Системы (установки) очистки воды для теплоэнергетики и атомной энергетики

Системы (установки) очистки воды для теплоэнергетики и атомной энергетики

Получение воды для теплоэнергетики и атомной энергетики

Водоподготовка или химводоочистка (ХВО) – важный аспект работы энергетических предприятий. От качества воды напрямую зависит надежность и эффективность работы котлов.
Качество котловой и питательной воды регламентируется соответствующими документами или требованиями фирм-производителей:

ГОСТ 20995-75. Котлы паровые стационарные давлением до 3,9 МПа. Показатели качества питательной воды и пара.
ПБ 10-574-03. Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов (утв. постановлением Госгортехнадзора РФ от 11 июня 2003 г. N 88).
РД 34.20.501-95. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей РФ.
РД 24.031.120-92. Нормы качества сетевой и подпиточной воды водогрейных котлов, организация водно-химического режима и химического контроля.
ПБ 10-575-03. Правила устройства и безопасной эксплуатации электрических котлов и электрокотельных.

Целью ХВО на предприятиях теплоэнергетики является предотвращение отложения солей на поверхностях нагрева. Как правило, действующие установки химводоочистки используют технологию ионного обмена, которая, наряду с несомненными достоинствами, имеет ряд существенных недостатков:

образование большого количества сточных вод с высокой минерализацией;
использование большого количества минеральных кислот и щелочей для приготовления регенерационных растворов;
низкий уровень автоматизации и др.

Кроме того, большинство ТЭЦ, ГРЭС и других объектов энергетики построены более 25 лет назад, что привело к физическому и моральному износу оборудования ХВО, требующего постоянных затрат на его ремонт.
В энергетике требования к очищенной воде зависят от используемого котлового оборудования и режима его работы и колеблются от простого удаления взвесей и солей жесткости для теплосетей и паровых котельных до глубокого обессоливания с удалением органических загрязнений и растворенных газов (ТЭС, АЭС). Производительность установок составляет от единиц то тысяч м³/ч.
В виде примеров по требованиям к воде, используемой для теплоэнергетических процессов, нами приведены сводные данные по показателям качества питательной воды для подпитки теплосетей, для электростанций с котлами низкого, среднего и высокого давления.

В зависимости от системы теплоснабжения, назначения воды и мощности котла, вода на входе в котел должна соответствовать определенным нормам качества, причем требования российских и зарубежных производителей котлов к качеству воды на входе не существенно, но различаются. И если для теплосетей и котлов низкого давления при проектировании системы очистки воды на стадии обессоливания можно обойтись обычным умягчением (пусть даже двухступенчатым), то применение котлов высокого давления требует использования глубокообессоленной воды (воды глубокой деминерализации, деионизованной воды).

Для получения воды такого качества требуется привлечение высоких технологий, использование надежного оборудования, высокий уровень автоматизации. Для водоподготовки применяются различные схемы. В зависимости от качества исходной воды, требований к воде и т.п. система водоподготовки может включать следующие операции:

Грубая фильтрация механических частиц

Осуществляются с помощью автоматических самопромывных сетчатых фильтров, использующих в качестве фильтрующего материала сетку из нержавеющей стали с размерами пор 90-100 мкм.

Предварительная очистка исходной воды

Технологическая схема предварительной очистки исходной воды в зависимости от источника водоснабжения и ее состава может включать в себя следующие стадии:

стадию напорной аэрации (или безнапорной аэрации) воды;
стадию пропорционального дозирования окислителя (биоцида) и коагулянта (флокулянта) с помощью насосов-дозаторов для разрушения ассоциатов и комплексов, а также для удаления как растворенного в воде диоксида кремния, так и коллоидных соединений кремния, железа и др.;
стадию очистки на однослойных или многослойных насыпных фильтрах (фильтрах механической очистки, фильтрах обезжелезивания); при высоком содержании кремния в исходной воде следует отказываться от фильтрации с использованием кремнийсодержащих фильтрующих сред (например, от использования кварцевого песка);
стадию адсорбционной очистки на насыпных адсорбционных фильтрах с активным углем, обладающим развитой структурой мезапор, для удаления свободного хлора, присутствующего в воде, органических соединений, влияющих на значение общего органического углерода;
стадию тонкой очистки на мультипатронных фильтрах с использованием картриджей (фильтрующих элементов) глубинного типа;
стадию ультрафиолетовой стерилизации (УФ-стерилизации) с длиной волны 254 нм для предотвращения микробиологического загрязнения стадии обессоливания воды;
стадию ультрафильтрации.

При необходимости в систему предварительной очистки воды включаются:

стадия умягчения воды (Na-катионирования), необходимая для удаления из воды солей жесткости и обеспечивающей защиту систем обратного осмоса за счет минимизации содержания катионов кальция и магния в воде; процесс умягчения осуществляется на фильтрах умягчения (фильтрах Na-катионирования)
стадия корректировки значения рН с помощью комплекса пропорционального дозирования растворов кислоты или щелочи.

