ВОДОПОДГОТОВИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА ТЕПЛОВОЙ ЭЛЕКТРОЦЕНТРАЛИ
WATER TREATMENT PLANT OF COMBINED HEAT AND POWER PLANT

Изобретение относится к области тепловой и промышленной энергетики и может быть использовано для обеспечения потребителей химически очищенной и химически обессоленной водой.
Известна система подготовки добавочной воды для систем тепловодоснабжения, содержащая последовательно включенные установку предварительной очистки воды с линией осветленной воды, установку обратноосмотического обессоливания с линиями пермеата и концентрата и узел дозирования в осветленную воду антискаланта. Система дополнительно содержит байпасную по отношению к установке обратноосмотического обессоливания линию осветленной воды, подключенную к линии пермеата и узел декарбонизации на линии пермеата с линией декарбонизованного пермеата. На линии концентрата установки обратноосмотического обессоливания размещена электродиализная установка (ЭДУ) с биполярными мембранами с линией отвода кислотного раствора в линию пермеата до узла декарбонизации, линией отвода щелочного раствора в линию пермеата после узла декарбонизации и линией отвода дилюата [1] - аналог. Недостатком этой системы является низкое качество химически очищенной воды, из-за чего данную систему возможно применять только для подготовки воды для подпитки теплосети (Жесткость пермеата УОО аналога 0,06 мг-экв/л против 0,004 мг-экв/л предложенного изобретения). Другим недостатком этой системы является наличие сброса солевых стоков по линии отвода дилюата из ЭДУ.
Известна система ионообменной химической очистки и обратноосмотического обессоливания воды для котлов тепловых электростанций, которая содержит последовательно включенные блок предварительной очистки воды, блок умягчения воды с линией отвода излишка регенерационного раствора фильтра Na-катионирования на сброс, установку обратного осмоса с линиями отвода концентрата и пермеата. Кроме того, система содержит дополнительную установку для концентрирования растворов и получения обессоленной воды методом термического обессоливания на испарительной установке с линиями концентрата и обессоленной воды [2] - аналог. Недостатком этой системы является сложность ее технологической схемы из-за наличия дополнительной установки для концентрирования растворов и получения обессоленной воды методом термического обессоливания на испарительной установке, в результате чего увеличена занимаемая площадь, материалоемкость и, следовательно, общая стоимость системы. Другим недостатком этой системы является сброс солевых стоков по линии отвода высокоминерализованного отработанного регенерационного раствора фильтра Na-катионирования.
Известна система водоподготовки добавочной воды для тепловых электроцентралей, содержащая последовательно включенные блок предварительной очистки воды, блок умягчения воды, блок обратного осмоса, а также деаэратор, соединенный с паровым котлом высокого давления, и установку подготовки химически очищенной воды. При этом блок предварительной очистки воды содержит последовательно соединенные осветлитель с линиями подачи исходной воды и сброса шлама, бак коагулированной воды, механический фильтр с линией отвода промывочной воды и бак промывочных растворов с линией подачи промывочных растворов в осветлитель, линия отвода промывочной воды механического фильтра соединена с баком промывочных растворов, блок умягчения воды содержит последовательно соединенные фильтр Na-катионирования, соединенный с баком промывочных растворов посредством линии отвода регенерационного раствора, и бак умягченной воды с линией отвода умягченной воды, блок обратного осмоса содержит установку обратного осмоса с линиями отвода концентрата и пермеата, линия отвода умягченной воды соединена с установкой подготовки химически очищенной воды, при этом в нее дополнительно введен блок ионного обмена для глубокого обессоливания воды, содержащий последовательно соединенные фильтр Н-ионирования и фильтр OH-ионирования с линиями отвода регенерационных вод в бак нейтрализатор, причем линия отвода пермеата установки обратного осмоса соединена с фильтром H-ионирования, а бак нейтрализатор и линия отвода концентрата установки обратного осмоса соединены с установкой подготовки химически очищенной воды [3] - прототип. К недостаткам прототипа следует отнести:
2
- высокое потребление реагентов Ca(OH); NaCl и технологическая сложность схемы, обусловленная наличием блока умягчения воды с фильтром Na-катионирования;
- относительно низкая чистота химически очищенной воды (солесодержание - 740 г/т).
Достигаемыми результатами изобретения являются:
2
- снижение потребления количества реагентов за счет исключения Ca(OH), NaCl;
- упрощение технологической схемы за счет исключения блока умягчения;
- повышение чистоты, путем снижения солесодержания химически очищенной воды.
