Водоподготовка на тепловых электростанциях. Цель водоподготовки для ТЭЦ

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южно-Уральский государственный университет» (национальный исследовательский

университет) в г.Сатке

Контрольная работа

по дисциплине «Общая энергетика»

тема: «Химическая водоочистка на ТЭЦ»

ВВЕДЕНИЕ

Потребление энергии является обязательным условием существования человечества. Наличие доступной для потребления энергии всегда было необходимо для удовлетворения потребностей человека, увеличения продолжительности и улучшения условий его жизни. История цивилизации - история изобретения все новых и новых методов преобразования энергии, освоения ее новых источников и в конечном итоге увеличения энергопотребления. Первый скачок в росте энергопотребления произошел, когда человек научился добывать огонь и использовать его для приготовления пищи и обогрева своих жилищ. Источниками энергии в этот период служили дрова и мускульная сила человека. Следующий важный этап связан с изобретением колеса, созданием разнообразных орудий труда, развитием кузнечного производства. К XV в. средневековый человек, используя рабочий скот, энергию воды и ветра, дрова и небольшое количество угля, уже потреблял приблизительно в 10 раз больше, чем первобытный человек. Особенно заметное увеличение мирового потребления энергии произошло за последние 200 лет, прошедшие с начала индустриальной эпохи, -- оно возросло в 30 раз и достигло в 2001 г. 14,3 Гт у.т/год. Человек индустриального общества потребляет в 100 раз больше энергии, чем первобытный человек, и живет в 4 раза дольше. В современном мире энергетика является основой развития базовых отраслей промышленности, определяющих прогресс общественного производства. Во всех промышленно развитых странах темпы развития энергетики опережали темпы развития других отраслей. Электрическая станция - энергетическая установка, служащая для преобразования какого-либо энергии в электрическую. Тип электрической станции определяется, прежде всего, видом энергоносителя. Наибольшее распространение получили тепловые электрические станции (ТЭС), на которых используется тепловая энергия, выделяемая при сжигании органического топлива (уголь, нефть, газ и др.). На тепловых электростанциях вырабатывается около 76% электроэнергии, производимой на нашей планете. Это обусловлено наличием органического топлива почти во всех районах нашей планеты; возможностью транспорта органического топлива с места добычи на электростанцию, размещаемую близ потребителей энергии; техническим прогрессом на тепловых электростанциях, обеспечивающим сооружение ТЭС большой мощностью; возможностью использования отработавшего тепла рабочего тела и отпуска потребителям, кроме электрической, также и тепловой энергии (с паром или горячей водой) и т.п.

В зависимости от источника энергии различают: - тепловые электростанции (ТЭС), использующие природное топливо; - гидроэлектростанции (ГЭС), использующие энергию падающей воды запруженных рек;

Атомные электростанции (АЭС), использующие ядерную энергию; - иные электростанции, использующие ветровую, солнечную, геотермальную и другие виды энергий.

В нашей стране производится и потребляется огромное количество электроэнергии. Она почти полностью вырабатывается тремя основными типами электростанций: тепловыми, атомными и гидроэлектростанциями.

В России около 75% энергии производится на тепловых электростанциях. ТЭС строят в районах добычи топлива или в районах потребления энергии. ГЭС выгодно строить на полноводных горных реках. Поэтому наиболее крупные ГЭС построены на сибирских реках. Енисее, Ангаре. Но также построены каскады ГЭС и на равнинных реках: Волге, Каме. теплофикационный электростанция турбина водоочистка

АЭС построены в районах, где потребляется много энергии, а других энергоресурсов не хватает (в западной части страны).

Основным типом электростанций в России являются тепловые (ТЭС). Эти установки вырабатывают примерно 67% электроэнергии России.

На их размещение влияют топливный и потребительский факторы. Наиболее мощные электростанции располагаются в местах добычи топлива. ТЭС, использующие калорийное, транспортабельное топливо, ориентированы на потребителей.

1. ТЕПЛОФИКАЦИОННЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ (ТЭЦ)

Этот вид электростанций предназначен для централизованного снабжения промышленных предприятий и городов тепловой и электрической энергией. Являясь, как и КЭС, тепловыми станциями, они отличаются от последних использованием тепла «отработавшего» в турбинах пара для нужд промышленного производства, а также для отопления, кондиционирования воздуха и горячего водоснабжения. При такой комбинированной выработке электрической и тепловой энергии достигается значительная экономия топлива по сравнению с раздельным энергоснабжением, т. е. выработкой электроэнергии на КЭС и получением тепла от местных котельных. Поэтому ТЭЦ получили широкое распространение в районах (городах) с большим потреблением тепла и электроэнергии. В целом на ТЭЦ производится до 25% всей электроэнергии, вырабатываемой в стране.

Части схемы, которые по своей структуре подобны таковым для КЭС, здесь не указаны. Основное отличие заключается в специфике пароводяного контура и в способе выдачи электроэнергии.

Рис. 1. Особенности технологической схемы станции типа ТЭЦ:

1 -- сетевой насос; 2 -- сетевой подогреватель

Как видно из рис. 1, пар на производство берется из промежуточных отборов турбины, после того как он отдал значительную часть энергии при давлении 10--20 кгс/см2, в то время как первичные его параметры перед турбиной составляют 90--130 кгс/см2.

Для теплоснабжения отбирается пар при давлении 1,2-- 2,5 кгс/см2 и поступает в сетевые подогреватели 2 (рис. 1). Здесь он отдает тепло сетевой воде и конденсируется. Конденсат греющего пара возвращается в главный пароводяной контур, а вода, нагнетаемая в подогреватели сетевыми насосами 1, направляется на нужды теплофикации.

Ясно, что, чем больше коммерческий отпуск тепла (т. е. тепловое потребление) и чем меньше тепла бесполезно уносится циркуляционной водой, тем экономичнее процесс производства электроэнергии на ТЭЦ.

В целом КПД ТЭЦ превышает КПД КЭС. В зависимости от величины теплового потребления он может составить 50--80%.

Если потребления тепла нет или оно мало, ТЭЦ может вырабатывать электроэнергию в конденсационном режиме. Однако в этом режиме агрегаты ТЭЦ уступают по технико-экономическим показателям агрегатам КЭС.

