Размещено на http://www.allbest.ru/

Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина

Освоение новых технологий обработки воды на ТЭС

Б.М. Ларин, А.Н. Короткое, М.Ю. Опарин, А.Б. Ларин

АННОТАЦИЯ

технология обработка вода анионит

Представлены результаты лабораторных исследований и промышленных испытаний технологий обработки воды на новых водоподготовительных установках, работающих на маломинерализованных водах с большой окисляемостью (перманганатная окисляемость 15-К25 мг О/л). Исследования проведены по коагуляции исходной воды, очистке на механических фильтрах и фильтрах-органопоглотителях, на ионитных противоточных фильтрах технологии Shwebebett. Представлены результаты эксплуатационного контроля слабоосновного анионита после выработки установкой 150 000 м3 обессоленной воды.

1. ВВЕДЕНИЕ

Новые водоподготовительные установки основаны на противоточной технологии ионного обмена или содержат установки мембранной водоочистки: обратного осмоса и ультрафильтрации. Примерами первых являются водоподготовительные установки ТЭЦ-12 ОАО «Мосэнерго», ТЭЦ ОАО «Северсталь», Владимирской ТЭЦ, Калининской АЭС. Примерами вторых -- ТЭЦ-23 ОАО «Мосэнерго», Нижне-Камская ТЭЦ, Заинская ГРЭС, Ивановские ПГУ. Таким образом, реализуется концепция технического перевооружения водоподготовительных установок, заложенная в конце XX -- начале XXI века в России [1,2].

В настоящее время накоплен первый опыт эксплуатации новых установок частично или полностью укомплектованных импортным оборудованием и фильтрующими материалами, не всегда учитывающих особенности примесей природных вод, иногда упрощенных в целях снижения капитальных затрат. Имея некоторый опыт исследовательских и пуско-наладочных работ таких установок [3,4], авторы представляют здесь два случая освоения новой технологии на ТЭЦ-ПВС-1 ОАО «Северсталь» и на Ивановских ПГУ.

2. ОСНОВНОЙ ТЕКСТ ДОКЛАДА

2.1 Противоточный ионный обмен

Цель исследований: определение выходных кривых ионирования и обменных емкостей ионитов в условиях противоточной технологии Shwebebett после выработки 150 000 м обессоленной воды при обработке маломинерализованных природных вод с Ок>15 мгО/дм3; восстановление рабочих обменных емкостей ионитов; снижение удельных расходов реагентов.

Было проведено четыре серии опытов:

1 -- в условиях, моделирующих работу ионитов на ХВО ТЭЦ-ПВС;

2 -- после восстановления ионитов специальной регенерацией с предварительной отмывкой анионита кислотой;

3 -- после замены анионитов А-847 и А-400 на новые (свежие) в тех же объемах;

4 -- после увеличения объема загрузки слабокислотного катионита С-104 в 1,6 раза и установки декар-бонизатора между HR и ROH.

Результаты лабораторных опытов на пробах ионитов, отобранных из промышленных фильтров, приведены на рис. 1 и 2. Анализ данных после года промышленной эксплуатации установки на воде с повышенным содержанием органических примесей (Ок= 15-К25 мгО/л) показал признаки значительного «старения» ионитов, выраженные в следующем:

- снижение рабочей обменной емкости ионитов;

- повышение расхода отмывочной воды;

- повышение проскока сорбируемых ионов с увеличением скорости фильтрования.

Восстановление анионита методом кислотно-щелочной регенерации, позволило увеличить фильтроцикл блока противоточных Н-ОН-фильтров на 25 %, что представлено результатами второй серии опытов на рис. 1 и 2. Замена ионитов на новые не дала сколько-нибудь заметного увеличения фильтроцикла и рабочей обменной емкости (третья серия опытов на рис. 1 и 2), однако показала улучшение качества обессоленной воды. Это означает, что кислотно-щелочная регенерация восстановила анионит до состояния товарного продукта, а недовыработка обессоленной воды связана с несовершенством технологической схемы.

Анализ технологической схемы ионообменной установки выявил два существенных недостатка. Во-первых, соотношение объемов слабокислотного С-104 и сильнокислотного С-100 катионитов должно быть изменено путем увеличения объема загрузки С-104 в соответствии с качеством исходной воды. Во-вторых, необходимо удаление углекислотного газа (углекислоты) из обработанной воды для снижения нагрузки на сильноосновной анионит.

Результаты лабораторных опытов при устранении названных недостатков представлены на рис. 1 и 2 в виде данных четвертой серии опытов. Из рисунков видно, что в этом случае, при улучшении качества обессоленной воды, увеличение фильтроцикла блока фильтров и рабочих обменных емкостей ионитов составляет от 40 до 50 % эксплуатационных значений. На основании проведенного исследования была рекомендована декарбонизация осветленной воды и установка предвключенного Н-катионитного фильтра с загрузкой катионитом С-104 перед подачей воды на блок противоточных Н-ОН-фильтров.

2.2 Комплексная технология с установкой обратного осмоса

Другим примером освоения новой технологии здесь представлены результаты исследований на водоподготовительной установке ОАО «Ивановские ИГУ». Как и в случае ТЭЦ-ПВС-1 ОАО «Северсталь» качество исходной воды характеризуются высоким содержанием органических примесей -- перманганатная окисляемость составляет 15^25 мг О/л и железа - до 1500^2500 мкг/л.

