Пользовательского поиска

 

 

 

 

 
                  

 

 

 

ОАО «Чепецкий механический завод»

 

 

 

Реконструкция

водоподговительной установки

 

ТЕХНИЧЕСКОЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва, 2002г.

 
 


 

 

 

 
                  

 

ОАО «Чепецкий механический завод»

 

Реконструкция

водоподговительной установки

 

ТЕХНИЧЕСКОЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аннотация.

 

При составлении технического предложения, в том числе технологических решений, учтен передовой зарубежный и отечественный опыт строительства и эксплуатации водоподготовительных установок, а также требования и взгляды руководства предприятия к созданию современной станции химводоочистки.

Основой технических решений является использование прогрессивной технологии ионного обмена  UP.CO.RE, а также реконструкция осветлителей (установка тонкослойных модулей и рециркуляция шлама).

ООО «Промышленные системы» является сублицензиатом по внедрению в проекты противоточной технологии ионного обмена UP.CO.RE концерна «Дау Кемикал» на территории России и стран СНГ. При этом  специалистами ООО «Промышленные системы» данная технология адаптирована по применению ее на отечественном оборудовании (ТЭЦ-12, Мосэнерго).

В настоящее время источником технического водоснабжения ТЭЦ является вода р.Чепцы, качество которой периодически ухудшается по органическим веществам из-за сбросов вышестоящих промпредприятий. В результате существующая ВПУ не обеспечивает качество питательной воды энергетических котлов в соответствии с требованиями ПТЭ.

Данная работа не подлежит размножению или передаче другим организациям и лицам без согласования ООО «Промышленные системы».

 

 

 

 

 

 


Содержание

 

1.                 Введение ……………………………………………………

2.                 Организация проектирования и реконструкции ВПУ …...

3.                 Существующие передовые противоточные технологии ионного обмена ……………………………………………

4.                  Описание технологической схемы ВПУ после реконструкции

4.1.         Установка предварительной очистки воды (предочистка).……………………………………………………

4.2.         Установка умягчения………………………………

5.                 Описание конструкции противоточного фильтра ………

6.                 Эксплуатация противоточного фильтра …………………

7.                 Этапы выполнения реконструкции ВПУ……………………

8.                 Выводы ………………………………………………………

5

10

 

11

16

 

16

20

26

26

27

29

Приложения:

Рис. 1.          Принципиальная технологическая схема ВПУ после реконструкции

Рис. 2. Принцип работы противоточного натрий-хлор - ионитного фильтра (модернизация UP.CO.RE)

 


           

1.            Введение

В настоящее время на ОАО «ЧМЗ» в эксплуатации находится водоподготовительная установка (ВПУ), обеспечивающая получение умягченной воды в объеме 350 м3/ч для подпитки паровых котлов давлением до 40 кгс/см2.

Исходной водой для ВПУ подпитки котлов является вода реки Чепцы, химический состав которой представлен Заказчиком и указан в табл. 1.

Таблица 1

 

Химический состав р.Чепцы

 

Наименование показателя

Единица измерения

Величина

1.       Величина рН

 

7,6-8,6

2.       Перманганатная окисляемость

МгО

5,1-14,6

3.       Жесткость общая

Мг-экв./л

4,8

4.       Щелочность

Мг-экв./л

5,2

5.       Кальций

Мг-экв./л

3,6

6.       Магний

Мг-экв./л

1,2

7.       Натрий

Мг-экв./л

1,1

8.       Железо

Мг-экв./л

300

9.       Солесодержание

Мг-экв./л

320

10.  Хлориды

Мг-экв./л

0,52

11.  Сульфаты

Мг-экв./л

0,19

 


Таблица 2

Состав существующего основного оборудования ВПУ

подпитки котлов и его техническая характеристика

 

п/п

Наименование

оборудования

Кол-во, шт.

Тип, характеристика

Примечание

1

2

3

4

5

  1.  

Осветлитель

3

ЦНИИ-3, Q=150 м3

Qфакт=60-80 м3

  1.  

Бак коагулированной воды

3

 

 

  1.  

Осветлительный (механический) фильтр

10

ФОВ-3,0-0,6

антрацит

  1.  

Водород-катионитный фильтр

8

ФИПа I-2,0-0,6

 

Сульфоуголь

  1.  

Натрий-катионитный фильтр I ступени

6

 

ФИПа I-2,0-0,6

 

КУ-2-8

  1.  

Декарбонизатор

2

Q=200 м3

 

  1.  

Бак декарбонизованной воды

2

 

 

  1.  

Насос декарбонизованной воды

3

 

 

  1.  

Натрий-катионитный фильтр II ступени

2

2

ФИПа II-2,0-0,6

ФИПа II-2,0-0,6

КУ-2-8

  1.  

Насос осветленной (коагулированной) воды

3

 

 

  1.  

Насос умягченной воды

3

 

 

  1.  

