ВОПРОС 1 . Вода в теплоэнергетике. Схемы обращения воды в теплоэнергетике.

ВОПРОС 1 . Вода в теплоэнергетике. Схемы обращения воды в теплоэнергетике.

СХЕМА обращения воды воды в теплоэнергетике

Вопрос. ТИПИЧНЫЕ СХЕМЫ ОБРАЩЕНИЯ ВОДЫ в циклах ТЭС, отопительной котельной, производственно-отопительной котельной.

Для тэс

Для отопительной котельной

Для промышленно-отопительной котельной

Вопрос Источники загрязнения теплоносителя. Влияние примесей воды на надежность работы ТЭО

Существуют несколько источников загрязнений теплоносителя в пароводяных трактах ТЭС и АЭС: примеси добавочной воды, вводимой в цикл для покрытия внутренних и внешних потерь пара и конденсата; присосы в конденсат пара охлаждающей воды в конденсаторах или сетевой воды в теплообменниках; примеси загрязненного конденсата, возвращаемого от внешних потребителей пара на ТЭЦ; примеси, искусственно вводимые в пароводяной тракт для коррекции водного режима (фосфаты, гидразин, аммиак, другие разнообразные добавки); продукты коррозии конструкционных материалов, переходящие в теплоноситель. На АЭС примеси, кроме того, могут поступать в тракт в виде продуктов деления ядерного топлива через негерметичные участки тепловыделяющих элементов и образовываться в активной зоне реактора за счет процессов радиолиза воды, а также протекания радиационных превращений и радиационно-химических реакций. В зависимости от типа основного теплоэнергетического оборудования и условий работы вклад и влияния каждого из перечисленных источников (табл. В.1) в суммарное загрязнение водного теплоносителя ТЭС и АЭС могут значительно варьироваться.

Технология ионного обмена.

Рис. 4.34. Схема Амберпак

После регенерации нисходящим потоком и нормальной вытесняющей отмывки окончательная отмывка ионита в рабочем фильтре осуществляется восходящим потоком с его рециркуляцией, что позволяет экономить отмывочную воду. Отсутствие в фильтре свободного объема определяет отсутствие разбавления регенерационного раствора, что повышает эффективность регенерации и уменьшает объем сточных вод. В технологии Амберпак используется специальный тип ионитов Амберджет, характеризующийся однородностью гранул (около 0.6 мм с коэффициентом однородности 1.2), что обеспечивает улучшение кинетики обмена, отсутствие забивания щелей в дренажах ионитной мелочью и улучшение условий регенерации и отмывки.

К недостаткам этой технологии, по мнению конкурирующих фирм, относятся:

1) при изменении расхода или прекращении подачи воды может наблюдаться внутрислоевое перемешивание, приводящее к снижению рабочей обменной емкости ионита и качества очищаемой воды;

2) возможность попадания мелких фракций при оседании ионита в верхнюю часть слоя с последующим выносом из фильтра;

3) необходимость выносной взрыхляющей промывки.

Технология Апкоре предполагает очистку воды в нисходящем потоке с применением монодисперсных ионитов "Дауэкс - Апкоре" и регенерацию в восходящем потоке в зажатом слое ионита. Фильтр для процесса Апкоре (рис. 4.35) загружен плавающим зернистым инертным материалом, прижимающимся к верхнему распределительному устройству, далее по высоте фильтра остается небольшое свободное пространство, ниже которого располагается ионит. Размер зерен "инерта" выбран таким, что через него при восходящем потоке свободно проходит ионитная мелочь и другие взвеси, тогда как целые зерна ионита будут задерживаться. Поскольку рабочий цикл осуществляется в нисходящем потоке, то слой ионита остается нечувствительным к изменениям нагрузки и исключается возможность внутрислойного перемешивания.

