайний пристрій для очищення води зворотним осмосом, максимальний тиск на вході для початкового запуску корпусу зворотного осмосу повинен бути менше 1,5 МПа. При проектуванні та застосуванні пристрою зворотного осмосу для опріснення морської води максимальний тиск на вході, що створюється для початкового запуску корпусу зворотного осмосу, має бути менше 6,9 МПа. Швидкість фільтрації, розрахована для фільтруючого елемента, не повинна бути занадто великою. Якщо він може працювати в нормальному режимі протягом тривалого часу, цикл заміни фільтра не повинен перевищувати трьох місяців.
Параметри роботи пристрою зворотного осмосу під час роботи
ЗГІДНО З АНАЛІЗОМ проблеми звичайного ЗВОРОТНОГО ОСМОсу, робочі параметри (швидкість опріснення та коефіцієнт відновлення тощо) установки ЗВОРОТНОГО ОСМОсу під час експлуатації повинні відповідати вимогам контракту. Як правило, коефіцієнт опріснення повинен бути понад 98 відсотків, а коефіцієнт відновлення - понад 75 відсотків протягом першого року. Виробництво води повинно відповідати національним стандартам за певних температурних умов води, а перемикач клапанів повинен бути більш гнучким. Загалом, електроенергетика є основною галуззю, яка забезпечує високоякісну електроенергію для повсякденного життя людей, що має велике практичне значення для покращення рівня життя людей та економічного зростання. Застосування технології зворотного осмосу для очищення води на електростанціях дало позитивний ефект, тобто зменшило забруднення навколишнього середовища, а також досягло економії водних ресурсів. Технологія пристроїв зворотного осмосу поєднується з фактичною ситуацією з очищенням води на електростанціях, що дозволяє знизити вартість матеріалів, що використовуються за технологією зворотного осмосу, досягти універсального застосування технології зворотного осмосу на електростанціях та отримати подвійний урожай економічних та соціальних переваг від електростанції.