Сорбционно-мембранные технологии подготовки добавочной воды на приморских ТЭС

  Абдуллаев К.М. , Агамалиев М.М. , Малахов И.А., доктора техн. наук, Космодамианский В.Е.,
  Аскерния А.А., кандидаты техн. наук, Дадашева 0.0,инж.

Азербайджанская государственная нефтяная академия — ООО «Энергоэкосервис» — НИИКВОВ

   Рассмотрены для морской и океанской воды технологии подготовки добавочной воды котлов, основанные на комбинировании ионообменных и обратноосмотических методов обработки. Обоснована целесообразность использования концентрата обратноосмотических установок для регенерации фильтров на стадиях Na- и Mg-Na-катионирования пермеата и исходной воды

   В условиях дефицита пресной воды, характерного для большинства приморских регионов, чрезвычайно актуально использование опресненной морской воды для подготовки питательной воды энергетических и промышленных котлов, испарителей, а в ряде случаев и теплосети. Среди методов опреснения морских вод наибольшее распространение получили термические и обратноосмотические методы. В последние годы интерес к обратноосмотическим методам обработки возрос в связи с производством высококачественных мембран, простотой и удобством обслуживания обратноосмотических установок (ООУ), компактностью оборудования и расширением сервисных услуг [1].
Надежная работа ООУ достигается предотвращением загрязнения поверхности мембран отложениями карбоната и сульфата кальция, а также органическими соединениями и микробиальными примесями. Как правило, это обеспечивается предварительным осветлением исходной воды, бактерицидным обеззараживанием, дозированием кислоты, ингибиторов. При обратноосмотическом опреснении морской воды пермеат характеризуется повышенной минерализацией и содержанием катионов жесткости. Для использования его на ТЭС в традиционных схемах применяется дополнительное ионообменное обессоливание.
С учетом многообразия условий использования опресненной воды на теплоэнергетических установках наряду с указанной традиционной схемой представляют интерес следующие технологические схемы, основанные на комбинировании сорбционных и обратноосмотических методов обработки:

  • с умягчением пермеата Na-катионированием и использованием концентрата ООУ для регенерации Na-фильтров
  • с предварительным Na- или Mg-Na-катионированием морской воды и использованием концентрата ООУ для регенерации Na- или Mg-Na-фильтров;
  • с предварительным Na- или Mg-Na-катионированием морской воды, умягчением пермеата Na-катионированием и применением концентрата ООУ для последовательной регенерации указанных катионитных фильтров.

    Настоящая статья посвящена исследованию технологических показателей процессов обработки морских вод по указанным комбинированным схемам.
    Технология обратноосмотического опреснения с умягчением пермеата представляет интерес с точки зрения подготовки добавочной воды котлов низкого и среднего давления. Были исследованы каспийская, черноморская и океанская воды, представляющие практический интерес для стран СНГ (табл. 1).

  • Таблица 1. Ионные составы морской и океанской воды, мг-экв/дм3

    Расчеты выполнены для одно- и двухступенчатой схем ООУ.

    Селективность мембран принята равной 0,99. Значение конверсии выбирали исходя из условия достижения солесодержания концентрата на уровне примерно 60 г/дм , выше которой проявляется негативное влияние поляризационной концентрации. Расчет технологических показателей ООУ выполнен по методике, приведенной в [2], равновесной обменной емкости катионита КУ-2-8 — в [3, 4]. Условия практически равновесной регенерации катионита при умягчении пермеата достигались при удельныхобъемных расходах концентрата ООУ 20...25 м /м . Рабочая обменная емкость катионита и остаточная жесткость умягченного пермеата определялись экспериментально.Результаты расчетов и экспериментов приведены в табл. 2.

        Для одноступенчатой ООУ при обработке каспийской воды характерны солесодержание пермеата  250 мг/дм и общая жесткость 1,5 мг-экв/дм , океанской воды — 450 мг/дм и 1,7 мг-экв/дм  соответственно. Двухступенчатая схема ООУ позволяет в среднем в 10—15 раз уменьшить  солесодержание пермеата и примерно в 20 раз его жесткость, доведя ее до 60... ...80 мкг-экв/дм . Высокое содержание натриевых солей в концентрате ООУ (647...823 мг-экв/дм ) и низкие значения жесткости пермеата обусловливают большие удельные расходы соли на регенерацию катионита. Они могут быть рассчитаны по формуле,г-экв/г-экв:

    d = (1/? – 1)C Na,K/Жn

    где ? — конверсия для системы в целом, %; CNa k — содержание натрия в концентрате;
    Жп — общая жесткость пермеата.

       Значение d превышает стехиометрический расход соли в сотни и тысячи раз, чем обеспечиваются равновесные условия регенерации катионита.    Рассчитанные значения равновесной обменной емкости катионита достаточно высоки, экспериментальные значения — лишь на 5... 7 % ниже расчетных. Рабочие обменные емкости катионита КУ-2-8 составляют 625...790 г-экв/м , что технологически вполне приемлемо.

        Согласно результатам экспериментов умягченный пермеат одноступенчатых ООУ характеризуется остаточной жесткостью 20...35 мкг-экв/дм , что составляет 1,5—2,3 % исходной жесткости. Жесткость пермеата двухступенчатых ООУ на порядок ниже — 2... ...3 мкг-экв/дм . Приведенные показатели жесткости и солесодержания умягченного пермеата таких установок соответствуют требованиям, предъявляемым к качеству питательной воды барабанных котлов не только низкого, среднего, но и высокого давления 9,8 МПа.
       Использование более простой, одноступенчатой ООУ, требует дополнительного доумягчения пермеата на второй ступени с использованием незначительного количества товарной поваренной соли.

       Технология термического опреснения морской воды с предварительным умягчением при использовании концентрата испарителей для регенерации Na-катионитных фильтров достаточно глубоко отработана на примере каспийской воды [5]
       Авторы настоящей работы провели экспериментальные исследования процессов умягчения каспийской и океанской вод Na- и Mg-Na-катионированием на катионите КУ-2-8 с использованием для его регенерации концентрата ООУ. Ионный состав концентрата ООУ рассчитали из условия применения современных мембран с селективностью 99,5 %.
        Выходные кривые процесса противоточного Na- и Mg-Na-катионирования каспийской воды представлены на рис. 1.

                                                    

    Рисунок 1. Зависимость остаточной концентрации Са 2+ (1.1) и Мg 2+ (2.2/) при умягчении каспийской воды

    Читать далее

     
    ООО "ЭнергоЭкоСервис" ©2008
    Levitra
    Яндекс цитирования