Рис. 4.35. Система Апкоре

Процесс регенерации в восходящем потоке можно разбить на 4 цикла. В 1-м цикле "зажатие" ионит прижимается в течение нескольких минут к инерту восходящим потоком воды, скорость которого зависит от гранулометрического состава ионита, его плотности, объема свободного пространства и температуры воды. Во время этой операции из верхней части слоя вымываются взвеси, задержанные во время рабочего цикла, и ионитная мелочь. На стадии регенерации процесс самоочистки ионитного слоя заканчивается. Зажатый слой ионита не разуплотняется даже при некотором снижении скорости несущего потока (регенерационного раствора). Эффект очистки усиливается за счет изменения объема зерна смолы при регенерации. Во 2-м цикле осуществляется собственно регенерация прижатого ионита в восходящем потоке регенерационного раствора.

В 3-м цикле ведется операция отмывки или медленного вытеснения продуктов регенерации по направлению и со скоростью раствора при регенерации. По завершению отмывки в режиме вытеснения подача потока воды прерывается, и слой свободно оседает в течение 5 - 10 мин. Во время оседания (4-й цикл) ионит опускается на дно послойно. Внутри движущегося вверх свободного пространства (рис. 4.36) происходит классификация зерен, и вся ионитная мелочь переходит по окончании осаждения в верхнюю часть слоя, удаляясь из фильтра в операции "зажатие". Наиболее отрегенерированная часть слоя сохраняется в неизменном состоянии в процессе оседания слоя. Таким образом, технология Апкоре характеризуется простотой конструкции оборудования при высоких его технологических показателях.

Рис. 4.36. Система операции "осаждение"

Вопрос 10. Автоматизация водоподготовительных установок. Перспективные технологии водоподготовки.

В задачи автоматизации комплекса ВПУ входят обеспечение оптимального протекания процессов водоприготовления и их надежности, а также необходимость снижения себестоимости обработанной воды путем сокращения затрат на эксплуатацию и обслуживание установок. Автоматизация ВПУ должна улучшить и ускорить, прежде всего, следующие процессы:

1. при предварительной очистке воды в осветлителе:

а) контроль и регулирование температуры обрабатываемой воды на уровне 30 - 40°C с точностью ±1°C

б) дозирование в осветлитель реагентов в заданных количествах при изменяющейся нагрузке осветлителя;

в) продувка осветлителя, при которой уровень шлама в шламоуплотнителе и самом осветлителе не превышает заданных значений;

г) регулирование нагрузки осветлителя с заданной скоростью в диапазоне 50 - 100% его номинальной производительности;

д) поддержание расхода возвращаемой в осветлитель промывочной воды осветлительных и других фильтров путем управления насосами перекачки;

1. при очистке воды в осветлительных фильтрах:

а) автоматический перевод из состояния "работа", "восстановление", "резерв" в соответствующее;

б) проведение всех операций по восстановлению фильтрующей загрузки путем ее взрыхления и промывки;

в) контроль за качеством проведения операций по восстановлению загрузки и правильностью выполнения подаваемых системой команд;

1. при ионообменной очистке воды:

а) регулирование производительности ионитной части ВПУ путем поддержания уровня в заданных пределах в баках воды после декарбонизаторов, баках обработанной воды и т.п.;

б) контроль истощения фильтров обессоливающей установки по прямым и косвенным параметрам;

в) поддержание заданного расхода воды на взрыхление и отмывку фильтров;

г) заполнение мерников реагентов, приготовление регенерационных растворов заданной концентрации к подаче их в фильтр с заданными скоростями;

д) составление технологических линий для проведения операций по восстановлению фильтров с возможностью дистанционного управления каждой операцией;

е) сигнализация состояния каждого фильтра (работа, истощение, восстановление, резерв), а также аварийная сигнализация;

ж) контроль качества обработанной воды;

з) индикация с помощью мнемосхемы положения запорных органов фильтра и узлов восстановления (по вызову оператора).

10.2 перспективные технологии водоподготовки.

