На угольных электростанциях или электростанциях с комбинированным циклом бригада водоподготовки обычно определяет проблемы по симптомам: тонкий слой карбоната кальция на трубках конденсатора, постепенное повышение перепада давления на мембране обратного осмоса (RO) или слизистая биопленка на заполнении градирни. Каждый симптом указывает на определенную стадию процесса очистки воды на электростанции, и каждая стадия требует разной химической реакции. Полезный подход заключается в том, чтобы рассматривать последовательность лечения в целом, а не как набор отдельных продуктов. Обладая более чем 34-летним опытом работы в области химической обработки воды, Чанчжоу Цзинхуэй специализируется на двух системах, где операторы установок испытывают наибольшую нагрузку: промышленная циркулирующая охлаждающая вода и мембранные системы обратного осмоса.
Краткий обзор процесса очистки воды на электростанции
Электростанции используют воду для производства пара, охлаждения, контроля выбросов и обслуживания объектов. Процесс очистки следует по пути воды от водозабора до сброса. Понимание этого пути помогает подобрать правильное химическое вещество для решения правильной проблемы.
| Этап | Основные водные потоки | Типичные проблемы | Ключевые химические программы |
|---|---|---|---|
| Предварительная обработка | Забор сырой воды, осветлитель, фильтры | Мутность, взвешенные вещества, органическая нагрузка | Коагулянты, флокулянты, диспергаторы |
| Подпиточная вода котла | Деминерализованная вода, пермеат RO, EDI | Окалина, коррозия, перенос кремнезема | Антискаланты, ингибиторы коррозии, поглотители кислорода. |
| Охлаждающая вода | Контур циркуляционной градирни | Накипь, коррозия, биообрастание, пенообразование | Ингибиторы накипи, ингибиторы коррозии, биоциды, диспергаторы |
| Сточные воды и продувка | Продувка градирни, продувка котла, сточные воды | Взвешенные вещества, тяжелые металлы, высокий ХПК | Регуляторы pH, коагулянты, флокулянты |
Для типичной тепловой электростанции мощностью 600 МВт двумя крупнейшими потребителями химической очистки являются система питательной воды котла и градирня. Каждый из них играет особую роль в общей надежности предприятия.
Предварительная обработка и управление подпиточной водой котла
Сырая вода, поступающая на электростанцию, содержит взвешенные вещества, жесткость, кремнезем и переменное содержание органических веществ. Первые этапы обработки обычно включают коагуляцию, флокуляцию, седиментацию и фильтрацию. Для подпиточной воды многие современные заводы затем используют мембраны обратного осмоса с последующей очисткой EDI или смешанной полировкой для достижения чистоты котлового уровня.
Мембраны обратного осмоса сталкиваются с двумя распространенными угрозами: неорганическими отложениями и биообрастанием. На электростанциях с колодезной водой высокой жесткости наиболее частой проблемой является отложение карбоната и сульфата кальция. Специфический для мембраны антискалант предотвращает образование этих кристаллов на поверхности мембраны, а также помогает рассеять существующие тенденции к образованию отложений. Это одна из наиболее экономически эффективных инвестиций в технологическую линию подпиточной воды котла.
Мембранный антинакипин для систем обратного осмоса SM-3210R контролирует неорганические отложения и кремнезем в мембранах RO, NF и UF. Он предотвращает отложения карбоната и сульфата кальция, выдерживает высокие значения LSI и работает при pH 5–10, что идеально подходит для очистки подпиточной воды котлов. Посмотреть продукт → Предварительная обработка также влияет на последующее оборудование. Если коагуляция и флокуляция не контролируются должным образом, остаточная органика и мелкие частицы могут проникнуть в мембраны обратного осмоса, увеличивая скорость загрязнения и сокращая срок службы мембраны. Инженеры завода должны контролировать индекс плотности ила (SDI) и пределы мутности перед этапом обратного осмоса и проверять, что используемые химикаты для предварительной обработки не мешают последующей программе защиты от накипи.
Сезонные изменения качества сырой воды добавляют еще одну переменную. Весенние дожди часто повышают мутность и содержание органических веществ, а летние засухи могут повысить жесткость и проводимость. Программы дозирования должны иметь возможность адаптироваться к этим изменениям, не требуя полной перестройки схемы лечения.
Очистка охлаждающей воды на электростанциях
На электростанции система охлаждающей воды часто содержит самый большой объем воды и самый высокий риск незапланированных простоев. Градирня работает в режиме испарения, которое постепенно концентрирует растворенные соли. По мере увеличения циклов концентрации возрастает вероятность отложения карбоната кальция, коррозии и микробиологического роста. Целью обработки является работа при максимально безопасном соотношении концентраций, сохраняя при этом поверхности теплопередачи чистыми.
Контроль масштаба является первоочередной задачей. Карбонатная жесткость является основной причиной загрязнения конденсаторов и теплообменников. Хороший ингибитор отложений в циркулирующей воде должен иметь доказанный пороговый эффект, а не только предел содержания карбоната кальция. Он также должен оставаться эффективным в присутствии ионов железа и алюминия, которые часто встречаются в охлаждающей воде после коррозии или переноса осветлителя. Вот почему выбор ингибитора отложений не является универсальным решением.