Специфика электрической части ТЭЦ определяется положением станции вблизи центров электрических нагрузок. В этих условиях часть мощности может выдаваться в местную сеть непосредственно на генераторном напряжении. С этой целью на станции создается обычно генераторное распределительное устройство (ГРУ). Избыток мощности выдается, как в случае КЭС, в систему на повышенном напряжении.

Существенной особенностью ТЭЦ является также повышенная мощность теплового оборудования по сравнению с электрической мощностью станции с учетом выдачи тепловой энергии. Это обстоятельство предопределяет больший относительный расход электроэнергии на собственные нужды, чем в случае КЭС.

2. ХИМИЧЕСКАЯ ВОДООЧИСТКА НА ТЭЦ

В теплоэнергетике основным теплоносителем является вода и образующийся из нее пар. Содержащиеся в воде примеси, попадающие в паровой котел с питательной водой, а в водогрейный - с сетевой, образуют на поверхности теплообмена низкотеплопроводные отложения и накипь, которые теплоизолируют поверхность изнутри, а так же вызывают коррозию. Процессы коррозии в свою очередь являются дополнительным источником поступления примесей в воду.

В результате растет термическое сопротивление стенки, снижается теплопередача, а, следовательно, повышается температура уходящих газов, что ведет к уменьшению КПД котла и перерасходу топлива. При чрезмерных повышениях температуры металла труб уменьшается их прочность, вплоть до создания аварийной ситуации.

При низких и средних давлениях в барабанных котлах примеси попадают в пар только вследствие уноса капелек котловой воды, т. е. если недостаточно эффективна осушка аппарата. При высоких давлениях примеси начинают растворяться в паре и тем интенсивнее, чем выше давление, и, в первую очередь, кремниевая кислота.

Поэтому с ростом давления значительно повышаются требования к качеству питательной и добавочной воды. Требования к надежности водного режима сформулированы в виде норм водного режима в правилах технической эксплуатации электрических станций и сетей (ПТЭ) и в правилах устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов.

Наличие отложений вызывает необходимость очистки оборудования, а это трудоемкая и дорогостоящая операция. Таким образом, обработка воды является необходимым атрибутом любой котельной. Чистота воды и пара в отдельных агрегатах и частях трактов котельной, объединяемая общим понятием водного режима котельной, оказывает существенное влияние на экономичность и надежность ее работы.

2.1 Водоподготовка на ТЭЦ

Одним из самых важных вопросов в энергетике была и остается водоподготовка на ТЭЦ. Для предприятий энергетики вода - основной источник их работы и потому к ее содержанию предьявляются очень высокие требования. Поскольку Россия - страна с холодным климатом, постоянными сильными морозами, то работа ТЭЦ - это, то от чего зависит жизнь людей. Качество воды, подаваемой на теплоэгергоцентраль влияет очень сильно на ее работу. Жесткая вода выливается в очень серьезную проблему для паровых и газовых котельных, а также паровых турбин ТЭЦ, которые обеспечивают город теплом и горячей водой. Чтобы четко понимать, как и на что именно отрицательно влияет жесткая вода, не мешало бы сперва разобраться, что такое ТЭЦ? И с чем ее "едят"? Итак, ТЭЦ - теплоэнергоцентраль - это разновидность тепловой станции, которая не только обеспечивает теплом город, но и поставляет в наши дома и на предприятия горячую воду. Такая электростанция устроена как конденсационная электростанция, но отличается от нее тем, что может отобрать часть теплового пара, уже после того, как он отдал свою энергию.

Паровые турбины бывают разными. В зависимости от вида турбины и отбирается пар с различными показателями. Турбины на энергоцентрали позволяют регулировать количество отбираемого пара. Пар, который был отобран, проходит конденсацию в сетевом подогревателе или подогревателях. Вся энергия из него передается сетевой воде. Вода в свою очередь идет на пиковые водогрейные как котельные, так и тепловые пункты. Если на ТЭЦ перекрываются пути отбора пара, она становится обычной КЭС. Таким образом, теплоэнергоцентраль может работать по двум различным графикам нагрузки:

· тепловой график - прямопропорциональная зависимость электрической нагрузки от тепловой;

· электрический график - тепловой нагрузки либо нет вообще, либо электрическая нагрузка от нее не зависит. Достоинство ТЭЦ состоит в том, что она совмещает как тепловую энергию, так и электрическую. В отличии от КЭС, оставшееся тепло не пропадает, а идет на отопление. В результате растет коэффициент полезного действия электростанции. У водоподготовки на ТЭЦ он составляет 80 процентов против 30 процентов у КЭС. Правда, об экономичности теплоэнергоцентрали это не говорит. Здесь в цене другие показатели - удельная выработка электричества и КПДцикла. К особенностям расположения ТЭЦ следует отнести тот факт, что строить ее следует в черте города. Дело в том, что передача тепла на расстояния нецелесообразна и невозможна. Поэтому водоподготовка на ТЭЦ всегда строят рядом с потребителями электроэнергии и тепла. Из чего состоит оборудование водоподготовки для ТЭЦ? Это турбины и котлы. Котлы производят пар для турбин, турбины из энергии пара производят энергию электричества. Турбогенератор включает в себя паровую турбину и синхронный генератор. Пар в турбинах получают за счет применения мазута и газа. Эти вещества и нагревают воду в котле. Пар под давлением прокручивает турбину и на выходе получается электроэнергия. Отработанный пар поступает в дома в виде горячей воды для бытовых нужд. Потому то, отработанный пар и должен иметь определенные свойства. Жесткая вода со множеством примесей не даст получить качественный пар, который к тому же можно потом поставить людям для использования в быту. Если пар не отправляют на поставку горячей воды, то его тут же в ТЭЦ охлаждают в градирнях. Если вы видели когда-нибудь огромные трубы на тепловых станциях и как их них валит дым, то это и есть градирни, а дым, вовсе не дым, а пар, который подымается от них, когда происходит конденсация и охлаждение. Как работает водоподготовка на ТЭ? Больше всего влиянию жесткой воды здесь поддается турбина и, конечно же, котлы, которые преобразовывают воду в пар. Главная задача любой ТЭЦ получить в котле чистую воду. Чем так плоха жесткая вода? Каковы ее последствия и почему они обходятся нам так дорого? Жесткая вода отличается от обычной высоким содержанием солей кальция и магния. Именно эти соли под воздействием температуры оседают на нагревательном элементе и стенках бытовых приборов. То же относится и к паровым котлам. Накипь образовывается в месте нагрева и точке кипения по краям самого котла. Удаление накипи в теплообменнике в таком случае затруднено, т.к. накипь нарастает на огромном оборудовании, внутри труб, всевозможных датчиков, систем автоматизации. Промывка котла от накипи на таком оборудовании - это целая многоэтапная система, которая может даже проводится при разборе оборудования. Но это в случае высокой плотности накипи и больших ее залежей. Обычное средство от накипи в таких условиях конечно не поможет. Если говорить о последствиях жесткой воды для быта, то это и влияние на здоровье человека и удорожание использования бытовых приборов. К тому же жесткая вода очень плохо контактирует с моющими средствами. Вы станете использовать на 60 процентов больше порошка, мыла. Расходы будут расти как на дрожжах. Умягчение воды потому и было придумано, чтобы нейтрализовать жесткую воду, ставишь себе в квартиру один умягчитель воды и забываешь, что есть очистка от накипи, средство от накипи.

