Химический цех. Процессы водоподготовки. Водоподготовка в энергетике: враги ТЭЦ, системы очистки воды

13.08.2012

Одним из самых важных вопросов в энергетике была и остается водоподготовка на ТЭЦ . Для предприятий энергетики вода - основной источник их работы и потому к ее содержанию предьявляются очень высокие требования. Поскольку Россия - страна с холодным климатом, постоянными сильными морозами, то работа ТЭЦ - это, то от чего зависит жизнь людей. Качество воды, подаваемой на теплоэгергоцентраль влияет очень сильно на ее работу. Жесткая вода выливается в очень серьезную проблему для паровых и газовых котельных, а также паровых турбин ТЭЦ, которые обеспечивают город теплом и горячей водой.
Чтобы четко понимать, как и на что именно отрицательно влияет жесткая вода, не мешало бы сперва разобраться, что такое ТЭЦ? И с чем ее "едят"?
Итак, ТЭЦ - теплоэнергоцентраль - это разновидность тепловой станции, которая не только обеспечивает теплом город, но и поставляет в наши дома и на предприятия горячую воду. Такая электростанция устроена как конденсационная электростанция, но отличается от нее тем, что может отобрать часть теплового пара, уже после того, как он отдал свою энергию.

Паровые турбины бывают разными. В зависимости от вида турбины и отбирается пар с различными показателями. Турбины на энергоцентрали позволяют регулировать количество отбираемого пара.
Пар, который был отобран, проходит конденсацию в сетевом подогревателе или подогревателях. Вся энергия из него передается сетевой воде. Вода в свою очередь идет на пиковые водогрейные как котельные, так и тепловые пункты. Если на ТЭЦ перекрываются пути отбора пара, она становится обычной КЭС. Таким образом, теплоэнергоцентраль может работать по двум различным графикам нагрузки:

• тепловой график - прямопропорциональная зависимость электрической нагрузки от тепловой;
• электрический график - тепловой нагрузки либо нет вообще, либо электрическая нагрузка от нее не зависит.

Достоинство ТЭЦ состоит в том, что она совмещает как тепловую энергию, так и электрическую. В отличии от КЭС, оставшееся тепло не пропадает, а идет на отопление. В результате растет коэффициент полезного действия электростанции. У водоподготовки на ТЭЦ он составляет 80 процентов против 30 процентов у КЭС. Правда, об экономичности теплоэнергоцентрали это не говорит. Здесь в цене другие показатели - удельная выработка электричества и КПД цикла.
К особенностям расположения ТЭЦ следует отнести тот факт, что строить ее следует в черте города. Дело в том, что передача тепла на расстояния нецелесообразна и невозможна. Поэтому водоподготовка на ТЭЦ всегда строят рядом с потребителями электроэнергии и тепла.
Из чего состоит оборудование водоподготовки для ТЭЦ? Это турбины и котлы. Котлы производят пар для турбин, турбины из энергии пара производят энергию электричества. Турбогенератор включает в себя паровую турбину и синхронный генератор. Пар в турбинах получают за счет применения мазута и газа. Эти вещества и нагревают воду в котле. Пар под давлением прокручивает турбину и на выходе получается электроэнергия. Отработанный пар поступает в дома в виде горячей воды для бытовых нужд. Потому то, отработанный пар и должен иметь определенные свойства. Жесткая вода со множеством примесей не даст получить качественный пар, который к тому же можно потом поставить людям для использования в быту.
Если пар не отправляют на поставку горячей воды, то его тут же в ТЭЦ охлаждают в градирнях. Если вы видели когда-нибудь огромные трубы на тепловых станциях и как их них валит дым, то это и есть градирни, а дым, вовсе не дым, а пар, который подымается от них, когда происходит конденсация и охлаждение.
Как работает водоподготовка на ТЭЦ мы разобрались, больше всего влиянию жесткой воды здесь поддается турбина и, конечно же, котлы, которые преобразовывают воду в пар. Главная задача любой ТЭЦ получить в котле чистую воду.
Чем так плоха жесткая вода? Каковы ее последствия и почему они обходятся нам так дорого?
Жесткая вода отличается от обычной высоким содержанием солей кальция и магния. Именно эти соли под воздействием температуры оседают на нагревательном элементе и стенках бытовых приборов. То же относится и к паровым котлам. Накипь образовывается в месте нагрева и точке кипения по краям самого котла. Удаление накипи в теплообменнике в таком случае затруднено, т.к. накипь нарастает на огромном оборудовании, внутри труб, всевозможных датчиков, систем автоматизации. Промывка котла от накипи на таком оборудовании - это целая многоэтапная система, которая может даже проводится при разборе оборудования. Но это в случае высокой плотности накипи и больших ее залежей. Обычное средство от накипи в таких условиях конечно не поможет.
Если говорить о последствиях жесткой воды для быта, то это и влияние на здоровье человека и удорожание использования бытовых приборов. К тому же жесткая вода очень плохо контактирует с моющими средствами. Вы станете использовать на 60 процентов больше порошка, мыла. Расходы будут расти как на дрожжах. Умягчение воды потому и было придумано, чтобы нейтрализовать жесткую воду, ставишь себе в квартиру один умягчитель воды и забываешь, что есть очистка от накипи, средство от накипи.

Накипь отличается еще и плохой теплопроводимостью. Этот ее недостаток главная причина поломок дорогой бытовой техники. Покрытый накипью тепловой элемент просто перегорает, силясь отдать тепло воде. Плюс из-за плохой растворимости моющих средств, стиральную машинку нужно дополнительно включать на полоскание. Это расходы воды, электричества. С любой стороны, умягчение воды - самый верный и экономически выгодный вариант предотвращения образования накипи.
А теперь представьте что такое водоподготовка на ТЭЦ в промышленных масштабах? Там средство от накипи используется галлонами. Промывка котла от накипи проводится периодически. Бывает регулярной и ремонтной. Чтобы удаление накипи проходило более безболезненно и нужна водоподготовка. Она поможет предотвратить образование накипи, защитит и трубы и оборудование. С ней жесткая вода не будет оказывать свое разрушительное воздействие в таких угрожающих масштабах.
Если говорить о промышленности и энергетике, то больше всего жесткая вода приносит неприятностей ТЭЦ и котельным. То есть в тех областях, где происходит непосредственно водоподготовка и нагрев воды и перемещение этой теплой воды по трубам водоснабжения. Умягчение воды здесь необходимо, как воздух.
Но поскольку водоподготовка на ТЭЦ это работа с огромными обьемами воды, водоподготовка должна быть тщательно просчитана и продумана с учетом всевозможным нюансов. От анализа химического состава воды да места расположения того или иного умягчителя воды. В ТЭЦ водоподготовка - это не только умягчитель воды, это еще и обслуживание оборудования после. Ведь удаление накипи все равно в этом производственном процессе придется делать, с определенной периодичностью. Здесь применяется не одно средство от накипи. Это может быть и муравьиная кислота, и лимонная, и серная. В различной концентрации, обязательно в виде раствора. И применяют тот или иной раствор кислот в зависимости от того из каких составных частей сделан котел, трубы, контроллер и датчики.
Итак, на каких обьектах энергетики нужна водоподготовка? Это котельные станции, котлы, это тоже часть ТЭЦ, водонагревательные установки, трубопроводы. Самыми слабыми местами и ТЭЦ в том числе, остаются трубопроводы. Накапливающаяся здесь накипь может привести и к истощению труб и их разрыву. Когда накипь не удаляется во время, то она просто не дает воде нормально проходить по трубам и перегревает их. Наряду с накипью второй проблемой оборудования в ТЭЦ является коррозия. Ее также нельзя спускать на самотек.
К чему может привести толстый слой накипи в трубах, которые подводят воду на ТЭЦ? Это сложный вопрос, но ответим на него мы теперь зная, что такое водоподготовка на ТЭЦ . Поскольку накипь - отменный теплоизолятор, то и расход тепла резко растет, а теплоотдача наоборот снижается. КПД котельного оборудования падает в разы, все это в результате может привести и к разрыву труб и взрыву котла.