Бак умягченной воды

2

V =160 м3

 

 

Необходимо отметить, что на ВПУ подпитки котлов (до 40 кгс/см2) задействовано 10 шт. осветлительных (механических) и 18 шт. ионитных (натрий-катионитных и водород-катионитных) фильтров.

В настоящее время перед ТЭЦ стоит проблема по обеспечению нормативных требований ПТЭ по качеству питательной воды котлов до 40 кгс/см2. Учитывая перегруженность ВПУ оборудованием, использующим устаревшие технологии, а также необходимость замены ионитов (загрузка фильтров), предлагается провести поэтапную реконструкцию водоподготовки ТЭЦ с внедрением новой технологии, разработанной фирмой «Дау Кемикал» (США) и адаптированной специалистами ООО «Промышленные системы» для отечественного оборудования, которая позволит:

-                     обеспечить нормируемое качество питательной воды энергетических котлов;

-                     сократить количество ионитных фильтров;

-                     сократить производственные площади ВПУ;

-                     сократить расход химических реагентов и количество сточных вод в 3-4 раза.

 

2.            Организация проектирования и реконструкции ВПУ.

Компания ООО «Промышленные системы» предлагает выполнение работ по реконструкции водоподготовки, исходя из комплексного решения задачи.

В первую очередь основное внимание будет уделено снижению стоимости реконструкции при максимальном сохранении имеющихся помещений, коммуникаций, устройств и оборудования. При этом внедрение передовых  технологий обработки воды позволит сократить объемы и сроки реконструкции, снизить эксплуатационные затраты, улучшить экологические показатели химводоочистки.

При выполнении строительной  части проекта будет предусмотрено использование современных высокоэффективных материалов для выполнения гидроизоляционных, теплоизоляционных, антикоррозионных, отделочных и прочих работ.

Основой успешной работы на ВПУ может быть комплексный подход, т.е. реконструкция объекта со сдачей его Заказчику «под ключ», что включает выполнение следующих работ и услуг:

1.     Проектная и конструкторская документация.

2.     Поставка оборудования, трубопроводов, арматуры, приборов, кабельной продукции, конструкций, устройств, материалов и ионообменных смол.

3.     Строительно-монтажные работы и антикоррозионные покрытия оборудования и трубопроводов.

4.     Авторский надзор и шеф-монтаж.

5.     Пуско-наладочные работы и разработка режимных карт.

6.     Комплексное опробование и сдача объекта в эксплуатацию при достижении проектных показателей.

Перечень работ и услуг безусловно согласовывается с Заказчиком, все работы выполняются по этапам в сроки подтвержденные Заказчиком. Со своей стороны фирма «Промышленные системы» принимает на себя обязательства по комплектованию, размещению заказов и поставке оборудования, трубопроводов, арматуры, приборов и пр. в полном объеме и сроки, увязанные со сроками выполнения этапов работ.

 

3.            Существующие передовые противоточные технологии ионного обмена.

 

В настоящее время (в условиях реструктуризации энергетики и повышения конкурентоспособности предприятий) наиболее актуальной проблемой становится модернизация существующего оборудования ТЭС с целью снижения эксплуатационных затрат и, соответственно, себестоимости производимой продукции.

В области водоподготовки перспективным направлением является реконструкция водоподготовительных установок (ВПУ) подпитки энергетических котлов, котлов-утилизаторов (промэнергетика) и теплосети при использовании современных технологий и загрузочных материалов.

Для подпитки энергетических котлов высоких параметров, в основном, используется  деминерализованная (обессоленная) вода, при получении которой на ВПУ в отечественной практике широко применяется традиционная технология ионного обмена по схеме двух ступенчатого химического обессоливания исходной воды на базе параллельно-точных ионитных фильтров производства ТКЗ, БКЗ и других предприятий. При этом используемые в схемах ВПУ отечественные гелевые полистирольные иониты не только не обеспечивают  необходимую степень очистки подпиточной воды до требований ПТЭ (РД 34.20.501-95), но и подвержены необратимому загрязнению органическими  соединениями, что в свою очередь приводит к их старению («отравлению») и к сокращению срока эксплуатации. Негативные последствия  этого загрязнения существенно влияют на технико-экономические и экологические показатели ВПУ.

Для подпитки котлов давлением менее 3,9 МПа (40 кгс/см2) используется умягченная вода, для получения которой применяется двухступенчатое натрий-катионирование.

Опыт внедрения прогрессивных технологий противоточного ионирования с использованием зарубежных ионитов (карбоксильные катиониты, макропористые слабоосновные аниониты, монодисперсные иониты, то есть иониты с однородным гранулометрическим составом и др.) позволяет (по сравнению с существующей параллельно-точной  технологией) обеспечить:

-         снижение расходов химических реагентов (кислоты, щелочи, соли) в 1,5-2 раза;

-         сокращение количества установленного оборудования (фильтры, насосы, баки), арматуры и трубопроводов в 2-3 раза;

-         уменьшение количества воды на собственные нужды ВПУ и соответственно количество сточных вод, сбрасываемых в поверхностные водоемы  в 3-4 раза;

-         снижение потребности в ежегодной досыпке ионитов в ионитные фильтры ВПУ в 4-6 раз.

