ВОДОПОДГОТОВИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА ТЕПЛОВОЙ ЭЛЕКТРОЦЕНТРАЛИ Российский патент 2015 года по МПК C02F9/04 C02F1/42 C02F1/44 C02F1/52 B01D61/00 

Изобретение относится к области тепловой и промышленной энергетики и может быть использовано для обеспечения потребителей химически очищенной и химически обессоленной водой.

Известна система подготовки добавочной воды для систем тепловодоснабжения, содержащая последовательно включенные установку предварительной очистки воды с линией осветленной воды, установку обратноосмотического обессоливания с линиями пермеата и концентрата и узел дозирования в осветленную воду антискаланта. Система дополнительно содержит байпасную по отношению к установке обратноосмотического обессоливания линию осветленной воды, подключенную к линии пермеата и узел декарбонизации на линии пермеата с линией декарбонизованного пермеата. На линии концентрата установки обратноосмотического обессоливания размещена электродиализная установка (ЭДУ) с биполярными мембранами с линией отвода кислотного раствора в линию пермеата до узла декарбонизации, линией отвода щелочного раствора в линию пермеата после узла декарбонизации и линией отвода дилюата [1] - аналог. Недостатком этой системы является низкое качество химически очищенной воды, из-за чего данную систему возможно применять только для подготовки воды для подпитки теплосети (Жесткость пермеата УОО аналога 0,06 мг-экв/л против 0,004 мг-экв/л предложенного изобретения). Другим недостатком этой системы является наличие сброса солевых стоков по линии отвода дилюата из ЭДУ.

Известна система ионообменной химической очистки и обратноосмотического обессоливания воды для котлов тепловых электростанций, которая содержит последовательно включенные блок предварительной очистки воды, блок умягчения воды с линией отвода излишка регенерационного раствора фильтра Na-катионирования на сброс, установку обратного осмоса с линиями отвода концентрата и пермеата. Кроме того, система содержит дополнительную установку для концентрирования растворов и получения обессоленной воды методом термического обессоливания на испарительной установке с линиями концентрата и обессоленной воды [2] - аналог. Недостатком этой системы является сложность ее технологической схемы из-за наличия дополнительной установки для концентрирования растворов и получения обессоленной воды методом термического обессоливания на испарительной установке, в результате чего увеличена занимаемая площадь, материалоемкость и, следовательно, общая стоимость системы. Другим недостатком этой системы является сброс солевых стоков по линии отвода высокоминерализованного отработанного регенерационного раствора фильтра Na-катионирования.

Известна система водоподготовки добавочной воды для тепловых электроцентралей, содержащая последовательно включенные блок предварительной очистки воды, блок умягчения воды, блок обратного осмоса, а также деаэратор, соединенный с паровым котлом высокого давления, и установку подготовки химически очищенной воды. При этом блок предварительной очистки воды содержит последовательно соединенные осветлитель с линиями подачи исходной воды и сброса шлама, бак коагулированной воды, механический фильтр с линией отвода промывочной воды и бак промывочных растворов с линией подачи промывочных растворов в осветлитель, линия отвода промывочной воды механического фильтра соединена с баком промывочных растворов, блок умягчения воды содержит последовательно соединенные фильтр Na-катионирования, соединенный с баком промывочных растворов посредством линии отвода регенерационного раствора, и бак умягченной воды с линией отвода умягченной воды, блок обратного осмоса содержит установку обратного осмоса с линиями отвода концентрата и пермеата, линия отвода умягченной воды соединена с установкой подготовки химически очищенной воды, при этом в нее дополнительно введен блок ионного обмена для глубокого обессоливания воды, содержащий последовательно соединенные фильтр Н-ионирования и фильтр OH-ионирования с линиями отвода регенерационных вод в бак нейтрализатор, причем линия отвода пермеата установки обратного осмоса соединена с фильтром H-ионирования, а бак нейтрализатор и линия отвода концентрата установки обратного осмоса соединены с установкой подготовки химически очищенной воды [3] - прототип. К недостаткам прототипа следует отнести:

- высокое потребление реагентов Ca(OH)₂; NaCl и технологическая сложность схемы, обусловленная наличием блока умягчения воды с фильтром Na-катионирования;

- относительно низкая чистота химически очищенной воды (солесодержание - 740 г/т).

Достигаемыми результатами изобретения являются:

- снижение потребления количества реагентов за счет исключения Ca(OH)₂, NaCl;

- упрощение технологической схемы за счет исключения блока умягчения;

- повышение чистоты, путем снижения солесодержания химически очищенной воды.