Это то, на чем нельзя экономить. Если в быту, вы все же подумаете, купить ли умягчитель воды или выбрать средство от накипи, то для теплового оборудования такой торг недопустим. На теплоэнергоцентралях подсчитывают каждую копейку, поэтому очистка от накипи при отсутствии системы умягчения обойдется куда дороже. Да и сохранность приборов, их долговечность и надежная эксплуатация тоже играют свою роль. Очищенное от накипи оборудование, трубы, котлы работают на 20-40 процентов эффективнее, чем оборудование не прошедшее очистку или работающее без системы умягчения.
Главная особенность водоподготовки воды на ТЭЦ состоит в том, что здесь требуется глубоко обессоленная вода. Для этого нужно использовать точное автоматизированное оборудование. На таком производстве чаще всего применяют установки обратного осмоса и нанофильтрации, а также электродеионизации.
Какие этапы включает в себя водоподготовка в энергетике в том числе и на теплоэнергцентрали?
Первый этап включает в себя механическую очистку от всевозможных примесей. На этом этапе из воды удаляются все взвешенные примеси, вплоть до песка и микроскопических частиц ржавчины и т.п. Это так называемая грубая очистка. После нее вода выходит чистой для глаз человека. В ней остаются только растворенные соли жесткости, железистые соединения, бактерии и вирусы и жидкие газы.

Разрабатывая систему водоподготовки воды нужно учитывать такой нюанс, как источник водопоставки. Это водопроводная вода из систем централизованного водоснабжения или это вода из первичного источника?
Разница в водоподготовке состоит в том, что вода из систем водоснабжения уже прошла первичную очистку. Из нее нужно убирать только соли жесткости, и обезжелезивать при необходимости.
Вода из первичных источников - это вода абсолютно не обработанная. То есть, имеем дело с целым букетом. Здесь обязательно нужно проводить химический анализ воды, чтобы понимать с какими примесями имеем дело и какие фильтры ставить для умягчения воды и в какой последовательности.
После грубой очистки в системе идет следующий этап под названием ионообменное обезсоливание. Здесь устанавливают ионообменный фильтр. Работает на основе ионообменных процессов. Главный элемент - ионообменная смола, которая включает в себя натрий. Он образует со смолой непрочные соединения. Как только жесткая вода на ТЭЦ попадает в такой умягчитель, то соли жесткости мгновенно выбивают натрий из структуры и прочно встают на его место. Восстанавливается такой фильтр очень просто. Картридж со смолой перемещается в бак регенерации, где находится насыщенный соляной раствор. Натрий снова занимает свое место, а соли жесткости вымываются в дренаж.
Следующий этап - это получение воды с заданными характеристиками. Здесь применяют установку водоподготовки воды на ТЭЦ. Главное ее достоинство - получение 100-процентно чистой воды, с заданными показателями щелочности, кислотности, уровнем минерализации. Если предприятию нужна техническая вода, то установка обратного осмоса создавалась именно на такие случаи.

Главной составляющей частью этой установки является полунепроницаемая мембрана. Селективность мембраны меняется, в зависимости от ее сечения можно получить воду с разными характеристиками. Эта мембрана разделяет бак на два части. В одной части находится жидкость с высоким содержанием примесей, в другой части жидкость с низким содержанием примесей. Воду запускают в высококонцентрированный раствор, она медленно просачивается через мембрану. На установку подается давление, под воздействием его вода останавливается. Потом давление резко увеличивают, и вода начинает течь обратно. Разность этих давлений называют осматическим давлением. На выходе получается идеально чистая вода, а все отложения остаются в менее концентрированном растворе и выводятся в дренаж. К минусам этого метода водоподготовки питьевой воды можно отнести большой расход воды, вредные отходы и необходимость предподготовки воды.
Нанофильтрация по сути тот же обратный осмос, только низконапорный. Поэтому принцип действия тот же, только напор воды меньше.
Следующий этап - устранение из воды, растворенных в ней газов. Поскольку в ТЭЦ нужен чистый пар без примесей, очень важно удалить из воды, растворенные в ней кислород, водород и углекислый газ. Устранение примесей жидких газов в воде называется декарбонацией и деаэрацией.
После этого этапа вода готова для подачи в котлы. Пар получается именно той концентрации и температуры, которая необходима. Никаких дополнительных очисток проводить не нужно.
Как видно, из всего вышеописанного, водоподготовка воды в ТЭЦ - один самых главных составляющих производственного процесса. Без чистой воды, не будет качественного хорошего пара, а значит, не будет электричества в нужном обьеме. Поэтому водоподготовкой в теплоэнергоцентралях нужно заниматься плотно, доверять эту службу исключительно профессионалам. Правильно спроектированная система водоподготовки - это гарантия долгосрочной службы оборудования и получения качественных услуг энергопоставок. Теперь Вы знаете, что ООО НПИ "ГЕНЕРАЦИЯ г. Уфа знает как проводить водоподготовку воды на ТЭЦ.
______________________________________________________________________________________________________________

А.В. Жадан, первый зам. ген. дир. (ЗАО «НПКМедиана-Фильтр»),

Б.А. Смирнов, ст.н.с. (ОАО «ВТИ»), О.В. Смирное, нач. хим. отделения (ТЭЦ-ЭВС ОАО «Северсталь»), В.Н. Виноградов, к.т.н., главный инженер (ЗАО «Ивэнергосервис»),

В.К. Аван, Е.А. Карпычев, асп. (ИГЭУ)

Для большинства тепловых и атомных электрических станций России источником водоснабжения служат открытые водоемы: реки, озера, водохранилища. Их воды содержит грубодисперсные (взвешенные вещества), коллоидные примеси и истинно-растворенные вещества. Оптимальные схемы водоподготовки содержат в своем составе специализированные функциональные узлы. И первым из этих узлов при обработке поверхностных вод является предварительная очистка (предочистка), обеспечивающая удаления из воды взвешенных и коллоидных веществ, её обесцвечивание и частичную дезинфекцию, а также, в частных случаях, обезжелезивание, уменьшение жёсткости, щёлочности и солесодержания воды. В докладе приводятся результаты сравнительных обследований предочисток различного типа водоподготовительных установок (ВПУ). Путём анализа результатов обследований ВПУ ТЭС установлены преимущества и недостатки основных схем предварительной очистки воды.

1. Предварительная очистка воды по технологии ультрафильтрации

Исходная вода, подогретая до температуры от 10 до 25 °С, поступает на самопромывные фильтры ВПУ, где происходит её . После самопромывных фильтров в трубо­провод дозируется коагулянт, и вода поступает в ёмкости для коагуляции и далее - на , образовавшихся в результате коагуляции, затем в баки осветлённой воды. Осветлённая вода может быть направлена на осмотическое или ионитное обессоливание.

Преимущества схемы (п. 1):

• компактность оборудования;
• полная автоматизация;
• высокая степень очистки от взвешенных веществ, .

Недостатки схемы (п. 1):

• большой в отсутствие систем по их повторному использованию;
• высокая стоимость замены мембранных элементов;
• системам ультрафильтрации зачастую требуются установки предварительной подготовки воды;
• при отказе контроллера системы автоматического управления ручное управление практически невозможно;
• применение ультрафильтрации на эффективной сисетме водоподготовки рекомендовано при массовой концентрации взвешенных веществ в воде перед нею не более 50 мг/дм 3 . В то же время, и при концентрации взвешенных веществ до 200 мг/дм 3 . Эта установка была оборудована контуром внутренней рециркуляции с насосом. При повышении концентрации взвешенных веществ в исходной воде до 200 мг/дм3 наблюдалось уменьшение её производительности примерно на 20 %;
• высока стоимость оборудования водоподготовки, которая, однако, может быть компенсирована за счёт уменьшения стоимости здания ВПУ при новом строительстве;
• высока чувствительность мембранных систем к наличию в воде антропогенных загрязнений, таких как, нефтепродукты.

