23 февраля 2016г.
Оборудование современных электростанций эксплуатируется при высоких тепловых нагрузках, что требует обеспечения высокого качества водных теплоносителей, во избежание образования накипи и резкого снижения КПД источника энергии. Под образовавшейся накипью увеличивается процесс коррозии, которая приводит к разрушению металла рабочих поверхностей нагрева. Основным источником вредных примесей является подпиточная вода с водоподготовительной установки, предназначенная для восполнения потерь водяного теплоносителя в цикле электростанции.
Одной из основных технологий подготовки воды на ТЭЦ и АЭС является использование ионообменных материалов, которые требуют периодической регенерации.
В результате регенерации ионообменных фильтров образуются высокоминерализованные, кислотные или щелочные сточные воды. При непрерывном круговороте воды через производство, когда из поверхностных источников для нужд производства берется вода, а возвращается высокоминерализованный водный раствор, в реках и озерах происходит повышение солесодержания, а соответственно, ухудшение качества воды, что очень отрицательно воздействует на окружающую среду.
На собственные нужды водоподготовительных установок (для процессов взрыхления, регенерации и отмывки ионобменного материала) затрачивается около 25-30% от производительности химводоочистки.
Становиться актуальным вопрос оптимизации режима работы водоподготовительных установок, которая бы позволяла получить требуемое качество используемой воды для ТЭЦ, уменьшить объем загрязнений поверхностных водоемов и сократить количество воды на собственные нужды.
На Рисунке 1 представлена принципиальная схема ионитного фильтра.
Задача оптимизации режима работы ионитного фильтра
является многопараметрической. Для оптимизации режима работы ионитного фильтра,
а именно: уменьшения количества сточных вод, была разработана новая технология их повторного использования. Также была разработана математическая модель технологии повторного использования сточных вод, на основе которой определили оптимальный режим работы ионитного фильтра.
Основой математической модели является
математическая модель работы ионитного фильтра в неравновесных условиях:
где η – коэффициент пропорциональности, отвечающий за скорость
выхода ионов из ионита.
Численно решена прямая задача расчета концентрации примеси на выходе фильтра.
Прямая задача аппроксимировалась неявной
разностной схемой бегущего счета. Сформулированаи решена обратная задача определения значений эффективных параметров ионного обмена по измерениям концентрации примеси на выходе из фильтра. По результатам расчета
определены оптимальное время вывода фильтра
в процесс регенерации, время процесса регенерации и объема регенерационных и отмывочных вод.
На Рисунке
2 приведен график
процесса регенерации катионитного фильтра 1 ступени:
первая кривая построена на основе
данных экспериментальных исследований, проведенных на действующей тепловой электростанции, расположенной в г.Аксу,
Павлодарской области,
Казахстан, до оптимизации режима работы фильтра, вторая
кривая – после оптимизации.
Вторая кривая показывает, что на стадии взрыхления ионитного
материала с использованием 60% отмывочной воды, за счет смещения
равновесия одновременно начинается
процесс регенерации, и в тот момент, когда через 25 минут начинается подача регенерационного раствора,
фильтр отрегенерирован уже на 10%, что снижает расход
как реагентов, так и количества воды на приготовление регенерационного раствора, а также количества отмывочной воды. При этом,
время процесса восстановления фильтра в рабочее
состояние сокращается, и фильтр выходит
в режим фильтрации не к 115 минуте, а к 95-й.
Таким образом, оптимизация работы иониного фильтра
позволяет
сократить
общее
время
процесса «взрыхление-регенерация-отмывка», быстрее
вывести фильтр
в работу, уменьшить расход реагентов на 10%, уменьшить расход воды на собственные нужды на 15%.
Список литературы
1.
Глазырин А.И., Музыка Л.П., Кабдуалиева М.М. Подготовка воды для тепловых
электростанций и промышленных предприятий /учебное пособие/. – Алматы. Республиканский издательский кабинет, 1997, 146 с.
2. Громогласов А.А., Копылов А.Ц., Пильщиков
А.Б. Водоподготовка: Процессы и аппараты.
– М.: Энергоатомиздат, 1990, 272 с.
3. Заграй Я.М., Когановский А.М., Кульский Л.А. Ионообменная очистка промышленных сточных вод катионитами в псевдоожиженном слое,
Киев: Изд-во Укр НИИТИ, 1966, 38 с.
4.
Мещерский Н.А. Эксплуатация водоподготовительных установок
электростанций высокого давления. М.: Энергоатомиздат,
1984., 408 с.
5. Л.Н. Сидельковский, В.Н. Юренев Котельные установки промышленных предприятий: Учебник для ВУЗов. – 3 издание
, переработанное. – М.: Энергоатомиздат, 1988, 528 с.