Технология водоподготовки

Помните, что при очистке воды перед вами всегда будут стоять две задачи. Вам нужна вода питьевая и вода для бытовых нужд. Поэтому минимальная водоподготовка, которая только может быть в квартире будет состоять из очистки воды с помощью, например, электромагнитного умягчителя воды Акващит. Это будет для воды по техническим, бытовым нуждам. И очистка воды с помощью фильтра-кувшина, минимум или обратного осмоса максимум. Это уже для питьевых нужд. Тогда защита от накипи и жесткой воды будет более менее надежной.

Теперь перейдем непосредственно к технологиям водоподготовки. Выбирая ту или иную технологию, нужно знать, какие задачи она должна решать. Как понять, что выбрать? Откуда взять исходные данные для определения типа технологии водоподготовки и последовательности фильтров для воды?

Самое первое, что вы должны сделать, прежде чем будете выбирать перспективную технологию водоподготовки, это провести химический анализ воды. На его основе вы всегда сможете рассчитать и оббьем поступающей в квартиру воды и сможете наглядно увидеть ее состав, все примеси, которые придется удалять. Имея на руках эти результаты, вам будет проще понять какую технологию водоподготовки лучше использовать, какую последовательность фильтров выбрать и какой мощности должен быть тот или иной прибор.

Даже если вы берете воду из центральной системы очистки воды, она все равно будет жесткой. И здесь лучше не экономить, и провести таки химический анализ воды. Тогда вы не будете переплачивать за слишком мощный и дорогой умягчитель воды.

Все варианты технологий водоподготовки можно свети к следующему перечню:

· механическая очистка воды;

· химическая очистка воды;

· дезинфекция;

· микроочистка.

· Под химической очисткой воды понимают устранение любых органических примесей, нитратов, железа, а также остаточного хлора. Микроочистка – это получение дистиллята или же чистой и полезной питьевой воды.

· Рассмотрим более подробно варианты фильтров для воды, которые работают с применением той или иной технологии водоподготовки.

· Итак, механическая технология водоподготовки. Ее задача устранить из воды все механические твердые примеси, а также каллоиды. Здесь очистка воды может проходить в несколько этапов. Начинается она с грубой очистки. Вода может даже отстаиваться, чтобы самые большие механические примеси могли осесть. Здесь могут использовать осадочные, гравийные сетчатые фильтры для водоподготовки.

· Сетчатые фильтры включают в себя несколько сеток с разной пропускной способностью. Они используются для фильтрации, как более крупных, так и мелких твердых примесей. Основной материал для производства сеток - нержавеющая сталь. Ставят такие фильтры при первичном заборе воды самыми первыми.

· Осадочные фильтры призваны удалить очень мелкие частицы, невидимые невооруженному взгляду. Здесь фильтрующая основа – кварцевый песок, а также гравий. Иногда могут использовать гидроантрацит. Такие фильтры больше применяют для повторной очистки воды. Так очищают стоки, или готовят техническую воду на производстве.

· Фильтры с картриджами, это что-то среднее между механической фильтрацией и умягчением воды. Суть только в том, что такие фильтры устраняют очень мелкие примеси размером 150-1 микрон. Такие фильтры устанавливают для предварительной очистки в том же обратном осмосе.

· Химическая очистка воды, это скорее интересная и перспективная технология водоподготовки, предназначенная для корректировки химического состава воды, а не изменения его состояния. Это автоматическая установка умягчения воды с помощью ионного обмена, а также обезжелезивание. На данном же этапе водоподготовки устраняют из воды остаточный хлор.

· Для обезжелезивания могут использовать марганцевый цеолит. Это песок зеленого цвета, который отлично контактирует с железистыми соединениями, качественно отфильтровывая их из воды. Для того, чтобы реакция удержания железа в фильтра проходила еще лучше, неплохо было бы, если бы в воде были небольшие включения кремния.

· Другой вариант технологии водоподготовки – это использование окисления железа для очистки воды от его примесей. Это безреагентный процесс и для этого применяют специальные фильтры, где воду обдувают кислородом и под этим влиянием железо оседает на внутреннем картридже.

