|
Проекты, выполненные ЗАО «НПК Медиана-Фильтр»
При реконструкции ВПУ ТЭЦ-16 «МОСЭНЕРГО» для получения обессоленной воды для питания котлов высокого давления в мае 2007 г . введена в эксплуатацию обратноосмотическая установка производительностью 140,0 м 3 /ч [197–201]. Она заменила ранее использовавшуюся установку ионного обмена.
Задачи, поставленные при реконструкции водоподготовительных установок:
- Переход с водопроводной воды на речную в качестве исходной.
- Снижение эксплуатационных затрат.
- Минимизация занимаемой площади.
- Полная автоматизация процессов.
- Повышение надежности работы систем водоподготовки.
Принципиальная схема установки разработана, исходя из требований минимизации объема отходов при обеспечении заданного качества обессоленной воды. Поэтому выбрана двухступенчатая схема по концентрату (рис. 5.14) [197–201].
Из емкостей осветленной воды после ультрафильтрации с помощью насосной станции подкачки вода подается на блок картриджных фильтров предварительной очистки, где происходит удаление из воды нерастворимых частиц размером более 5 мкм, после чего она поступает на обратноосмотические установки УОО.
Вода, подаваемая на обратноосмотическую установку, имеет в среднем следующие параметры:
- Электропроводность, мкСм/см 500
- рН 7,7
- Жесткость, мг-экв/л 5,5
- Щелочность, мг-экв/л 5
- Железо, мкг/л 30
- Перманганатная окисляемость, мг О 2 /л 5
- SDI 2,5
Для предотвращения попадания свободного хлора и предупреждение образования отложений на мембранных элементах в коллектор осветленной воды перед ее обработкой на мембранной установке проводится дозирование бисульфита натрия и ингибитора.
Получаемый концентрат, образующийся при работе установки обратного осмоса, направляется в бак сбора концентрата, откуда с помощью насосной станции подкачки вода подается на блок картриджных фильтров с рейтингом 5 мкм, после чего поступает на обратноосмотическую установку УОО-С для сокращения объема сбрасываемых стоков. Буферная емкость сбора концентрата с УОО-1 обеспечивает стабильный его поток на УОО-С. Учитывая, что УОО-С работает на воде с более высоким солесодержанием, при котором возможно выпадение осадков, в коллектор воды перед мембранной установкой проводится дозирование кислоты. Кроме того, для обеспечения оптимальной работы установки УОО-С концентрат частично разбавляется, для чего в бак сбора концентрата также подается осветленная вода с установки ультрафильтрации воды.
Фильтрат с УОО-С в зависимости от его качества направляется либо в голову процесса на доочистку, либо используется как продукт. В последнем случае фильтрат УОО1 и УОО-С объединяется и поступает на дальнейшую ионообменную очистку.
Мембранная установка водоподготовки обеспечивает перед последней ступенью ионного обмена заданное качество воды:
- Электропроводность, мкСм/см 5–8
- рН 6
- Жесткость, мкг-экв/л 4
- Щелочность, мкг-экв/л 0,3
- Na + , мг/л 1
- Cl – , мг / л 0,19
- SO 4 2– , мг / л 0,9
- SiO 2, мкг / л 60–80
- Перманганатная окисляемость 0
- КИ ( SDI ) Менее 1
При этом установка обратного осмоса при работе с блоком концентрирования обеспечивает гидравлический КПД 92–94 %.
Внешний вид установки представлен на рис. 5.24, а .
Аналогичная схема системы обратного осмоса применена на Ставропольской ГРЭС (рис. 5.24, б ).
а
Ставропольская ГРЭС, УОО-1 |
Ставропольская ГРЭС, УОО-С |
б
Рис. 5.24. Внешний вид установки обратного осмоса на ТЭЦ-16 ( а ),
и на Ставропольской ГРЭС ( б )
Установка обратного осмоса на Новочеркасской ГРЭС
Установка обратного осмоса для частичного обессоливания воды на Новочеркасской ГРЭС, производительностью до 150 м 3 /час была введена в эксплуатацию в конце 2004 года [129, 198–201] . При реконструкции установки водоподготовки (ВПУ) на Новочеркасской ГРЭС внедрение обратного осмоса осуществлялось поэтапно, и мембранные модули встраивались в существующую технологическую схему. Это привело к появлению ряда режимных ограничений, специфических условий работы мембранных установок водоподготовки.
Предподготовка ВПУ НчГРЭС, как и большинства ТЭЦ и ГРЭС, включала в себя известкование с коагуляцией в осветлителях и механическое фильтрование воды. Важнейшими задачами при этом для систем обратного осмоса являются обеспечение низкого коллоидного индекса и предотвращение отложения солей жесткости на мембранах.
После механического фильтрования на гидроантрацитовой загрузке были получены предварительные значения КИ = 4,5–5,5. Для современных установок обратного осмоса предпочтительными являются КИ, не превышающие 4. Поэтому была добавлена вторая ступень гидроантрацитовых фильтров. В результате были получены следующие КИ: 4,1–4,2 в начале и 3,0–3,2 в конце фильтроцикла.