Указанные результаты достигаются тем, что в водоподготовительную установку тепловой электроцентрали, содержащую блок предварительной очистки воды, блок обратного осмоса, блок ионного обмена для глубокого обессоливания воды, блок получения химически очищенной воды для подпитки теплосети и первый деаэратор, соединенный с паровым котлом высокого давления, при этом блок предварительной очистки воды содержит последовательно соединенные осветлитель с линиями подачи исходной воды и сброса шлама, бак коагулированной воды, механический фильтр с линией отвода промывочной воды и линией отвода осветленной воды, а также бак промывочных растворов с линией подачи промывочных растворов в осветлитель, линия отвода промывочной воды механического фильтра соединена с баком промывочных растворов, блок обратного осмоса содержит установку обратного осмоса с линиями отвода концентрата и пермеата, блок ионного обмена для глубокого обессоливания воды содержит последовательно соединенные фильтр H-ионирования и фильтр OH-ионирования с линиями отвода регенерационных вод в бак нейтрализатор, блок получения химически очищенной воды для подпитки теплосети содержит последовательно соединенные бак химически очищенной воды и второй деаэратор, при этом линия отвода осветленной воды с механического фильтра соединена с баком химически очищенной воды, линия отвода пермеата установки обратного осмоса соединена с фильтром H-ионирования, линия подачи глубоко обессоленной воды с фильтра OH-ионирования соединена с первым деаэратором, бак нейтрализатор и линия отвода концентрата установки обратного осмоса соединены с баком химически очищенной воды, согласно изобретению в нее введены бак раствора FeCl₃, бак раствора NaOH, соединенные с осветлителем, и линия подачи реагентов для коррекции pH коагулированной воды, при этом линия отвода осветленной воды с механического фильтра соединена с установкой обратного осмоса.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена предлагаемая водоподготовительная установка тепловой электроцентрали.

На чертеже имеются следующие обозначения:

I - блок предварительной очистки,

II - блок обратного осмоса,

III - блок ионного обмена,

IV - блок получения химически очищенной воды для подпитки теплосети,

1 - линия подачи исходной воды,

2 - осветлитель,

3 - бак коагулированной воды,

4 - механический фильтр,

5 - установка обратного осмоса,

6 - фильтр H-ионирования (H-фильтр),

7 - фильтр ОН-ионирования (OH-фильтр),

8 - первый деаэратор,

9 - паровой котел высокого давления,

10 - линия отвода осветленной воды с механического фильтра,

11 - линия отвода концентрата с установки обратного осмоса,

12 - линия отвода пермеата с установки обратного осмоса,

13 - линия подачи глубоко обессоленной воды с ОН-фильтра,

14 - линия подачи деаэрированной воды,

15 - линия отвода отработанных регенерационных растворов с Н-фильтра,

16 - линия отвода отработанных регенерационных растворов с OH-фильтра,

17 - бак нейтрализатор,

18 - установка подготовки химически очищенной воды,

19 - линия отвода промывочных вод с механического фильтра,

20 - бак промывочных растворов,

21 - линия подачи промывочных растворов в осветлитель,

22 - линия сброса шлама с осветлителя,

23 - линия подачи реагентов для коррекции pH коагулированной воды.

24 - линия подачи реагентов для коррекции pH химически очищенной воды,

25 - второй деаэратор,

26 - линия подачи химически очищенной воды на подпитку теплосети (ХОчВ на ПТС),

27 - бак раствора FeCl₃,

28 - бак раствора NaOH.

Водоподготовительная установка тепловой электроцентрали содержит последовательно включенные блок I предварительной очистки воды, блок II обратного осмоса, блок III ионного обмена и первый деаэратор 8, соединенный линией 14 подачи деаэрируемой воды, с паровым котлом 9 высокого давления, а также блок IV подготовки химически очищенной воды для подпитки теплосети.

Блок I предварительной очистки воды содержит последовательно соединенные осветлитель 2 с линиями 1 и 22, соответственно подачи исходной воды и сброса шлама, бак 3 коагулированной воды, механический фильтр 4 с линией 10 отвода осветленной воды, а также линией 19 отвода промывочной воды в бак 20 промывочных растворов, имеющий линию 21 подачи промывочных растворов в осветлитель 2.

Блок II обратного осмоса содержит установку 5 обратного осмоса с линиями 11 и 12, соответственно отвода концентрата и пермеата.

Блок III ионного обмена для глубокого обессоливания воды содержит последовательно соединенные фильтр 6 H-ионирования и фильтр 7 OH-ионирования с линиями отвода регенерационных вод, соответственно 15 и 16, в бак нейтрализатор 17. Линия 12 отвода пермеата установки 5 обратного осмоса соединена с фильтром 6 H-ионирования.

Блок IV получения химически очищенной воды для подпитки теплосети содержит последовательно соединенные бак 18 химически очищенной воды и второй деаэратор 25.