· В качестве умягчения воды используют ионообменные фильтры для воды. Это одна из самых распространенных технологий водоподготовки, что в быту, что на производстве. Основу такого фильтра составляет смоляной картридж. Он перенасыщен слабым натрием, который в структуре вещества легко заменить. Когда происходит контакт с жесткой водой, соли жесткости легко сменяют слабый натрий. Так и происходят непосредственно основные методы водоподготовки. Постепенно картридж полностью отдает свой натрий и забивается солями жесткости.

· В промышленности такие установки одни из самых популярных, но и самых громоздких. Это огромные баки в высоту. Но зато скорость очистки воды у них самая высокая. При этом забитые картриджи в промышленности восстанавливают, в быту меняют. Ионообменный фильтр является реагентным умягчителем, поэтому для производства питьевой воды нельзя было его использовать, до тех пор, пока не придумали сделать картридж сменным.

· Восстанавливают такой картридж с помощью сильно соляного раствора. В быту картридж меняют. Из-за этого стоимость использования подобной технологии водоподготовки увеличивается. Хотя сама установка стоит недорого, но постоянная смена картриджей, это постоянные расходы. Тем более, что еще и менять придется довольно часто. В промышленности расходы пойдут и на соли. Она хоть и дешевая, но большие обьемы стоят дорого. Плюс закупаться ею придется постоянно. Да и еще одна проблема подобного ионообменного аппарата в промышленности - после восстановления образуются очень вредные отходы. Сбрасывать в атмосферу такие, категорически нельзя. Только с получения разрешения и после доочистки. Это опять же расходы. Но в сравнении со стоимостью того же обратного осмоса, данные расходы в промышленности считаются незначительными.

·

· Новые и современные технологии водоподготовки

·

· Для быта же, кто жаждет сэкономить на новых и современных технологиях водоподготовки, могут покупать такой фильтр-кувшин. Правда, установка обратного осмоса окупиться быстрее, чем такой фильтр с постоянными расходами.

· Для того, чтобы устранить из воды мутность и остаточный хлор в качестве фильтрующей среды используют активированный уголь, который является основой сорбционного фильтра.

· Для дезинфекции могут использовать озонаторы или ультрафиолетовые фильтры для воды. Здесь главной задачей новых и современных технологий водоподготовки является устранение любых бактерий и вирусов. Озонаторы больше всего используют в бассейнах, т.к. они достаточно дороги, но при этом экологически чистые. Ультрафиолетовые фильтры являются безреагентными установками и облучают воду с помощью ультрафиолетовой лампы, которая убивает любые бактерии.

· Еще одной популярной сегодня чрезвычайно технологией, является электромагнитное умягчение воды. Классический ее пример электромагнитный умягчитель воды Акващит. Чаще всего подобную новую и современную технологию водоподготовки массово используют в теплоэнергетике. Также популярна установка и в быту. Основой здесь являются постоянные магниты и электрический процессор. Он, используя силу магнитов, генерирует электромагнитные волны, которые влияют на воду. Под таким влиянием соли жесткости видоизменяются.

· Обретя новую форму, они не имеют возможности прилипнуть к поверхностям. Тонкая игольчатая поверхность дает возможность только тереться о старую накипь. Здесь происходит второй положительный эффект. Новые соли жесткости устраняют старые. Причем делают это качественно. Когда вы поставите себе электромагнитный умягчитель воды Акващит, вы через месяц, можете смело раскрутить свой бойлер и посмотреть как сработал такой бытовой фильтр для умягчения воды. Уверяю вас, результаты вас порадуют. При этом прибор не нужно обслуживать. Легко поставить, легко снять, работает сам, никаких замен фильтров и промывок. Только ставить нужно на чистый отрезок трубы. Это единственное требование.

