Йошкаролинская ТЭЦ-1

Существующее положение.

Существующая химводоочистка Йошкар-Олинской ТЭЦ-1 предусматривает подготовку:

- умягченной воды для подпитки паровых котлов;

- декарбонизованной воды для подпитки теплосети с открытым водоразбором.

Подогрев сетевой воды производится в водогрейных котлах.

Температурный график теплосети – 150/70⁰С со срезкой до 130^оС.

Проектной технологической схемой подготовки воды для подпитки теплосети предусмотрено:

- осветление исходной воды на механических фильтрах;

- водород – катионирование в режиме «голодной» регенерации на параллельноточных фильтрах;

- буферная фильтрация;

- удаление свободной углекислоты в декарбонизаторах.

Проектная производительность водоподготовительной установки по декарбонизованной воде – 400 м³/час.

Небольшая часть декарбонизованной воды подается на установку двухступенчатого натрий - катионирования для получения питательной воды паровых котлов.

Заказчиком в 2002 г. выполнен ряд мероприятий, направленных на повышение надежности эксплуатации химводоочистки:

- баки декарбонизованной воды малой емкости заменены на бак единичной емкостью 300 м³;

- введен в эксплуатацию новый склад серной кислоты, примыкающий к котельному цеху.

Фактический состав основного оборудования установки подготовки воды для подпитки теплосети и его техническая характеристика приведены в

таблице 1.

Таблица 1.

№ п/п	Наименование	Кол-во, шт.	Тип, характеристика	Примечание
	Механический фильтр (трехкамерный)	2	ФОВ-3К-3,4-0,6 Ø 3400	Загрузка – антрацит
	Водород – катионитный фильтр с «голодной» регенерацией	6	ФИПа I – 3,0-0,6 Ø 3000	Загрузка – сульфоуголь
	Буферный фильтр	2	ФИПаI-3,0-0,6 f3000	загрузка -сульфоуголь
	Декарбонизатор	4	Q=200м³/час

	Насос декарбонизованной воды	4	200 - Д 90 Q = 720 м³/час H = 90 м. в. ст.

В сложившихся компоновочных условиях фильтровальное оборудование размещено в двух помещениях:

- ионитные фильтры №№ 1-5 – в здании котельного цеха;

- ионитные фильтры №№ 6-8, механические фильтры – в «пристрое» к котельному цеху.

Источник водоснабжения.

Исходной водой химводоочистки является вода артезианских скважин. Предусмотрена возможность подмеса водопроводной воды из кольцевой сети горводопровода.

Показатели качества исходной воды за 2003 г. представлены Заказчиком и приведены в табл. 2.

Таблица 2.

№ п/п	Наименование	Величина
№ п/п	Наименование	мг/дм³	мг-экв/дм³
1	Жесткость общая	-	2,1 – 3,0
2	Щелочность общая	-	1,9 - 3,0
3	Кальций (Са²⁺)	34,0 - 50,0	1,7 - 2,5
4	Магний (Mg²⁺)	5,0 - 6,0	0,4 – 0,5
5	Натрий (Na⁺) (рассчитан по уравнению электронейтральности)	6-15	0,24 – 0,61
6	Сульфаты (SO₄^2-)	6,6 - 8,2	0,14 – 0,17
7	Хлориды (Cl^-)	5 – 10	0,14 – 0,28
8	Нитраты (NO₃^-)	10	0,16
9	Окисляемость	0-0,8 мг 0/дм³	-
10	Свободная углекислота	44-55	-
11	Железо	0,2-0,58	-
12	Показатель pH	6,4 – 6,9	-
13	Взвешенные вещества	отсутствие
14	Сухой остаток	152-196	-

Для технологических расчетов принят химический состав исходной воды при максимальной щелочности.

