Насосне устаткування в системах водопідготовки для потреб енергетики

що Існує сьогодні в Росії об'єктивний брак енергетичних (електро- і теплових) потужностей викликаний, багато в чому, не тільки недостатністю будівництва нових генеруючих станцій, але і значним зносом вже існуючих ТЕС. Серед безлічі причин, що викликали цей знос, одну з ключових ролей грає погана якість теплоносія – води. Ця проблема залишається актуальною, не дивлячись на те, що сьогодні розроблений і широко використовується цілий арсенал засобів для водопідготовки. Встановлено, що заходи щодо водопідготовки дають економію палива від 20 до 40%, збільшується термін роботи казанів і котельного устаткування до 25-30 років.

Проте складність ситуації полягає в тому, що при великих об'ємах води, досягаючих декількох тисяч м3/ч, її очищення і підготовка є складним і багатофакторним завданням, що включає технічні, економічні і екологічні аспекти. При цьому доводиться враховувати безперервне зростання цін на реактиви і електроенергію, витрата яких в даних процесах дуже велика. Варто також взяти до уваги, що витрати на електроенергію для насосів в системах водопідготовки досягають 40% від загальної потреби.

Очевидно, що одним із способів зниження витрат і рисок є застосування в установках водопідготовки (ВПУ) сучасних физико-хімічних методів і енергоефективного устаткування, зокрема – насосів різного призначення.

Передочищення

Значна кількість домішок різної дисперсності в природних водах визначає необхідність їх багатостадійної підготовки. На першому етапі проводиться очищення від грубодисперсних (ГДП) і колоїдних частинок. Слід враховувати, що помилки на цьому етапі стають причиною зниження ефективності подальших стадій (наприклад, органічні забруднювачі можуть послужити причиною "отруєння" іонообмінних смол), а також приводять до появи відкладень на поверхні нагріву і корозії металевих елементів. Але якщо ГДП достатньо легко віддаляються физико-механическими способами (відстоюванням і фільтрацією), то агрегатно-стійкі колоїди вимагають физико-хімічних методів, а саме – коагуляції, при якій відбувається дестабілізація дисперсної системи з укрупненням і подальшим випаданням пластівців (флокул). Отримана тверда фаза виділяється з води в освітлювачах і освітлювальних фільтрах.

На практиці як коагулянт використовують полігидрати солей алюмінію і заліза, наприклад, поліалюмогидрохлорід або поліалюмогидросульфат, або полігидрат сульфату заліза (II). Останній реагент застосовується при поєднанні процесів коагуляції і вапнування.

Процес освітлення коагуляцією – складне физико-хімічне явище, успіх якого залежить від маси параметрів. Проте, можна виділити чотири основні чинники, які визначають швидкість і якість протікання реакції.

1 Швидкість потоку. Оскільки глибина процесу детермінована часом освіти і укрупнення флокул, слід враховувати, що режим потоку може істотно впливати на виникаючі первинні рихлі пластівці. У межі, вони можуть навіть руйнуватися. Тому швидкість потоку води в зоні реакції і відстоювання не повинна перевищувати 1-1,5 мм/с.

2 рн середовища. У зв'язку з тим, що швидкість і глибину гідролізу коагулянта визначає кислотність середовища, вона повинна знаходитися в заданих для даного реагенту параметрах. Наприклад, для сульфату алюмінію емпіричне значення оптимального рн знаходиться в межах 5,5-7,5. У кислішому (рн 4,5) середовищі гідроліз реагенту не відбувається, а в більш лужний (понад 8) гідроксид алюмінію, що вийшов, завдяки амфотерності металу, диссоціює, як кислота, внаслідок чого ефективність процесу падає.

3 Температура. Підігрівши (до 40 З) і перемішування води, що очищається, збільшує швидкість процесу і підвищує розмір флокул.

4 Дозування коагулянта. Оптимальне дозування коагулянта визначається на основі аналізу природної води і може варіювати в достатньо широких межах, залежно від пори року і ін.

Слід відмітити, що останній чинник може мати вирішальне значення у вартості первинної обробки води, оскільки реагенти для такої обробки достатньо дорогі. Для зниження витрат оптимальним виходом стає впровадження автоматизованих систем первинної обробки. Вони дозволяють істотно скоротити витрату хімікатів (за рахунок високої точності подачі – до 1-1,5% за об'ємом) і оптимізувати процеси первинного очищення. Такі системи сьогодні знайшли достатньо широке застосування у водозаборах. Наприклад, на Західному водозаборі м. Москви, звідки вода поступає, зокрема, і на ТЕЦ, вода з річки проходить обробку флокулянтамі (поліалюмогидрохлорід) за допомогою установок GRUNDFOS POLYDOS, при цьому станція також самостійно підтримує оптимальний рн. Система повністю автоматизована і контролюється, через спеціальні шафи управління, з центрального диспетчерського пункту.

Іонний обмін і мембранні технології

Якщо вода використовується для живлення казанів високого тиску, що працюють при Р 70 атм. (Температура кипіння води в цьому випадку зверху 285°с), вона потребує демінералізації (глибокому зм'якшуванні). Сьогодні в цих випадках застосовують багатоступінчатий іонний обмін на базі використання синтетичних органічних катіонообмінних і аніонообмінних смол і мембранні методи – зворотний осмос.

