Понятие и структура теплофикационных электростанций. Специфика электрической части ТЭЦ. Изучение особенностей внедрения и технологии химической водоочистки на электростанции. Описание роли и видов паровых турбин. Основные принципы водоподготовки на ТЭЦ.
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
по дисциплине «Общая энергетика»
тема: «Химическая водоочистка на ТЭЦ»
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.
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.
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.
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.
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 [11,2 M], 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 [7,5 M], 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 [1,3 M], 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 [768,2 K], 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 [78,6 K], добавлен 20.08.2009
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 [702,3 K], добавлен 24.05.2016
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 [2,1 M], добавлен 18.06.2012
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 [196,1 K], 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 [1,7 M], 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.
презентация [247,7 K], добавлен 23.03.2016
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.
источник
Водоподготовка – это самый важный вопрос в теплоэнергетике. Вода является основой работы таких предприятий, поэтому ее качество и содержание тщательно контролируется. ТЭЦ очень важны для жизни города и жителей, без них невозможно существовать в холодный период года. От качества воды зависит деятельность ТЭЦ. Работа теплоэнергетики на сегодняшний день невозможна без водоподготовки. Вследствие парализации системы, возникает поломка оборудования, и как результат, плохо очищенная, некачественная вода, пар. Это может возникнуть из-за некачественной очистки и смягчения воды. Даже если постоянно удалять накипь, то это не убережет вас от перерасхода топливных материалов, формирования и распространения коррозии. Единственное и самое эффективное решение всех последующих проблем – это тщательная подготовка воды к использованию. При разработке системы для очистки нужно учитывать источник поступления воды.
Существует два типа нагрузки: тепловая и электрическая. При наличии тепловой нагрузки электрическая находится в подчинении первой. При электрической нагрузке ситуация обратная, она не находится в зависимости от второй и может работать без ее присутствия. Бывают ситуации, в которых совмещают оба вида нагрузки. При водоподготовке этот процесс полностью использует все тепло. Вывод можно сделать такой, что КПД на ТЭЦ значительно превышает его на КЭС. В процентном соотношении: 80 к 30. Еще один важный момент: тепло на большие расстояния передать практически невозможно. Именно поэтому ТЭЦ должна строиться вблизи или на территории города, который будет ею пользоваться.
Отрицательным моментом у процесса водоподготовки является образование нерастворимого осадка, образующегося при нагревании воды. Удаляется он очень сложно. Во время избавления от налета происходит остановка всего процесса, разбирается система, и только после этого можно качественно очистить труднодоступные места. Чем же вредит накипь? Она мешает теплопроводимости и, соответственно, возрастают затраты. Знайте, что даже при незначительном количестве налета, увеличится расход топлива.
Непрерывно устранять накипь невозможно, но делать это необходимо каждый месяц. Если этого не делать, то слой накипи будет постоянно увеличиваться. Соответственно, чистка оборудования потребует намного больше времени, усилий и материальных затрат. Чтобы не останавливать весь процесс и не нести убытки, необходимо регулярно следить за чистотой системы.
Признаки потребности в очистке:
- будут действовать датчики, защищающие систему от перегревов;
- блокируются теплообменники и котлы;
- возникают взрывоопасные ситуации и свищи.
Все это – негативные последствия не удаленной вовремя накипи, которые приведут к поломкам и убыткам. В течении короткого времени вы можете потерять оборудование, которое стоит немалых денег. Очистка от накипи несет за собой ухудшение качества поверхности. Водоподготовка не устраняет накипь , это можете сделать только вы с использованием специального оборудования. При поврежденных и деформированных поверхностях накипь в дальнейшем образуется быстрее, также появляется коррозийный налет.
Подготовка питьевой воды включает в себя массу процессов. Перед началом водоподготовки следует провести тщательный анализ химического состава. Что же он из себя представляет? Химический анализ показывает количество жидкости, нуждающееся в ежедневной очистке. Указывает на те примеси, которые должны быть ликвидированы первыми. Подготовка воды на мини теплоэлектроцентралях не может быть осуществлена в полном объеме без такой процедуры. Жесткость воды – немаловажный показатель, который обязательно нужно определять. Многие проблемы состояния воды связаны с ее жесткостью и наличием отложений железа, солей, кремния.
Большой проблемой, с которой сталкивается каждая ТЭЦ, является присутствие примесей в воде. К ним можно отнести калиевые и магниевые соли, железо.
Главной задачей ТЭЦ является обеспечение жилых объектов населенного пункта нагретой водой и отоплением. Подготовка воды на таких предприятиях подразумевает использование смягчителей, дополнительных фильтрующих систем. Каждый этап очистки включает прохождение воды через фильтры, без них процесс невозможен.