При этом качество обессоленной или умягченной воды, получаемой при одноступенчатой схеме противоточного ионирования, соответствует требованиям ПТЭ и отраслевым нормативам.

Кроме того, ежегодная экономия эксплуатационных затрат (реагенты, сточные воды, исходная вода, пар, электроэнергия) при производительности обессоливающей установки в пределах 150-200 м3/ч составляет 4-7 млн.руб/год (в ценах I квартала 2002 года).

К сожалению, при всех достоинствах противотока в эксплуатации находится незначительное количество ВПУ, которые работают либо по отечественной противоточной технологии (разработка ВТИ, ВНИИАМ и ТКЗ) – Среднеуральская ГРЭС; Первоуральская ТЭЦ, ТЭЦ-27 Мосэнерго, либо по зарубежным технологиям - таким как АМБЕРПАК (ГЭС-1 Мосэнерго, Тбилисская ГРЭС), ШВЕБЕБЕД («Акрон», «Куйбышевазот»), АПКОРЕ (Киевская ТЭЦ-5, ТЭЦ-12 Мосэнерго, «Тольяттиазот»).

Основными из причин, сдерживающих широкое внедрение противоточных технологий на ВПУ, являются следующие:

-         низкое качество осветленной воды после стадии предварительной очистки воды (осветлители типа ВТИ или ЦНИИ МПС), а именно высокое содержание взвешенных веществ (более 5 мг/дм3), что, в свою очередь, исключает использование технологий ШВЕБЕБЕД и АМБЕРПАК (содержание взвеси в воде перед ионитными фильтрами  не должно превышать 0,5 мг/дм3);

-         сложная конструкция противоточных фильтров (разработка ВТИ, ВНИИАМ, ТКЗ) и технологические приемы по обеспечению неподвижности слоя ионитов при восходящем потоке регенерационного раствора, что снижает надежность их эксплуатации;

-         жесткая зависимость от изменений производительности ВПУ и, как следствие, ухудшение качества обработанной воды при маневренном режиме эксплуатации ВПУ (ШВЕБЕБЕД, АМБЕРПАК);

-         низкий уровень эксплуатационного персонала, а также узкий круг специализованных организаций, имеющих опыт по внедрению противоточных технологий.

ООО «Промышленные системы» является одной из немногих организаций, имеющих опыт и возможность по выполнению реконструкции ВПУ «под ключ» в полном объеме (обследование, проект, изготовление необходимых устройств, поставка оборудования и материалов, строительно-монтажные работы, шеф-монтаж и авторский надзор, пуско-наладочные работы).

При этом обеспечивается комплексный подход (предочистка, складское хозяйство химических реагентов, фильтровальный зал, водно-химический режим энергоблоков ТЭС, котельных и др.).

Приоритетное направление  деятельности ООО «Промышленные системы» - внедрение передовых технологий и загрузочных материалов, позволяющих обеспечить сокращение эксплуатационных (реконструкция) и капитальных (новое строительство или расширение) затрат на ВПУ при окупаемости затрат на реконструкцию менее 3 лет.

В 1999 году специалистами ООО «Промышленные системы» на ТЭЦ-12 Мосэнерго была введена в эксплуатацию опытно-промышленная установка химобессоливания по технологии АПКОРЕ производительностью 200 м3/ч.

Осветленная (известково-коагулированная) вода после предочистки подается сверху вниз на противоточный водород-катионитный фильтр (ФИПа I-3,4-0,6, реконструированный), загруженный сильнокислотным катионитом марки «Дауэкс Моно С-600», затем также сверху вниз – на противоточный гидроксид-анионитный фильтр (ФИПа I-3,4-0,6, реконструированный) с послойной загрузкой – вверху низкоосновный макропористый анионит марки «Дауэкс Моно WB-500», внизу высокоосновный анионит «Дауэкс Моно А-625». Все вышеуказанные иониты – монодисперсного типа.

Использование органоемкого макропористого анионита (WB-500) в верхнем слое загрузки анионитного фильтра позволяет защитить нижележащий высокоосновной анионит (А-625) от «отравления» органическими примесями во время работы, а во время регенерации утилизировать избытки щелочи, то есть сократить затраты на реагенты.

Необходимо отметить, что монодисперсные иониты обладают лучшими техническими характеристиками по сравнению с ионитами полидисперсного типа КУ-2-8 или АВ-17-8 (у монодисперсных ионитов - однородный гранулометрический состав, хорошая осмотическая и механическая прочность, лучшие гидравлические характеристики, высокая обменная емкость). При этом норма на ежегодную досыпку данных ионитов составляет менее 2% (для КУ-2-8 и АВ-17-8 ежегодная досыпка – 10%, а для АН-31 - 30%).