3
Указанные результаты достигаются тем, что в водоподготовительную установку тепловой электроцентрали, содержащую блок предварительной очистки воды, блок обратного осмоса, блок ионного обмена для глубокого обессоливания воды, блок получения химически очищенной воды для подпитки теплосети и первый деаэратор, соединенный с паровым котлом высокого давления, при этом блок предварительной очистки воды содержит последовательно соединенные осветлитель с линиями подачи исходной воды и сброса шлама, бак коагулированной воды, механический фильтр с линией отвода промывочной воды и линией отвода осветленной воды, а также бак промывочных растворов с линией подачи промывочных растворов в осветлитель, линия отвода промывочной воды механического фильтра соединена с баком промывочных растворов, блок обратного осмоса содержит установку обратного осмоса с линиями отвода концентрата и пермеата, блок ионного обмена для глубокого обессоливания воды содержит последовательно соединенные фильтр H-ионирования и фильтр OH-ионирования с линиями отвода регенерационных вод в бак нейтрализатор, блок получения химически очищенной воды для подпитки теплосети содержит последовательно соединенные бак химически очищенной воды и второй деаэратор, при этом линия отвода осветленной воды с механического фильтра соединена с баком химически очищенной воды, линия отвода пермеата установки обратного осмоса соединена с фильтром H-ионирования, линия подачи глубоко обессоленной воды с фильтра OH-ионирования соединена с первым деаэратором, бак нейтрализатор и линия отвода концентрата установки обратного осмоса соединены с баком химически очищенной воды, согласно изобретению в нее введены бак раствора FeCl, бак раствора NaOH, соединенные с осветлителем, и линия подачи реагентов для коррекции pH коагулированной воды, при этом линия отвода осветленной воды с механического фильтра соединена с установкой обратного осмоса.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена предлагаемая водоподготовительная установка тепловой электроцентрали.
На чертеже имеются следующие обозначения:
I - блок предварительной очистки,
II - блок обратного осмоса,
III - блок ионного обмена,
IV - блок получения химически очищенной воды для подпитки теплосети,
1 - линия подачи исходной воды,
2 - осветлитель,
3 - бак коагулированной воды,
4 - механический фильтр,
5 - установка обратного осмоса,
6 - фильтр H-ионирования (H-фильтр),
7 - фильтр ОН-ионирования (OH-фильтр),
8 - первый деаэратор,
9 - паровой котел высокого давления,
10 - линия отвода осветленной воды с механического фильтра,
11 - линия отвода концентрата с установки обратного осмоса,
12 - линия отвода пермеата с установки обратного осмоса,
13 - линия подачи глубоко обессоленной воды с ОН-фильтра,
14 - линия подачи деаэрированной воды,
15 - линия отвода отработанных регенерационных растворов с Н-фильтра,
16 - линия отвода отработанных регенерационных растворов с OH-фильтра,
17 - бак нейтрализатор,
18 - установка подготовки химически очищенной воды,
19 - линия отвода промывочных вод с механического фильтра,
20 - бак промывочных растворов,
21 - линия подачи промывочных растворов в осветлитель,
22 - линия сброса шлама с осветлителя,
23 - линия подачи реагентов для коррекции pH коагулированной воды.
24 - линия подачи реагентов для коррекции pH химически очищенной воды,
25 - второй деаэратор,
26 - линия подачи химически очищенной воды на подпитку теплосети (ХОчВ на ПТС),
3
27 - бак раствора FeCl,
28 - бак раствора NaOH.
Водоподготовительная установка тепловой электроцентрали содержит последовательно включенные блок I предварительной очистки воды, блок II обратного осмоса, блок III ионного обмена и первый деаэратор 8, соединенный линией 14 подачи деаэрируемой воды, с паровым котлом 9 высокого давления, а также блок IV подготовки химически очищенной воды для подпитки теплосети.
Блок I предварительной очистки воды содержит последовательно соединенные осветлитель 2 с линиями 1 и 22, соответственно подачи исходной воды и сброса шлама, бак 3 коагулированной воды, механический фильтр 4 с линией 10 отвода осветленной воды, а также линией 19 отвода промывочной воды в бак 20 промывочных растворов, имеющий линию 21 подачи промывочных растворов в осветлитель 2.
Блок II обратного осмоса содержит установку 5 обратного осмоса с линиями 11 и 12, соответственно отвода концентрата и пермеата.
Блок III ионного обмена для глубокого обессоливания воды содержит последовательно соединенные фильтр 6 H-ионирования и фильтр 7 OH-ионирования с линиями отвода регенерационных вод, соответственно 15 и 16, в бак нейтрализатор 17. Линия 12 отвода пермеата установки 5 обратного осмоса соединена с фильтром 6 H-ионирования.
Блок IV получения химически очищенной воды для подпитки теплосети содержит последовательно соединенные бак 18 химически очищенной воды и второй деаэратор 25.
Линия 10 отвода осветленной воды с механического фильтра 4 соединена с баком 18 химически очищенной воды.
Линия отвода пермеата установки обратного осмоса соединена с фильтром H-ионирования.
Линия 13 подачи глубоко обессоленной воды с фильтра OH-ионирования соединена с первым деаэратором 8.
Бак нейтрализатор 17 и линия 11 отвода концентрата установки 5 обратного осмоса соединены с баком 18 химически очищенной воды
3
Предлагаемая водоподготовительная установка тепловой электроцентрали отличается тем, что в нее введены бак 27 раствора FeCl, бак 28 раствора NaOH, соединенные с осветлителем 2, линия 23 подачи реагентов для коррекции pH коагулированной воды, при этом линия 10 отвода осветленной воды с механического фильтра соединена с установкой 5 обратного осмоса.