Этапы водоочистки:
- Первый этап – осветление. В первую очередь вода осветляется, так как она поступает в систему мини ТЭЦ очень грязная. На этом этапе находят применение отстойники и механические фильтры. Принцип работы отстойников в том, что твердые примеси опускаются книзу. Фильтры состоят из нержавеющих решеток и имеют разные размеры. Первыми улавливаются крупные примеси, далее идут решетки среднего размера. Последними улавливаются самые мелкие примеси. Также важным является применение коагулянтов и флокулянтов, с помощью которых уничтожаются разного рода бактерии. Благодаря промывке чистой водой такие фильтры могут быть готовы к следующему использованию.
- Второй этап – это дезинфекция и обеззараживание воды. На данной стадии применяется ультрафиолетовая лампа, обеспечивающая полное облучение всего объема воды. Благодаря ультрафиолету гибнут все болезнетворные микроорганизмы. Второй этап также включает в себя дезинфекцию, в процессе которой используют хлорку или же безвредный озон.
- Третий этап – смягчение воды. Для него характерно применение в домашних условиях ионообменных систем, электромагнитных смягчителей. Каждый имеет свои достоинства и недостатки. Популярным является реагентное отстаивание, недостатком которого является формирование отложений. Эти нерастворимые примеси в дальнейшем очень сложно удалить.
- Четвертый этап – обессоливание воды. На этом этапе применяются анионные фильтры: декарбонизаторы, электродиадизаторы, обратный осмос и нанофильтрация. Процесс обессоливания возможен любым из вышеперечисленных стандартных способов.
- Пятый этап – это деаэрация. Это обязательный этап, который следует после тонкой очистки. Системы для очистки от газовых примесей бывают вакуумного типа, а также атмосферные и термические. В результате действия деаэраторов происходит устранение растворенных газов.
Пожалуй, это все самые важные и нужные процессы, которые проводятся для подпиточной воды. Далее следуют общие процессы для подготовки системы и ее отдельных компонентов. После всего вышеперечисленного следует продувка котла, в ходе которой используются промывные фильтры. По окончанию водоподготовка мини ТЭЦ включает промывку пара. В ходе этого процесса используются химические реагенты, обессоливающие воды. Они достаточно разнообразны.
В Европе водоподготовка на мини ТЭЦ нашла очень широкое применение. Благодаря качественному проведению этого процесса увеличивается коэффициент полезного действия. Для лучшего эффекта необходимо комбинировать традиционные, проверенные методы очистки и новые, современные. Только тогда можно достичь высокого результата и качественной водоподготовки системы. При грамотном использовании и постоянном усовершенствовании система мини ТЭЦ будет служить долго и качественно, а главное без перебоев и поломок. Не меняя элементов, и без ремонтов срок эксплуатации от тридцати до пятидесяти лет.
Еще некоторая важная информация, которую хотелось бы донести до читателя по поводу системы водоподготовки на ТЭЦ и их водоподготовительных установках. В данном процессе используются разные виды фильтров, важно ответственно отнестись к его выбору и использовать подходящий. Зачастую применяются несколько разных фильтров, которые последовательно соединены. Это делается для того, чтобы стадии смягчения воды и удаления из нее солей, прошли хорошо и эффективно. Применение ионообменной установки чаще всего осуществляется при очистке воды с высокой жесткостью. Визуально он имеет вид высокого цилиндрического бака и часто используется в промышленности. В состав такого фильтра входит еще один, но уже меньшего размера, он называется баком регенерации. Так как работа ТЭЦ беспрерывная, установка с ионообменным механизмом является многоступенчатой и имеет в своем составе до четырех разных фильтров. Система оборудована контроллером и одним блоком управления. Любой используемый фильтр оснащен личным регенерационным баком.
Задачей контролера является отслеживать количество воды, прошедшее сквозь систему. Также он контролирует объем воды, очищенный каждым фильтром, регистрирует период очистки, объем работы и ее скорость за определенное время. Контроллер передает сигнал далее по установке. Вода с высокой жесткостью следует на другие фильтры, а использованный картридж восстанавливают для последующего использования. Последний вынимается и переносится в бак для регенерации.
Основой ионообменного картриджа является смола. Ее обогащают несильным натрием. Когда вода вступает в контакт со смолой, обогащенной натрием, происходят трансформации и перевоплощения. Натрий замещается сильными жесткими солями. Со временем картридж наполняется солями, так и происходит процесс восстановления. Он переносится в регенерационный бак, где расположены соли. Раствор, в состав которого входит соль, очень насыщен (≈ 10%). Именно благодаря такому высокому содержанию солей жесткость устраняется из съемного элемента. После процесса промывки картридж снова наполнен натрием и готов к использованию. Отходы с высоким содержанием солей повторно очищают и только после этого могут быть утилизированы. Это является одним из недостатков подобных установок, так как требует значительных материальных затрат. Плюс же в том, что скорость очистки воды выше, чем у других подобных установок.