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

Опыт внедрения противоточной технологии АПКОРЕ показал ее работоспособность и высокое качество обессоленной воды (электропроводность 0,3-0,5 мкСм/см, кремнекислота 20-40 мкг/л) на одной ступени ионирования при низких удельных расходах на регенерацию (кислота 80-85 г/моль, щелочь 60-65 г/моль).

Эксплуатация противоточной технологии АПКОРЕ показала следующие преимущества по сравнению с другими противоточными технологиями:

-         использование отечественного оборудования (фильтры типа ФИПа I) с незначительной реконструкцией (замена верхних и нижних дренажно-распределительных устройств распредустройств, установка смотровых окон);

-         меньшая зависимость от качества исходной воды (после предочистки) по количеству взвешенных веществ;

-         низкий перепад давления или высокая скорость фильтрования (большая производительность установки);

-         независимость от колебаний производительности ВПУ;

-         высокая надежность эксплуатации.

 

4.                 Описание технологической схемы ВПУ после реконструкции.

 

4.1.         Установка предварительной очистки воды (предочистка).

4.1.1.  На предочистке будет осуществляться очистка речной воды по существующей схеме.

-               Реагентная обработка (коагуляцией) в осветлителях будет иметь комплексное назначение и позволит: снизить перманганатную окисляемость воды для защиты анионитных фильтров от их «отравления», а также сократить содержание взвешенных веществ и окислов железа.

 

4.1.2.     Схема работы предочистки: «Коагуляция в осветлителях, фильтрация на осветлительных фильтрах, загруженных гидроантрацитом».

Производительность установки – 370 м3/час.

Исходная вода после подогрева до t = 30 ±1°С в существующих подогревателях, направляется в осветлители, куда дозируется коагулянт (сульфат алюминия).

В качестве осветлителей используются существующие осветлители ЦНИИ-3 (3 шт.) с незначительной их реконструкцией – установка тонкослойных модулей (Ламели), которые повышают их надежность работы и предотвращают вынос шлама.

Из осветлителей вода сливается в баки коагулированной воды, а затем направляется на осветлительные (механические) фильтры.

Использование гидроантрацита в качестве фильтрующей загрузки осветлительных фильтров продиктовано его лучшими характеристиками по сравнению с традиционным антрацитом (однородный грансостав, механическая прочность, высокая грязеемкость, лучшая гидравлика и как следует, меньший перепад давления).

Качество воды на выходе с предочистки:

-           содержание взвешенных веществ на выходе с установки < 2 мг/л;

-           перманганатная окисляемость – снижение на 50% от исходной величины;

-           железо – 100-150 мгк/л;

Промывка осветлительных фильтров осуществляется известково-коагулированной водой из баков специальными насосами. Взрыхляющие воды собираются в баке регенеративных вод, а затем возвращаются в осветлители на повторное использование.

Продувочные воды осветлителей в количестве 6 м3/ч направляются в баки шламовых вод, а далее по существующей схеме.

Технологический контроль за работой предочистки осуществляется со щита управления ВПУ.

Предусматривается автоматизация основных технологических процессов осветлителей и промывки осветлительных приборов.

4.1.3. Реконструкция осветлителей предочистки.

Для обеспечения проектной производительности предочистки (370 м3/ч) и повышения эффективности работы необходимо выполнить реконструкцию существующих (3 шт) осветлителей.

Осветлителям типа ЦНИИ и ВТИ присущи следующие технологические и конструктивные недостатки:

-                 вынужденно большой объем и громоздкость конструкции осветлителя из-за необходимости поддержания малых скоростей движения воды снизу вверх – обычно 0,8-1,6 мм/с;

-                основной фактор хорошего осветления воды: наличие в верхней части осветлителя устойчивого взвешенного шламового слоя высотой не менее 2-2,5 м;  но обеспечение стабильности этого слоя - непростая задача;

-                     резкое изменение температуры обрабатываемой воды вызывает конвекционные потоки воды, разрушение четкой границы слоя взвешенного осадка и вынос его в зону осветленной воды. Поэтому температура воды не должна изменяться более чем на один градус в час;

-                     осветлители очень чувствительны к резкому увеличению восходящей скорости и подаваемому расходу воды, что вызывает интенсивный вынос хлопьев осадка в зону осветленной воды. Поэтому увеличение расхода воды  в осветлителе не должно быть больше 10% в час. Частые изменения  в режиме подачи воды в течение суток вообще недопустимы – при этом всегда наблюдается ухудшение качества осветляемой воды;

-                     качество осветленной воды ухудшается, если корпус осветлителя и сборный короб установлены не вертикально (должно быть  отклонение не более + 10мм), и, таким образом, осветленная вода неравномерно отводится из осветлителя, то есть в осветлителе восходящие потоки имеют разные скорости;

-                     из-за необходимости соблюдения довольно узкого диапазона скоростей восходящего движения воды в осветлителе – 0,8-1,6 мм/с – следует ограничивать как наибольшую производительность осветлителя – до 110% номинальной, так и наименьшую – не менее 30% номинальной производительности.

