Создание процессов очистки для надежного высокого

В этом первом выпуске серии рассматриваются несколько важных аспектов предварительной обработки систем подпитки высокой чистоты.

КБрэд Бюкер, Buecker & Associates, LLC

ККэти Перриман, ChemTreat, Inc.

Прошло более столетия с тех пор, как пар впервые был использован для привода турбин/генераторов для производства электроэнергии. По мере того, как технология котлов развивалась от ранних проектов, владельцы электростанций, операторы и технический персонал начали понимать, что растущее давление и температура парогенераторов требуют подпиточной воды высокой чистоты, чтобы минимизировать коррозию и образование накипи. Это привело к развитию технологии ионного обмена (IX) для производства подпитки котлов с низкими концентрациями примесей (частей на миллиард) .

За последние несколько десятилетий мембранные методы, особенно обратный осмос (ОО), стали популярными для первичной деминерализации, при этом ионный обмен теперь служит для «полировки» продукта обратного осмоса для подпитки парогенераторов. В этой серии мы рассмотрим различные аспекты современных технологий и возможности современных систем. В части 1 обсуждаются методы предварительной обработки, которые очень важны для уменьшения загрязнения, накипи и других химических нарушений в мембранах обратного осмоса и смолах IX.

Хотя запасы пресной воды сокращаются (в зависимости от региональных колебаний), многие промышленные предприятия по-прежнему используют подпитку из озер, водохранилищ или рек. Вода перемещается по земному шару в процессе, известном как гидрологический цикл.

Водяной пар может переноситься на многие мили, прежде чем атмосферные условия вызовут конденсацию и осадки. Попутно водяной пар может поглощать газы из атмосферы, в том числе загрязняющие вещества, что изменяет его химический состав. На химический состав воды также влияют почва, минеральные отложения и растительность, по которым течет вода (или фильтруется, превращаясь в грунтовые воды).

В Таблице 1 представлен краткий анализ основных компонентов озера Среднего Запада, проведенный несколько лет назад.

Для парогенераторов-утилизаторов тепла (HRSG) и обычных котлов, работающих на ископаемом топливе, общие рекомендации по очистке сточных вод подпиточной воды следующие:

При сравнении Таблицы 1 с этими рекомендациями становится очевидным, что даже в системах с пресной водой в качестве источника подпитки может потребоваться резкое снижение концентрации примесей перед отправкой воды в котлы высокого давления. Большинство современных энергетических систем, таких как установки комбинированного цикла с котлами-утилизаторами, полагаются в первую очередь на очистку RO и IX для производства воды высокой чистоты.

Подрядчики обычно заменяют отработанные «бутылки» IX сосудами, содержащими свежерегенерированную смолу, что устраняет необходимость регенерации на месте с помощью кислоты и щелочи.

Для конфигурации, показанной на рисунке 2, предварительная обработка в основном направлена ​​на уменьшение загрязнения и роста органических веществ на мембранах обратного осмоса.

В этой статье мы рассмотрим варианты предварительной обработки проблем с поверхностными водами, в том числе:

В 20 веке осветление с помощью мультимедийной фильтрации было распространенным методом удаления частиц из сточных вод отстойников. Хорошо спроектированный и эксплуатируемый осветлитель/фильтр может производить воду с мутностью менее 1 NTU. Однако мембранные технологии микро- и ультрафильтрации стали популярной заменой осветления, за исключением случаев, когда известковое умягчение необходимо для снижения концентрации жесткости и щелочности, которая может быть повышена в некоторых источниках подземных вод. На рисунке 3 ниже показана установка микрофильтрации (МФ) производительностью 300 галлонов в минуту, выбранная в качестве замены устаревшего осветлителя электростанции.

Рисунок 3. Блок микрофильтрации, включающий 24 модуля, необходимые для производства 300 галлонов в минуту фильтрованной питательной воды обратного осмоса. Слева находится входной резервуар для хранения сырой воды с насосами подачи и обратной промывки. Фото Брэда Бьюкера.

Установка снизила мутность подпитки RO с типичного диапазона 0,5–1,0 NTU до менее 0,05 NTU. (2) Это привело к резкому сокращению частоты очистки картриджей обратного осмоса и мембран. Регулярная корректировка дозировок коагулянта и флокулянта для осветлителя в соответствии с меняющимися скоростями потока больше не требовалась. Этот конкретный блок MF оказался чрезвычайно надежным при условии, что его проводили тщательную автономную очистку каждые два-три месяца. Для этого применения (а также для очистки вспомогательных теплообменников по всему объекту) механики завода изготовили переносную емкость со смесителем, нагревателем, шлангами и циркуляционным насосом для подогрева чистящих растворов до температуры около 100°F.