Проектная схема глубокого обессоливания добавочной воды приведена на рис. 3 и включает следующие стадии обработки:

* предочистка сырой воды в осветлителях и механических фильтрах;

* одноступенчатое умягчение осветлённой воды на Na-катионитных фильтрах;

* удаление железоорганических примесей из умягчённой воды на фильтрах-органопоглотителях (ФОП), загруженных анионитом марки Lewatit S 63-28 А;

* обессоливание умягчённой воды на установке обратного осмоса (УОО) с предварительной фильтрацией на фильтрах тонкой очистки (ФТО);

* глубокое дообессоливание воды на фильтрах смешанного действия (ФСД).

Качество исходной (сырой) и осветлённой воды Ивановских ИГУ характеризуется значительными изменениями значений ряда основных показателей во времени. К числу таких показателей относятся, прежде всего, окисляемость и содержание железа. Так, в период перехода от весны к лету, с 06.05.2008 по 02.06.2008 перманганатная окисляемость и содержание железа в сырой и осветлённой воде находились в пределах, приведённых в табл. 1.

Таблица 1

Изменение окисляемости (ПО) и содержания железа в сырой и осветленной воде в период испытаний (06.05.2008-02.06.2008)

При этом средние значения окисляемости и железа характеризуются как высокие и трудно снижаемые при осветлении коагуляцией с известкованием, что подтверждено лабораторными исследованиями и промышленными испытаниями, выполненными фирмой ОРГРЭС.

Авторами проведены лабораторные исследования по коагуляции природной (сырой) воды Ивановских ПГУ с использованием различных коагулянтов и флокулянтов. Исследования показали, что наибольший эффект даёт использование сернокислого алюминия с дозой от 2,0 до 2,5 мг-экв/л (в зависимости от качества сырой воды) в присутствии анионактивного среднемолекулярного флокулянта с дозой 0,1-Ю,2 мг/л, а также при подщелачивании в случае значительного снижения щелочности.

Исследования показали, что в качестве фильтрующего материала МФ лучшие сорбционные свойства проявил фильтрующий материал «Purolite», несколько хуже -- гидроантрацит и ещё хуже -- кварцевый песок. Фильтрация осветлённой воды на Na-катионитных фильтрах позволяет получить глу-бокоумягчённую воду и обеспечивает благоприятные условия для удаления из воды органических примесей на фильтре-органопоглотителе (ФОП), загруженном смолой «Lewatit S 63-28 А». В среднем, нормативная окисляемость воды после ФОП не превышает 2 мг О/л. При работе одной ступени умягчения (Н&л при отключении Nan) проскок жёсткости в фильтрат Nai вызывает ухудшение качества фильтрата ФОП по окисляемости. Поэтому целесообразно один из трех установленных фильтров перевести в режим работы Na-катионирования II ступени.

Анализ смолы-органоносителя из ФОП ВПУ «Ивановские ПГУ» показал, что в рабочих условиях сорбционная ёмкость анионита «Lewatit S 63-28 А» по соединениям железа составила 94 мг/л смолы, тогда как по органическим веществам -- перманганатная окисляемость составила 10368 мг О/л смолы (или более 10 г О/л смолы), что является максимальным значением по данным фирм-производителей смол-органопоглотителей. Как положительное свойство следует отметить хорошую регенерируемость данной смолы раствором смеси NaCl (10 %) и NaOH (2 %).

Анализ работы промышленной ВПУ Ивановских ПГУ и лабораторные исследования показывают, что удаление железа представляет наибольшую сложность при очистке воды, подаваемой на установку обратного осмоса (УОО), что заставляет искать альтернативный метод не только осветления, но и обессоливания умягчённой воды в периоды ухудшения её качества.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Авторами рекомендована схема (рис. 3) получения добавочной воды для энергоблоков 1,2 электрической мощностью 325 МВт каждый ОАО «Ивановские ПГУ».

Такая схема подготовки добавочной воды базируется на установке водоподготовки, выполненной для первого блока ПГУ, требует минимальной реконструкции и позволяет устойчиво получать обессоленную воду высокого качества.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Гришин А.А. Некоторые проблемы ионообменной технологии обработки воды на ТЭС//Энергосбережение и водоподготовка. 2002. №4. С. 13-17.

2. Федосеев Б.С. Современное состояние водоподго-товительных установок и водно-химических режимов ТЭС//Теплоэнергетика. 2005. №7. С. 2-9.

3. Ларин Б.М., Ларин А.Б., Опарин М.Ю., Виноградов В.Н. Опыт эксплуатации новой установки проти-воточного ионирования маломинерализованной природной воды с повышенным содержанием органических примесей//Теплоэнергетика. 2009. №6. С. 55-58.

4. Барочкин Е.В., Опарин М.Ю., Ильичев А.А., Ларин А.Б. Опыт работы автоматизированной установки ионообменного умягчения природной воды // Теплоэнергетика. 2005. №10. С. 18-23.

Размещено на Allbest.ru