3
Таким образом, по сравнению с прототипом, водоподготовительная установка отличается тем, что в осветлитель 2 подают (дозируют) реагенты FeCl и NaOH, введена линия 23 подачи реагентов для коррекции pH, при этом в предлагаемой водоподготовительной установке отсутствует блок умягчения воды, и, соответственно, в ней отсутствуют отработанные регенерационные стоки Na-катионитных фильтров и подача (дозирование) реагента NaCl.
Водоподготовительная установка тепловой электроцентрали работает следующим образом.
3
Исходная вода по линии 1 подается в блок I предварительной очистки, в осветлителе 2 которого осуществляют процесс коагуляции и умягчения за счет дозировки реагентов, подаваемых из бака 27 раствора FeCl и бака 28 раствора NaOH, и последующее осветление в механическом фильтре 4, который установлен после бака 3 коагулированной воды. Перед подачей коагулированной воды в механический фильтр осуществляют корректировку pH, путем подачи реагентов (кислоты) через линию 23. Осветленная вода после фильтра 4 по линии 10 подается в блок II обратного осмоса. Далее пермеат с установки 5 обратного осмоса по линии 12 поступает в блок III ионного обмена для глубокого обессоливания воды в фильтре 6 Н-ионирования и фильтре 7 OH-ионирования.
Затем по линии 13 глубоко обессоленная вода с фильтра 9 OH-ионирования поступает в деаэратор 8 с дальнейшей подачей по линии 14 в котел 9 среднего или высокого давления. Регенерационные воды с фильтра 6 H-ионирования и фильтра 7 OH-ионирования, по линиям, соответственно 15 и 16, поступают в бак нейтрализатор 17.
Часть осветленной воды с механического фильтра 4 воды по линии 10, концентрат с установки 5 обратного осмоса по линии 11, а также регенерационные воды с бака нейтрализатора 17 подаются в бак 18 блока IV подготовки химически очищенной воды, например, на подпитку теплосети.
Промывочная вода по линии 19 с фильтра 4, установленного в блоке I предварительной очистки, направляется в бак 20 промывочных растворов с дальнейшей подачей в осветлитель 2 по линии 21. В процессе работы осветлителя 2 удаляется шлам по линии 22.
Материальный баланс по ступеням обработки предлагаемого изобретения водоподготовительной установки тепловой электроцентрали на Казанской ТЭЦ-2 в январе 2012 г. приведен в таблице 1.
Таблица 1
№
Q, т/ч
Ж<sub>0</sub>
Na
<maths num="1"><math display="block"><mrow><mi>H</mi><mi>C</mi><msubsup><mi>O</mi><mn>3</mn><mo>−</mo></msubsup></mrow></math><img file="00000001.tif" he="7" wi="13" img-content="undefined" img-format="tif" /></maths>
SO<sub>4</sub>
Cl
Щ<sub>гOH</sub>
SiO<sub>2</sub>
Ок
ВВ
СС
pH
г - экв/т=мг - экв/л
г/т=мг/л
Исходная вода в Осв
225
4,43
0,35
2,53
1,77
0,34
0,002
9,79
8,83
1,82
336,4
8,16
Осветленная вода после МФ
235
0,4
4,38
1
1,77
0,64
0,27
5,4
4
0,1
280
10,3
Пермеат УОО
124,2
0,004
0,22
0,2
0,02
0,2
0,01
0,1
0,4
0
16
8,9
Концентрат УОО
41,1
1,6
17,1
7,6
7
1,5
0,01
22
16,0
0
1240
9,1
ХОчВ
96,6
0,8
8,6
0,11
3,5
0,9
0,02
11
8,0
0
610
9,2
хов
122,4
0
0,00025
0
0
0,0001
0
0,0001
0
0
0,001
7
МФ - механический фильтр;
Осв - осветлитель;
УОО - установка обратного осмоса;
ХОчВ - химически очищенная вода;
ХОВ - химически обессоленная вода.
2
Таким образом, по сравнению с прототипом, использование данного изобретения позволит снизить потребление количества реагентов Са(ОН), NaCl, упростить технологическую схему и повысить чистоту, путем снижения солесодержания химически очищенной воды до 610 г/т, и сократить количество сбросов отработанных регенерационных растворов.
Источники информации
1. Пат. №2322403 РФ. Система подготовки добавочной воды для систем тепловодоснабжения / И.А. Малахов, А.А. Аскерния, В.В Шищенко, Г.И. Малахов. Изобретение 2008. - №11.
2. Пат. №2322402. Система ионообменной химической очистки и обратноосмотического обессоливания воды для котлов тепловых электростанций / И.А. Малахов, А.А. Аскерния, Г.И. Малахов. Изобретение 2008. - №11.
3. Пат. №133526. Водоподготовительная установка тепловой электроцентрали / Н.Д. Чичирова, А.А. Чичиров, С.М. Власов. Полезная модель 2013. - №29.