Накипь отличается еще и плохой теплопроводимостью. Этот ее недостаток главная причина поломок дорогой бытовой техники. Покрытый накипью тепловой элемент просто перегорает, силясь отдать тепло воде. Плюс из-за плохой растворимости моющих средств, стиральную машинку нужно дополнительно включать на полоскание. Это расходы воды, электричества. С любой стороны, умягчение воды - самый верный и экономически выгодный вариант предотвращения образования накипи. А теперь представьте что такое водоподготовка на ТЭЦ в промышленных масштабах? Там средство от накипи используется галлонами. Промывка котла от накипи проводится периодически. Бывает регулярной и ремонтной. Чтобы удаление накипи проходило более безболезненно и нужна водоподготовка. Она поможет предотвратить образование накипи, защитит и трубы и оборудование. С ней жесткая вода не будет оказывать свое разрушительное воздействие в таких угрожающихмасштабах. Если говорить о промышленности и энергетике, то больше всего жесткая вода приносит неприятностей ТЭЦ и котельным. То есть в тех областях, где происходит непосредственно водоподготовка и нагрев воды и перемещение этой теплой воды по трубам водоснабжения. Умягчение воды здесь необходимо, как воздух. Но поскольку водоподготовка на ТЭЦ это работа с огромными обьемами воды, водоподготовка должна быть тщательно просчитана и продумана с учетом всевозможным нюансов. От анализа химического состава воды да места расположения того или иного умягчителя воды. В ТЭЦ водоподготовка - это не только умягчитель воды, это еще и обслуживание оборудования после. Ведь удаление накипи все равно в этом производственном процессе придется делать, с определенной периодичностью. Здесь применяется не одно средство от накипи. Это может быть и муравьиная кислота, и лимонная, и серная. В различной концентрации, обязательно в виде раствора. И применяют тот или иной раствор кислот в зависимости от того из каких составных частей сделан котел, трубы, контроллер и датчики. Итак, на каких обьектах энергетики нужна водоподготовка? Это котельные станции, котлы, это тоже часть ТЭЦ, водонагревательные установки, трубопроводы. Самыми слабыми местами и ТЭЦ в том числе, остаются трубопроводы. Накапливающаяся здесь накипь может привести и к истощению труб и их разрыву. Когда накипь не удаляется во время, то она просто не дает воде нормально проходить по трубам и перегревает их. Наряду с накипью второй проблемой оборудования в ТЭЦ является коррозия. Ее также нельзя спускать на самотек. К чему может привести толстый слой накипи в трубах, которые подводят воду на ТЭЦ? Это сложный вопрос, но ответим на него мы теперь зная, что такое водоподготовка на ТЭЦ. Поскольку накипь - отменный теплоизолятор, то и расход тепла резко растет, а теплоотдача наоборот снижается. КПД котельного оборудования падает в разы, все это в результате может привести и к разрыву труб и взрыву котла.

Водоподготовка воды на ТЭЦ, это то, на чем нельзя экономить. Если в быту, вы все же подумаете, купить ли умягчитель воды или выбрать средство от накипи, то для теплового оборудования такой торг недопустим. На теплоэнергоцентралях подсчитывают каждую копейку, поэтому очистка от накипи при отсутствии системы умягчения обойдется куда дороже. Да и сохранность приборов, их долговечность и надежная эксплуатация тоже играют свою роль. Очищенное от накипи оборудование, трубы, котлы работают на 20-40 процентов эффективнее, чем оборудование не прошедшее очистку или работающее без системы умягчения. Главная особенность водоподготовки воды на ТЭЦ состоит в том, что здесь требуется глубоко обессоленная вода. Для этого нужно использовать точное автоматизированное оборудование. На таком производстве чаще всего применяют установки обратного осмоса и нанофильтрации, а также электродеионизации. Какие этапы включает в себя водоподготовка в энергетике в том числе и на теплоэнергцентрали? Первый этап включает в себя механическую очистку от всевозможных примесей. На этом этапе из воды удаляются все взвешенные примеси, вплоть до песка и микроскопических частиц ржавчины и т.п. Это так называемая грубая очистка. После нее вода выходит чистой для глаз человека. В ней остаются только растворенные соли жесткости, железистые соединения, бактерии и вирусы и жидкие газы.

Разрабатывая систему водоподготовки воды нужно учитывать такой нюанс, как источник водопоставки. Это водопроводная вода из систем централизованного водоснабжения или это вода из первичного источника? Разница в водоподготовке состоит в том, что вода из систем водоснабжения уже прошла первичную очистку. Из нее нужно убирать только соли жесткости, и обезжелезивать при необходимости. Вода из первичных источников - это вода абсолютно не обработанная. То есть, имеем дело с целым букетом. Здесь обязательно нужно проводить химический анализ воды, чтобы понимать с какими примесями имеем дело и какие фильтры ставить для умягчения воды и в какой последовательности. После грубой очистки в системе идет следующий этап под названием ионообменное обезсоливание. Здесь устанавливают ионообменный фильтр. Работает на основе ионообменных процессов. Главный элемент - ионообменная смола, которая включает в себя натрий. Он образует со смолой непрочные соединения. Как только жесткая вода на ТЭЦ попадает в такой умягчитель, то соли жесткости мгновенно выбивают натрий из структуры и прочно встают на его место. Восстанавливается такой фильтр очень просто. Картридж со смолой перемещается в бак регенерации, где находится насыщенный соляной раствор. Натрий снова занимает свое место, а соли жесткости вымываются в дренаж. Следующий этап - это получение воды с заданными характеристиками. Здесь применяют установку водоподготовки воды на ТЭЦ. Главное ее достоинство - получение 100-процентно чистой воды, с заданными показателями щелочности, кислотности, уровнем минерализации. Если предприятию нужна техническая вода, то установка обратного осмоса создавалась именно на такие случаи.