Водные промывки системы ультрафильтрации осуществляются осветленной водой, полученной при обработке исходной воды коагулянтом. Чем чаще проводятся водные отмывки, тем больше расход коагулянта на собственные нужды ВПУ. Сточные воды от химически усиленных промывок нуждаются в нейтрализации и .

Использование эффектов сорбции в сочетании с применением технологии ультрафильтрации возможно при реализации так называемой технологии напорной коагуляции, когда вода, обработанная коагулянтом, сначала подаётся в напорные контактные ёмкости. Такая схема успешно , причём исключение контактных ёмкостей из схемы коагуляции мгновенно приводило не только к увеличению цветности и мутности фильтрата, но и к уменьшению фильтроциклов модулей ультрафильтрации.

Затраты воды на собственные нужды для данной технологической схемы напрямую зависят от массовой концентрации взвешенных веществ. Увеличение в исходной воде этой концентрации увеличивает количество промывок самопромывных фильтров и модулей ультрафильтрации.

Таким образом, зависимость работы установки от качества исходной воды сужает область эффективного применения данной технологической схемы водоподготовки. Такая схема может использоваться в России для обработки воды таких рек, как Енисей, Ангара (верховье), озер Имандра, Байкал. Малая минерализация вод этих источников уменьшает экономическую эффективность осмотической стадии схемы (п. 1), в связи с чем на ТЭЦ-11 в Усолье-Сибирском установка ультрафильтрации предшествует , работающей по технологии Schwebebett . Как известна, данная противоточная технология предъявляет наиболее жёсткие требования к качеству подаваемой на неё воды.

2. Предварительная очистка воды по технологии известкования и коагуляции в осветлителях

Исходная вода, подогретая до температуры 35±1 °С, поступает в осветлитель, работающий по технологии обработки воды известкованием и коагуляцией, далее - в бак известково-коагулированной воды и из него на механические фильтры. Осветлённая вода может быть направлена на ионитное или . Стоит отметить, что современные технологии осветления, разработанные зарубежными специалистами, такие, как Multiflo компании Veolia или Densadeg компании Degremont , обеспечивают достижение стабильных хороших эксплуатационных пока­зателей и при значительно меньших температурах.

Преимущества схемы (п. 2):

• умягчение и декарбонизация воды на стадии предварительной очистки, уменьшение ионной нагрузки на Na - катионитные фильтры;
• минимальный расход сбросных вод и возможность их утилизации;
• отсутствие зависимости принципиального технологического решения от степени загрязненности исходной воды взвешенными веществами;
• хорошие влагоотдающие свойства шлама, позволяющие при применении фильтр-прессов практически исключить образование жидких отходов на стадии предочистки;
• эффективное удаление из воды соединений железа и коллоидной кремниевой кислоты.

Недостатки схемы (п. 2):

• наличие известкового хозяйства, плохо поддающегося автоматизации;
• эффективность оборудования зависит от качества исходной воды. В качестве исходных рассматриваются воды с большими жёсткостью и щелочностью, для которых наиболее применима технология известкования и коагуляции. По крайней мере, эта технология предочистки рекомендована к использованию при общей щелочности исходной воды более 2 мг-экв/дм3 ;
• большое количество шлама;
• нестабильное качество осветлённой воды. Так, например, заканчивались за пределами осветлителя, что приводило к образованию отложений карбоната кальция в фильтрующей загрузке механических фильтров;
• необходимость ступени механической фильтрации для доочистки известково-коагулированной воды;
• крупные габариты установки и, как следствие, большие объём здания ВПУ и стоимость строительства. Большая металлоёмкость и стоимость отечественных осветлителей.

Таким образом, зависимость работы установки от качества исходной воды сужает область применимости и данной технологической схемы (п. 2). В России она применима для обработки вод, которые имеют увеличенные жёсткость и щёлочность.

Говоря об известковании уместно упомянуть реакторы быстрой декарбонизации. В них осуществляется химическая обработка воды путём добавления извести, а иногда и едкого натра (как, например, на Киевской ТЭЦ-5). При использовании кальцинированной соды удаётся удалить не только временную, но и часть постоянной жёсткости. Известны случаи применения песка в качестве интенсификации процесса, при этом вместо хлопьев шлама на песчинках образуются зёрна карбоната кальция. Они имеют высокую гидравлическую крупность и отличаются низким влагосодержанием. Возможно использование зёрен карбоната кальция в качестве добавки при производстве строительных конструкции. Недостатком такой технологии являются безвозвратные потери песка и, следовательно, необходимость в их регулярном восполнении. При неблагоприятном сочетании кальциевой и магниевой жёсткости шлам, образующийся в результате известкования, получается более аморфным, и его осаждение иногда требует длительного времени или ввода дополнительных реагентов, таких как коагулянты и (или) флокулянты.

Реакторы быстрой декарбонизации уместно использовать при подпитке оборотных циклов водами, характеризующимися высоким солесодержанием наряду с малой цветностью и мутностью.

3. Предварительная очистка воды в осветлителях по технологии коагуляции и последующей ультрафильтрации или механической фильтрации в фильтрах с зернистой загрузкой

Исходная вода, подогретая до температуры 25±1 °С (как отмечено выше, осветлители с горизонтальным движением воды менее чувствительны к изменению температуры и обеспечивают стабильную работу в её более широком диапазоне), поступает в осветлитель, работающий по технологии обработки воды коагулянтами и флокулянтами. В остальном технологическая схема повторяет схему, приведённую в п. 1. Промывочные воды установки ультрафильтрации возвращаются в осветлитель. При налаженном режиме работы осветлителя массовая концентрация взвешенных веществ в коагулированной воде менее 2 мг/дм3. Установка ультрафильтрации при данном качестве воды находится в идеальных условиях, реагенты в воду перед нею не дозируются. Подобные схемы часто реализуются на зарубежных водопроводных станциях, в странах, где законодательная база не допускает регулярную обработку воды хлорсодержащими реагентами. В таких проектах основная роль ультрафильтрации сводится не к осветлению воды, а к задержанию вирусов и бактерий.

Преимущества схемы (п. 3)

• небольшой расход сбросных вод от предочистки и возможность их утилизации;
• отсутствие зависимости принципиального технологического решения от загрязненности исходной воды взвешенными веществами;
• сочетание возможности удаления из воды микрочастиц взвешенных и коллоидных веществ с возможностью сорбционного удаления низкомолекулярных органических кислот, полисахаридов, коллоидных соединений кремниевой кислоты;
• коагуляция наиболее эффективна при подготовке воды ;
• возможность использования как напорных, так и погружных мембран ультрафильтрации;
• увеличение срока службы ультрафильтрационных элементов и, как следствие, уменьшение эксплуатационных затрат.
• Недостаток схемы (п. 3)
• высокая стоимость строительства, как здания, так и технологического оборудования;
• осложнён выбор флокулянтов, так как не все флокулянты, оптимальные для процесса коагуляции, совместимы с процессом ультрафильтрации (многие высокомолекулярные анионные полимеры склонны к образованию тяжёлых и клейких макрохлопьев, осадок которых практически не вымывается из полых волокон ультрафильтрации. То есть, при подборе флокулянтов и режима коагуляции необходимо обеспечить минимальные остаточные концентрации флокулянта в коагулированной воде).