С целью устранения указанных недостатков и увеличения эффективности работы осветлителей целесообразно оборудовать осветлители тонкослойными модулями (сотоблоками). Наличие тонкослойных модулей в верхней части осветлителей (выше шламоприемных отверстий шламонакопителя, то есть выше верхней границы взвешенного шламового слоя) позволяет в существующем корпусе осветлителя организовать дополнительно эффективное осветление воды.

Модули состоят из тонкослойных элементов, в каждом из которых высота отстаивания воды – 5-6 см. Малая высота отстаивания обеспечивает благоприятные условия для выделения из воды и осаждения мелкой взвеси с небольшой гидравлической крупностью, при этом создаются условия спокойного, близкого к ламинарному, режима движения воды. Скорости потока (при необходимости увеличения производительности осветлителя) могут быть увеличены до 1,6-2,0 мм/с, что в 2-2,5 раза больше, чем в существующих осветлителях.

Для обеспечения постоянного сползания выпавшего в тонкослойных элементах осадка модули устанавливаются под углом 600 к горизонту. Нижний край модулей расположен над шламоприемными отверстиями на высоте примерно 300 мм.

Деление свободного объема осветлителя на ячейки небольших габаритов (в плане: 5х20 см) увеличивает вероятность сближения частиц коагулированной взвеси и прилипания образовавшихся хлопьев друг к другу. Наиболее крупные хлопья осаждаются в слоях небольшой высоты, захватывают более мелкие хлопья и, накапливаясь, сползают по наклонной плоскости ячеек модулей вниз – к шламоотделителю.

Модули-блоки из полиэтиленовой пленки изготавливаются методом сплавления полиэтиленовых листов с помощью экструдированной расплавленной полиэтиленовой присадки в виде прутка. Прутки, кроме того, что сплавляют между собой полиэтиленовые пленки, создают внутренний каркас блоков-модулей и, тем самым, обеспечивают и пространственную устойчивость, и прочность.

Изготовление блоков – на заводе Исполнителя договора.

Транспортировка блоков на завод Заказчика осуществляется компактно в рулонированном виде силами Исполнителя. Масса  блоков (вместе с каркасом, изготавливаемом на монтажной площадке) – 20-25 кг.

Разработанная конструкция блоков отвечает требованиям надежности, долговечности, прочности, транспортабельности, простоты монтажа и демонтажа характеризуется небольшой массой, химической и биологической стойкостью (срок службы 15-20 лет).

Последовательность соединения полиэтиленовой пленки в сотовую конструкцию позволяет изготавливать  сотоблоки любого размера в зависимости от параметров отстойного сооружения. Полиэтиленовая пленка при изготовлении сотоблоков сваривается в такой последовательности, чтобы обеспечить его наибольшую пространственную устойчивость, а при растяжении на рамы – ровную, гладкую поверхность для сползающего по ней осадка.

Производственные испытания таких блоков проведены на станциях водоподготовки промышленного и коммунального назначения, расположенных в различных регионах России и стран СНГ.

Многолетние испытания тонкослойных сооружений подтвердили высокую эффективность метода осаждения в слоях небольшой высоты, а также прочность, надежность и долговечность разработанной конструкции блоков, простоту их монтажа и эксплуатации.

 

4.2.    Установка умягчения.

4.2.1.Установка предназначена для приготовления умягченной воды для подпитки котлов 40 кгс/см2.

Схема работы установки: «Водород-катионирование на предвключенных фильтрах (Нпред.), загруженных карбоксильным катионитом, декарбонизация, натрий – хлор - ионирование на противоточных фильтрах (NaClпрот..), загруженных 2-слойной загрузкой».

Проектная производительность установки 350 м3/ч.

4.2.2. Исходной водой для ВПУ является известко-коагулироанная вода после предочистки.

Для снижения щелочности и уменьшения солесодержания в схему включены водород-катионитные фильтры (Нпред), загруженные карбоксильным катионитом Дауэкс МАС-3, который имеет высокую обменную емкость в пределах 2000-2200 г-экв3 (сульфоуголь имеет обменную емкость 180-200 г-экв./м3).

При очистке воды на карбоксильном катионите обеспечивается стабильное качество воды по остаточной щелочности < 0,7 ммоль/дм3, снижение карбонатной жесткости, исключаются «кислые» сточные воды, не требуются дополнительные буферные фильтры. При производительности каждого фильтра Нпред. 60-70 м3/ч фильтроцикл составит не менее 20 часов.

Регенерация карбоксильных фильтров осуществляется 0,7-0,8%-ным раствором серной кислоты с удельным расходом 50-55 г/г-экв, т.е. стехиометрический расход кислоты.