Требования к качеству подпиточной воды теплосети

- содержание свободной углекислоты, мг/дм³, - 0;

- pH, не более – 8,3-9,0;

- содержание растворенного кислорода, мкг/дм³, не более – 20;

- содержание нефтепродуктов, мг/дм³, не более – 0,1;

- содержание взвешенных веществ, мг/дм³не более – 5;

- карбонатный индекс И_к, (мг - экв/дм³)², не выше – 1,5.

Требования, предъявляемые к качеству подпиточной воды теплосети в части карбонатного индекса, обеспечивается проектной технологической схемой водоподготовки.

Заданные значения содержания свободной углекислоты, величины рН и содержания растворенного кислорода достигаются за счет деаэрации декарбонизованной воды.

Цель реконструкции.

Целью реконструкции химводоочистки является увеличение выработки декарбонизованной воды для подпитки теплосети с открытым водоразбором до 800 м³/час.

Заданная производительность водоподготовительной установки не может быть обеспечена существующими фильтрами в силу гидравлических и технологических ограничений.

Одним из наиболее перспективных методов одновременного удаления карбонатной жесткости, щелочности и частичного умягчения воды для котельных является ее обработка на карбоксильных катионитах, позволяющих реально повысить производительность ХВО и сократить количество регенераций до приемлемого уровня.

Поскольку рабочая обменная емкость карбоксильных катионитов практически на порядок превышает емкость сульфоугля, а гранулометрический состав и физическая устойчивость смол позволяют осуществлять стадию умягчения и снижения щелочности воды при высоких линейных скоростях фильтрования (до 40 м/ч), имеется реальная возможность сокращения металлоемкости ВПУ, и повышения производительности действующего оборудования. Кроме того снижается расход воды на собственные нужды водород-катионитных фильтров и, соответственно, сброс сточных вод ВПУ, и уменьшаются статьи в виде платы за воду и сброс сточных вод.

Технологический регламент карбоксильных фильтров.

Высокая динамическая (рабочая) обменная емкость катионитов определяет специфику эксплуатации фильтров с «голодной» регенерацией, загруженных синтетическими карбоксильными катионитами.

Производственные испытания Амберлайт JRC – 86 позволили определить оптимальные режимы его эксплуатации, взрыхления, регенерации и отмывки.

Согласно «Технологическому бюллетеню» фирмы – производителя карбоксильного катионита Амберлайт JRC – 86 рабочая скорость потока рекомендуется в пределах 5-50 м/час. Фактическая скорость фильтрации гидравлически ограничена трубопроводами обвязки и внутренними распределительными устройствами серийного ионитного фильтра ТКЗ и составляет 5-25 м/час (по опыту эксплуатации рекомендуется максимальная производительность фильтра Ø 3000-150 м³/час).

Производительность установки 800 м³/час обеспечивается существующими водород – катионитными фильтрами исходя из следующего режима их работы:

- 6 фильтров – в работе;

- 1 фильтр – регенерационный;

- 1 фильтр – гидроперегрузки.

При использовании декарбонизованной воды для приготовления регенерационного раствора возможно увеличение производительности ХВО на 120м³/час. При этом единичная производительность водород-катионитных фильтров составит 155м³/час.

Все фильтры обвязываются по основному и вспомогательным потокам.

Для объективной информации о технологических характеристиках фильтров устанавливаются расходомерные электромагнитные устройства типа «Взлет- ЭР» исполнение ЭРВС – 510 на трубопроводах подвода осветленной воды к каждому водород – катионитному фильтру

Для исключения потерь катионита и загрязнения обработанной воды на выходе каждого водород – катионитного фильтра устанавливается фильтр – ловушка ионитов. Контроль за выносом материала при дефектах нижнего распредустройства фильтра производится по перепаду давления на ионитной ловушке.

При увеличении перепада давления до 0,5 кгс/см² фильтр – ловушка промывается обратным током обработанной воды со сбором фильтрующего материала в сетчатый мешок. Давление до и после ловушки измеряется по показаниям манометров.

