U termoelektrani na ugljen ili kombiniranom ciklusu, tim za obradu vode obično prepoznaje probleme prema simptomima: tankom sloju kalcijevog karbonata na kondenzatorskim cijevima, postupnom porastu diferencijalnog tlaka na membrani reverzne osmoze (RO) ili sluzavom biofilmu na ispuni rashladnog tornja. Svaki simptom ukazuje na određeni stupanj procesa obrade vode u elektrani, a svaki stupanj zahtijeva drugačiji kemijski odgovor. Korisni pristup je razmišljati o slijedu liječenja kao cjelini, a ne kao skupu izoliranih proizvoda. S više od 34 godine iskustva u kemiji obrade vode, Changzhou Jinghui specijalizirao se za dva sustava u kojima operateri postrojenja osjećaju najveći pritisak: industrijska cirkulirajuća rashladna voda i RO membranski sustavi.
Ukratko o procesu obrade vode u elektrani
Elektrane koriste vodu za proizvodnju pare, hlađenje, kontrolu emisija i usluge na gradilištu. Proces obrade prati put vode od unosa do ispusta. Razumijevanje tog puta pomaže u dodjeljivanju prave kemikalije pravom problemu.
| Pozornica | Glavni vodotoci | Tipični problemi | Ključni kemijski programi |
|---|---|---|---|
| Predtretman | Zahvat sirove vode, taložnik, filteri | Mutnoća, suspendirane krutine, organsko opterećenje | Koagulansi, flokulanti, disperzanti |
| Voda za dopunu kotla | Demineralizirana voda, RO permeat, EDI | Kamenac, korozija, prijenos silicijevog dioksida | Sredstva protiv kamenca, inhibitori korozije, hvatači kisika |
| Voda za hlađenje | Kružna petlja rashladnog tornja | Kamenac, korozija, biološko obraštanje, pjenjenje | Inhibitori kamenca, inhibitori korozije, biocidi, disperzanti |
| Otpadne vode i propuhivanje | Produvavanje rashladnog tornja, ispuštanje kotla, otpadna voda | Suspendirane krutine, teški metali, visoki KPK | pH regulatori, koagulansi, flokulanti |
Za tipično termo postrojenje od 600 MW, dva najveća potrošača kemijske obrade su sustav napojne vode kotla i rashladni toranj. Svaki od njih ima posebnu ulogu u ukupnoj pouzdanosti postrojenja.
Predtretman i upravljanje vodom za pripremu kotla
Sirova voda koja ulazi u elektranu sadrži suspendirane krutine, tvrdoću, silicij i promjenjivi organski sadržaj. Prvi koraci liječenja obično uključuju koagulaciju, flokulaciju, sedimentaciju i filtraciju. Za dodatnu vodu, mnoga moderna postrojenja tada koriste RO membrane nakon kojih slijedi EDI ili poliranje miješanog sloja kako bi se postigla čistoća kotlovske razine.
RO membrane suočavaju se s dvije uobičajene prijetnje: anorganskim kamencem i biološkim obraštanjem. U elektranama s bunarskom vodom visoke tvrdoće najčešći problem je nakupljanje kamenca kalcijevog karbonata i kalcijevog sulfata. Membranski specifičan antiskalant sprječava stvaranje ovih kristala na površini membrane i također pomaže raspršiti postojeće tendencije naslaga. Ovo je jedno od najisplativijih kemijskih ulaganja u sustav vode za nadopunjavanje kotla.
Antiskalans za membrane za sustave reverzne osmoze SM-3210R kontrolira anorganski kamenac i silicij u RO, NF i UF membranama. Sprječava stvaranje kamenca od kalcijevog karbonata i sulfata, tolerira visoki LSI i djeluje na pH 5-10, što je idealno za obradu vode za pripremu kotla. Pogledajte proizvod → Predtretman također utječe na daljnju opremu. Ako koagulacija i flokulacija nisu dobro kontrolirani, zaostali organski materijali i fine čestice mogu proći do RO membrana, povećavajući stopu onečišćenja i smanjujući vijek trajanja membrane. Inženjeri pogona trebali bi pratiti indeks gustoće mulja (SDI) i granice zamućenosti prije RO faze, te provjeriti da korištene kemikalije za prethodnu obradu ne ometaju kasniji program protiv kamenca.