Главной составляющей частью этой установки является полунепроницаемая мембрана. Селективность мембраны меняется, в зависимости от ее сечения можно получить воду с разными характеристиками. Эта мембрана разделяет бак на два части. В одной части находится жидкость с высоким содержанием примесей, в другой части жидкость с низким содержанием примесей. Воду запускают в высококонцентрированный раствор, она медленно просачивается через мембрану. На установку подается давление, под воздействием его вода останавливается. Потом давление резко увеличивают, и вода начинает течь обратно. Разность этих давлений называют осматическим давлением. На выходе получается идеально чистая вода, а все отложения остаются в менее концентрированном растворе и выводятся в дренаж.

Нанофильтрация по сути тот же обратный осмос, только низконапорный. Поэтому принцип действия тот же, только напор воды меньше. Следующий этап - устранение из воды, растворенных в ней газов. Поскольку в ТЭЦ нужен чистый пар без примесей, очень важно удалить из воды, растворенные в ней кислород, водород и углекислый газ. Устранение примесей жидких газов в воде называется декарбонацией и деаэрацией. После этого этапа вода готова для подачи в котлы. Пар получается именно той концентрации и температуры, которая необходима.

Как видно, из всего вышеописанного, водоподготовка воды в ТЭЦ - один самых главных составляющих производственного процесса. Без чистой воды, не будет качественного хорошего пара, а значит, не будет электричества в нужном обьеме. Поэтому водоподготовкой в теплоэнергоцентралях нужно заниматься плотно, доверять эту службу исключительно профессионалам. Правильно спроектированная система водоподготовки - это гарантия долгосрочной службы оборудования и получения качественных услуг энергопоставок.

2.2 Химическая очистка воды

Большинство современных предприятий используют водоочистные сооружения для фильтрации стоков с целью их последующего использования. В связи с нахождением в них большого количества вредоносных веществ - остатков техногенного производства, простого механического очищения ставится недостаточно. По этой причине для полной химической очистки воды используют технологии и установки, которые производят очищение жидкости при помощи химических реагентов. Грамотное применение таких способов позволяет добиться очень высоких результатов и устранить загрязнения любого типа. В зависимости от данных химико-биологического анализа жидкости используются соответствующие виды химических, биохимических веществ для очистки воды, максимально удовлетворяющие всем предъявляемым требованиям.

Используя полученные данные о составе Н2О, ученые лабораторным путем устанавливают, какие химические реакции происходят при очистке воды с той или иной концентрацией реагентов. Поскольку активным в этом процессе является вещество, используемое в качестве реагента, то во избежание его передозировки следует строго соблюдать предложенные специалистами пропорции. В некоторых случаях использование таких добавок невозможно потому, что ущерба от них будет намного больше, чем пользы. В таких ситуациях применяют биологические активные вещества, способные окислить практически все загрязнения, не принося вреда окружающей среде. Перед их использованием не будет лишним подробнее узнать, какие анализы производят при аэробной биохимической очистке воды. Одним из самых распространенных исследований является биохимическое потребление кислорода, которое говорит о том, насколько микроорганизмам хватает О2 для их нормального функционирования и окисления вредных веществ. Помимо этого показателя также учитывается и химико-биологический анализ жидкости.

Нередко в стоках можно встретить хром - токсичное вещество, вызывающее аллергические реакции и очень опасное для человеческого организма. Его нейтрализация также важна, как и обессоливание, обезжелезивание Н2О. Для этого необходимо провести химическую очистку воды от хрома методом электрокоагуляции. Жидкость подвергается электрофорезу, вследствие чего молекула хрома делится на анионы и катионы. Гидроксиды алюминия и железа, имеющие высокую сорбционную способность, притягивают их, образовывая нерастворимый хлопьевидный осадок. Преимущества такого метода заключаются в отсутствии реагентов, выступающих качестве солей.

Химическая очистка воды от железа и кальция

Одним из самых распространенных загрязнителей является окись железа, характеризующаяся специфичным цветом и металлическим вкусом. В случае, когда ее количество невелико, в качестве реагента может быть применен кислород. Часто таким способом происходит очищение воды из скважины, содержащей окись железа. Суть этого метода заключается в том, что при помощи компрессора Н2О насыщается О2. Для успешного протекания реакции между железом и кислородом пименяется катализатор - магний. Результатом реакции становится получение трехвалентного железа, которое легко удерживается сетчатыми фильтрами.

В тех случаях, когда необходимо произвести обезжелезивание, умягчение, нейтрализацию и химическую очистку ржавой воды в скважине, используются более сильные реагенты. К ним относится гипохлорит натрия, который окисляет практически все соли, металлы и органические вещества. В случае, если жидкость в дальнейшем не будет задействована в производстве, а ее фильтрация необходима для возвращения в природную среду, стоит задействовать более щадящие методы. Особого внимания заслуживает промышленная очистка воды ТЭЦ химическими реагентами от кальция, защищающая трубы от образования известкого налета. Даже небольшой слой накипи на трубах способствует снижению коэффициента теплопередачи и возрастанию расхода топлива. Для решения этой проблемы может быть использован метод известкования, когда в жидкость добавляют раствор гашеной извести с уровнем рН не более 10. В итоге можно наблюдать следующий пример реакции химической очистки воды:

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2 CaCO3 + 2Н2O Mg(HCO3)2 + 2 Ca(OH)2 = Mg(OH)2 + 2СaCO3 + 2Н2O.