Найбільш широкого поширення до теперішнього часу набув іонообмін. Принцип дії методу заснований на можливості іонітів змінювати склад оброблюваної води в необхідному напрямі. Реакція відбувається на поверхні іоніту – полімеру, до складу якого входять функціональні групи, здатні поглинати з розчину іони певного заряду в обмін на еквівалентні кількості інших іонів того ж заряду. При цьому вибір типу смоли (аніоніт або катіоніт) безпосередньо залежить від складу і якості води, що очищається.

У загальних рисах, метод полягає в прокачуванні води через колонки з іонітом. При цьому в зоні фільтрації (фронт фільтрації), що формується, і відбувається реакція іонообміну. Після досягнення межі ємкості іоніту (виникнення проскакування іона, що поглинається) колонка вимагає регенерації.

Слід зазначити, що іонообмін, не дивлячись на ефективність, має ряд недоліків, які знижують цінність технології в глобальній перспективі.

По-перше, великі витрати на регенерацію фільтрів і досипання іонітів. По-друге, низка екологічність методу із-за утворення значної кількості сольових стоків небезпечної концентрації. Наприклад, для зм'якшування при жорсткості початкової води 7 міліграм екв/л і витраті зм'якшеної води 1000 т/ч витрата реагентів для регенерації фільтрів (Nacl) досягає 30 т/сут. При цьому скидання небезпечних засолених стоків (у перерахунку на тверді солі), яке поступає в поверхневі водоймища, також відповідає цій цифрі, отже, потрібні заходи по їх знешкодженню. По-третє, велика вірогідність "отруєння" іонітів органічними сполуками, розчиненими у воді, і, як наслідок, зниження ефективності установки. Крім того, неполярні органічні сполуки практично не затримується на колонах. В результаті вони потрапляє в казани і трубопроводи, викликаючи корозію устаткування.

У зв'язку з цим перспективнішим виглядає застосування мембранних і комбінованих технологій, таких як зворотний осмос. Не дивлячись на те, що цей метод є достатньо витратним на етапі первинних вкладень, доведено, що при високій окислюваності початкової води або змісті солей вище 300 міліграм/л експлуатація обратноосмотічеських установок стає економічніше вигідною, ніж іонний обмін (дані ВТІ).

за Безумовну перевагу зворотного осмосу можна вважати можливість повного комплексного очищення від всіх видів забруднень, відсутність необхідності регенерації іонітів і, як наслідок, відсутність великих кількостей небезпечних стоків, компактність і простота в обслуговуванні.

Загалом, мембранна фільтрація – процес розділення речовин на напівпроникній мембрані. Їх особливістю є здатність пропускати молекули розчинника, затримуючи молекули розчиненої речовини. В даний час для виготовлення таких мембран використовують цілий ряд сучасних матеріалів, наприклад – дифторид полівінілдієна і полісульфон.

Найбільш широко вживаний в промисловості зворотний осмос використовує як рушійну силу зовнішній (створюване насосом) тиск. Для разних кінцевої мети підбирають різні варіанти компоновки мембран і насосів, причому від надійності і ефективності останніх залежить функціонування всієї системи.

Взагалі, в установках мембранної фільтрації зазвичай присутньо декілька видів насосів. Це що підвищують (для підвищення тиску на вході в систему). Вони покликані підтримувати постійний тиск (0,5–6 Панів) в магістралі передфільтрації. Для створення протіводавленія в мембрані використовуються нагнітаючі агрегати, а для розподілу води по споживачах застосовуються розподільні пристрої.

Підбір насосів складний і визначається іншим устаткуванням, яке використовується для безпосередньої водоочистки, наприклад - типом обратноосмотічеських мембран, вибір яких визначається складом початкової води. В зв'язку з цим сьогодні найбільшого поширення набули готові (блокові) обратноосмотічеськие модулі. Наприклад, такі модулі на основі матеріалів і устаткування провідних світових виробників проводять російські компанії LENRO і ЕКОДАР.

Як правило, особлива увага при підборі насосів приділяється якості і матеріалу виконання, оскільки особливістю насосного устаткування для мембранних технологій очищення є необхідність створення великих натисків для підтримки потоку через мембрану. Високі вимоги пред'являються і до коррозіонностойкості насосів, особливо для перекачування концентрату.

По цих причинах при виборі насосного устаткування рекомендується віддати перевагу неіржавіючій сталі (із змістом хрому не менше 12%) або титану. Окрім коррозіонностойкості, ці матеріали, завдяки оксидній плівці на поверхні деталей, успішно протистоять дуже високим швидкостям потоку, не піддававшись ерозії. Необхідно відмітити, що в даному випадку дуже важливе і якість (зниження шорсткості) поверхні. Цим вимогам відповідають, наприклад, багатоступінчаті відцентрові насоси GRUNDFOS серії CRN, які збираються і в Росії.

Відмітимо, що якщо в схемі передбачена промивка мембрани спеціальними кислотосодержащимі розчинами, можливе застосування насосів з сучасних композитних матеріалів.

Сьогодні можна упевнено стверджувати, що використання сучасних технологій і устаткування, зокрема – насосів, на підприємствах, безумовно, веде до оптимізації роботи цього виробництва і зниження витрат, а, означає, і зниженню собівартості вироблюваної енергії. Крім того, застосування подібної техніки знижує екологічне навантаження на навколишнє середовище, що в сучасних умовах також важливо.

Прес-служба ТОВ "ГРУНДФОС"