Дозирование ингибиторов (антискалантов) перед установкой обратного осмоса обусловлено необходимостью стабилизационной обработки воды для предотвращения закрепления отложений на мембранах. Вторичное использование концентрата в технологических схемах водоподготовки затруднено из-за наличия в нём ингибиторов. Иногда концентрат удаётся использовать в технологических схемах ТЭС. Известны схемы, где вместо ингибиторов используют подкисление.

Технологическая схема (п. 3) довольно часто применима в России. Однако практически везде ультрафильтрация с предочисткой в виде дисковых или сетчатых фильтров выходит по частоте использования в проектах на передовые позиции. Основными причинами такой тенденции можно назвать две: практическое отсутствие современных эффективных осветлителей отечественного производства и «удобство» проектирования блочно-модульных мембранных систем водоподготовки. Тем не менее, применимость схемы (п. 3) можно обосновать технико-экономически в сравнении со схемами, представленными в пп. 1, 2 и классическими схемами с предочисткой в осветлителях и ионитным или термическим обессоливанием вод.

4. Предварительная очистка воды путем её прямоточной коагуляции

Исходная вода, нагретая до температуры 28±2 °С, поступает по трубопроводу в механические фильтры. В этот трубопровод перед статическим смесителем, возможно ближе к механическим фильтрам, дозируется пропорционально расходу исходной воды рабочий раствор коагулянта. Доза (массовая концентрация) коагулянта подбирается по условию проведения процесса контактной коагуляции на зёрнах неподвижной фильтрационной загрузки механических фильтров, что обеспечивает максимальное использование её грязеёмкости. Коагулированная вода направляется для дальнейшей обработки в последующие элементы технологической схемы. В ряде случаев лучший эффект коагуляционной обработки воды достигается при вводе коагулянта в точку трубопровода исходной воды, удалённую от механических фильтров. Схему прямоточной коагуляции целесообразно применять при недостаточно нагретой исходной воде, когда процесс гидролиза коагулянта замедлен, и для формирования хорошо задерживаемых хлопьев требуется большее время. В качестве фильтрующей загрузки наиболее оптимально применение нескольких фильтрующих материалов, загруженных послойно, например, гравия, кварцевого песка и гидроантрацита. Фильтры с послойной загрузкой при осветлении коагулированной в осветлителе воды обладают не только большей в 3-5 раз грязеёмкостью, но и обеспечивают превосходное качество фильтрата с содержанием взвешенных веществ не более 0,2 мг/дм3 и мутностью не более 0,2 NTU . Такая вода удовлетворяет по своему качеству требованиям, предъявляемым к воде, подаваемой как на фильтры ионного обмена, так и на установки обратного осмоса.

Преимущества схемы прямоточной коагуляции

• компактность предочистки;
• меньшие требования к точности регулирования нагрева исходной воды;
• уменьшение затрат коагулянта в сравнении с коагуляцией в осветлителях.

Недостатки схемы прямоточной коагуляции

• увеличенный расход воды на собственные нужды механических фильтров;
• увеличенное количество механических фильтров (или корпусов механических фильтров);
• необходимость использования бака и насосов взрыхляющей промывки механических фильтров;
• худшее, по сравнению с сочетанием коагуляции и механического фильтрования, качество осветлённой воды, особенно с точки зрения задержания бактерий, полисахаридов и низкомолекулярных органических кислот;
• повторное использование промывных вод требует дополнительного оборудования;
• прямоточная коагуляция применима при содержании взвешенных веществ в исходной воде не более 30 мг/дм3 (с учётом образующихся в процессе коагуляции). При больших концентрациях этих веществ увеличивается расход воды на собственные нужды механических фильтров и уменьшаются интервалы времени между их взрыхляющими (обратными) промывками.

Прямоточная коагуляция применима для очистки поверхностных вод с небольшой окисляемостью воды, не требующих известкования, и для очистки вод на ВПУ, имеющих малый коэффициент использования установленной производительности. В последнем случае оборудование ВПУ, в том числе, осветлители, большую часть времени простаивает в резерве. Частые пуски затрудняют эксплуатацию осветлителей.

Прямоточная коагуляция воды реализована, например, на Вологодской ТЭЦ в схеме подготовки воды для подпитки теплосети. Примером потенциальной рациональности применения прямоточной коагуляции является Норильская ТЭЦ-2, использующая воду с малой окисляемостью, увеличивающейся заметно, как и её кремнесодержание, лишь в поводок. Таким образом, устройство реагентного узла и небольшого склада коагулянта рекомендуется к применению на данной ТЭЦ. В отсутствие коагуляции на ней происходят нарушение требований ПТЭ к качеству питательной воды и паров на содержание соединений кремния.

При реализации технологии прямоточной коагуляции на некоторых объектах применены фильтры DynaSand. Эти фильтры отличаются непрерывным режимом работы и, соответственно, их общее количество может быть уменьшено, так как не требуется отключение на обратную промывку. По сравнению с традиционными напорными фильтрами это является единственным преимуществом, причём имеют место следующие недостатки:

• отвод фильтрата и стоков осуществляется безнапорно, что создаёт серьёзные неудобства при проектировании высотной схемы установки;
• относительно большой расход воды на собственные нужды;
• более сложная конструкция и условия эксплуатации;
• более высокая стоимость.

Заключение

В результате обследования ВПУ определены основные технико- экономические различия технологических схем предварительной очистки воды.

В настоящее время технико-экономически предпочтительна предварительная очистка воды с использованием осветлителей, в том числе, и для систем водоподготовки с последующей

Цель водоподготовки для ТЭЦ

Виды очистки:

Качество обессоленной воды для ТЭЦ

10. Достоинства и недостатки мембранных технологий

11. Достоинства

12. Недостатки

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южно-Уральский государственный университет» (национальный исследовательский

университет) в г.Сатке

Контрольная работа

по дисциплине «Общая энергетика»

тема: «Химическая водоочистка на ТЭЦ»

ВВЕДЕНИЕ

Потребление энергии является обязательным условием существования человечества. Наличие доступной для потребления энергии всегда было необходимо для удовлетворения потребностей человека, увеличения продолжительности и улучшения условий его жизни. История цивилизации - история изобретения все новых и новых методов преобразования энергии, освоения ее новых источников и в конечном итоге увеличения энергопотребления. Первый скачок в росте энергопотребления произошел, когда человек научился добывать огонь и использовать его для приготовления пищи и обогрева своих жилищ. Источниками энергии в этот период служили дрова и мускульная сила человека. Следующий важный этап связан с изобретением колеса, созданием разнообразных орудий труда, развитием кузнечного производства. К XV в. средневековый человек, используя рабочий скот, энергию воды и ветра, дрова и небольшое количество угля, уже потреблял приблизительно в 10 раз больше, чем первобытный человек. Особенно заметное увеличение мирового потребления энергии произошло за последние 200 лет, прошедшие с начала индустриальной эпохи, -- оно возросло в 30 раз и достигло в 2001 г. 14,3 Гт у.т/год. Человек индустриального общества потребляет в 100 раз больше энергии, чем первобытный человек, и живет в 4 раза дольше. В современном мире энергетика является основой развития базовых отраслей промышленности, определяющих прогресс общественного производства. Во всех промышленно развитых странах темпы развития энергетики опережали темпы развития других отраслей. Электрическая станция - энергетическая установка, служащая для преобразования какого-либо энергии в электрическую. Тип электрической станции определяется, прежде всего, видом энергоносителя. Наибольшее распространение получили тепловые электрические станции (ТЭС), на которых используется тепловая энергия, выделяемая при сжигании органического топлива (уголь, нефть, газ и др.). На тепловых электростанциях вырабатывается около 76% электроэнергии, производимой на нашей планете. Это обусловлено наличием органического топлива почти во всех районах нашей планеты; возможностью транспорта органического топлива с места добычи на электростанцию, размещаемую близ потребителей энергии; техническим прогрессом на тепловых электростанциях, обеспечивающим сооружение ТЭС большой мощностью; возможностью использования отработавшего тепла рабочего тела и отпуска потребителям, кроме электрической, также и тепловой энергии (с паром или горячей водой) и т.п.