Смягчению воды нужно уделять особое внимание. Если подготовку воды сделать не качественно и сэкономить, то можно потерять намного больше и получить затраты несоизмеримые с экономией на водоподготовке.
Возник вопрос подоподготовки на ТЭЦ!? Не знаете куда обращаться?
источник
А.А. Гирфанов, главный инженер,
к.т.н. А.Г. Филимонов, начальник производственно-технического отдела,
ОАО «Генерирующая компания» филиал Казанская ТЭЦ-2;
д.х.н. А.А. Чичиров, профессор, заведующий кафедрой «Химия»,
д.х.н. Н.Д. Чичирова, профессор, директор института теплоэнергетики, заведующая кафедрой «Тепловые электрические станции»,
Казанский Государственный Энергетический Университет, г. Казань
Для восполнения водных потерь сетей необходима их подпитка, которая приготавливается, в основном, с использованием ионообменных методов. Подготовка воды для подпитки тепловых сетей состоит в удалении из нее веществ, образующих накипь на греющих поверхностях водогрейных котлов, а также осадков коллоидных и органических веществ, гидроокиси железа и т.д., что осуществляется методами известкования, коагуляции с последующим осветлением на механических фильтрах.
Традиционно для снижения возможности накипеобразования из воды удаляют ионы кальция с помощью метода ионного обмена (Na-ка- тионирования) или используют частичное удаление ионов кальция и бикарбонат-ионов путем применения Н-катионирования с «голодной» регенерацией.
Умягчение воды по методу Na-катионирования многие годы применялось на ТЭЦ и котельных для подготовки добавочной воды тепловых сетей. Достигаемый при этом глубокий эффект умягчения воды положительно сказывается на уменьшении кальциевого и магниевого накипеобразований в теплообменной аппаратуре. Однако повышение агрессивных свойств глубоко умягченной воды по отношению к металлу вызывает усиление коррозии подпиточного тракта (до деаэратора), а при недостаточно качественной деаэрации и всего остального водогрейного оборудования и теплофикационных магистралей. Таким образом, применение Na-катионирования как метода подготовки добавочной воды требует особенно тщательного проведения противокоррозионных мероприятий в теплосети, чтобы избежать загрязнения сетевой воды повышенным количеством продуктов коррозии. Существенным недостатком метода Na- катионирования является наличие сильноминерализованных сбросных вод, содержащих хлориды и сульфаты кальция, магния, натрия в количествах, превышающих нормы, что требует дополнительных затрат на их очистку.
Исключить агрессивные стоки, а также сократить затраты на водоподготовку позволяет использование мембранных методов очистки воды с подкислением и последующим подщелачиванием подпиточной воды.
На Казанской ТЭЦ-2 введена в эксплуатацию первая в России установка подпитки теплосети на базе мембранных технологий производительностью 300 м 3 /ч, совмещенная со схемой обессоливания для подпитки энергетических котлов производительностью дополнительно 300 м 3 /ч.
Мембранные технологии — одни из самых перспективных методов очистки. В основу мембранной технологии заложен натуральный природный процесс фильтрации воды. Основной фильтрующий элемент установки — полупроницаемая мембрана. Мембранные методы очистки воды классифицируются по размерам пор мембран в следующей последовательности:
— микрофильтрация воды — размер пор мембраны 0,1-1,0 мкм;
— ультрафильтрация воды — размер пор мембраны 0,01-0,1 мкм;
— нанофильтрация воды — размер пор мембраны 0,001-0,01 мкм;
— обратный осмос — размер пор мембраны 0,0001мкм.
Примеси, размер которых превышает размер пор мембраны, при фильтрации физически не могут проникнуть через мембрану.
В отличие от традиционных методов очистки, требующих больших площадей как для размещения оборудования, так и для шламоотвалов, многошаговой обработки, мембранные технологии имеют следующие преимущества: высокий уровень автоматизации, позволяющий снизить трудозатраты, повысить культуру производства, компактность оборудования [1].
На основании анализа возможных технологий водоподготовки принята следующая принципиальная технологическая схема установки подпитки теплосети:
■ предварительная очистка воды, включающая очистку исходной воды от грубодисперсных примесей на сетчатых фильтрах с автоматической очисткой, коагуляцию оксихлоридом алюминия и удаление из воды взвешенных веществ, железа, снижение цветности, основной части органических соединений, извлечение из воды практически всех патогенных микроорганизмов на микрофильтрационной установке;
■ подкисление воды серной кислотой для перевода карбонатной жесткости в некарбонатную;
■ деаэрация воды в существующих вакуумных деаэраторах;
■ подщелачивание воды до норм ПТЭ.
Исходной водой для установки подпитки теплосети является река Волга. Показатели качества воды представлены в табл. 1.