В результате образуются нерастворимые соли, которые затем удаляются из резервуара. Очень важно, чтобы реакции химической системы очистки воды, а также контроль над температурой и давлением производились постоянно. В противном случае могут возникнуть трудности в утилизации шламов, повышение мутности жидкости.

Выбор реагентов для химической подготовки промышленной воды во многом зависит от характера загрязнений, а также от финансовых возможностей предприятия. Химическая очистка воды сочетается усилиями многих организаций с использованием гипохлорита натрия, что объясняется его высокой эффективность и низкой стоимостью. По результатам фильтрации конкуренцию ему может составить метод озонирования, который абсолютно безвреден для человека, но его стоимость будет значительно выше. На многих предприятиях используются котельные установки, требующие тщательной фильтрации Н2О перед их использованием. Такая потребность обусловлена защитой от образования известкого налета и коррозий. Химическая очистка воды котельной установки осуществляется при помощи электрохимического окисления или добавления в жидкость специального раствора против образования накипи. Первый метод является более безопасным, поскольку в нем не используется реагентов, а удаление солей происходит за счет воздействия на них магнитного поля. Второй метод применяется не так часто и используется для профилактики.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Гительман Л.Д, Ратников Б.Е. Энергетический бизнес. - М.: Дело, 2006. - 600 с.

2. Основы энергосбережения: Учеб. пособие / М.В. Самойлов, В.В. Паневчик, А.Н. Ковалев. 2-е изд., стереотип. - Мн.: БГЭУ, 2002. - 198 с.

3. Стандартизация энергопотребления - основа энергосбережения / П.П. Безруков, Е.В. Пашков, Ю.А. Церерин, М.Б. Плущевский //Стандарты и качество, 1993.

4. И.Х.Ганев. Физика и расчет реактора. Учебное пособие для вузов. М, 1992, Энергоатомиздат.

5. Рыжкин В. Я., Тепловые электрические станции, М., 1976.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Производство электрической энергии. Основные виды электростанций. Влияние тепловых и атомных электростанций на окружающую среду. Устройство современных гидроэлектростанций. Достоинство приливных станций. Процентное соотношение видов электростанций.

презентация , добавлен 23.03.2015


Принцип работы тепловых паротурбинных, конденсационных и газотурбинных электростанций. Классификация паровых котлов: параметры и маркировка. Основные характеристики реактивных и многоступенчатых турбин. Экологические проблемы тепловых электростанций.

курсовая работа , добавлен 24.06.2009


Паровая турбина как один из элементов паротурбинной установки. Паротурбинные (конденсационные) электростанции для выработки электрической энергии, их оснащение турбинами конденсационного типа. Основные виды современных паровых конденсационных турбин.

реферат , добавлен 27.05.2010


Описание тепловой схемы станции, компоновки оборудования газового хозяйства, химической водоочистки питательной воды, выбор и эксплуатация основного оборудования. Автоматизация тепловых процессов и расчеты характеристик котельной и основных затрат.

дипломная работа , добавлен 29.07.2009


Способы и основные этапы подготовки воды для подпитки и заполнения контуров АЭС на водоподготовительной установке. Разновидности и конструкция фильтров. Системы обеспечения безопасности работы АЭС, виды сбросов и их утилизация, взрывопожаробезопасность.

дипломная работа , добавлен 20.08.2009


Разработка проекта и расчет электрической части тепловой пылеугольной электростанции. Выбор схемы ТЭЦ, коммутационных аппаратов, измерительных и силовых и трансформаторов. Определение целесообразного способа ограничения токов короткого замыкания.

курсовая работа , добавлен 18.06.2012


Конструкция корпуса атомной турбины. Методы крепления корпуса к фундаментной плите. Материалы для отливки корпусов паровых турбин. Паровая конденсационная турбина типа К-800-130/3000 и ее назначение. Основные технические характеристики турбоустановки.

реферат , добавлен 24.05.2016


История развития паровых турбин и современные достижения в данной области. Типовая конструкция современной паровой турбины, принцип действия, основные компоненты, возможности увеличения мощности. Особенности действия, устройства крупных паровых турбин.

реферат , добавлен 30.04.2010


Выбор основного энергетического оборудования, паровых турбин. Высотная компоновка бункерно-деаэраторного отделения электростанции. Сооружения и оборудование топливоподачи и системы пылеприготовления. Вспомогательные сооружения тепловой электростанции.

курсовая работа , добавлен 28.05.2014


Состав паротурбинной установки. Электрическая мощность паровых турбин. Конденсационные, теплофикационные и турбины специального назначения. Действие теплового двигателя. Использование внутренней энергии. Преимущества и недостатки различных видов турбин.

Основные требования наших Заказчиков в сфере водоподготовки для теплоэнергетики - безопасность, надёжность, экономичность, экологичность и качество оборудования и очищенной воды.

Ухудшение качества питательной воды в процессе водоподготовки ТЭЦ или ГРЭС ведёт к активной коррозии металла, образованию накипи и отложений на поверхностях нагрева, теплопередающих поверхностях, отложений в проточной части паровых турбин, шлама в оборудовании и трубопроводах. В этом случае работа энергообъектов становится неэкономичной и небезопасной.

Нормативная документация, устанавливающая требования к качеству водоподготовки для теплоэнергетики, жёстко регламентирует требования к питательной воде, к очистке конденсатов, к сбросам от ТЭЦ и ко всем видам работ: к проектированию, изготовлению, монтажу и ПНР водоподготовительного оборудования. Регламентирующие документы: ВНТП, ГОСТ, СНиП, МУ, СТО, РД, требования производителей котлового и турбинного оборудования и пр.

Экодар в своей деятельности руководствуется всей современной нормативной базой, благодаря чему наши Заказчики гарантированно получают оптимальные системы очистки воды, спроектированные, изготовленные, смонтированные, и отлаженные силами компании Экодар, полностью готовые к вводу в эксплуатацию.

Основные технологические решения по очистке воды и водоподготовке для теплоэнергетики применяются в зависимости от исходных условий и конечных требований. Так, для котлов низкого давления часто используются простые схемы умягчения с предочисткой. Для котлов среднего и высокого давления на ТЭЦ и ГРЭС применяются более сложные многоступенчатые схемы обессоливания с использованием нанофильтрации, и качество воды на выходе из ВПУ отвечает самым высоким требованиям.