Расход воды на собственные нужды водород-катионитных фильтров составит не более 2% (7 м3/ч) от проектной производительности установки (350 м3/ч).

Потребность в карбоксильном катионите составляет 24 м3.

Норма на ежегодную досыпку составит не более 2%.

В качестве предвключенных фильтров Нпред. Используются существующие водород-катионитные фильтры (8 шт.) с незначительной их реконструкцией (замена нижних распредустройств) и исходя из следующих режимов их работы:

-         шесть фильтров находятся в работе;

-         один фильтр – на регенерации;

-         один фильтр – в резерве (пустой без загрузки на случай ремонта).

4.2.3. Узел декарбонизации остается без изменения.

4.2.7. Для удаления органических загрязнений в настоящее время используются аниониты – органопоглогители (скванжеры).

На ТЭЦ-20 "Мосэнерго" с 1996г. в эксплуатации находится установка, работающая по схеме: «фильтрация на осветлительных фильтрах и последующая фильтрация на анионитных фильтрах, загруженных сильноосновным органоемким анионитом «Амберлайт IRA-958».

При окисляемости исходной воды 6-11 мгО/л очищенная от органических примесей вода после анионитного фильтра-скаванжера имела окисляемость не более 2,5 мгО/л (см. статью «Использование органополощающах ионитов в схеме приготовления обессоленной воды» в журнале «Энергетик» №8 2001г.).

В то же время для регенерации анионита-органопоглотителя требуются значительные расходы поваренной соли (160-250 кг/м3 анионита) при концентрации регенерационного раствора 8-10 % NaCl.

4.2.7.  ООО «Промышленные системы» разработало собственную технологию противоточного ионирования (на базе технологии АПКОРЕ), которая позволяет максимально использовать все составляющие регенерационного раствора поваренной соли (NaCl)  при удалении из исходной воды органических веществ с одновременным умягчением обрабатываемой воды.

Принцип работы данного фильтра представлен на рис. 2.

В противоточный фильтр загружается послойно (снизу вверх) слой сильнокислотного катионита монодисперсного типа Дауэкс Моно С-600 на высоту 1,7 м, слой анионита-органопоглотителя Дауэкс Маратон-11 на высоту 0,8 м и слой инертного (плавающего) материала на высоту 0,3 м. При этом, между слоем анионита и инертным материалом имеется свободное пространство в пределах 100-150 мм.

Послойная загрузка обеспечивается значительной разницей между плотностью зерен ионитов: Моно С-600 – 1,25÷1,28 г/м3; Маратон-11 –   1,05 –1,06 г/см3.

При работе противоточного фильтра обеспечивается удаление органики и умягчение воды, а при восходящей подаче регенерационного раствора (8-10% NaCl) восстановление обменной емкости катионита и органоемкости анионита-скаванжера. При этом катионы (Na+) регенерационного раствора вытесняет соли жесткости из катионита, а анионы (Cl-) удаляют задержанную органику из анионита.

Для предотвращения выноса ионитов из фильтров во время регенерации, а также для защиты колпачков верхнего распределительного устройства от забивания ионитом, применяется инертный материал IF-62 в количестве 10 м3 на 5 шт. ионитных фильтров (рис.2).

4.2.6.  В качестве противоточных натрий-хлор-ионитных фильтров используются существующие натрий-катионитные фильтры I ступени типа ФИПа I-2,0-0,6 с незначительной из реконструкцией (замена верхних и нижних распредустройств, установка смотровых окон для контроля границ ионитов) и в количестве 6 шт., исходя из следующих режимов работы:

      четыре фильтра находятся в работе;

      один фильтр – на регенерации;

      один фильтр – в резерве (пустой без загрузки ионитов) для гидроперегрузки на случай ремонта.

 

4.2.7.              Регенерация натрий-хлор-ионитного фильтра производится 8-10%-ым раствором NaCl.

          Фильтроцикл каждого Na-Cl-фильтра при производительности 65 м3/ч составит не менее 40 часов.

п/п

Наименование оборудования

Кол-во, шт.

Тип, характеристика

Примечание

1

2

3

4

5

1.                   

Осветлитель

3

 

ЦНИИ-3

Q=150 м3

Существующие с реконструкцией

2.                   

Бак коагулированной воды

3

 

Существующие

3.                   

Осветлительный (механический) фильтр

10

ФОВ-3,0-0,6

Существующие гидроантрацит

4.                   

Насос осветленной воды

3

 

Существующие

5.                   

Водород-катионитный фильтр   предвключенный

8

ФИПа I-2,0-0,6

 

Существующие с реконструкцией

(замена нижних распредустройств)

6.                   

Декарбонизатор

2

Q=200 м3

Существующие

7.                   

Бак декарбонизованной воды

2

 

Существующие

8.                   

Насос декабонизованной воды

3

 

 

9.                   