измерения
Общепринятой в энергетике технологической схемой предварительной очистки воды является традиционная технология: коагуляция в осветлителях и доочистка на механических фильтрах с зернистой загрузкой. Существенным недостатком традиционной технологии является возможность выноса шлама из осветлителя при незначительных изменениях параметров процесса (расход, температура, дозы реагентов и др.). При этом увеличивается нагрузка на механические и ионитные фильтры, а также возможен проскок взвеси и, соответственно, неудовлетворительное качество осветленной воды. Технология мембранной фильтрации по сравнению с традиционной технологией позволяет получить осветленную воду значительно лучшего качества по таким показателям как цветность, мутность, взвешенные вещества, окисляемость, железо.
На основании вышеуказанных преимуществ перед традиционными методами для предварительной очистки воды в качестве основного технологического решения выбрана технология микрофильтрации. Данный метод позволяет получать осветленную воду высокого качества. Метод микрофильтрации позволяет задерживать взвешенные и коллоидные частицы размером крупнее 0,1 мкм и обеспечивает высокую степень осветления воды. Методом микрофильтрации из воды удаляются взвешенные частицы, коллоиды, бактерии и крупномолекулярные органические вещества. Коагулирование воды перед мембранной фильтрацией существенно увеличивает эффект осветления и степень извлечения органических соединений.
При работе установки микрофильтрации обеспечивается высококачественная очистка исходной воды по следующим показателям, указанным в табл. 2.
Таблица 2. Показатели качества воды после установки микрофильтрации.
| Показатели | Единицы измерения | Величина |
| Взвешенные вещества | мг/дм | менее 0,5 |
| Железо | мг/дм 3 | менее 0,1 |
| Остаточный алюминий | мг/дм 3 | менее 0,1 |
| Перманганатная окисляемость | мг02/дм 3 | менее 5,0 |
| Нефтепродукты | мг/дм 3 | менее 0,1 |
| SDI | менее 3 |
Исходная вода с температурой 20-30 О С подается на автоматические сетчатые фильтры (рис. 1). Они служат для защиты мембран от механических примесей. Внутри фильтра установлены фильтрующие сетчатые экраны. Материал экрана — нержавеющая сталь, тонкость фильтрации — 200 мкм. Процесс самоочистки начинается автоматически при достижении заданного перепада давления на сетке или по таймеру. Очистка осуществляется вакуумным сканером, который приводится в движение электродвигателем небольшой мощности.
Для повышения эффективности очистки в исходную воду перед микрофильтрацией после сетчатых фильтров дозируется раствор коагулянта оксихлорид алюминия. Доза коагулянта составляет от 10 до 24 мг А12О3/дм 3 . Гидролиз оксихлорида алюминия протекает в кислой среде, поэтому в исходную воду дозируется автоматически серная кислота. Доза кислоты зависит от рН=6,0-6,9. В настоящее время поставляемый коагулянт Казанского завода химических реагентов является кислым, поэтому отсутствует необходимость подкисления исходной воды.
Далее исходная вода подается на установку микрофильтрации. Установка микрофильтрации состоит из девяти модулей. Производительность каждого модуля 100 т/ч. В каждом модуле установлено вертикально 50 мембранных элементов.
В зависимости от требуемого расхода в работе находится соответствующее количество модулей. Процесс мембранной фильтрации осуществляется в так называемом «тупиковом» режиме, т.е. вся вода, которая поступает на блок, проходит через поры мембраны, на поверхности которой остаются все задержанные вещества [2].
В процессе фильтрации на поверхности мембран накапливаются отложения, вызывающие закупорку пор, что ведет к увеличению трансмембранного давления и снижению проницаемости мембран. Удаление отложений осуществляется периодической обратной промывкой фильтроэлементов. Обратная промывка проводится в две стадии: водо-воздушная с расходом осветленной воды 15 м 3 /ч в течение двух минут и водная с расходом осветленной воды 115 м 3 /ч в течение 1-2 минуты. Показателем вывода воды на промывку является пропущенный объем воды через мембрану (50-100 м 3 ), задается в зависимости от качества исходной воды. Большая часть отложений удаляется при обратной промывке мембран осветленной водой, которая подается внутрь полых волокон, т.е. направление потока (по сравнению с процессом фильтрации) меняется на обратное. С течением времени возникает ситуация, когда проведение периодических безреагентных промывок для восстановления первоначальных параметров будет недостаточно в виду особых свойств отложений и режима работы установки мембранной фильтрации. Для восстановления исходной проницаемости мембран проводится химическая промывка модулей [3].
Предусмотрены следующие типы химических промывок: кислотная, щелочная, гипохлоритом натрия, совместная — раствором гипохлорита натрия и раствором щелочи. Периодичность, интенсивность и продолжительность обратных и химических промывок зависит от качества исходной воды и характера отложений.