В зависимости от источника энергии различают: - тепловые электростанции (ТЭС), использующие природное топливо; - гидроэлектростанции (ГЭС), использующие энергию падающей воды запруженных рек;

Атомные электростанции (АЭС), использующие ядерную энергию; - иные электростанции, использующие ветровую, солнечную, геотермальную и другие виды энергий.

В нашей стране производится и потребляется огромное количество электроэнергии. Она почти полностью вырабатывается тремя основными типами электростанций: тепловыми, атомными и гидроэлектростанциями.

В России около 75% энергии производится на тепловых электростанциях. ТЭС строят в районах добычи топлива или в районах потребления энергии. ГЭС выгодно строить на полноводных горных реках. Поэтому наиболее крупные ГЭС построены на сибирских реках. Енисее, Ангаре. Но также построены каскады ГЭС и на равнинных реках: Волге, Каме. теплофикационный электростанция турбина водоочистка

АЭС построены в районах, где потребляется много энергии, а других энергоресурсов не хватает (в западной части страны).

Основным типом электростанций в России являются тепловые (ТЭС). Эти установки вырабатывают примерно 67% электроэнергии России.

На их размещение влияют топливный и потребительский факторы. Наиболее мощные электростанции располагаются в местах добычи топлива. ТЭС, использующие калорийное, транспортабельное топливо, ориентированы на потребителей.

1. ТЕПЛОФИКАЦИОННЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ (ТЭЦ)

Этот вид электростанций предназначен для централизованного снабжения промышленных предприятий и городов тепловой и электрической энергией. Являясь, как и КЭС, тепловыми станциями, они отличаются от последних использованием тепла «отработавшего» в турбинах пара для нужд промышленного производства, а также для отопления, кондиционирования воздуха и горячего водоснабжения. При такой комбинированной выработке электрической и тепловой энергии достигается значительная экономия топлива по сравнению с раздельным энергоснабжением, т. е. выработкой электроэнергии на КЭС и получением тепла от местных котельных. Поэтому ТЭЦ получили широкое распространение в районах (городах) с большим потреблением тепла и электроэнергии. В целом на ТЭЦ производится до 25% всей электроэнергии, вырабатываемой в стране.

Части схемы, которые по своей структуре подобны таковым для КЭС, здесь не указаны. Основное отличие заключается в специфике пароводяного контура и в способе выдачи электроэнергии.

Рис. 1. Особенности технологической схемы станции типа ТЭЦ:

1 -- сетевой насос; 2 -- сетевой подогреватель

Как видно из рис. 1, пар на производство берется из промежуточных отборов турбины, после того как он отдал значительную часть энергии при давлении 10--20 кгс/см2, в то время как первичные его параметры перед турбиной составляют 90--130 кгс/см2.

Для теплоснабжения отбирается пар при давлении 1,2-- 2,5 кгс/см2 и поступает в сетевые подогреватели 2 (рис. 1). Здесь он отдает тепло сетевой воде и конденсируется. Конденсат греющего пара возвращается в главный пароводяной контур, а вода, нагнетаемая в подогреватели сетевыми насосами 1, направляется на нужды теплофикации.

Ясно, что, чем больше коммерческий отпуск тепла (т. е. тепловое потребление) и чем меньше тепла бесполезно уносится циркуляционной водой, тем экономичнее процесс производства электроэнергии на ТЭЦ.

В целом КПД ТЭЦ превышает КПД КЭС. В зависимости от величины теплового потребления он может составить 50--80%.

Если потребления тепла нет или оно мало, ТЭЦ может вырабатывать электроэнергию в конденсационном режиме. Однако в этом режиме агрегаты ТЭЦ уступают по технико-экономическим показателям агрегатам КЭС.

Специфика электрической части ТЭЦ определяется положением станции вблизи центров электрических нагрузок. В этих условиях часть мощности может выдаваться в местную сеть непосредственно на генераторном напряжении. С этой целью на станции создается обычно генераторное распределительное устройство (ГРУ). Избыток мощности выдается, как в случае КЭС, в систему на повышенном напряжении.

Существенной особенностью ТЭЦ является также повышенная мощность теплового оборудования по сравнению с электрической мощностью станции с учетом выдачи тепловой энергии. Это обстоятельство предопределяет больший относительный расход электроэнергии на собственные нужды, чем в случае КЭС.

2. ХИМИЧЕСКАЯ ВОДООЧИСТКА НА ТЭЦ

В теплоэнергетике основным теплоносителем является вода и образующийся из нее пар. Содержащиеся в воде примеси, попадающие в паровой котел с питательной водой, а в водогрейный - с сетевой, образуют на поверхности теплообмена низкотеплопроводные отложения и накипь, которые теплоизолируют поверхность изнутри, а так же вызывают коррозию. Процессы коррозии в свою очередь являются дополнительным источником поступления примесей в воду.

В результате растет термическое сопротивление стенки, снижается теплопередача, а, следовательно, повышается температура уходящих газов, что ведет к уменьшению КПД котла и перерасходу топлива. При чрезмерных повышениях температуры металла труб уменьшается их прочность, вплоть до создания аварийной ситуации.

При низких и средних давлениях в барабанных котлах примеси попадают в пар только вследствие уноса капелек котловой воды, т. е. если недостаточно эффективна осушка аппарата. При высоких давлениях примеси начинают растворяться в паре и тем интенсивнее, чем выше давление, и, в первую очередь, кремниевая кислота.

Поэтому с ростом давления значительно повышаются требования к качеству питательной и добавочной воды. Требования к надежности водного режима сформулированы в виде норм водного режима в правилах технической эксплуатации электрических станций и сетей (ПТЭ) и в правилах устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов.

Наличие отложений вызывает необходимость очистки оборудования, а это трудоемкая и дорогостоящая операция. Таким образом, обработка воды является необходимым атрибутом любой котельной. Чистота воды и пара в отдельных агрегатах и частях трактов котельной, объединяемая общим понятием водного режима котельной, оказывает существенное влияние на экономичность и надежность ее работы.

2.1 Водоподготовка на ТЭЦ

Одним из самых важных вопросов в энергетике была и остается водоподготовка на ТЭЦ. Для предприятий энергетики вода - основной источник их работы и потому к ее содержанию предьявляются очень высокие требования. Поскольку Россия - страна с холодным климатом, постоянными сильными морозами, то работа ТЭЦ - это, то от чего зависит жизнь людей. Качество воды, подаваемой на теплоэгергоцентраль влияет очень сильно на ее работу. Жесткая вода выливается в очень серьезную проблему для паровых и газовых котельных, а также паровых турбин ТЭЦ, которые обеспечивают город теплом и горячей водой. Чтобы четко понимать, как и на что именно отрицательно влияет жесткая вода, не мешало бы сперва разобраться, что такое ТЭЦ? И с чем ее "едят"? Итак, ТЭЦ - теплоэнергоцентраль - это разновидность тепловой станции, которая не только обеспечивает теплом город, но и поставляет в наши дома и на предприятия горячую воду. Такая электростанция устроена как конденсационная электростанция, но отличается от нее тем, что может отобрать часть теплового пара, уже после того, как он отдал свою энергию.