Ингибитор накипи циркулирующей воды для систем охлаждения высокой жесткости Этот бесфосфорный ингибитор на основе полимера диспергирует отложения карбоната, сульфата и фосфата кальция. Эффективен при концентрации 8–20 ppm, подходит для охлаждающей воды средней и высокой жесткости и щелочности, повышая эффективность теплообменника. Посмотреть продукт → Для предприятий, столкнувшихся с более строгими экологическими ограничениями, предпочтительным выбором становятся программы без фосфора и с низким содержанием фосфора. Фосфор способствует эвтрофикации водоемов, и многие прибрежные или речные электростанции в настоящее время обязаны соблюдать низкие пределы сброса фосфора. Ингибитор коррозии и накипи, не содержащий фосфора, позволяет контролировать как накипь, так и коррозию, одновременно уменьшая нагрузку питательными веществами при продувке.
Бесфосфорный ингибитор коррозии и накипи для охлаждающей воды Содержит бесфосфорные полимеры и ингибиторы коррозии, предотвращает образование накипи и образует защитную пленку на теплообменных поверхностях. Подходит для систем с высоким pH и высокой щелочностью, соответствует требованиям по выбросам с низким содержанием фосфора. Посмотреть продукт → Микробиологический контроль – это вторая половина уравнения охлаждающей воды. Бактериальная слизь, водоросли и грибки снижают теплопередачу и вызывают коррозию под отложениями. Неокисляющие биоциды часто используются для шокового дозирования, поскольку они проникают в биопленку более эффективно, чем окисляющие биоциды, и менее ускоряются при высоком pH охлаждающей воды. График дозирования должен соответствовать времени удержания в системе и химическому составу воды.
При оценке ингибиторов солеотложений инженеры предприятий должны учитывать карбонатную жесткость подпиточной воды и сравнивать ее с рекомендуемыми пределами. Взаимосвязь между жесткостью, щелочностью и циклами концентрации определяет, сколько ингибитора необходимо. Рекомендации по этим ограничениям можно найти в статье. Ингибиторы накипи охлаждающей воды и предел карбонатной жесткости . В этой статье также обсуждается, как чрезмерная жесткость может помешать плохо подобранной программе ингибиторов.
Системы котловой воды и замкнутые контуры
Помимо открытой градирни, электростанции также имеют котловую воду и закрытые контуры охлаждения. Питательная вода котла должна быть деминерализована до необходимой проводимости и содержания кремнезема, а сам котел нуждается в внутренней очистке для предотвращения образования накипи на стенках труб. Химический подход отличается от охлаждающей воды, поскольку температура намного выше, а химический состав воды гораздо более чувствителен.
На многих заводах контур охлаждения с замкнутым контуром обслуживает вспомогательное оборудование, такое как охладители проб, насосы и уплотнения. В отличие от открытой циркулирующей воды, в замкнутом контуре испарение очень незначительное, но все равно подвержено коррозии из-за растворенного кислорода. Для этих систем необходимы специальный ингибитор коррозии воды с замкнутой циркуляцией и поглотитель кислорода.
Тот же принцип применяется и в котле: минимизация коррозии и накипи означает контроль химического состава воды в узком диапазоне. Инженеры предприятий обычно полагаются на показания проводимости, pH, содержания кремнезема и растворенного кислорода, чтобы регулировать дозировку химикатов для обработки.
Выбор правильной химической программы: практические соображения
Когда завод сравнивает программы лечения, возникает искушение сосредоточиться только на цене за килограмм. Но реальная цена заключается в риске производительности. Плохо подобранная химическая программа может привести к выходу из строя конденсатора, выходу из строя труб котла при следующем останове агрегата или замене мембраны обратного осмоса. Ключевые вопросы:
- Соответствует ли химическое вещество фактическому качеству воды на заводе при нормальных и сезонных колебаниях?
- Каково содержание фосфора в составе и соответствует ли он нормам сброса?
- Может ли поставщик обеспечить надежный лабораторный анализ и последовательный процесс контроля качества?
- Будет ли поставщик предлагать технические услуги по оптимизации дозирования и устранению неполадок?
Надежные поставщики должны иметь возможность предоставить сертифицированные CMA отчеты о лабораторных испытаниях, подтверждающие, что продукт был протестирован на работоспособность в репрезентативных водных условиях. Компания также уделяет особое внимание индивидуальным решениям, начиная со стадии разработки продукта и заканчивая условиями эксплуатации конкретного предприятия.
Еще одним практическим фактором является доставка и логистика химиката. Заводу, расположенному в удаленном месте или с ограниченными складскими мощностями, нужен поставщик, который сможет поддерживать надежные графики поставок. Способность поставщика осуществлять поставки в более чем 40 стран предполагает наличие обширного опыта экспорта, что снижает риск перебоев в поставках при проведении технического обслуживания.
Собираем все вместе
Процесс очистки воды на электростанции представляет собой непрерывную цепочку. Предварительная обработка защищает мембраны обратного осмоса, обработка обратного осмоса защищает котел, а обработка охлаждающей воды защищает конденсатор и теплообменники. В каждом звене используются разные наборы химикатов, но все они преследуют одну и ту же цель: поддержание эффективности и предотвращение незапланированных простоев.
Для инженеров предприятий наиболее надежный подход — начать с полного анализа воды, определить целевые показатели производительности для каждой системы, а затем выбрать химическую программу, проверенную на соответствие этим целям. Опыт работы как в циркуляционной охлаждающей воде, так и в очистке обратного осмоса означает, что поставщик может помочь заводу увидеть взаимодействие между системами, а не просто продавать один продукт.