Предварительная очистка:

осветление как в традиционных осветлителях, так и в осветлителях-флотаторах;

механическое фильтрование с помощью самопромывных сетчатых, дисковых, напорных и безнапорных осветлительно-сорбционных фильтров;

ультрафильтрация.

Обессоливание:

ионный обмен, прямоточный или противоточный, одно- или двух ступенчатый, в зависимости от качества исходной воды и конечных требований;

обратноосмотическое обессоливание, одно- или двухступенчатое.

Глубокое обессоливание:

ионообменные фильтры смешанного действия (ФСД);

мембранная электродеионизация.

В процессе разработки технологических схем очистки воды с использованием ультрафильтрации и нанофильтрации Экодар учитывает все возможности повторного использования конденсатов и дренажей, промывных вод, их очистки и возврата в цикл систем водоподготовки, поскольку и мы, и наши Заказчики ответственно относимся к окружающей среде и её защите.

Организация водооборотных циклов на объектах теплоэнергетики также требует профессионального и ответственного подхода. Экодар совместно со своими партнерами предлагает современные программы дозирования, контроля и стабилизации воды.

Понятие ультрафильтрации

Принцип ультрафильтрации основан на «продавливании» воды через полупроницаемую мембрану. Основное отличие данной технологии от традиционного объемного фильтрования заключается в том, что большинство задерживаемых частиц оседает на поверхности мембраны, создавая дополнительный фильтрующий слой, обладающий собственным сопротивлением. Ультрафильтрация позволяет удалить из воды взвешенные вещества, водоросли, микроорганизмы, вирусы и бактерии, а также значительно снизить мутность. Также данный способ очистки воды уменьшает ее цветность и окисляемость. Использование ультрафильтрации эффективно заменяет такие этапы водоподготовки, как отстаивание и осаждение.

Технология нанофильтрации

Технология нанофильтрации объединяет особенность ультрафильтрации и обратного осмоса. Для очистки воды путем нанофильтрации используют заряженные и электронейтральные полимерные мембраны, а также керамические мембраны, близкие по размерам пор к ультрафильтрационным. Благодаря ультратонкой полупроницаемой мембране задерживаются различные растворенные загрязнители, величина которых не превышает величину молекулы. В результате нанофильтрации происходит разделение жидкости на 2 части: концентрат соли и чистую воду.

При нанофильтрации используется мембрана, поры которой в 10–50 раз меньше пор мембраны для ультрафильтрации. Благодаря этому нанофильтрация позволяет исключить возможность проникновение микроорганизмов через мембранные элементы. Кроме этого, применяется более высокое (в 2–3 раза) давление для «проталкивания» воды. Естественно, технология нанофильтрации позволяет удалить любые загрязнения, которые удаляются с помощью механической очистки воды, микро- и ультрафильтрации.

Сравнение характеристик ультрафильтрации и нанофильтрации.

Экодар – патентообладатель в области очистки воды, член СРО по проектированию и СМР. Гарантией качества, надежности, безопасности и экологичности являются наличие в компании Экодар интегрированной системы менеджемента (ИСМ), сертифицированной на соответствие требованиям ISO 9001-2011 и Р ИСО 14001-2007 и высокопрофессиональных отделов и служб:

Технологического отдела, разрабатывающего и внедряющего технологические схемы, осуществляющего всестороннее обследование объекта, пилотные испытания, и подготовку обоснования выбранных технических решений;

Е.Н. Бушуев, Н.А. Еремина, А.В. Жадан

Состояние вопроса: На отечественном энергетическом рынке появилось большое количество нового водопод готовительного оборудования с высокими экологическими характеристиками. Широкому внедрению их в производство мешает отсутствие нормативной базы на их использование и противоречивый опыт эксплуатации головных установок на отечественных ТЭС, особенно для вод с повышенным содержанием органических веществ, что характерно для поверхностных вод центра и севера России. В связи с этим существует необходимость совер шенствования традиционных технологий и создания новых систем обессоливания.

Материалы и методы: Использованы результаты эксплуатации новых водоподготовительных установок на ряде отечественных и зарубежных ТЭС.

Результаты: Проведен анализ двух основных направлений совершенствования технологии получения обессоленной воды на ТЭС: противоточного ионирования и на основе мембранных методов. Рассмотрено схемное решение по обеспечению работы установки обратного осмоса при пониженных производительностях.

Выводы: Результаты анализа технологий водоподготовки необходимо учитывать как при проектировании, так и при реконструкции химических цехов ТЭС.

Ключевые слова: тепловые электрические станции, водоподготовка, мембранные методы, обратный осмос, электродеионизация.

НПК "Медиана-фильтр" представляет современные системы очистки воды и водоподготовки:

Представить себе теплоэнергостанции без работы с водой как-то сложно. Главная движущая сила в таком производстве, как раз вода и есть. И чтобы ТЭЦ , то есть теплоэнергоцентраль работала без перебоев, о качестве поступающей в нее воды не помешает позаботиться заранее. А при нынешней обработке воды водоподготовка на ТЭЦ будет не то, что не лишней, а крайне нужной и важной.

Как обстоят дела у них?

Разница в работе котельных в России и например, европейской Дании, существенные. Но смело можно утверждать, что европейцам не приходится работать в таких тяжелых погодных условиях. Там же в Дании не работают при температурах за тридцать, причем как в адскую жару, так и в дикий холод. Любая ТЭЦ будет работать дольше и качественнее, если ее будут правильно эксплуатировать и если вода в нее, подаваемая будет отвечать запросам оборудования.

В свое время по Европе прокатилась волна обновлений, требований к подпиточной воде. На сегодня они работают, например, в Дании для воды с температурой от тридцати пяти до практически двухсот градусов. При этом в требованиях для работы ТЭЦ четко прописано, что алюминиевые части монтировать нельзя. Причина та, что при уровне кислотно-щелочного баланса равного 8,7 , в системе в обязательном порядке начнутся коррозионные процессы. Работают такие ТЭЦ на умягченной или обессоленной дэаерированной воде. Причем для каждого вида воды должны выполняться следующие входящие требования:

Из всех примесей, которые только могут оказаться в воде самую большую опасность непосредственно для теплоцентралей окажет именно жесткость воды. Наличие значительного превышения порога известковости станет прямой причиной образования известкового налета на стенках оборудования. И причем поразит эта накипь все, с чем будет сотрудничать.

