ТЕХНИЧЕСКОЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ

по оптимизации водоподготовительной установки (ВПУ) на ОАО «Нижегородский машиностроительный завод» (НМЗ).

1. Исходные данные.

1.1. В настоящее время на ОАО «НМЗ» в эксплуатации находится ВПУ производительностью 250 м³/ч., работающая по схеме: «Осветление в осветлителях, фильтрация на механических фильтрах (м), двухступенчатое натрий-катионирование (Na₁ и Na₂) на параллельноточных фильтрах».

1.2. Исходной водой для ВПУ является вода р. Волга, качество которой составляет:

- жесткость 2,5-3,0 мг-экв/л

- щелочность 2,0-2,2 мг-экв/л

- солесодержание 175,74 мг/л

- кальций 1,9 мг-экв/л

- магний 0,9 мг-экв/л

- хлориды 7,56 мг/л

- сульфаты 18,17 мг/л

- взвешенные вещества 5,55 мг/л

- перманганатная окисляемость 9,3 мгО/л

- величина рН 6,5-7,5

1.3. Состав основного фильтровального оборудования, эксплуатируемого на ВПУ составляет:

- механические фильтры диаметром 3,0м (6шт., гравий);

- натрий-катионитные фильтры I ступени диаметром 2,0м (8шт., КУ-2-8, сульфоуголь).

- Натрий-катионитные фильтры II ступени диаметром 3,0 м (4 шт., КУ-2-8, сульфоуголь).

1.4. Качество химочищенной воды после ВПУ должно обеспечить следующие нормативные требования питательной воды паровых котлов:

- прозрачность по «шрифту» не менее 40 см;

- жесткость общая не более 15 мкг-экв/л;

- содержание железа не более 300 мкг/л;

- содержание кислорода не более 100 мкг/л;

- значение нефтепродуктов 3мг/л.

1.5. Проблемы, возникающие при работе существующей ВПУ (по данным Заказчика):

- вынос фильтрующего материала (износ дренажно-распределительных систем ионитных фильтров);

- не удовлетворяет качество химочищенной воды.

Дополнительно необходимо отметить, что технологическая схема ВПУ не предусматривает снижение щелочности и окисляемости исходной воды, что как следствие приводит к повышению содержания углекислоты в паре и соответственно к низкой величине рН 6,5 конденсата (коррозия конденсатопроводов).

2. Основные технические решения по реконструкции ВПУ.

2.1. В настоящее время одним из перспективным направления по реконструкции ВПУ является переход на противоточную технологию ионного обмена АПКОРЕ, которая позволяет:

- обеспечить высокое качество химочищенной воды;

- сократить количество установленных фильтров почти в два раза за счет отказа от второй ступени ионирования и за счет высоких скоростей фильтрования исходной воды;

- снизить эксплуатационные затраты в 1,5-2 раза за счет снижения потребления химреагентов, количества сточных вод и потребности в ежегодной досыпке фильтрующих материалов (иониты).

Для внедрения технологии АПКОРЕ используются существующие корпуса фильтров типа ФИПаI (производство ТКЗ) с заменой внутренних распредустройств на коллекторно-лучевые дренажи с полимерными колпачками фирмы КSH (Германия). При этом на верхнем распредустройстве используются колпачки с щелью 0,5 мм, а на нижнем – с щелью 0,2 мм. Срок службы данных устройств составляет более 20 лет.

Принцип работы противоточного ионитного фильтра по технологии АПКОРЕ представлен на рис.1.

Умягчение исходной воды осуществляется путем её фильтрования через слой монодисперсного катионита (однородный гранулометрический состав диаметром зерна катионита 0,6 мм) марки «Дауэкс Моно С-600» в направлении сверху вниз.

Периодическая регенерация фильтра производится 7-8%-ым раствором соли (NaCl) в направлении снизу вверх. При этом раствор соли готовится на умягченной воде.

Для защиты верхнего распределительного устройства от забивания рабочими частицами ионита в верхнюю часть фильтра загружается плавающий инертный материал марки «Дауэкс IF-62» (гранулированный полиэтилен).