Важное практическое значение имела отработка режима регенерации фильтров. Слишком поздняя регенерация (для достижения низкого уровня КИ ) может приводить к чрезвычайно сильному загрязнению фильтрующей загрузки, повышенным расходам воды и воздуха на ее регенерацию и снижению качества фильтрации воды. Для достижения более узкого диапазона КИ была предложена разнесенная регенерация фильтров первой и второй ступеней в одной цепочке. В итоге максимальное значение КИ снизилось до 3,8. Оптимальный выбор соотношения фильтроциклов первой и второй ступеней зависит от количества взвесей, их состава и т.д.
В качестве технологии, предотвращающей отложения солей жесткости на мембранных элементах, исходя из экономических расчетов, было выбрано ингибирование.
В случае умягчения 1 м 3 воды методом ионного обмена при средней жесткости исходной воды 5 мг-экв/л на регенерацию смолы требуется 600 г хлорида натрия. Оценочная себестоимость умягченной воды (без учета капитальных затрат) составляет 1,6–2 руб/м 3 , а капитальные затраты – 40 000–50 000 руб. за 1 м 3 /ч обрабатываемой воды. Капитальные затраты на ингибирование существенно ниже – 600 руб. за 1 м 3 /ч обрабатываемой воды. При выборе ингибитора определяющими факторами являются технические параметры и экономическая привлекательность, которая характеризуется ценой за 1 кг продукта и удельным содержанием в нем комплексов фосфоновых кислот, что существенным образом определяет норму потребления ингибитора на 1 м 3 обрабатываемой воды. В выбранном режиме ингибирования затраты на реагенты составляют 1,2 руб/м 3 .
Система обратного осмоса производительностью 150 м 3 /ч включает в себя три параллельно работающих блока. На рис. 5.25 представлена принципиальная схема установки типа ДВС-М/150, в которую входят фильтр микрофильтрации (5 мкм), рабочий насос и мембранный модуль. Установка автоматизирована и имеет собственные средства КИП. Работой каждого блока управляет отдельный контроллер, связанный с компьютером оператора, который следит за работой системы и изменением ее параметров: производительности, удельной производительности, рН и т.д. Потребляемая мощность каждого блока – 48 кВт, производительность – 50 м 3 /ч.
Рис. 5.25 . Принципиальная гидравлическая схема
установки ДВС-М/150:
1 – исходная вода; 2 – блок микрофильтрации; 3 – мембранный блок; 4 – фильтрат; 5 – дренаж; 6 – вход химического раствора
Конструкция обратноосмотической установки двухкаскадная по концентрату; при использовании фильтродержателей, рассчитанных на шесть мембранных элементов каждый, исходная вода концентрируется на 12 последовательно установленных элементах. В гидравлической схеме и конструкции установок ДВС-М/150 были использованы разработки ЗАО «НПК Медиана-Фильтр», которые позволили обеспечить высокий гидравлический КПД, минимизировать биообрастание мембран обратного осмоса и концентрационную поляризацию. В реализованной установке гидравлический КПД составляет 75 %.
Для определения степени деминерализации обратноосмотической установки водоподготовки используется понятие селективности установки. Селективность установки может существенно отличаться от паспортных значений селективности мембранного элемента. Так, для используемых в установке водоподготовки мембранных элементов FILMTEC BW 30-400 (производство «Dow Chemical», США) селективность по модельному 0,15 %-ному раствору хлорида натрия – не менее 99 %. Реальная с елективность одного мембранного элемента по полному солесодержанию при рН = 8,2 составляет более 99,6 %. Селективность же установки водоподготовки ДВС-М/150 по общему солесодержанию в реальных условиях эксплуатации составляет 96–98 % .
Различие селективности мембран обратного осмоса и установки связано с тем, что содержание солей в воде при движении через мембранные элементы, расположенные в каждом модуле, и последовательно – через каскад модулей (рис. 5.25) существенно возрастает. Чем выше гидравлический КПД установки, т.е. степень использования воды, тем выше и содержание солей в получаемом концентрате. Соответст венно, пропорционально возрастает солесодержание обессоленной воды, получаемой в конечных мембранных элементах. Солесодержание обессоленной воды, производимой на установке, является средним между получаемым на начальных и конечных мембранных элементах. В соответствии с уравнением (2.20), селективность установки оказывается всегда ниже с елективности одного мембранного элемента. Причем это различие тем больше, чем выше достигаемая степень концентрирования.
На рис. 5.26 и 5.27 представлены результаты работы установки обратного осмоса, которые показывают степень извлечения из воды солей жесткости и ионов хлора. Видно, что система обеспечивает высокую степень удаления растворенных солей и примесей.
Рис. 5.26. Жесткость воды на входе в установку (  )
и на выходе из нее (  )
Рис. 5.27. Концентрация хлоридов в воде на входе в установку (  )
и на выходе из нее (  )
Содержание кремниевой кислоты в воде после обработки методом обратного осмоса уже снижалось до 60 мкг/л, а после прохождения второй и третьей ионообменных ступеней было ниже предела чувствительности измерительного прибора. При использовании старой трехступенчатой ионообменной деминерализации эти значения достигали 6 мкг/л.
Благодаря применению установки водоподготовки ДВС-М/150 расход реагентов на регенерацию ионообменных смол в схеме обессоливания сократился почти в 40 раз. |