Sezonske promjene u kvaliteti sirove vode dodaju još jednu varijablu. Proljetne kiše često povećavaju mutnoću i organski sadržaj, dok ljetne suše mogu povećati tvrdoću i vodljivost. Programi doziranja moraju se moći prilagoditi tim promjenama bez potrebe za potpunim redizajnom niza tretmana.
Obrada rashladne vode u elektranama
U elektrani, sustav rashladne vode često nosi najveći volumen vode i najveći rizik od neplaniranih zastoja. Rashladni toranj radi uz isparavanje, koje progresivno koncentrira otopljene soli. Kako se ciklusi koncentracije povećavaju, potencijal za stvaranje kamenca, korozije i mikrobiološkog rasta kalcijevog karbonata raste. Cilj tretmana je djelovati pri najvećem sigurnom omjeru koncentracije dok se površine za prijenos topline održavaju čistima.
Kontrola razmjera je prva briga. Karbonatna tvrdoća je vodeći uzrok zaprljanja u kondenzatorima i izmjenjivačima topline. Dobar inhibitor kamenca u cirkulirajućoj vodi mora imati dokazani učinak praga, a ne samo ograničenje kalcijevog karbonata. Također bi trebao ostati učinkovit u prisutnosti iona željeza i aluminija, koji su uobičajeni u vodi za hlađenje nakon korozije ili prijenosa bistritelja. Zbog toga odabir inhibitora kamenca nije jednoznačna odluka za sve.
Inhibitor kamenca iz cirkulirajuće vode za rashladne sustave visoke tvrdoće Ovaj inhibitor na bazi polimera bez fosfora raspršuje naslage kalcijevog karbonata, sulfata i fosfata. Učinkovit pri 8–20 ppm, odgovara vodi za hlađenje srednje do visoke tvrdoće i alkalnosti, poboljšavajući učinkovitost izmjenjivača topline. Pogledajte proizvod → Za biljke koje se suočavaju sa strožim ekološkim ograničenjima, programi bez fosfora i s niskim sadržajem fosfora postaju preferirani izbor. Fosfor doprinosi eutrofikaciji u prihvatnim vodama, a mnoge obalne ili riječne elektrane sada moraju ispunjavati niske granice ispuštanja fosfora. Inhibitor korozije i kamenca bez fosfora nudi način za kontrolu i kamenca i korozije, a istovremeno smanjuje opterećenje hranjivim tvarima pri otpuhivanju.
Inhibitor korozije i kamenca bez fosfora za rashladnu vodu Formuliran s nefosfornim polimerima i inhibitorima korozije, sprječava kamenac i stvara zaštitni film na površinama za izmjenu topline. Prikladno za sustave s visokim pH i visokom alkalnošću, zadovoljavajući ograničenja ispuštanja niskog fosfora. Pogledajte proizvod → Mikrobiološka kontrola je druga polovica jednadžbe rashladne vode. Bakterijska sluz, alge i gljivice smanjuju prijenos topline i stvaraju koroziju ispod naslaga. Neoksidirajući biocidi često se koriste za šok doziranje jer prodiru u biofilm učinkovitije od oksidirajućih biocida i manje ih ubrzava visoki pH rashladne vode. Raspored doziranja trebao bi odgovarati vremenu zadržavanja sustava i kemiji vode.
Prilikom ocjenjivanja inhibitora kamenca, inženjeri pogona trebaju uzeti u obzir karbonatnu tvrdoću vode za pripremu i usporediti je s preporučenim granicama. Odnos između tvrdoće, lužnatosti i ciklusa koncentracije određuje koliko je inhibitora potrebno. Smjernice o tim ograničenjima dostupne su u članku Inhibitori kamenca za rashladnu vodu i granica karbonatne tvrdoće . Taj članak također govori o tome kako pretjerana tvrdoća može nadvladati loše usklađeni inhibitorni program.
