На котлах давлением ниже 1,4 МПа, также для водогрейных котлов, допускается применение реагентной обработки воды взамен к традиционному умягчению. Вместо глубокого обессоливания или ионообменного умягчения, в питательную или котловую воду дозируются специальные реагенты (ингибиторы накипи и комплексоны).
Тип очистки подбирается под рабочее давление котлов. Чем выше давление, тем чище должна быть вода.
Основные этапы и технологии очистки воды:
1) Предварительная очистка (предочистка) – механическая фильтрация: удаление крупных взвесей, песка и ила с помощью сетчатых, дисковых или мультимедийных фильтров.
2) Коагуляция и флокуляция: дозирование реагентов для укрупнения и осаждения коллоидных и органических примесей.
3) Осветление и сорбция: пропуск через угольные фильтры для снижения мутности, цветности и удаления остаточного хлора.
4) Основной этап (умягчение и обессоливание) – ионный обмен или Na-катионирование: применяется преимущественно в промышленных котельных, эксплуатирующих котлы среднего и низкого давления, где происходит замена ионов кальция и магния на ионы натрия. Данный способ очистки воды защищает от накипи, но не снижает общее солесодержание.
5) H-OH ионирование: двухступенчатая схема для глубокого обессоливания применяется на ТЭЦ, эксплуатирующих котлы высокого и сверхкритического давления.
6) Альтернативой двухступенчатому ионированию является обратный осмос (мембранное обессоливание): мембраны задерживают до 99% всех растворенных солей. Часто комбинируется с ионным обменом для финишной очистки. Принцип работы установки обратного осмоса заключается в том, что два раствора с разным содержанием солей разделяются прозрачной мембраной. Она похожа на сетку, но размер её ячеек равен размерам молекулы. Мембрана способна пропустить молекулы воды, но через неё не проходят другие загрязнения частицы. В результате, под давлением воды молекулы воды проходят через мембрану, а молекулы соли остаются на ней. На выходе получается идеально очищенная вода. Если давление на воду повышается, возрастает производительность обратного осмоса. Вместе с молекулами воды проходят и молекулы кислорода и газов. Это обеспечивает чистую воду без неприятных запахов.
7) Электродеонизация (EDI): метод получения сверхчистой воды без использования агрессивных химикатов (кислот и щелочей) для регенерации смол.
8) Термическая деаэрация: нагрев воды в деаэраторах для полного удаления растворенного кислорода O2 и углекислого газа CO2.
9) Реагентная обработка питательной и котловой воды: дозирование поглотителей остаточного кислорода, корректировка pH и ингибирование коррозии.
10) Обеззараживание воды проводят с целью избавления от бактерий и вирусов. Выполняют при помощи ультрафиолетового облучения, хлорирования или озонирования.
При выборе системы очистки воды для ТЭЦ необходимо следовать следующим этапам:
- Провести химический анализ воды;
- Определить требования к воде после очистки;
- Получить данные о производительности и режиме работы.
И только после этого можно приступать к проектированию водоподготовки для ТЭЦ.
Контроль качества и типичные проблемы водоподготовки. Даже правильно спроектированная система водоподготовки требует постоянного контроля. На практике выделяют три группы проблем, наиболее часто встречающихся в эксплуатации:
А) Снижение производительности ионообменных фильтров: со временем смолы «отравляются» – железом, органикой или хлором, присутствующим в исходной воде. Это выражается в росте жёсткости или солесодержания на выходе раньше расчётного межрегенерационного срока. Решением служит периодический контроль обменной ёмкости смолы и при необходимости – её промывка специальными реагентами (отмывка от железа, регенерация после органического загрязнения).
Б) Биологическое обрастание мембран обратного осмоса: бактериальные биоплёнки на мембранах резко снижают поток фильтрата и ухудшают селективность. Для борьбы с этим применяют периодическую химическую промывку (CIP) с использованием щелочных и кислотных растворов, а также дозирование биоцидов перед мембранным блоком с последующим удалением остаточного хлора через угольный фильтр или дозированием бисульфита натрия.
В) Коррозия в тракте питательной воды: даже при номинальной работе деаэратора остаточный кислород в питательной воде может достигать 10-20 мкг/л. В сочетании с низким pH это приводит к коррозии трубопроводов и экономайзеров. Поэтому обязательным является непрерывный мониторинг: pH, удельная электропроводность, концентрация кислорода и железа в питательной воде.
Система контроля и автоматизации. Современные установки водоподготовки оснащаются автоматическими анализаторами, которые в режиме реального времени измеряют ключевые показатели воды: жёсткость, pH, электропроводность, содержание кислорода. Данные передаются в SCADA-систему, которая управляет регенерациями, корректирует дозирование реагентов и формирует журнал химического контроля. Это снижает влияние человеческого фактора и позволяет реагировать на отклонения до того, как они приведут к повреждению котлового оборудования.
Грамотно выстроенный химический контроль сокращает количество аварийных остановок котлов, продлевает межремонтный интервал и обеспечивает соответствие показателей воды требованиям ПТЭ на протяжении всего срока эксплуатации установки.