Товарный карбоксильный катионит поставляется в H^--форме и в течение первого фильтроцикла после загрузки «свежего» материала водород – катионированная вода будет содержать остаточную кислотность.

Заданная щелочность обработанной воды обеспечивается за счет подмеса осветленной воды в катионированную воду через – временную перемычку Ду 100 между коллекторами осветленной и Н-катионированной воды на декарбонизаторы. Перемычка размещается в районе водород- катионитного фильтра № 5. Расчетный расход осветленной воды ~ 20-30% от нагрузки ВПУ. Контроль за качеством смешанного потока производится через пробоотборную линию, врезанную в трубопровод водород-катионированной воды после подмеса.

Первичная загрузка карбоксильного катионита в фильтры и перегрузка материала в процессе эксплуатации (при ремонтах фильтров) производится с использованием гидротранспортера передвижного и резиново-тканевых рукавов Ду100 (имеется в наличии у Заказчика).

Взрыхление.

В соответствии с рекомендациями ВТИ и НИИВОДГЕО скорость взрыхляющей отмывки должная составлять – 12-15 м/час (85-106 м³/час), продолжительность взрыхления 15 – 20мин.

Для улучшения эффективности процесса отмывки катионита при взрыхлении и предупреждения выноса ионообменной смолы предусматриваются следующие мероприятия:

1. Водо-воздушная промывка.

В выходные трубопроводы водород-катионитных фильтров (в нижнее распредустройство) подводится сжатый воздух трубопроводами Ду50, подключенными к коллектору Ду65.

Сжатый воздух под давлением 2-3 кгс/см² подается перед взрыхлением постепенным открытием вентиля у фильтра. Отвод воздуха из фильтра производится через воздушник. Продолжительность барботажа воздухом – 10 мин.

Сжатый воздух подается от стационарной компрессорной поршневой станции ПКС-5,25А вновь устанавливаемой силами Заказчика взамен существующего компрессора.

На трубопроводе подвода сжатого воздуха к фильтрам по ходу среды устанавливаются два регулятора прямого действия «после себя» и предохранительный клапан, обеспечивающие снижение давления с 7 до3 кгс/см².

2. Контроль скорости восходящего потока взрыхляющей воды реализуется за счет установки расходомерных устройств «Взлет – ЭР» исполнение ЭРСВ-510 на трубопроводах взрыхления.

Для взрыхляющей промывки используется осветленная вода после механических фильтров. Для водород – катионитных фильтров №№ 6-8, установленных в пристрое, прокладывается индивидуальный трубопровод Ду 125 взрыхляющей промывки. Узел контроля воды на взрыхление устанавливается между механическими фильтрами.

3. Объединение свободных сливов из верхних распредустройств фильтров трубопроводом и установка на выходе его в дренажный канал фильтр – ловушки для улавливания ионообменной смолы при нарушении условий регламента взрыхляющей промывки.

Коллектор верхних дренажей Н-фильтров №№ 1-5 прокладывается по нулевой отметке, Н-фильтров №№ 6-8, с учетом стесненных условий, в дренажном канале с выходом на нулевую отметку между механическими фильтрами для установки фильтр-ловушки.

Контроль за выносом материала ведется по перепаду давления на ионитной ловушке. Промывка фильтр – ловушек производится водой в направлении, противоположном сбросу вод от взрыхляющей промывки.

Сбор ионита из фильтр-ловушки производится в сетчатый мешок.

Для промывки фильтр-ловушки водород-катионитных фильтров № 1-5 используется вода из коллектора осветленной воды, фильтров №№ 6-8 – сырая вода от входного трубопровода механического фильтра № 2.

Регенерация.

Для исключения выпадения гипса в пределах фильтрующего слоя устанавливается:

- расход воды на приготовление регенерационного раствора в количестве 140м³/час (скорость пропуска через фильтр 20м/час);

- концентрации регенерационного раствора серной кислоты – 0,6%.

