Система комбинированного водопользования

Полезная модель относится к области тепловой и промышленной энергетике и может быть использована для получения обессоленной воды или обессоленной и умягченной воды. Достигаемым результатом полезной модели является достижение экономного режима водопользования. Согласно полезной модели система обессоливания (СО) системы комбинированного водопользования (СКВП) выполнена в виде последовательно включенных после установки предочистки (УПО) установки обратноосмотического обессоливания (УОО) и установки ионообменного обессоливания (УИО) или УОО и установки электродеионизационного обессоливания (УЭО), а линии отвода концентрата УОО и отработанных кислых концентрированных и разбавленных растворов от УИО соединены с линией подпиточной воды СОВ, линия отработанных щелочных концентрированных и разбавленных растворов УИО соединена с линией подачи подпиточной или продувочной воды, а линия отвода сбросных вод установки электродеионизационного обессоливания (УЭО) соединена за УПО с линией подачи продувочной воды из СОВ в СО.! п. ф-лы, 2 ил.

Полезная модель относится к области тепловой и промышленной энергетике и может быть использована для получения обессоленной воды и/или умягченной воды.

В настоящее время на тепловых электростанциях (ТЭС) и других промпредприятиях применяются следующие основные системы водопользования: система оборотного водоснабжения (СОВ) для охлаждения конденсаторов паровых турбин, система получения обессоленной воды (СО) для питания котлов, система получения умягченной воды (СУ) для подпитки теплосети и котлов низкого и среднего давления, а также СО и/или СУ на технологические нужды. Как правило, все эти системы работают автономно, что приводит к повышенному водопотреблению и излишним сбросам сточных вод. То есть, в целом на ТЭС и промышленных предприятиях имеет место нерациональное использование природной воды

Известна система комбинированного водопользования (СКВП) ТЭС или промышленного предприятия, содержащая СОВ с линиями подвода подпиточной и отвода продувочной воды и СУ или систему получения умягченной и декарбонизованной воды (СУД) с установкой предварительной очистки (УПО) и с линиями отвода сбросных вод, а также с линией подвода продувочной воды в качестве исходной для СУ или СУД - аналог [1]. Известна также аналогичная СКВП с последующим термическим обессоливанием умягченной воды в испарителях - аналог [2]. Недостатками указанных аналогов являются ограниченность комбинирования, то есть невозможность получения в этих системах глубоко обессоленной воды, необходимость в использовании значительного количества товарных реагентов (поваренная соль, известь, кислота, сода), а также связанные с этим сбросы минерализованных стоков или осадков.

Известна СКВП ТЭС или промышленного предприятия, содержащая СОВ с линиями подвода подпиточной и отвода продувочной воды, а также СО или СО и СУ с установкой предочистки (УПО) и с линиями отвода сбросных вод, причем линия продувочной воды подключена в качестве линии исходной воды на вход СО - ближайший аналог [3]. Недостатком указанного ближайшего аналога является применение в качестве СО системы химического обессоливания (СХО) с подачей в качестве исходной продувочной воды СОВ, имеющей более высокую минерализацию, чем исходная вода. По этой причине кратность концентрирования солесодержания (ККС) в СОВ ограничивается на низком уровне в пределах 1,1÷1,2. В результате использования более минерализованной воды в СХО имеет место повышенный расход реагентов (кислоты и щелочи) и увеличенный сброс минеральных солей с отработанными растворами. Кроме того, в этой системе требуется повышенный расход воды на собственные нужды в связи с необходимостью более частого проведения регенерации фильтров.

Достигаемым результатом полезной модели является снятие ограничений на увеличение ККС воды в СОВ, значительное сокращение потребления исходной воды в целом по СКВП, сокращение сбросов минерализованных стоков, сокращение расходов товарных реагентов на получение обессоленной воды, возможность повышения кратности использования воды в СОВ (то есть ее работа с повышенными ККС) и соответственно, достижение экономного режима водопользования.

Получение указанного результата обеспечивается тем, что в СКВП ТЭС или промышленного предприятия, содержащей СОВ с линиями подвода подпиточной и отвода продувочной воды, а также СО или СО и СУ с УПО и с линиями отвода сбросных вод, причем линия продувочной воды подключена в качестве линии исходной воды на вход СО, согласно полезной модели СО выполнена в виде последовательно включенных после УПО установки обратноосмотического обессоливания (УОО) и установки ионообменного обессоливания (УИО) или УОО и установки электродеионизационного обессоливания (УЭО), а линии отвода концентрата УОО и отработанных кислых концентрированных и разбавленных растворов от УИО соединены с линией подпиточной воды СОВ, линия отработанных щелочных концентрированных и разбавленных растворов УИО соединена с линией подачи подпиточной или продувочной воды, а линия отвода сбросных вод УЭО соединена за УПО с линией подачи продувочной воды из СОВ в СО.