Паровые турбины бывают разными. В зависимости от вида турбины и отбирается пар с различными показателями. Турбины на энергоцентрали позволяют регулировать количество отбираемого пара. Пар, который был отобран, проходит конденсацию в сетевом подогревателе или подогревателях. Вся энергия из него передается сетевой воде. Вода в свою очередь идет на пиковые водогрейные как котельные, так и тепловые пункты. Если на ТЭЦ перекрываются пути отбора пара, она становится обычной КЭС. Таким образом, теплоэнергоцентраль может работать по двум различным графикам нагрузки:

· тепловой график - прямопропорциональная зависимость электрической нагрузки от тепловой;

· электрический график - тепловой нагрузки либо нет вообще, либо электрическая нагрузка от нее не зависит. Достоинство ТЭЦ состоит в том, что она совмещает как тепловую энергию, так и электрическую. В отличии от КЭС, оставшееся тепло не пропадает, а идет на отопление. В результате растет коэффициент полезного действия электростанции. У водоподготовки на ТЭЦ он составляет 80 процентов против 30 процентов у КЭС. Правда, об экономичности теплоэнергоцентрали это не говорит. Здесь в цене другие показатели - удельная выработка электричества и КПДцикла. К особенностям расположения ТЭЦ следует отнести тот факт, что строить ее следует в черте города. Дело в том, что передача тепла на расстояния нецелесообразна и невозможна. Поэтому водоподготовка на ТЭЦ всегда строят рядом с потребителями электроэнергии и тепла. Из чего состоит оборудование водоподготовки для ТЭЦ? Это турбины и котлы. Котлы производят пар для турбин, турбины из энергии пара производят энергию электричества. Турбогенератор включает в себя паровую турбину и синхронный генератор. Пар в турбинах получают за счет применения мазута и газа. Эти вещества и нагревают воду в котле. Пар под давлением прокручивает турбину и на выходе получается электроэнергия. Отработанный пар поступает в дома в виде горячей воды для бытовых нужд. Потому то, отработанный пар и должен иметь определенные свойства. Жесткая вода со множеством примесей не даст получить качественный пар, который к тому же можно потом поставить людям для использования в быту. Если пар не отправляют на поставку горячей воды, то его тут же в ТЭЦ охлаждают в градирнях. Если вы видели когда-нибудь огромные трубы на тепловых станциях и как их них валит дым, то это и есть градирни, а дым, вовсе не дым, а пар, который подымается от них, когда происходит конденсация и охлаждение. Как работает водоподготовка на ТЭ? Больше всего влиянию жесткой воды здесь поддается турбина и, конечно же, котлы, которые преобразовывают воду в пар. Главная задача любой ТЭЦ получить в котле чистую воду. Чем так плоха жесткая вода? Каковы ее последствия и почему они обходятся нам так дорого? Жесткая вода отличается от обычной высоким содержанием солей кальция и магния. Именно эти соли под воздействием температуры оседают на нагревательном элементе и стенках бытовых приборов. То же относится и к паровым котлам. Накипь образовывается в месте нагрева и точке кипения по краям самого котла. Удаление накипи в теплообменнике в таком случае затруднено, т.к. накипь нарастает на огромном оборудовании, внутри труб, всевозможных датчиков, систем автоматизации. Промывка котла от накипи на таком оборудовании - это целая многоэтапная система, которая может даже проводится при разборе оборудования. Но это в случае высокой плотности накипи и больших ее залежей. Обычное средство от накипи в таких условиях конечно не поможет. Если говорить о последствиях жесткой воды для быта, то это и влияние на здоровье человека и удорожание использования бытовых приборов. К тому же жесткая вода очень плохо контактирует с моющими средствами. Вы станете использовать на 60 процентов больше порошка, мыла. Расходы будут расти как на дрожжах. Умягчение воды потому и было придумано, чтобы нейтрализовать жесткую воду, ставишь себе в квартиру один умягчитель воды и забываешь, что есть очистка от накипи, средство от накипи.

Накипь отличается еще и плохой теплопроводимостью. Этот ее недостаток главная причина поломок дорогой бытовой техники. Покрытый накипью тепловой элемент просто перегорает, силясь отдать тепло воде. Плюс из-за плохой растворимости моющих средств, стиральную машинку нужно дополнительно включать на полоскание. Это расходы воды, электричества. С любой стороны, умягчение воды - самый верный и экономически выгодный вариант предотвращения образования накипи. А теперь представьте что такое водоподготовка на ТЭЦ в промышленных масштабах? Там средство от накипи используется галлонами. Промывка котла от накипи проводится периодически. Бывает регулярной и ремонтной. Чтобы удаление накипи проходило более безболезненно и нужна водоподготовка. Она поможет предотвратить образование накипи, защитит и трубы и оборудование. С ней жесткая вода не будет оказывать свое разрушительное воздействие в таких угрожающихмасштабах. Если говорить о промышленности и энергетике, то больше всего жесткая вода приносит неприятностей ТЭЦ и котельным. То есть в тех областях, где происходит непосредственно водоподготовка и нагрев воды и перемещение этой теплой воды по трубам водоснабжения. Умягчение воды здесь необходимо, как воздух. Но поскольку водоподготовка на ТЭЦ это работа с огромными обьемами воды, водоподготовка должна быть тщательно просчитана и продумана с учетом всевозможным нюансов. От анализа химического состава воды да места расположения того или иного умягчителя воды. В ТЭЦ водоподготовка - это не только умягчитель воды, это еще и обслуживание оборудования после. Ведь удаление накипи все равно в этом производственном процессе придется делать, с определенной периодичностью. Здесь применяется не одно средство от накипи. Это может быть и муравьиная кислота, и лимонная, и серная. В различной концентрации, обязательно в виде раствора. И применяют тот или иной раствор кислот в зависимости от того из каких составных частей сделан котел, трубы, контроллер и датчики. Итак, на каких обьектах энергетики нужна водоподготовка? Это котельные станции, котлы, это тоже часть ТЭЦ, водонагревательные установки, трубопроводы. Самыми слабыми местами и ТЭЦ в том числе, остаются трубопроводы. Накапливающаяся здесь накипь может привести и к истощению труб и их разрыву. Когда накипь не удаляется во время, то она просто не дает воде нормально проходить по трубам и перегревает их. Наряду с накипью второй проблемой оборудования в ТЭЦ является коррозия. Ее также нельзя спускать на самотек. К чему может привести толстый слой накипи в трубах, которые подводят воду на ТЭЦ? Это сложный вопрос, но ответим на него мы теперь зная, что такое водоподготовка на ТЭЦ. Поскольку накипь - отменный теплоизолятор, то и расход тепла резко растет, а теплоотдача наоборот снижается. КПД котельного оборудования падает в разы, все это в результате может привести и к разрыву труб и взрыву котла.

Водоподготовка воды на ТЭЦ, это то, на чем нельзя экономить. Если в быту, вы все же подумаете, купить ли умягчитель воды или выбрать средство от накипи, то для теплового оборудования такой торг недопустим. На теплоэнергоцентралях подсчитывают каждую копейку, поэтому очистка от накипи при отсутствии системы умягчения обойдется куда дороже. Да и сохранность приборов, их долговечность и надежная эксплуатация тоже играют свою роль. Очищенное от накипи оборудование, трубы, котлы работают на 20-40 процентов эффективнее, чем оборудование не прошедшее очистку или работающее без системы умягчения. Главная особенность водоподготовки воды на ТЭЦ состоит в том, что здесь требуется глубоко обессоленная вода. Для этого нужно использовать точное автоматизированное оборудование. На таком производстве чаще всего применяют установки обратного осмоса и нанофильтрации, а также электродеионизации. Какие этапы включает в себя водоподготовка в энергетике в том числе и на теплоэнергцентрали? Первый этап включает в себя механическую очистку от всевозможных примесей. На этом этапе из воды удаляются все взвешенные примеси, вплоть до песка и микроскопических частиц ржавчины и т.п. Это так называемая грубая очистка. После нее вода выходит чистой для глаз человека. В ней остаются только растворенные соли жесткости, железистые соединения, бактерии и вирусы и жидкие газы.