Использование импортного катионита обосновано его лучшими технологическими характеристиками (высокая механическая и осмотическая прочность, лучшая гидравлика, высокая обменная емкость, длительный срок службы). Норма на ежегодную досыпку монодисперсного катионита Моно С-600 составляет менее 2% (для КУ-2-8 ежегодная досыпка – 10%, а для сульфоугля – 30%).

Первая в РФ установка ВПУ по технологии АПКОРЕ внедрена на ТЭЦ-12 Мосэнерго специалистами ООО «Промышленные системы» в 1999 году и на основании ее опыта эксплуатации в настоящее время ведутся работы по реконструкции и новому строительству ВПУ на ряде объектах (Калининская и Белоярская АЭС, Якутская ТЭЦ, Улан-Уденская ТЭЦ-1, Ангарский НХК, Рязанский НПЗ и др.).

2.2. Дополнительно специалистами «Промышленные системы» разработана модернизированная противоточная технология («центральная труба») с целью снижения капитальных затрат и сокращения сроков реконструкции.

Принцип работы данной технологии представлен на рис.2.

2.2.1. Режим работы фильтра (рис.2б.)

Подача исходной воды осуществляется двумя потоками. Первый направляется снизу вверх в центральную трубу со скоростью, обеспечивающей вытеснение из трубы в свободное пространство вспомогательного слоя ионита. Через 2-3 мин. второй поток направляется сверху вниз через верхнее дренажно-распределительное устройство, слой инертного материала, вспомогательный слой ионита, расположенный в свободном пространстве, и далее совместно с первым потоком через основной слой ионита сверху вниз. Очищенная вода выводится из фильтра через нижнее дренажно-распределительное устройство.

Такая работа обеспечивает защиту основного слоя ионита (80-90% всего объема) от загрязнения взвешенными примесями, присутствующими в исходной воде. Производительность фильтра на 20-25%выше, чем в схеме с однопоточной подачей исходной воды на фильтр.

2.2.2. Режим регенерации (рис.2в.)

При повышении на выходе допустимой концентрации соответствующих ионов фильтр отключается на регенерацию. Под действием силы тяжести вспомогательный слой ионита оседает из свободного пространства в центральную трубу. Энергичное трение ионитовых зерен друг о друга обеспечивает механическое очищение их поверхностей. Восстановление обменной емкости ионита (регенерация) производится в следующей последовательности:

- в центральную трубу снизу вверх подается исходная вода, поток которой вытесняет вспомогательный слой ионита в свободное пространство и зажимает его основной слой;

- далее через нижнее дренажно-распределительное устройство поступает регенерационный раствор, который последовательно проходит слой ионита и слой инертного материала. Отработанный регенерационный раствор выводится из фильтра через верхнее распредустройство;

- после подачи регенерационного раствора производится отмывка ионита умягченной водой. Время отмывки составляет 20-40 мин. Перед включением фильтра в работу производится дополнительная отмывка воды в дренаж.

Для опробования новой противоточной технологии в 2000 г. на ОАО «Комсомолец» (г. Тамбов) был реконструирован параллельноточный натрий-катионитный фильтр ФИПа I-1,0-0,6. При общей жесткости исходной воды в пределах 4-5 мг-экв/л жесткость умягченной воды на выходе из реконструированного фильтра не превышает 5 мкг-экв/л.

3. Предложение ООО «Промышленные системы» по реконструкции ВПУ ТЭЦ ОАО «НМЗ».

3.1. Для объективного выбора технологии в настоящем предложении рассмотрены два варианта реконструкции ВПУ:

3.1.1. Вариант 1. Технологическая схема ВПУ после реконструкции «фильтрация на осветлительных фильтрах (МФ), одноступенчатое натрий-катионирование (Na_прот) на противоточных фильтрах по технологии АПКОРЕ».

3.1.2. Вариант 2. Технологическая схема ВПУ после реконструкции: «фильтрация на осветлительных фильтрах (МФ), одноступенчатое натрий-катионирование (Na_прот) на противоточных фильтрах по технологии ООО «Промышленные системы».

3.2. Для обеспечения проектной производительности ВПУ 250 м³/ч по обоим вариантам будет задействовано 6 шт. существующих осветлительных фильтров и 5 шт. противоточных натрий-катионитных фильтров (реконструкция существующих Na-кат. фильтров I ступени) исходя из следующих режимов их работы:

- семь фильтров (четыре мф и три Na_прот) находятся в работе;

- два фильтра (один мф и один Na_прот) на регенерации;

- два фильтра (один мф и один Na_прот) – пустые (без загрузочных материалов) для гидроперегрузки на случай ремонта.