Получение указанного результата объясняется следующим. Для нужд различных предприятий имеют место различные соотношения производительности СОВ и систем водоподготовки с установками СО или СО подпитки котлов и СУ для теплосети. Эти соотношения определяются техническими характеристиками оборудования технологическими и сезонными изменениями потребностей воды, как для СОВ, так и для систем водоподготовки. СКВП согласно полезной модели может работать независимо от указанных факторов. При минимальных потребностях воды на водоподготовку СОВ будет работать с повышенными ККС~1,5÷4,0 и соответственно, с низкими расходами продувочной воды. Повышение солесодержания продувочной воды СОВ относительно исходной не создает проблем при условии ее обессоливания на обратноосмотических установках. Эффективная работа последних не зависит от солесодержания поступающей воды, а качество обессоленной воды (пермеата) на выходе УОО практически не изменяется под влиянием этого фактора. При значительных потребностях системы водоподготовки СОВ будет работать с низкими кратностями упаривания вплоть до значений 1,05 и соответственно с повышенными расходами продувочной воды. В крайнем случае работа СОВ будет приближаться к условиям работы прямоточной системы водоснабжения. Как известно, при работе СОВ с низкими ККС обеспечивается более эффективное охлаждение оборудования за счет увеличения степени освежения воды в системе. Следует отметить, что для всех систем водоподготовки и СОВ располагаемое количество циркуляционной воды будет достаточно для обеспечения потребности водоподготовки. То есть, в любом случае дополнительное подмешивание исходной воды к продувочной воде СОВ не требуется.

Значительное сокращение потребления исходной воды в целом комбинированной системой достигается за счет того, что при раздельной работе СОВ и системы водоподготовки каждая из них потребляет значительное количество исходной воды. Тогда как в СКВП согласно полезной модели в качестве исходной для системы водоподготовки служит продувочная вода СОВ. Это решение стало возможным в связи с использованием в системе водоподготовки УОО. Сокращение сбросов минерализованных стоков достигается, во-первых, за счет исключения сброса продувочных вод СОВ, которые подаются в систему водоподготовки, а, во-вторых, за счет утилизации сбросных вод системы обессоливания СОВ. При этом вывод солей из СКВП будет достигаться за счет капельного уноса циркуляционной воды в СОВ, а также за счет вывода солей с умягченной подпиточной водой теплосети, а в варианте системы водоподготовки с химическим дообессоливанием пермеата - за счет осаждения части солей в осветлителе в виде твердой фазы осадков.

Сокращение расхода товарных реагентов связано с тем, что в отличие от химического обессоливания обратноосмотическое и электродеионизационное обессоливание не требует расхода реагентов, в частности, товарной кислоты и щелочи, а расход их на химическое дообессоливание пермеата УОО (в одном из вариантов полезной модели) на два порядка ниже, чем при полном химическом обессоливании, т.к. на обратном осмосе удаляется из воды 99% солей.

Повышение кратности использования воды в СОВ, то есть работа с повышенными ККС, достигается за счет сокращения расхода продувочной воды до величины потребления системы водоподготовки. Это приводит к эквивалентному уменьшению потребления исходной воды.

На фиг.1 схематически изображена СКВП согласно одному из примеров реализации полезной модели применительно к ТЭС с пароводяным циклом и теплосетью; на фиг.2 - то же в другом примере реализации для такой же ТЭС.

СКВП в обоих примерах содержит СОВ 1 с градирней 2, циркуляционной линией 3 и линиями 4, 5 соответственно подпиточной и продувочной воды, а также СО 6 с УПО 7 (фиг.1) и УПО 8 (фиг.2), УОО 9 и установкой дообессоливания пермеата (УДОП) 10 (фиг.1) и 11 (фиг.2). УПО 7 согласно примеру фиг.1 включает в себя сетчатые или механические фильтры, или же установку ультрафильтрации (на чертеже не показаны), УПО 8 согласно примеру фиг.2 включает в себя осветлитель 12 и механические фильтры или установку ультрафильтрации 13. УДОП 10 (фиг.1) выполнена в виде установки электродеионизационного дообессоливания (УЭДУ), УДОП 11 (фиг.2) - в виде установки ионообменного обессоливания (УИО) с H-катионитным фильтром 14 и OH-ионитным фильтром 15. Система оборудована дополнительными (кроме линий СОВ) соединительными линиями, в частности, линиями 16 подвода продувочной воды от СОВ 1 к УПО 7 (фиг.1) и к УПО 8 (фиг.2); линией подачи осветленной воды после УПО в систему умягчения (СУ) 17 (фиг.1 и 2) добавочной воды теплосети; линиями 18, 19 подвода подлежащей обессоливанию воды от УПО 7 (фиг.1) и УПО 8 (фиг.2) к соответствующим УОО 9; линией 20 подвода пермеата от УОО 9 (фиг.1 и 2) к УДП 10 и 11; линией 21 отвода концентрата от УОО 9 к линиям 4 подпиточной воды СОВ 1; линией 22 отвода концентрата от УЭДУ 10 на смешение с исходной водой УОО 9 (фиг.1); линией 23 отвода кислых концентрированных и разбавленных вод от H-катионитного фильтра 14 к линии 4 подпиточной воды СОВ 1 (фиг.2); линией 24 концентрированных и разбавленных вод от OH-ионитных фильтров 15 к линии 16 на смешение с исходной водой УПО перед осветлителем 12; линией 25 отвода обессоленной воды в ПВЦ.