Остаточная щелочность обработанной воды 0,7мг-экв/дм³ обеспечивается при удельном расходе серной кислоты на регенерацию 104-106% от стехиометрического (51-52 г-/г-экв поглощенных катионитов).

Технические решения по корректировке проектной схемы узла приготовления регенерационного раствора серной кислоты направлены на выполнение технологического регламента водород-катионитных фильтров, загруженных карбоксильным катионитом:

1. Трубопроводы эжектирующей воды и трубопровод регенерационного раствора серной кислоты (в пределах склада кислоты) приняты Ду 150 с учетом пропуска расчетного расхода воды на приготовление регенерационного раствора Q=140 м³/час.

2. По данным эксплуатации в отдельные периоды возможно падение напора в трубопроводе исходной воды (всасывающий коллектор насосов сырой воды). В этом случае с учетом гидравлических потерь сети (подогреватели, механические фильтры, трубопроводы, арматура), давление в коллекторе осветленной воды составляет 3-4 кгс/см², что не обеспечит параметры эжектирующей воды для струйного насоса НСФБ 40/47 (Рвх=5кгс/см²) и его стабильную работу. На период падания давления исходной воды для приготовления регенерационного раствора серной кислоты в дополнение к осветленной воде предусматривается использование декарбонизованной воды от напора одноименных насосов.

Трубопроводы осветленной и декарбонизованной воды с секционирующими задвижками на каждом трубопроводе объединяются общим коллектором, подключенным к струйному насосу. На коллекторе по ходу потока устанавливается расходомерное устройство типа «Взлет – ЭР» исполнение ЭРСВ -510 для контроля расхода эжектирующей воды и регулирующая арматура в ручном исполнении. Диск регулирующей арматуры устанавливается в положение, соотвествующее заданному расходу – 140м³/час.

3. Предусмотренный проектом эжектор для регенерации Н-фильтров, загруженных сульфоуглем, заменяется на новый струйный насос (эжектор) НСФБ 40/47 с пропускной способностью 120-140м³/час.

4. Для контроля за концентрацией раствора серной кислоты на трубопроводе регенерационного раствора на расстоянии 1,5м от эжектора устанавливается концентромер КАЦ-021 (ООО «Техноприбор») и пробоотборная линия для ручного анализа пробы.

5. Предусматривается автоматическое поддержание концентрации регенерационного раствора 0,6% регулирующим затвором с электроприводом АИ7 407 000 2-НЛ (ЗАО «Арматек»).

6. На трубопроводе подачи концентрированной серной кислоты перед эжектором устанавливается клапан обратный шаровой с проточной частью из фторопласта – КОШФ-50 (изготовитель ПКП «МИТО» г. Кирово-Чепецк).

Запорная арматура на трубопроводах концентрированной серной кислоты – 30 нж 41 нж 1 (материал 12Х18Н12МЗТЛ) принята по рекомендации Заказчика.

В таблице 3 представлена, режимная карта водород-катионитных фильтров, загруженных карбоксильным катионитом.

Наименование операции	Наименование технологических показателей						Примечание
Наименование операции	Продолжительность, мин	Расход, м³/ч	Тип реаген-та	Расход Реаген-та, л/ч	Концентрация раствора, %	Объем стоков м³	Примечание
Водород- катионитный карбоксильный фильтр	Фильтроцикл – 48 часов	-	-	-	-	-
1. Взрыхление сжатым воздухом	10	-	-	-	-	-	Сжатый воздух
2. Взрыхление водой	20	100				33	Осветленная вода
3. Пропуск регенерационного раствора	59	140	Н₂SO₄	500	0.6	138	Осветленная вода (декарбонизо- ванная вода)
4. Отмывка по линии пропуска регенерационного раствора	10	140	-	-	-	22	Осветленная вода
5. Отмывка по рабочей схеме	16	120	-	-	-	32	Осветленная вода

Примечание