Таким образом, из существующих 18 шт. фильтров в эксплуатации остается 11 шт. фильтров, а освободившиеся 7 шт. фильтров (3 шт. Na-кат. фильтра I ст. и 4 шт. Na-кат. фильтра II ступени) подлежат демонтажу, либо используются для иных целей (конденсатоочистки, подпитки теплосети и пр.)

3.3. Объемы работ, необходимых для реконструкции ВПУ по обоим вариантам представлены в табл.1.

Таблица №1.

№№ п.п.	Наименование работ	Вариант 1.	Вариант 2.
1	2	3	4
1.	Замена нижних и верхних дренажно-распределительных устройств в фильтрах ФИПа I-2,0-0,6, количество комплектов.	5	5
2.	Установка центральных труб в фильтрах ФИПа I-2.0-0.6, количество комплектов.	-	5
3.	Насос подачи раствора соли Q=50 м³/ч, количество.	2	-
4.	Насос собственных нужд ионитных фильтров Q=100 м³/ч, количество	3	-
5.	Замена трубопроводов подачи регенерационного раствора, L=100м, d_у 150.	+	-
6.	Замена трубопровода отвода регенерационных стоков, L=150м, d_у 150	+	-
7.	Выполнение химической защиты внутренних поверхностей ионитных фильтров, м²	150	150
8.	Поворотные заслонки с ручным приводом, количество: - d_y 150 - d_y 100 - d_y50	30 20 -	- - 5
9.	Трубопроводы переобвязки ионитных фильтров, пог. м. - d_y 150 - d_y 50	100 -	20 20
10.	Контрольно-измерительные приборы, шт. - расходомер - концентратомер	8 2	13 2
11.	Фундаменты под насосы, м³	5	-
12.	Заливка бетоном днища фильтров, м³	10	10

Продолжение таблицы №1.

№№

п.п.

Наименование работ

Вариант 1.

Вариант 2.

13.

Загрузочные материалы, м³:

- инертный материал (гранулированный полиэтилен)

- Сильнокислотный катионит Дауэкс Моно С-600

- сильнокислотный катионит Пьюролайт С-100Е

- итого

4. Качество химочищенной воды после ВПУ:

- жесткость менее 10 мкг-экв/л.

5. Количество сточных вод – менее 2% от проектной производительности ВПУ (250 м³/ч), т.е. 5 м³/ч.

6. Стоимость реконструкции ВПУ

№№ п.п.	Наименование работ	Стоимость, тыс. руб.
№№ п.п.	Наименование работ	Вариант 1.	Вариант 2.
1	2	3	4
1.	Выполнение проектной и конструкторской документации	620,00	100,00
2.	Поставка оборудования и устройств	1980,00	1890,00
3.	Строительно-монтажные работы	3840,00	2140,00
4.	Поставка загрузочных материалов	3240,00	2250,00
5.	Шеф-монтаж и пуско-наладочных работ	360,00	105,00
6.	Итого	10040,00	6485,00
7.	НДС 20%	2008,00	1297,00
8.	Включая НДС	12048,00	7782,00

7. Сроки реконструкции ВПУ:

- вариант 1. – 8-12 месяцев

- вариант 2 – 4-6 месяца.

8. Выводы.

Учитывая минимальные затраты и сроки реконструкции предлагается для реализации технологическая схема ВПУ по варианту 2.

При этом реконструкция ВПУ позволит:

- сократить количество оборудования (фильтры) почти в 2 раза, т.е. с 18 шт. до 11 шт.;

- сократить расходы химических реагентов (NaCl) и соответственно количество сточных вод в 2-3 раза;

- повысить надежность работы установки и соответственно теплоэнергетического оборудования (паровые котлы+) за счет высокого качества очищенной воды при меньшем составе оборудования ВПУ.

- снизить количество ежегодно досыпаемых катионитов в ионитные фильтры в 5-8 раз, т.е. с 7-10 м³/год до 0,7-1,2 м³/год.