Пример 1. Исходная вода после смешения с поступающим по линии 21 концентратом УОО 9 поступает в СОВ 1. Последняя работает со следующими параметрами: расходы Q _выпара - 0,5%, Q_уноса - 0,2%, Q_{продувки} - 0,125%, Q_{циркуляции} - 100000 м³/ч; ККЦ - 4,0. Продувочная вода с расходом 125 м³/ч после очистки на самоочищающихся автоматических фильтрах 7 поступает на УОО 9 производительностью 100 м³/ч. Концентрат УОО 9 с расходом 25 м³/ч подается по линии 21 на смешение с исходной водой СОВ 1. Пермеат УОО 9 с расходом 100 м³ /ч подается на УЭДУ 10. Качество воды по ступеням СКВП (фиг.1) приведено в таблице 1.

Пример 2. Исходная вода после смешения с поступающим по линии 21 концентратом УОО 9 поступает в СОВ 1. Последняя работает со следующими параметрами: расходы Q_выпара - 1,0%, Q_уноса - 0,05%, Q_{продувки} - 0,85%, Q _{циркуляции} - 100000 м³/ч; ККЦ - 1,84. Продувочная вода СОВ с расходом 850 м³/ч после очистки на самоочищающихся автоматических фильтрах 7 поступает на установку приготовления добавочной воды теплосети производительностью 600 м³ /ч и на УОО 9 производительностью 200 м³/ч. Концентрат УОО 9 с расходом 50 м³/ч подается по линии 21 на смешение с исходной водой СОВ 1. Пермеат УОО 9 с расходом 200 м³ /ч подается на УЭДУ 10. Качество воды по ступеням СКВП (фиг.1) приведено в таблице 2.

Пример 3. Исходная вода после смешения с концентратом УОО 9 и отработанными кислыми растворами H-катионитных фильтров 14 УИОУ поступает в СОВ 1. Последняя работает со следующими параметрами: Q_выпара - 1%, Q_уноса - 0,05%, Q_{продувки} - 1,175%, ККС - 2,53, Q_{циркуляции} - 100000 м ³/ч. Продувочная вода СОВ с расходом 1175 м³ /ч подается в осветлитель 12 на обработку коагулянтом. Сюда же по линии 23 поступают отработанные щелочные растворы OH-ионитных фильтров 15 УИОУ. Осветленная вода после дополнительной очистки на сетчатых или зернистых фильтрах 13 поступает на установку приготовления добавочной воды теплосети производительностью 800 м³/ч на УОО 9 производительностью 300 м³ /ч. Концентрат УОО 9 с расходом 75 м³/ч по линии 23 подается на смешение с исходной водой СОВ 1. Пермеат УОО 9 с расходом 300 м³/ч подается на УИОУ. Отработанные растворы H-OH-фильтров 14, 15 УИОУ утилизируются следующим образом. Отработанные кислые концентрированные и разбавленные растворы от H-катионитного фильтра 14 отводятся по линии 23 к линии 4 подпиточной воды СОВ 1 (фиг.2). Отработанные щелочные концентрированные и разбавленные растворы от OH-ионитных фильтров 15 отводятся по линии 24 на смешение с исходной водой УПО перед осветлителем 12; линии 25 отвода обессоленной воды в ПВЦ. Качество воды по ступеням СКВП (фиг.2) приведено в таблице 3.

Источники информации:

1. Малахов И.А., Хачатуров А.К. «Использование продувочной воды системы оборотного охлаждения при подготовке добавочной воды на ТЭС» Теплоэнергетика, 6, 1983, стр.55-58

2. Пономаренко B.C., Максимов К.П., «Водоснабжение и санитарная техника» 4, 1980, стр.10, 11.

3. Малахов И.А., Полетаев Л.М., Пушель И.В., «Комбинированная работа систем оборотного охлаждения и водоподготовительных установок ТЭЦ» Водоснабжение и санитарная техника 1, 1990, стр.11-13.

Система комбинированного водопользования тепловой электростанции или промышленного предприятия, содержащая систему оборотного водоснабжения с линиями подвода подпиточной и отвода продувочной воды, а также систему обессоливания или обессоливания и умягчения воды с установкой предочистки и с линиями отвода сбросных вод, причем линия продувочной воды подключена в качестве линии исходной воды на вход системы обессоливания, отличающаяся тем, что система обессоливания воды выполнена в виде последовательно включенных после установки предочистки установок обратноосмотического и ионообменного обессоливания или обратноосмотического и электродеионизационного обессоливания, а линии отвода концентрата установок обратноосмотического обессоливания и отработанных кислых концентрированных и разбавленных растворов от установки ионообменного обессоливания соединены с линией подпиточной воды системы оборотного водоснабжения, линия отработанных щелочных концентрированных и разбавленных растворов установки ионообменного обессоливания соединена с линией подачи подпиточной или продувочной воды, а линия отвода сбросных вод установки электродеионизационного обессоливания соединена за установкой предочистки с линией подачи продувочной воды из системы оборотного водоснабжения в систему обессоливания воды.