Предварительная очистка воды на Казанской ТЭЦ-2 является общей для подготовки подпиточной воды установки подпитки теплосети и производства обессоленной воды для подпитки энергетических котлов.
Осветленная вода после блоков мембранной фильтрации направляется в баки осветленной воды БОВ № 1,2 V=400 м 3 (2 шт.). С баков осветленной воды БОВ № 1, 2 часть воды направляется на установку подготовки обессоленной воды, остальная часть при помощи насосов подается на декарбонизаторы. В напорную линию насосов дозируется серная кислота при помощи блока дозирования кислоты. Значительным практическим преимуществом метода подкисления является отсутствие сбросных вод. Сущность метода подкисления состоит в уменьшении концентрации в воде бикарбонат-ионов в результате связывания их ионами водорода, вводимых с кислотой, в молекулы углекислоты. Необходимое количество кислоты контролируется при помощи pH-метра, установленного на трубопроводе. Доза кислоты зависит от карбонатного индекса (Ик). При Ик=4 (мг-экв/дм 3 ) 2 доза кислоты составляет 10 г/т, при Ик=3 (мг-экв/дм 3 ) 2 доза кислоты увеличивается до 75 г/т. Как известно, карбонатный индекс зависит от работающего оборудования, температуры нагрева и рН подпиточной воды. Декарбонизаторы в водоподготовительной установке для подпитки теплосети служат промежуточной ступенью подготовки воды между устройствами для химической очистки и термической деаэрации воды. Декарбонизаторы выполнены в виде колонок с насадкой из колец Рашига. Декарбонизаторы установлены вне помещения водоподготовительной установки на баках осветленной воды БОВ № 3, 4. Декарбонизованная вода собирается в баках осветленной воды БОВ № 3, 4 и далее насосами подается в существующие вакуумные деаэраторы теплосети для удаления свободной углекислоты и растворенного кислорода. Деаэрированная вода собирается в баках запаса деаэрированной воды БЗДВ № 1, 2, откуда насосами подпитки теплосети подается в теплофикационную сеть. Так как рН обработанной воды после деаэраторов составляет 6,5-7,5, необходимо дозировать щелочь перед насосами подпитки теплосети для достижения нормируемого рН подпиточной воды =8,3-9,5 [4].
Управление технологическими процессами водоподготовительной установки Казанской ТЭЦ-2 осуществляется АСУТП на базе микропроцессорной техники Siemens. АСУТП является информационной и управляющей с выполнением следующих функций автоматизации: контроль (представление информации персоналу), сигнализация, защита, дистанционное управление, авторегулирование, блокировка и расчетные функции. Все насосное оборудование оснащено энергосберегающими частотными преобразователями, используются современные типы изоляционных теплосберегающих материалов. Предусмотрен многоуровневый учет всех потребляемых энергоресурсов. Центральной частью АСУТП водоподготовительной установки является программно-технический комплекс (ПТК), который включает в себя программируемые средства автоматизации и другие средства вычислительной техники. Кроме ПТК в состав системы входят: датчики сигналов, местные показывающие приборы, исполнительные механизмы, щитовые изделия вне ПТК, вторичные приборы, местные посты управления. Процессы контроля и управления технологическим оборудованием автоматизированы и осуществляются со щита управления.
До ввода в эксплуатацию современной установки подпитки теплосети на Казанской ТЭЦ-2 подготовка подпиточной воды осуществлялась на двух установках УПТС-1 и УПТС-2. Подготовка химочищенной воды на обеих установках производилась по схеме: известкование и коагуляция исходной воды в осветлителях с последующим осветлением воды на механических и натрий-катионитовых фильтрах, работающих в режиме механической фильтрации. Для ведения режима коагуляции-известкования в осветлителях требовалось значительное количество коагулянта и извести. Кроме того, ежегодно требовалась досыпка фильтрующего материала в механические и натрий-катионитовые фильтры. Осветлители УПТС-2 работали в би- карбонатном режиме, что затрудняло выдерживать нормируемый рН, жесткость и щелочность осветленной воды. Приготовление известкового молока на отдельном складе извести методом гашения извести сопровождалось образованием значительного количества недопа- ла, что требовало его постоянного сбора и утилизации [5].
С вводом в эксплуатацию современной установки подпитки теплосети количество химических реагентов на обработку воды сократилось.