Натрий – хлор ионитный фильтр противоточный

6

ФИПа I-2,0-0,6

Существующие с реконструкцией

10.               

Насос умягченной воды

3

Q=150 м3

Существующие

11.               

Бак умягченной воды

2

V =160 м3

Существующие

12.               

Насос собственных нужд

ионитных противоточных фильтров

3

Q=100 м3

 

Новые

13.               

Загрузочные материалы, м3:

-       гидроантацит типа «N»;

-        карбоксильный катионит МАС-3;

-       высокоосновной макропористный анионит (скванжер) Маратон-1;

-       сильнокислотный катионит Моно С-600;

-       инертный материал IF-62;

-       итого

 

70

25

 

14

 

 

30

 

10

149

 

«Дауэкс»

Количество поваренной соли на регенерацию составит ориентировочно 600 кг в пересчете на 100%-ную активность NaCl.

 

4.2.8.  Качество воды на выходе с установки умягчения:

-         перманганатная окисляемость 2-3 мгО/л;

-         железо – 100-150 мгк/л;

-         общая жесткость: 0,005-0,010 мг-экв/л;

-         щелочность: 0,4-0,7 мг-экв/л.

Стоки натрий-хлор-ионитных и водород-катионитных фильтров собираются в баке регенеративных вод, а затем сбрасываются по существующей схеме сброса сточных вод.

Фильтры обвязаны арматурой (поворотные заслонки с электроприводом) отечественного производства.

Контроль за работой ВПУ и управление осуществляются со щита ВПУ.

Принципиальная технологическая схема предочистки и обессоливающей установки умягчения после реконструкции представлена на рис.1.

Состав основного оборудования ВПУ после реконструкции: (предочистка и умягчение) на производительность 350 м3/ч представлен в табл.3.

Таблица 3

Состав основного оборудования ВПУ подпитки котлов

после реконструкции

 

 

 

5.     Описание конструкции противоточного фильтра по технологии UP.CO.RE.

Отличием данной конструкции фильтра от параллельно-точной, серийно-выпускаемой заводом ТКЗ (г. Таганрог), является наличие верхнего распределительного устройства, оснащенного дренажными колпачками или трубной системой со щелями в пределах 0,4-0,6 мм (рис.2). Верхнее новое распределительное устройство служит для подачи исходной (осветленной) воды и отвода  отработанного регенерационного раствора. Нижнее (также новое) дренажное устройство со щелями 0,2 мм обеспечивает отвод обработанной воды (при обессоливании), а также подачу регенерационного раствора и отмывочной воды.

Для защиты верхнего распределительного устройства от забивания (засорения) мелкими частицами ионитов при восходящей регенерации и последующей отмывки предусматривается загрузка в верхнюю часть фильтра инертной смолы IF-62 фирмы «Дау Кемикал» на высоту 300 мм.

Фильтр практически полностью загружается ионитами и инертной смолой из расчета обеспечения свободного пространства над слоем ионитов в пределах 50-200 мм.

 

6.     Эксплуатация противоточного фильтра.

Эксплуатация противоточного фильтра по технологии UP.CO.RE состоит из следующих операций:

·               Фильтрование исходной воды (режим работы) сверху вниз со скоростью до  40 м/ч;

·               Взрыхление и одновременное прижатие ионообменных материалов к верхнему дренажно-распределительному устройству за счет подачи умягченной воды снизу вверх со скоростью потока 30-40 м/ч.

Продолжительность данной операции 3-5 минут.

·          регенерация ионитов 7-8%-ым раствором NaCl снизу вверх при скорости потока 10-15 в течение 30-40 минут;

 

 

·          отмывка ионитов от остатков регенерационного раствора в том же направлении со скоростью 10-15 м/ч в течение 30-40 минут;

·          доотмывка ионитов сверху вниз со скоростью 20-30 м/ч в течение 20-30 минут.

 

7.     Этапы выполнения реконструкции ВПУ.

7.1.Выполнение проектной документации ВПУ, в том числе строительной части.

Стадия проектирования – рабочий проект, выполняемый в два этапа.

1 этап – утверждаемая часть, в составе которой разрабатываются принципиальные технические решения водоподготовительных установок, технологические схемы ВПУ, описание работы ВПУ, строительные, электротехнические решения, КИП и химконтроль, автоматизация, охрана окружающей среды, а также перечень оборудования, конструкций, трубопроводов, материалов.

В утверждаемой части определяются объемы строительно-монтажных работ и выполняется расчет стоимости реконструкции, представляются расчетные показатели по качеству очищенной воды, расходы химических реагентов, количество и качество сточных вод с ВПУ.

2 этап – рабочая документация, разрабатываемая по принятой Заказчиком утверждаемой части в составе рабочих чертежей  и спецификаций по технологической, электротехнической, строительной части, КИП и автоматизации. По объемам рабочих чертежей и спецификаций составляются локальные сметы.