· И наконец, новая и современная технология водоподготовки, предназначенная для получения дистиллята и питьевой воды высокого качества. Это нанофильтрация и обратный осмос. Это все технологии для тонкой очистки воды. Здесь вода очищается на молекулярном уровне через дисперсионную мембрану с огромным количеством отверстий размером не больше молекулы воды. В такую установку нельзя поставлять неподготовленную воду. Только после предварительной очистки, вода может очищаться обратным осмосом. Из-за этого любая установка нанофильтрации или осмоса будет стоить дорого. Да и материалы для тонкой мембраны, достаточно дорогие. Но качество очистки воды здесь самое высокое.

· Таким образом, мы разобрали все самые популярные и используемые новые и современные технологии водоподготовки. Теперь вы будете понимать, что и как работает. С такими знаниями, составить правильную систему очистки воды не составит труда.

Схема процесса

CM - катионообменная мембрана, D - камера дилуата

AM - анионообменная мембрана, K - камера концентрата

Поскольку метод электродиализа относится к энергоемким процессам, то важными являются мероприятия, направленные на снижение расхода электроэнергии. Например, снижение расхода энергии происходит за счет устранения воздушных пробок в камерах концентрирования или за счет уменьшения утечек тока.

22. Контроль за отложениями на мембраннах у установках электродиализа

1)В модулях установки электродиализа периодически, через определённо заданный промежуток времени, происходит изменение полярности постоянного тока (анод становится катодом, а катод - анодом, что влечет за собой смену направления движения ионов в растворе. При этом для обеспечения процесса деминерализации происходит смена гидравлических потоков: дилуат становится концентратом, а концентрат – дилуатом. Изменение полярности предотвращает отложение осадка на поверхности мембраны и тем самым позволяет продлить срок эксплуатации оборудования, исключая необходимость применения специальной химической очистки мембран

2)При обессоливании осветленной воды для удаления отложений с поверхности мембран необходимо предусмотреть промывку электродиализных аппаратов без их разборки. Промывку проводят 3 %-ным раствором гидроокиси натрия, а затем 2 - 3 %-ным раствором соляной кислоты в течение 30 мин.

Кроме того, необходимо предусмотреть возможность разборки электродиализных модулей для очистки мембран вручную. Для этого следует подавать разбавленную соляную кислоту (2 - 3 %) в ванны для замачивания мембран

3)Во избежание засорения отложениями корректируется pH воды, а кон центрация образующегося рассола ограничивается с тем, чтобы исключить опасность кристаллизации.

23. Назначение магнитной обработки воды. Противонакипный эффект магнитной обработка

Вначале отметим основные принципы, на которых основана магнитная обработка воды. Данная процедура изменяет свойства солей кальция и магния. Они утрачивают возможность объединения в крупные формации, образующие в итоге слой накипи. Микроскопические частицы не присоединяются к стенкам труб и горячим поверхностям, уносятся далее из зон нагрева, отделяются фильтрами, либо сливаются в канализацию.

Если устройства магнитной обработки воды не устанавливаются, то происходит следующее:

· Ионы солей жесткости окружены в жидкости диполями воды, которые имеют отрицательный и положительный заряд каждого из полюсов;

· В процессе нагрева эти частицы приходят в движение, защитная оболочка вокруг ионов примесей разрушается;

· Карбонат кальция соединяется в крупные образования в виде накипи.

Если воздействовать на жидкость магнитным полем, то кластерная структура будет разрушена и объединение ионов начнется в объеме, что и необходимо для получения нужного эффекта. Однако необходимо произвести данную операцию несколько раз. Если диполь воды подвергнется однократному воздействию, даже очень сильному, то единичное колебание не позволит разрушить кластер.

Устройства магнитной обработки воды позволяют получить некоторые дополнительные выгоды. После него из солей жесткости образуются арагониты с игольчатой поверхностью. Такие частицы не могут соединяться вместе. При их продвижении по трубам происходит абразивное удаление старой накипи. На поверхностях железных труб со временем появляется токая пленка из окислов, которая выполняет защитные функции от коррозии.