Сравнительный анализ расхода химических реагентов (фильтрующих материалов) по традиционной технологии подготовки воды для подпитки теплосети и установки подпитки теплосети на мембранных технологиях при планируемой выработке 1 123 тыс. т подпиточной воды в 2012 г. приведен в таблице 3.
| Наименование реагента или фильтрующего материала | Количество реагента по традиционной технологии, т | Количество реагентов после ввода в эксплуатацию установки подпитки теплосети на мембранных технологиях, т |
| Купорос железный для коагуляции в осветлителях (доза коагулянта 40 г/т) | 96 | |
| Известь негашеная для известкования в осветлителях (доза извести 100 г/т) | 225 | |
| Фильтрующий материал антрацит | 4,6 | |
| Фильтрующий материал сульфоуголь | 6,8 | |
| Коагулянт оксихлорид алюминия для коагуляции перед микрофильтрацией (доза коагулянта 15 г/т) | 168 | |
| Кислота серная для подкисления (доза кислоты при Ик=3 (мг-экв/дм 3 ) 2 — 75 г/т, при Ик=4(мг-экв/дм 3 ) 2 — 5 г/т | 38 | |
| Сода каустическая (щелочь) на подщелачивание до норм ПТЭ (доза щелочи 10 г/т) | 11,23 | |
| Реагенты на химпромывку ВМФ (согласно проекту): Выбор схемы подготовки подпиточной воды определяется значением карбонатного индекса при различных вариантах значений общей щелочности и кальциевой жесткости для данной температуры нагрева в теплофикационном оборудовании. По результатам эксплуатации установки теплосети на мембранных технологиях в теплый период, когда температура нагрева воды в подогревателях не превышает 70-100 О С, нормируемый индекс карбонатный менее 4,0 (мг-экв/дм 3 ) 2 и отсутствует необходимость подкисления воды перед декарбонизаторами. Удаление свободной углекислоты в декарбонизаторах, а также в деаэраторах приводит к увеличению рН обработанной воды. Поэтому с увеличением рН более 8,3 отпадает необходимость подщелачивания подпиточной воды. Таким образом, в зависимости от сезона сокращается количество кислоты и щелочи на обработку подпиточной воды. Использование метода микрофильтрации для подготовки подпиточной воды теплосети по сравнению с традиционными способами очистки имеет следующие преимущества: отсутствие необходимости в организации и эксплуатации шламоотвалов, которые характеризуются большой площадью и высокой степенью воздействия на окружающую среду, сокращение расхода реагентов и сбросов загрязняющих веществ в водные объекты, высокий уровень автоматизации технологических процессов. 1. Чичирова Н.Д., Власов С.М. Баромембранные технологии в энергетике: Монография. — Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2011. — 272 с. 2. Петров С.В. Оборудование для водоподготовки и очистки сточных вод НПП Биотехпрогресс// Водоснабжение и санитарная техника. 2006. № 5. С. 17-20. 3. Чичирова Н.Д., Чичиров А.А., Коровкин А.А., Закиров И.А. Контроль процессов загрязнения мембранных модулей в схемах водоподготовки ТЭС // Известия вузов. Проблемы энергетики. 2011. №11-12. С. 178-186. 4. Чичирова Н.Д., Чичиров А.А., Филимонов А.Г., Елисеев А.А. Повышение эффективности реагентной предварительной очистки воды на Казанской ТЭЦ-3 // Известия вузов. Проблемы энергетики. 2010. №11-12. С. 53-60. 5. Филимонов А.Г. Повышение эффективности процессов реагентной обработки воды на тепловых электрических станциях // Энергетика Татарстана. №1 (5). 2007. источник Всё было , как будто в другой реальности . Огромное предприятие: шумное , масштабное , невероятное , непонятное . Люди . Думала , что таких уже не бывает . Отличный инженер Дмитрий , который работает в масляной лаборатории , но разбирается , по-моему , во всём . Начальник химического цеха Валентина Юрьевна объясняет всё так доходчиво , по-доброму произносит: « Метод ионного обмена», — смотрит в мои испуганные глаза и хохочет . Это было таким неожиданным и необходимым погружением в несомненно нужную работу , без обмана и фальши . Спасибо за ощущение причастности к производству жизни .Действительно , на ТЭЦ-1 производят не просто тепло и электроэнергию — жизнь . Здесь много отделов и цехов , все важны . Но , как говорит Валентина Юрьевна , и я ей верю , работа в химическом цехе — самая ответственная. « Представь человеческий организм , и по нему бежит кровь . Вот кровь — это мы . Если состояние крови хорошее , то организм работает отлично», — восхищает сравнениями заведующая химическим цехом , в который меня « приняли на работу». Главная функция химического цеха — подготовка воды . Её берут из Кенона , тщательно очищают и чистенькую , почти святую , подают в котёл . Также химический отдел в круглосуточном режиме следит за качеством воды . В день берут десятки проб , проверяют содержание кислорода , щёлочность , жёсткость определяют сольсодержание и ещё ведут массу других исследований . Лаборанты , которые выполняют химические анализы, — настоящие аналитики . По воде оценивается состояние оборудования . Задача — создать безнакипный водно-химический режим , для этого и нужен химический контроль . Ответственность колоссальная , работа тяжёлая. Перед входом в « сердце » ТЭЦ , нам провели инструктаж по технике безопасности . Напугали: производство опасное , дотрагиваться до труб нельзя , их температура может быть до 500 градусов , смотрите под ноги , будьте внимательны. Выдали куртки с эмблемой ТГК , на голову — белоснежные каски . В путь. Даже если ничего не делать , а просто ходить от одного деаэратора к другому , уже нелегко . Расстояния приличные , плюс ужасный шум , гул . Разговаривать практически невозможно , даже если кричать собеседнику в ухо , половину слов проглотит шум . Те , кто работает в такой обстановке постоянно , не снимают специальные наушники. Но этот непрекращающийся гул — символ непоколебимости предприятия . Ощущаешь себя там совершенно беззащитной , но наполненной восторгом . Потому что красота . Это , конечно , не завораживающие пейзажи с прудом , парой лебедей и зелёной лужайкой . Это красота другого порядка и масштаба . Производственная красота. Инженер химического цеха Дмитрий привёл нас на отметку 16 метров . Задача: проверить уровень кислорода в деаэраторах — аппарат , находящихся в цепочке производственного цикла перед котлом . Нужно , чтобы уровень кислорода был невысоким . Обычно всё определяется специальным прибором , который в точности до десятых показывает уровень . Не так давно этот прибор вышел из строя и его отправили на ремонт в Нижний Новгород . Поэтому уровень кислорода определяли почти вручную . Так даже интереснее. Огромная ёмкость — здоровенная бочка и есть деаэратор . В небольшой краник вставляется шланг , через который вода набирается в склянку . Причём склянка погружена в специальное ведёрко , а когда оно полностью наполняется водой , в склянку приливают реактив — раствор щёлочи в глицерине , быстро закручивается крышка . Склянку достают из воды , и дальше — вуаля — меткость глаза , по-другому не скажешь . По цвету определяется уровень кислорода . Моему не намётанному глазу доверять было сложно . Я понимала одно , чем прозрачнее вода , тем лучше . А вот различить шкалу от 10 до 20 удалось не сразу . У Дмитрия же всё отточено до последнего штриха . По-моему , он сможет выполнить эту процедуру даже с закрытыми глазами. Сначала мне разрешили подержать две склянки , чтобы попытаться сравнить цвет . Потом — вылить воду после анализа и прополоскать склянку . С боязнью я подходила к тому , чтобы провернуть всю процедуру самой . Когда Дмитрий сказал: « Попробуй», — руки затряслись , и я чуть было не налила реактив больше положенного , благо спасла надёжная страховка. Каждый показатель записывается в блокнот , затем переписывается в специальный журнал , и если есть несоответствие — начинается поиск источника « заражения». Далее , после 16-метровой высоты , где находятся деаэраторы , Дмитрий повёл нас в котельный цех . Там , аналогично , берётся анализ из котлов . Причём уровень кислорода в них должен быть максимально низким. Более высокий процент кислорода допускается в воде конденсаторов из турбин и теплосетей: 20 и 50 соответственно — тысячная доля граммов на литр воды. На все пробы мы тратим более двух часов . Поднимаемся и спускаемся по высоким лестницам , перескакиваем через лужи , вздрагиваем от порой пугающих звуков , морщим нос от пыли , идём по длинным коридорам и попадаем в облако то жарящего тепла , то пронизывающего сквозняка , смотрим на свои почерневшие руки . Выматываемся. Дмитрий рассказывает , что этой работой занимается не он сам , а девушка-лаборант , которая сейчас сдаёт госэкзамены . Такие пробы проводят круглосуточно: один раз днём , один раз ночью. Уморённые первой половиной дня , идём на обед , который на ТЭЦ-1 начинается в 12.00 . Работают здесь с 8.00 . У предприятия своя отличная столовая , большой выбор блюд . Овощной салат , пюре с тефтелями и сахарная булочка дают силы для новых подвигов. Чистенькая лаборатория , белоснежные халаты , множество пробирок и колб , в которых плещется разноцветная водичка , приветливые лаборанты . Они , правда , волшебники . За секунды вода из белой превращается в розовую , затем обесцвечивается . Три капельки чего-то там, — и она жёлтая , а потом правильно помешать — и оранжевая . Мне захотелось здесь остаться на несколько месяцев , чтобы овладеть этой технологией волшебства . Одну такую процедуру — определение щёлочности в воде мне позволили выполнить , но смотрелась я , как слон в посудной лавке . Всё то , на что у остальных уходило по минуте , у меня заняло минут 15 . Вода не хотела из розовой становиться белой . Говорили , что надо больше кислоты , а мне казалось , что дело не только в кислоте , но и в других руках. Лаборатория , в которую меня допустили , непростая — оперативная . То есть девушки здесь работают круглосуточно