7.2. Конструкторская документация по реконструкции параллельно-точного ионитного фильтра ФИПа I-3,0-0,6 в противоточный (по технологии UP.CO.RE).

7.3.Монтаж оборудования, трубопроводов, электротехнических устройств и КИПиА; поставка необходимых материалов, устройств, оборудования и приборов, а также выполнение химпокрытий оборудования и трубопроводов.

Стоимость вышеуказанных работ будет определена при выполнении 1 этапа (утверждаемая часть) рабочего проекта.

7.4. Авторский надзор за выполнение строительных, монтажных работ по всем конструктивам проекта.

Стоимость авторского надзора определяется по трудозатратам привлеченных специалистов ООО «Промышленные системы» по факту с учетом должностных окладов и командировочных затрат, так как данные затраты связаны с продолжительностью строительных и монтажных работ.

7.5. Выполнение пуско-наладочных работ с выдачей режимных карт, инструкций по эксплуатации и сдачей объекта в эксплуатацию.

Стоимость данных работ будет определена на основании «Прейскуранта на эксперементально-наладочные работы и работы по совершенствованию технологии и эксплуатации электростанций и сетей», том  3, раздел 10, СПО ОРГРЭС, Москва, 1992г. с учетом поправочных коэффициентов РАО «ЕЭС России».

 

8.     Выводы.

В представленном техническом предложении рассмотрен вариант реконструкции водоподготовительной установки в составе установки предварительной очистки и установки умягчения, обеспечивающие подпитку котлов до 40 кгс/см2 в количестве 350 м3/ч) умягченной водой, обеспечивая требования ПТЭ по качеству питательной воды.

При этом данный вариант имеет следующие преимущества по сравнению с типовыми решениями:

   на стадии предварительной очистки исходной воды рассмотрен вариант, который предусматривает использование существующих осветлителей с установкой  тонкослойных модулей в зоне осветления воды и рециркуляцией шлама для повышения надежности работы основного оборудования. Дополнительно предусматривается использование высокосорбционного загрузочного  материала (гидроантрацит) в осветлительных фильтрах;

   использование карбоксильного катионита позволит снизить карбонатную жесткость до 0,7 мг-экв./л при увеличении фильтроцикла и производительности водород – катионитных фильтров;

      использование противоточной технологии ионного обмена UP.CO.RE, а также использование монодисперсных ионитов (включая макропористый органоемкий анионит Маратон-11) позволит минимизировать расходы химических реагентов (соль) на нужды ВПУ и соответственно сократить количество сточных вод при получении высокого качества умягченной воды с одновременным удалением органических веществ. При этом

количество ионитных фильтров будет сокращено почти в 4 раза, т.е. с 18 шт. до 14 шт.;

   при эксплуатации ВПУ проектной производительностью 350 м3/ч образуются шламовые воды (6 м3/ч) и минерализованные сточные воды в количестве 15 м3/ч, что составляет 6% от производительности ВПУ;

   при реконструкции ВПУ максимально используется существующее оборудование.

Дополнительно необходимо отметить, что технические решения, предложенные в настоящей работе, внедрены на ряде ТЭС РФ при использовании отечественного оборудования.


а) режим работы                                                        б) режим регенерации

 

                                                                                           отработанный

                                                                                               регенерационный

                                                                                                      раствор

 

 

 

                      исходная

                       вода                                           

                                           2                                                                                   2

 


5                                                                                    5         

                                                6

                                                                                                                                       1

                                                1

                                                                                                                                       4

                                                 4

                                                                                                                                       3

                                                 3

 

 

 

 

 


                       обессоленная                                                             регенерационный

                        вода                                                                                 раствор

 

  1. Корпус фильтра
  2. Верхнее распредустройство
  3. Нижнее распредустройство
  4. Слой ионитов
  5. Слой инертного материала
  6. Свободное пространство

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.2. Конструкция противоточного фильтра по технологии UP.CO.RE.

 

 

 

 

 
а) режим работы                                                                                                  б) режим регенерации

 

                                                                                                              

 

 

 

обрабатываемая вода                                                            отработанный регенерационный

 


 

 

2

 

 

7

 

 

1

 

6

 

3

 
                                                                                                           раствор

                         

4

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 
                                                     

 


                                                                                                  

                                              

                                                                                                                                      

                                               

                                                                                                                                        

                                                   

                                                                                                                                      

                                                     

 

 

 

 

 


                       очищенная                                                                 регенерационный

                        вода                                                                                    раствор

 

 

 

 

 

1.      Корпус фильтра.

2.      Верхнее распредустройство.

3.      Нижнее распредустройство.

4.      Слой плавающего инертного материала.

5.      Слой гранулированного сополимер стирола и дивинилбензола.

6.      Слой сильнокислотного катионита.

7.      Свободное пространство.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Яндекс цитирования Rambler's Top100

Главная

Тригенерация

Новости энергетики

Новости спорта, олимпиада 2014