Если бы от накипи не было такого большого вреда, то на нее бы никто внимания и не обращал, но на деле, она оседает везде:

• Теплообменниках;
• Трубах;
• Котлах.

Результатом такого контакта становится плохая работа котельной или ТЭЦ в комплексе. Расход топлива растет в геометрической прогрессии. И чем толще накипь, тем сложнее нагреть поверхность. Вот основная причина такой острой необходимости в умягчении воды. Если накипь превысит определенный порог, то тепло из нагревательного элемента или стенок оборудования перестанет поступать в воду. При этом впитаться куда-то, тепло не может. Оно начинает накапливаться, и не где-нибудь, а непосредственно в металле стенок или нагревательного элемента. Любой даже самый закаленный металл долго выдерживать постоянный нагрев не сможет. Покореженные трубы, как будь-то разорванные изнутри, это и есть последствия всего лишь миллиметрового слоя накипи. Потому к накипи в теплоэнергоцентралях относятся очень трепетно. Слой тонкий, а разорвать котел может легко. А это уже большие затраты. Потому воду могут либо обессоливать, либо умягчать. И разница между этими понятиями небольшая, но есть. Умягчение подразумевает устранения двух минеральных солей, а обессоливание подразумевает полное устранение солей. То есть в результате получится дистиллят.

Но как бы воду не чистили и не подготавливали, какой-то процент сырой воды все же может проникнуть в систему водоподготовки. Баки могут течь, да и пока тот же электромагнитный прибор не работает, т.к. вода находится в покое, тоже возможно попадание некоторого количество жесткой воды в систему. Чтобы нейтрализовать такую воду, в системе водоподготовки на ТЭЦ используют химикаты. Их впрыскивают в систему водоснабжения, соли образуют легко выводимый осадок, который легко устранить из оборудования. И к стенкам он не пристает.

Кстати накипь вредна еще и тем, что в следствие плохой теплопроводимости, появляется коррозия на поверхностях, металл то становится практически мягким. Он то перегревается, становится более восприимчивым к воде. Процент увеличения температуры нагрева поверхности за счет накипи может доходить до 50 процентов!

Следующий враг оборудования теплоэлектроцентрали, простимулированный накипью – это, как уже было сказано выше, коррозия. И уже приходиться решать не одну, а сразу две больших проблемы. Для того, чтобы металл начал карродировать, нужно чтобы к его поверхности был свободный доступ воздуха. Потому собственно для работы циркуляционной воды и покупают . И чем выше процент кислорода, тем выше вероятность образования коррозионных очагов.

Фильтры и новое прочтение водоподготовки на ТЭЦ

В российских реалиях предпочитают больше бороться с коррозией, чем с ее истоками. Только в котельных, где есть возможность водоподготовка на ТЭЦ и не только включает в себя дегазацию. В той же Дании далеко не каждая ТЭЦ обладает такими установками. В большинстве случаев с кислородом борются путем добавления обычных химикатов. Хотя и в России сегодня много централей работают с обычным химическими умягчением или профилактическими промывками, т.к. на полноценную хорошую систему водоподготовки денег просто нет.

Важным показателем правильной является уровень pH. И когда это вода циркуляционная, его значение должно не выходить за рамки диапазона от девяти с половиной до десяти. Вилка совсем небольшая. Но зато высокое значение этого показателя гарантирует защиту железных поверхностей. Причем зависимость уровня кислотнощелочного баланса от коррозии металлов можно применять и для латуни, меди или цинка. Но при работе с этим показателем нужно помнить о работе щелочи. Например, показатель выше десятки опять приведет к риску возникновения коррозии, цинк из латуни начнет массированно вымываться.

Основную работу правильной водоподготовки на ТЭЦ берут на себя фильтрующие установки. Лучше всего система будет работать, если из нее устранить не только растворенные соли металлов, но еще и твердые примеси. Это даст возможность не только образование накипи и коррозии предотвратить, но и замедлить износ оборудования. Да и узкие места в системе, насосы будут целее.

Потому водоподготовительные системы представляют собой комплексную обработку механическими фильтрами и умягчителями. Причем очистка может быть, как полной, так и частичной. Причем систему монтируют не на основной трубопровод, что не мешает нормальной непрерывной циркуляции воды. Лучше конечно, когда фильтрационный блок легко можно демонтировать и почистить. В случае же, если вода используется повторно, то лучше монтировать очистную систему непосредственно на главную трубу. Но и тут должны стоять датчики, которые в случае забития одного из фильтров быстро переправят поток по другому контуру, а в центр управления просигнализируют про проблему.

Сегодня, с целью экономии стали массово применять пластик в качестве основного материала для умягчающих установок. Но, к сожалению, пока возложенные надежды на него он не оправдывает. Использование нержавеющей стали кажется более перспективным. Тем более, что проблему с микробактериями пока так же не удается устранить полностью.

Беда пластика состоит в том, что в нем легко концентрируется кислород. И потому монтаж никак не защищенных трубопроводов становится совсем невыгодным, т.к. коррозия начнет прогрессировать в системе и очень быстро. Но сегодня есть специальные барьерные устройства, которые помогают убрать кислород из пластика практически со сто процентной вероятностью.

Следующая проблема, над которой пока борются – бактерии. Как и чем только их уже не пытались убрать. И главное даже мягкая очищенная вода не спасает, ведь реагента можно положить больше обычного, вот и получается, что вода начинает гнить, бактерии распространяются очень быстро. Кроме того, бактерии – это песок, грязь, случайно попавшая в систему теплоснабжения. Особенное раздолье бактерий наступает внутри систем водоснабжения, здесь они и накапливаются и могут дать воде неприятный запах. Устранить бактерии можно путем химических реакций. Дезинфекция на сегодня самый действенный и доступный способ устранить бактерии из своей теплоцентрали.

Одной из фишек новых систем водоснабжения котельных и утепления стала нержавейка. проще переносит бактериальный налет, но при этом не терпит температуру и хлоридные соединения. Когда планируют монтировать подобную установку, нужно обязательно делать анализ воды, чтобы знать, какой нужно выбирать. Да и процент хлорида столь устрашающего для нержавеющей стали, так же не помешает узнать. И такую поверхность ни в коем случае нельзя мыть хлорной кислотой. Она погубит защитную пленку нержавеющей стали.