в две смены с 8.00 до 20.00 и с 20.00 до 8.00 . Сосчитать все анализы , которые они за смену должны провести , затрудняются . Говорят , что только из котлов берут 44 пробы. Всего в химическом цехе шесть лабораторий: масляная , угольная , водная , центральная водная , оперативная , санитарно-промышленная . Последняя проверяет воздух рабочей зоны . Это важно , по их замерам происходит аттестация рабочих мест , отсюда — дополнительные выплаты за вредность . Те , кто работает в котельном , турбинном цехах , на пенсию уходят на 5 лет раньше . Всего в химотделе 52 работника . По словам заведующей , штат укомплектован полностью и , как таковой , текучки нет . Удивляет , что большинство сотрудников — женщины , хотя работа очевидно тяжёлая. Валентина Юрьевна говорит , что выпускники-химики , которые приходят работать на ТЭЦ-1 , учатся здесь практически с нуля: « В нашем университете есть специальность тепловые электрические станции , и там , по-моему , со второго курса есть курс водоподготовки . У них как только начинается этот предмет , они приходят на экскурсию , на практику . Кто-то , заканчивая учёбу , возвращается: « Возьмите меня на работу». По словам начальника , только с годами приходит осознание того , чем ты на самом деле занимаешься: « Чтобы понять то , чем ты занимаешься , надо проработать не один год . Пришёл новый сотрудник , мы ставим его на обучение . Срок месяц . Принимаем экзамены . Правила техники безопасности . Всё можно выучить , есть инструкция . Поначалу делают свою работу , как роботы , а потом понимают , что за этим всем стоит». Поэтому нельзя охарактеризовать работу в химическим цехе только как трудную и монотонную , она ещё очень интересная . Например , в угольной лаборатории определяют калорийность угля , соответствует ли его норма заявленной . Калорийность — теплопроводность , чем она выше , тем лучше: меньше сожгут угля , но получат больше тепла. В лаборатории Дмитрия — масляной — тоже ежедневно кипит , в прямом смысле этого слова , работа . Здесь инженер подогревает , остужает , анализирует масла , чтобы не было никаких примесей . Больше всего работы летом , когда начинается ремонт оборудования. Одно из фундаментальных направлений цеха — водоочистка . Это отдельное направление , другая специфика работы . Вода , которая подаётся в кондексаторы турбин , должна быть очень чистой , без кислорода , без солей . Самое страшное — соли . При температурев котле более 300 градусов отложения пойдут моментально , как накипь на чайнике . Если грязную воду подать , котёл не проработает ни одного часа . Очистка на ТЭЦ-1 проводится очень тщательно. Заключительным этапом моей « рабочей смены » стало знакомство с химводоочисткой . Это специальное помещение с огромными фильтрами . Вода в Кеноне грязная , и прежде , чем её запустить на фильтры , нужно всю грязь убрать: камешки , палочки , травинки . Для этого существуют механические фильтры . Затем вода попадает в фильтры первой ступени , где её осветляют . В фильтрах есть специальная смола , которая похожа на икру минтая , только сухая , как порошок . Вода в таком фильтре проходит через ионный обмен: смола свои катионы отдаёт воде , а из воды забирает другие . Затем из воды удаляется жёсткость , углекислый газ и кремниевая кислота — это конечная стадия . После чего вода идёт в бак обессоленной воды , а затем насосом подаётся туда , где есть необходимость . За час производят 60 тонн нужной воды . Процесс непрерывный , круглосуточный . На ТЭЦ-1 на случай аварии есть запас — 500-кубовые баки чистой воды. Руководят всеми этими непонятными штуковинами пять очаровательных женщин — аппаратчики . Они огромными ключами закручивают и раскручивают краны , тут же проводят химические анализы. Один из важных моментов работы — очистка фильтров . Один фильтр рассчитан на обработку 2 тысяч тонн воды , то есть это непрерывная 14-часовая работа . Затем он загрязняется и уже не может тщательно очищать воду . Ему необходима регенерация – восстановление ионно-обменных свойств . Для меня вся эта процедура не из лёгких . Для работников — проще простого. К концу рабочего дня , не проделав и треть того , что ежедневно совершает каждый работник химического отдела , обессилела . Спать хотелось уже в 16.00 , хотя ещё оставался час рабочего времени . Но было в этой усталости много полезного . Валентина Юрьевна точно подметила: « Ничего сверхъестественного мы не делаем , но работа такая кропотливая , очень нужная , ну , как без нас . Тепло — это жизнь . Городу мы нужны». « Видите , какое строительство в Чите идёт , сколько домов , кто их отапливать будет? А в них тепло , а тепло — это мы». Теперь , включая свет в квартире , грея холодные ладошки о горячую батарею , понимаю , что за всем таким очевидным и простым стоит непрерывный труд — и в будни , и в выходные , и ночью с 31-го на первое. источник |