Разрабатывая систему водоподготовки воды нужно учитывать такой нюанс, как источник водопоставки. Это водопроводная вода из систем централизованного водоснабжения или это вода из первичного источника? Разница в водоподготовке состоит в том, что вода из систем водоснабжения уже прошла первичную очистку. Из нее нужно убирать только соли жесткости, и обезжелезивать при необходимости. Вода из первичных источников - это вода абсолютно не обработанная. То есть, имеем дело с целым букетом. Здесь обязательно нужно проводить химический анализ воды, чтобы понимать с какими примесями имеем дело и какие фильтры ставить для умягчения воды и в какой последовательности. После грубой очистки в системе идет следующий этап под названием ионообменное обезсоливание. Здесь устанавливают ионообменный фильтр. Работает на основе ионообменных процессов. Главный элемент - ионообменная смола, которая включает в себя натрий. Он образует со смолой непрочные соединения. Как только жесткая вода на ТЭЦ попадает в такой умягчитель, то соли жесткости мгновенно выбивают натрий из структуры и прочно встают на его место. Восстанавливается такой фильтр очень просто. Картридж со смолой перемещается в бак регенерации, где находится насыщенный соляной раствор. Натрий снова занимает свое место, а соли жесткости вымываются в дренаж. Следующий этап - это получение воды с заданными характеристиками. Здесь применяют установку водоподготовки воды на ТЭЦ. Главное ее достоинство - получение 100-процентно чистой воды, с заданными показателями щелочности, кислотности, уровнем минерализации. Если предприятию нужна техническая вода, то установка обратного осмоса создавалась именно на такие случаи.

Главной составляющей частью этой установки является полунепроницаемая мембрана. Селективность мембраны меняется, в зависимости от ее сечения можно получить воду с разными характеристиками. Эта мембрана разделяет бак на два части. В одной части находится жидкость с высоким содержанием примесей, в другой части жидкость с низким содержанием примесей. Воду запускают в высококонцентрированный раствор, она медленно просачивается через мембрану. На установку подается давление, под воздействием его вода останавливается. Потом давление резко увеличивают, и вода начинает течь обратно. Разность этих давлений называют осматическим давлением. На выходе получается идеально чистая вода, а все отложения остаются в менее концентрированном растворе и выводятся в дренаж.

Нанофильтрация по сути тот же обратный осмос, только низконапорный. Поэтому принцип действия тот же, только напор воды меньше. Следующий этап - устранение из воды, растворенных в ней газов. Поскольку в ТЭЦ нужен чистый пар без примесей, очень важно удалить из воды, растворенные в ней кислород, водород и углекислый газ. Устранение примесей жидких газов в воде называется декарбонацией и деаэрацией. После этого этапа вода готова для подачи в котлы. Пар получается именно той концентрации и температуры, которая необходима.

Как видно, из всего вышеописанного, водоподготовка воды в ТЭЦ - один самых главных составляющих производственного процесса. Без чистой воды, не будет качественного хорошего пара, а значит, не будет электричества в нужном обьеме. Поэтому водоподготовкой в теплоэнергоцентралях нужно заниматься плотно, доверять эту службу исключительно профессионалам. Правильно спроектированная система водоподготовки - это гарантия долгосрочной службы оборудования и получения качественных услуг энергопоставок.

2.2 Химическая очистка воды

Большинство современных предприятий используют водоочистные сооружения для фильтрации стоков с целью их последующего использования. В связи с нахождением в них большого количества вредоносных веществ - остатков техногенного производства, простого механического очищения ставится недостаточно. По этой причине для полной химической очистки воды используют технологии и установки, которые производят очищение жидкости при помощи химических реагентов. Грамотное применение таких способов позволяет добиться очень высоких результатов и устранить загрязнения любого типа. В зависимости от данных химико-биологического анализа жидкости используются соответствующие виды химических, биохимических веществ для очистки воды, максимально удовлетворяющие всем предъявляемым требованиям.

Используя полученные данные о составе Н2О, ученые лабораторным путем устанавливают, какие химические реакции происходят при очистке воды с той или иной концентрацией реагентов. Поскольку активным в этом процессе является вещество, используемое в качестве реагента, то во избежание его передозировки следует строго соблюдать предложенные специалистами пропорции. В некоторых случаях использование таких добавок невозможно потому, что ущерба от них будет намного больше, чем пользы. В таких ситуациях применяют биологические активные вещества, способные окислить практически все загрязнения, не принося вреда окружающей среде. Перед их использованием не будет лишним подробнее узнать, какие анализы производят при аэробной биохимической очистке воды. Одним из самых распространенных исследований является биохимическое потребление кислорода, которое говорит о том, насколько микроорганизмам хватает О2 для их нормального функционирования и окисления вредных веществ. Помимо этого показателя также учитывается и химико-биологический анализ жидкости.

Нередко в стоках можно встретить хром - токсичное вещество, вызывающее аллергические реакции и очень опасное для человеческого организма. Его нейтрализация также важна, как и обессоливание, обезжелезивание Н2О. Для этого необходимо провести химическую очистку воды от хрома методом электрокоагуляции. Жидкость подвергается электрофорезу, вследствие чего молекула хрома делится на анионы и катионы. Гидроксиды алюминия и железа, имеющие высокую сорбционную способность, притягивают их, образовывая нерастворимый хлопьевидный осадок. Преимущества такого метода заключаются в отсутствии реагентов, выступающих качестве солей.

Химическая очистка воды от железа и кальция

Одним из самых распространенных загрязнителей является окись железа, характеризующаяся специфичным цветом и металлическим вкусом. В случае, когда ее количество невелико, в качестве реагента может быть применен кислород. Часто таким способом происходит очищение воды из скважины, содержащей окись железа. Суть этого метода заключается в том, что при помощи компрессора Н2О насыщается О2. Для успешного протекания реакции между железом и кислородом пименяется катализатор - магний. Результатом реакции становится получение трехвалентного железа, которое легко удерживается сетчатыми фильтрами.

В тех случаях, когда необходимо произвести обезжелезивание, умягчение, нейтрализацию и химическую очистку ржавой воды в скважине, используются более сильные реагенты. К ним относится гипохлорит натрия, который окисляет практически все соли, металлы и органические вещества. В случае, если жидкость в дальнейшем не будет задействована в производстве, а ее фильтрация необходима для возвращения в природную среду, стоит задействовать более щадящие методы. Особого внимания заслуживает промышленная очистка воды ТЭЦ химическими реагентами от кальция, защищающая трубы от образования известкого налета. Даже небольшой слой накипи на трубах способствует снижению коэффициента теплопередачи и возрастанию расхода топлива. Для решения этой проблемы может быть использован метод известкования, когда в жидкость добавляют раствор гашеной извести с уровнем рН не более 10. В итоге можно наблюдать следующий пример реакции химической очистки воды:

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2 CaCO3 + 2Н2O Mg(HCO3)2 + 2 Ca(OH)2 = Mg(OH)2 + 2СaCO3 + 2Н2O.

В результате образуются нерастворимые соли, которые затем удаляются из резервуара. Очень важно, чтобы реакции химической системы очистки воды, а также контроль над температурой и давлением производились постоянно. В противном случае могут возникнуть трудности в утилизации шламов, повышение мутности жидкости.