Как видно, только тщательная подготовка поможет установить правильную систему водоподготовки. И тогда в домах жителей всегда будет тепло.

На сегодняшний день водоподготовка в энергетике остается важным вопросом отрасли. Водя является главным источником на ТЭС, включая ТЭЦ, к которому предъявлены повышенные требования. Наша страна расположена в холодной климатической зоне, зимой случаются сильные морозы. Поэтому ТЭС являются неотъемлемой частью комфортной жизни людей. ТЭЦ, паровые и газовые котельные страдают от жесткой воды, выводящей из строя дорогостоящее оборудование. Для более четкого понимания, разберемся с принципами работы ТЭЦ.

Принцип работы ТЭЦ

ТЭЦ (теплоэлектромагистраль) считается разновидностью ТЭС. Она генерирует электрическую энергию и является источником тепловой в системе теплоснабжения. С ТЭЦ в дома людей и на предприятия промышленности поступает горячая вода и пар.

Принцип ее работы схож с конденсационной электростанцией. Существует только одно важное отличие: часть тепла можно посылать на другие потребности. Количество отобранного пара регулируется на предприятии. Тепловая турбина определяет способ сбора энергии. В подогревателях собирают отделенный пар. Затем энергия передается воде, которая движется по системе. Она передает энергию в пиковые водонагревательные котельные и теплопункты.

• тепловая;
• электрическая.

Если основной является тепловая нагрузка, тогда электрическая ей подчиняется. Если установлена электрическая нагрузка, то тепловая может даже отсутствовать. Возможен вариант совмещенной нагрузки, что дает возможность использовать остаточное тепло для отопления. Такие ТЭЦ обладают КПД 80%.

При возведении ТЭЦ учитывается отсутствие передачи тепла на большие расстоянии. Поэтому она располагается на территории города.

Проблемы ТЭЦ

Главный недостаток производства энергии на ТЭС – образование твердого осадка, выпадающего при нагреве воды. Что бы очистить систему, потребуется остановка и разборка всего оборудования. Накипь убирают на всех поворотах и в узких отверстиях. Кроме накипи, слаженной работе будут препятствовать коррозия, бактерии и прочее.

Накипь

Как определить, когда производить очистку? Оборудование сообщит само: сработают системы защиты от перегрева. Если не убрать накипь, в дальнейшем теплообменники и котлы не будут работать, образуются свищи или произойдет взрыв. Все дорогостоящее оборудование выйдет из строя без возможности восстановить его.

Коррозия

Главная причина коррозии – кислород. Циркуляционная вода должна иметь его на минимальном уровне – 0,02 мг/л. Если кислорода достаточно, то вероятность образовании на поверхности коррозии будет увеличиваться с ростом количества солей, особенно сульфатов и хлоридов.

Большие ТЭЦ имеют деаэраторные установки. На небольших установках используют корректировочные химические продукты. Значение pH воды должен лежать в диапазоне 9,5-10,0. С ростом pH происходит снижение растворимости магнетита. Особенно важно, если в системе присутствуют латунные или медные детали.

Пластик – источник локального выброса кислорода . Современные системы стараются избегать гибких пластиковых труб или создают специальные барьеры для кислорода.

Бактерии

• специфический запах циркуляционной воды;
• отклонение содержания химических веществ при дозировании;
• коррозия медных и латунных компонентов, а так же батарей.

Бактерии поступают с грязью из почвы или при ремонте. Системы и нижняя часть батареи обладают благоприятными условиями для их роста. Дезинфекция проводится при полном отключении системы.

Водоподготовка для ТЭЦ

Справиться с перечисленными проблемами поможет водоподготовка в энергетике. На ТЭС устанавливают множество фильтров. Основная задача – найти оптимальное сочетание разных фильтров. Вода на выходе должна быть смягченной и обессоленной.

Ионообменная установка

Картридж первоначально наполнен смолой со слабым натрием. При прохождении жесткой воды происходят химические реакции: сильные соли заменяются слабым натрием. Со временем в картридже скапливаются соли жесткости – следует провести его регенерацию.

В восстановительном баке растворены соли высокой степени. Выходит сильно насыщенный раствор соли (более 8-10%), который удаляет из картриджа соли жесткости. Сильносоленые отходы дополнительно очищаются, а потом утилизируются по специальному разрешению.

Плюсом установки является высокая скорость очистки. К минусам относятся дорогостоящее обслуживание установки, высокая стоимость соленых таблеток и затраты на утилизацию.

Электромагнитный умягчитель воды

• сильные постоянные магниты из редкоземельных металлов;
• плата;
• электрический процессор.

Перечисленные элементы создают сильное электромагнитное поле. С противоположных сторон прибор имеет намотанную проводку, по которой идут волны. Каждый провод наматывают более 7 раз на трубу. Во время эксплуатации следят, чтобы вода не контактировала с проводкой. Концы проводов изолируют.

Вода проходит по трубе и облучается электромагнитными волнами. Соли жесткости трансформируются в острые иголки, которым неудобно «прилипать» к поверхности оборудования из-за маленькой площади контакта. Дополнительно иголки качественно и тонко очищают поверхность от старого налета.

Основные преимущества:

• самообслуживание;
• не надо ухаживать;
• срок эксплуатации более 25 лет;
• отсутствие дополнительных затрат.

Электромагнитный умягчитель работает со всеми поверхностями. Основа установки – монтаж на чистый участок трубопровода.

Обратный осмос

На производстве подпиточной воды система обратного осмоса незаменима. Она единственная может очистить воду на 100%. В ней используется система различных мембран, обеспечивающие необходимые характеристики воды. Минусом становится отсутствие возможности самостоятельного использования. Установку обратного осмоса обязательно нужно дополнять умягчителями воды, что влияет на стоимость системы.

Только полная система водоподготовки и водоочистки гарантирует стопроцентный результат и компенсирует высокую стоимость оборудования.

Способ обработки воды оказывает сильное влияние на работу теплоснабжения. От него зависят экономические показатели эксплуатации и защитная функция системы. При строительстве или плановом ремонте ТЭЦ нужно уделять особое значение водообработке.