Состав системы предварительной очистки воды, количество стадий подготовки воды, аппаратурное оформление технологического процесса зависит от источника водоснабжения, состава исходной воды, требуемой степени очистки конечного продукта и определяется по результатам математического моделирования отдельных стадий процесса.

Подробнее о загрязнениях исходной воды и методах ее предварительной очистки можно узнать в нашей публикации: «Деионизованная вода: очищенная, чистая и ультрачистая вода. Получение»

Обессоливание подготовленной воды

Технологическая схема обессоливания воды, как правило, состоит из двух ступеней и может включать в себя:

стадию обессоливания с использованием Н-катионирования, ОН-анионирования и промежуточной декарбонизацией воды;
стадию обессоливания воды с использованием обратного осмоса, который обеспечивает высокую степень очистки воды, снижает содержание анионов и катионов до 1% от их содержания в исходной воде, задерживает микроорганизмы, высокомолекулярные органические соединения, эндотоксины и др. примеси; после установок обратного осмоса требуется последующая декарбонизация пермеата;
стадию промежуточного накопления и хранения пермеата (фильтрата) после первой ступени обессоливания; хранят пермеат в закрытых емкостях, изготовленных из материалов, неизменяющих свойств очищенной воды и защищающих ее от инородных частиц и микробиологических загрязнений, имеющих шероховатость внутренней поверхности (не более 0,8 Ra) и защищенных дыхательным фильтром от бактерий, пыли, которые могут проникнуть в воду из атмосферного воздуха. Емкость хранения должна быть оптимально подобрана, чтобы обеспечить оборот воды по системе очистки от 1 до 5 раз в час. Вода из емкости при необходимости должна полностью сливаться. Поэтому, во избежание застойных зон, емкость должна устанавливаться вертикально, и высота емкости должна составлять 2 диаметра.
стадию обессоливания на фильтрах смешанного действия (ФСД);
стадию обессоливания на установках электродеионизации воды;

Хранение и распределение воды

Хранение ультрачистой воды осуществляется в емкости, защищенной дыхательным фильтром от бактерий, пыли, которые могут проникнуть в воду из атмосферного воздуха, оборудованной подачей азота и УФ-стерилизатором внутренней поверхности емкости, препятствующего попаданию атмосферного воздуха и последующим нежелательным реакциям (растворение газов и др.). Конструкция емкости должна предусматривать полный слив воды для проведения регламентных процедур по санитарной обработке, отсутствие застойных зон, душирование стенок емкости. В соответствии с требованиями СНиП 2.04.02-84 «в системах водооснабжения промышленных предприятий должны быть установлены баки-сборники. Емкость сборных баков должна приниматься не менее 10-минутного максимального расхода, но не более 30-минутного максимальной производительности насоса. Число баков при круглогодичной работе надлежит принимать не менее двух, емкостью по 50 % каждый».
Особое внимание в системе распределения ультрачистой воды следует уделять насосной группе осуществляющей транспортировку деионизованной воды из емкостей в систему распределения.
Основной задачей при проектировании системы хранения и распределения воды очищенной является обеспечение постоянного движения воды в трубопроводе, отсутствии застойных зон, которые способствуют росту микроорганизмов и образованию биопленок на поверхностях. Современные системы хранения и распределения подразумевают под собой рециркуляционную систему с однонаправленным движением потока и возможностью полного удаления воды из трубопровода.
Критическими параметрами при хранении и распределении воды очищенной являются:

температура;
движение воды и ее скорость;
давление;
материалы трубопроводов и емкости для хранения.

При необходимости в состав установки может войти оборудование для термической дегазации (если оно не входило в состав котлового оборудования) и оборудование для корректировки воднохимического режима котлов, путем дозирования химических реагентов.

Для проведения профилактических промывок котлового оборудования, теплообменников и трубопроводов мы предлагаем Вам использовать установки химической промывки.

Специалисты компании «Мировые Водные Технологии» по Вашему Техническому Заданию осуществят полный комплекс работ:

проведут анализ исходных данных по источнику водоснабжения;
выполнят математическое моделирование процессов предварительной очистки воды, ее кондиционирования, обессоливания, хранения, распределения и финишной очистки;
подберут необходимое Вам оборудование, которое позволит обеспечить выход по очищенной воде надлежащего качества от 10 л/ч до 100000 м3/ч и выше;
выполнят монтаж оборудования с применением самого современного монтажного оборудования, инструмента, материалов, комплектующих изделий;
проведут комплекс пуско-наладочных работ и обучение обслуживающего персонала;
осуществят техническую поддержку в гарантийный и пост-гарантийный периоды эксплуатации оборудования;
обеспечат эксплуатируемое оборудование расходными материалами и запасными частями.

Все поставляемое оборудование может быть снабжено устройствами для непрерывного контроля за качеством подпиточной и котловой воды. Использование современного оборудования для химводоподготовки позволит Вам сохранить Ваше теплообменное оборудование и трубопроводы в идеальном состоянии длительное время.