В процессе магнитной обработки воды происходят несколько процессов:

-смещение электромагнитным полем равновесия между структурными компонентами воды и гидратированными ионами;

-увеличение центров кристаллизации растворенных в воде солей в заданном объеме воды на микровключениях из дисперстных феррочастиц;

-изменение скорости коагуляции и седиментации дисперсных частиц в обрабатываемом магнитном поле потоке жидкости.

Противонакипный эффект при магнитной обработке воды зависит от состава обрабатываемой воды, напряженности магнитного поля, скорости движения воды, продолжительности ее пребывания в магнитном поле и других факторов. В целом, противонакипный эффект при магнитной обработке воды усиливается с повышением температуры обрабатываемой воды; при более высоком содержании ионов Ca2+ и Mg2+; с увеличением значения рН воды: а также при уменьшении общей минерализации воды.

Процесс термической диаэрации. Требования к термическому диаэратору

Процесс может проводиться с помощью различных способов.

Среди них можно назвать наиболее распространенные:

· Термическая деаэрация.

· Вакуумная деаэрация.

· Десорбционная деаэрация.

Во всех трех случаях принцип разделения воды и растворенных в ней газов основан на разрыве связей между молекулами воды — они рвутся в самых непрочных местах, то есть там, где в воде расположены пузырьки и молекулы растворенных в ней газообразований.

Соответственно, газы высвобождаются из жидкости, и она оказывается подготовленной к дальнейшему применению.

Существует также химическая деаэрация — целью являются молекулы веществ, которые будут разлагаться с выделением газов на дальнейших фазах технологического цикла; в качестве примера можно назвать гидрокарбонат натрия.

В зависимости от характера процессов, протекающих в деаэраторе, к его конструкции предъявляют следующие основные требования:

1) во всех ступенях деаэратора должен обеспечиваться непрерывный процесс, т.е. должны отсутствовать циркуляционные точки, которые могли бы привести к проскоку необработанной воды. Не должно быть застойных зон, особенно в паровом пространстве деаэратора;

2) должен быть обеспечен четкий противоток воды и пара;

3) деаэратор должен вентилироваться необходимым количеством пара. Пар должен содержать минимальное количество газов, удаляемых из воды деаэраторе;

4) при обработке воды в деаэраторе должны быть максимально развиты поверхности контакта фаз и конструкция деаэратора должна обеспечивать многократную обработку воды паром;

5) конструкция деаэратора должна обеспечивать удаление мельчайших пузырьков газа, выделяющихся из воды при нагревании;

6) перед последней ступенью деаэрации вода должна выдерживаться при температуре, близкой к насыщению;

7) конструкция деаэратора должна исключать возможность повторной аэрации обработанной воды;

8) процесс деаэрации должен быть автоматизирован.

27. Основные типы термических деаэрационных установок

Термические деаэраторы принято классифицировать по рабочему давлению и по способу организации соприкосновения фаз.

По рабочему давлению выделяют следующие типы деаэраторов:

- вакуумные, работающие при абсолютном давлении в корпусе от 0,075 до 0,5 атмосфер;

- атмосферные, абсолютное давление в которых варьируется в диапазоне от 1,1 до 1,3 атмосфер;

- повышенного давления, работающие при абсолютном давлении от 5 до12 атмосфер.

Способ организации соприкосновения фаз определяется конструкцией деаэратора. Поскольку в одном и том же деаэраторе, как правило, применяется несколько отличающихся друг от друга по принципу действия деаэрационных устройств, современные деаэраторы являются обычно комбинированными. При этом выделяют следующие основные типы деаэрационных устройств (или отдельных элементов деаэраторов):

-струйные, в которых поверхность раздела фаз образована поверхностью свободно падающих в паровом потоке струй воды;

-барботажные, в которых греющий теплоноситель в виде паровых пузырей распределяется в потоке воды;

-пленочные, где поверхность раздела фаз образуется при пленочном течении воды в паровом потоке;

-капельные, в которых вода распределяется в паровом потоке в виде капель.

ВОПРОС 1 . Вода в теплоэнергетике. Схемы обращения воды в теплоэнергетике.