Sustavi kotlovske vode i zatvoreni krugovi
Osim otvorenog rashladnog tornja, elektrane također imaju kotlovsku vodu i zatvorene rashladne petlje. Napojna voda za kotao mora biti demineralizirana na potrebnu vodljivost i razine silicijevog dioksida, a sam kotao treba unutarnju obradu kako bi se spriječio kamenac na stijenkama cijevi. Kemijski pristup razlikuje se od rashladne vode jer su temperature daleko više i kemijski sastav vode je mnogo osjetljiviji.
U mnogim postrojenjima, zatvoreni rashladni krug služi pomoćnoj opremi kao što su hladnjaci uzoraka, pumpe i brtve. Za razliku od otvorene cirkulirajuće vode, zatvorena petlja ima vrlo malo isparavanja, ali se još uvijek suočava s korozijom od otopljenog kisika. Namjenski inhibitor korozije vode zatvorene cirkulacije i hvatač kisika ključni su za ove sustave.
Isti princip vrijedi i na strani kotla: minimiziranje korozije i kamenca znači kontrolu kemije vode unutar uskog prozora. Inženjeri postrojenja obično se oslanjaju na vodljivost, pH, silicij i očitanja otopljenog kisika kako bi prilagodili doziranje kemikalija za tretman.
Odabir pravog kemijskog programa: praktična razmatranja
Kada biljka uspoređuje programe tretiranja, u iskušenju je fokusirati se samo na cijenu po kilogramu. Ali pravi trošak leži u riziku izvedbe. Loše usklađen kemijski program može dovesti do kvara kondenzatora, kvara cijevi kotla pri sljedećem gašenju jedinice ili zamjene RO membrane. Ključna pitanja su:
- Odgovara li kemikalija stvarnoj kvaliteti vode u postrojenju pod normalnim i sezonskim varijacijama?
- Koliki je sadržaj fosfora u formulaciji i zadovoljava li granice ispuštanja?
- Može li dobavljač pružiti pouzdanu laboratorijsku analizu i dosljedan proces kontrole kvalitete?
- Hoće li dobavljač ponuditi tehničku uslugu za optimizaciju doziranja i rješavanje problema?
Pouzdani dobavljači trebali bi biti u mogućnosti dostaviti izvješća o laboratorijskim ispitivanjima certificirana od strane CMA-a, pokazujući da je proizvod testiran na učinkovitost u reprezentativnim uvjetima vode. Tvrtka također naglašava rješenja po mjeri, počevši od faze razvoja proizvoda do rješavanja specifičnih radnih uvjeta postrojenja.
Drugi praktični čimbenik je isporuka i logistika kemikalije. Pogon na udaljenoj lokaciji ili s ograničenim skladišnim kapacitetom treba dobavljača koji može održavati pouzdane rasporede isporuke. Sposobnost dobavljača da isporučuje u više od 40 zemalja sugerira uspostavljeno izvozno iskustvo, što smanjuje rizik od prekida opskrbe u operacijama vođenim održavanjem.
Sve zajedno
Proces obrade vode u elektrani kontinuirani je lanac. Predobrada štiti RO membrane, RO obrada štiti kotao, a obrada rashladne vode štiti kondenzator i izmjenjivače topline. Svaka veza koristi drugačiji skup kemikalija, ali svi imaju isti cilj: održavanje učinkovitosti i izbjegavanje neplaniranih prekida rada.
Za inženjere postrojenja, najpouzdaniji pristup je započeti s potpunom analizom vode, definirati ciljeve učinka za svaki sustav, a zatim odabrati kemijski program koji je verificiran u odnosu na te ciljeve. Iskustvo u cirkulirajućoj rashladnoj vodi i RO tretmanu znači da dobavljač može pomoći postrojenju da vidi interakcije između sustava, umjesto da prodaje samo jedan proizvod.