Выбор реагентов для химической подготовки промышленной воды во многом зависит от характера загрязнений, а также от финансовых возможностей предприятия. Химическая очистка воды сочетается усилиями многих организаций с использованием гипохлорита натрия, что объясняется его высокой эффективность и низкой стоимостью. По результатам фильтрации конкуренцию ему может составить метод озонирования, который абсолютно безвреден для человека, но его стоимость будет значительно выше. На многих предприятиях используются котельные установки, требующие тщательной фильтрации Н2О перед их использованием. Такая потребность обусловлена защитой от образования известкого налета и коррозий. Химическая очистка воды котельной установки осуществляется при помощи электрохимического окисления или добавления в жидкость специального раствора против образования накипи. Первый метод является более безопасным, поскольку в нем не используется реагентов, а удаление солей происходит за счет воздействия на них магнитного поля. Второй метод применяется не так часто и используется для профилактики.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Гительман Л.Д, Ратников Б.Е. Энергетический бизнес. - М.: Дело, 2006. - 600 с.

2. Основы энергосбережения: Учеб. пособие / М.В. Самойлов, В.В. Паневчик, А.Н. Ковалев. 2-е изд., стереотип. - Мн.: БГЭУ, 2002. - 198 с.

3. Стандартизация энергопотребления - основа энергосбережения / П.П. Безруков, Е.В. Пашков, Ю.А. Церерин, М.Б. Плущевский //Стандарты и качество, 1993.

4. И.Х.Ганев. Физика и расчет реактора. Учебное пособие для вузов. М, 1992, Энергоатомиздат.

5. Рыжкин В. Я., Тепловые электрические станции, М., 1976.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Производство электрической энергии. Основные виды электростанций. Влияние тепловых и атомных электростанций на окружающую среду. Устройство современных гидроэлектростанций. Достоинство приливных станций. Процентное соотношение видов электростанций.

презентация , добавлен 23.03.2015


Принцип работы тепловых паротурбинных, конденсационных и газотурбинных электростанций. Классификация паровых котлов: параметры и маркировка. Основные характеристики реактивных и многоступенчатых турбин. Экологические проблемы тепловых электростанций.

курсовая работа , добавлен 24.06.2009


Паровая турбина как один из элементов паротурбинной установки. Паротурбинные (конденсационные) электростанции для выработки электрической энергии, их оснащение турбинами конденсационного типа. Основные виды современных паровых конденсационных турбин.

реферат , добавлен 27.05.2010


Описание тепловой схемы станции, компоновки оборудования газового хозяйства, химической водоочистки питательной воды, выбор и эксплуатация основного оборудования. Автоматизация тепловых процессов и расчеты характеристик котельной и основных затрат.

дипломная работа , добавлен 29.07.2009


Способы и основные этапы подготовки воды для подпитки и заполнения контуров АЭС на водоподготовительной установке. Разновидности и конструкция фильтров. Системы обеспечения безопасности работы АЭС, виды сбросов и их утилизация, взрывопожаробезопасность.

дипломная работа , добавлен 20.08.2009


Разработка проекта и расчет электрической части тепловой пылеугольной электростанции. Выбор схемы ТЭЦ, коммутационных аппаратов, измерительных и силовых и трансформаторов. Определение целесообразного способа ограничения токов короткого замыкания.

курсовая работа , добавлен 18.06.2012


Конструкция корпуса атомной турбины. Методы крепления корпуса к фундаментной плите. Материалы для отливки корпусов паровых турбин. Паровая конденсационная турбина типа К-800-130/3000 и ее назначение. Основные технические характеристики турбоустановки.

реферат , добавлен 24.05.2016


История развития паровых турбин и современные достижения в данной области. Типовая конструкция современной паровой турбины, принцип действия, основные компоненты, возможности увеличения мощности. Особенности действия, устройства крупных паровых турбин.

реферат , добавлен 30.04.2010


Выбор основного энергетического оборудования, паровых турбин. Высотная компоновка бункерно-деаэраторного отделения электростанции. Сооружения и оборудование топливоподачи и системы пылеприготовления. Вспомогательные сооружения тепловой электростанции.

курсовая работа , добавлен 28.05.2014


Состав паротурбинной установки. Электрическая мощность паровых турбин. Конденсационные, теплофикационные и турбины специального назначения. Действие теплового двигателя. Использование внутренней энергии. Преимущества и недостатки различных видов турбин.

Жидкость, используемая в теплоэнергетике, подлежит обязательному очищению как перед ее применением, так и после него. Прохождение через очистительные сооружения позволяет защитить трубы и котлы от возникновения коррозий, образования накипи, а также обеззаразить стоки для дальнейшего их возврата в окружающую среду. Только специалист сможет определить этапы и что применяется для водоподготовки на ТЭЦ после полного химико-биологического анализа. Это позволит выявить необходимость использования определенных реагентов и составить оптимальную схему очистительного сооружения.

На сегодняшний день цель реконструкции системы химической водоподготовки ТЭЦ заключается в получении более качественного сырья при минимальной затрате средств. Учеными предлагаются новые способы фильтрации жидкости, применение безопасных окислителей и нейтрализаторов.

Назначением химического цеха является обеспечение качества технической воды, исходной воды, забираемой из водотоков (водоемов), для подготовки растворов и использования их в системе очистки котлов и поверхностей нагрева, для обеспечения очистки сточных вод от взвешенных веществ и качества очистки стоков на выпусках в открытые водные объекты.

Химическая очистка воды осуществляется в несколько ступеней и включает предварительное ее осветление в осветлителях с применением коагулянта и флокулянта, пропускание через механические катионитовые и анионитовые фильтры. Материал загрузки механических фильтров - кварцевый песок, антрацит; ионитовых фильтров -сульфоуголь (СК-01, СК-2), катиониты КУ-2 и КУ-2-8 в Na-форме, анионит АВ-17-8 и др.

Осветление и умягчение воды

Перед тем, как вода поступит в осветлители, необходимо пропустить её через песколовки. В основном на ТЭЦ используются горизонтальные песколовки, которые рассчитаны на задержание песка размером 0.25 мм, что составляет 65% всего количества песка в сточных водах (рис.3).

Широко применяют отстойник-флокулятор. Внутри отстойника имеется камера флокуляции, в которую через центральную трубу поступает сточная вода. В камере флокуляции происходит эжекция воздуха, частичное окисление органических веществ, хлопьеобразование и сорбция загрязнений. В отстойной зоне вода проходит через слой взвешенного осадка, где задерживаются мелкодисперсные примеси. Выпавший осадок удаляется под действием гидростатического напора.

Рис.4.

Далее чтобы избежать быстрого износа оборудования, необходимо избавиться от жесткости воды. Наиболее эффективным способом борьбы с высокой жесткостью является применение автоматических фильтров-умягчителей. В основе их работы лежит ионообменный процесс, при котором растворенные в воде "жесткие" соли заменяются на "мягкие", которые не образуют твердых отложений.

На электростанциях с открытой системой теплоснабжения согласно схеме рис. 4 вода подвергается содоизвесткованию и коагуляции в осветлителе и собирается в бак осветленной воды, откуда насосами подается на механический фильтр и далее сверху и снизу на двухпоточно-противоточный водород-катионитный фильтр, глубокоумягченная вода отбирается из средней дренажной системы.

Рис. 4. Схема умягчения с утилизацией стоков (ТЭЦ с открытой системой водоснабжения)

1 - осветлитель обессоливающей установки; 2 - бак осветленной воды; 3 - насос осветленной воды; 4 - двухпоточно-противоточный водород-катионитный фильтр; 5 - бак отработавшего раствора кислоты и взрыхляющих вод обессоливающей установки; 6 - насос перекачки отработавших вод в осветлитель; 7 - декарбонизатор; 8 - бак декарбонизированной воды; 9 - насос декарбонизированной воды; 10 - исходная вода; 11 - умягченная вода на обессоливание; 12 - взрыхляющие воды обессоливающей установки; 13 - раствор кислоты;14 - шлам; 15 - растворы соды, извести и коагулянта