Линия 10 отвода осветленной воды с механического фильтра 4 соединена с баком 18 химически очищенной воды.

Линия отвода пермеата установки обратного осмоса соединена с фильтром H-ионирования.

Линия 13 подачи глубоко обессоленной воды с фильтра OH-ионирования соединена с первым деаэратором 8.

Бак нейтрализатор 17 и линия 11 отвода концентрата установки 5 обратного осмоса соединены с баком 18 химически очищенной воды

Предлагаемая водоподготовительная установка тепловой электроцентрали отличается тем, что в нее введены бак 27 раствора FeCl₃, бак 28 раствора NaOH, соединенные с осветлителем 2, линия 23 подачи реагентов для коррекции pH коагулированной воды, при этом линия 10 отвода осветленной воды с механического фильтра соединена с установкой 5 обратного осмоса.

Таким образом, по сравнению с прототипом, водоподготовительная установка отличается тем, что в осветлитель 2 подают (дозируют) реагенты FeCl₃ и NaOH, введена линия 23 подачи реагентов для коррекции pH, при этом в предлагаемой водоподготовительной установке отсутствует блок умягчения воды, и, соответственно, в ней отсутствуют отработанные регенерационные стоки Na-катионитных фильтров и подача (дозирование) реагента NaCl.

Водоподготовительная установка тепловой электроцентрали работает следующим образом.

Исходная вода по линии 1 подается в блок I предварительной очистки, в осветлителе 2 которого осуществляют процесс коагуляции и умягчения за счет дозировки реагентов, подаваемых из бака 27 раствора FeCl₃ и бака 28 раствора NaOH, и последующее осветление в механическом фильтре 4, который установлен после бака 3 коагулированной воды. Перед подачей коагулированной воды в механический фильтр осуществляют корректировку pH, путем подачи реагентов (кислоты) через линию 23. Осветленная вода после фильтра 4 по линии 10 подается в блок II обратного осмоса. Далее пермеат с установки 5 обратного осмоса по линии 12 поступает в блок III ионного обмена для глубокого обессоливания воды в фильтре 6 Н-ионирования и фильтре 7 OH-ионирования.

Затем по линии 13 глубоко обессоленная вода с фильтра 9 OH-ионирования поступает в деаэратор 8 с дальнейшей подачей по линии 14 в котел 9 среднего или высокого давления. Регенерационные воды с фильтра 6 H-ионирования и фильтра 7 OH-ионирования, по линиям, соответственно 15 и 16, поступают в бак нейтрализатор 17.

Часть осветленной воды с механического фильтра 4 воды по линии 10, концентрат с установки 5 обратного осмоса по линии 11, а также регенерационные воды с бака нейтрализатора 17 подаются в бак 18 блока IV подготовки химически очищенной воды, например, на подпитку теплосети.

Промывочная вода по линии 19 с фильтра 4, установленного в блоке I предварительной очистки, направляется в бак 20 промывочных растворов с дальнейшей подачей в осветлитель 2 по линии 21. В процессе работы осветлителя 2 удаляется шлам по линии 22.

Материальный баланс по ступеням обработки предлагаемого изобретения водоподготовительной установки тепловой электроцентрали на Казанской ТЭЦ-2 в январе 2012 г. приведен в таблице 1.

Таблица 1 № Q, т/ч Ж₀ Na $$HC{O}_3^{-}$$ SO₄ Cl Щ_гOH SiO₂ Ок ВВ СС pH г - экв/т=мг - экв/л г/т=мг/л Исходная вода в Осв 225 4,43 0,35 2,53 1,77 0,34 0,002 9,79 8,83 1,82 336,4 8,16 Осветленная вода после МФ 235 0,4 4,38 1 1,77 0,64 0,27 5,4 4 0,1 280 10,3 Пермеат УОО 124,2 0,004 0,22 0,2 0,02 0,2 0,01 0,1 0,4 0 16 8,9 Концентрат УОО 41,1 1,6 17,1 7,6 7 1,5 0,01 22 16,0 0 1240 9,1 ХОчВ 96,6 0,8 8,6 0,11 3,5 0,9 0,02 11 8,0 0 610 9,2 хов 122,4 0 0,00025 0 0 0,0001 0 0,0001 0 0 0,001 7 МФ - механический фильтр; Осв - осветлитель; УОО - установка обратного осмоса; ХОчВ - химически очищенная вода; ХОВ - химически обессоленная вода.

Таким образом, по сравнению с прототипом, использование данного изобретения позволит снизить потребление количества реагентов Са(ОН)₂, NaCl, упростить технологическую схему и повысить чистоту, путем снижения солесодержания химически очищенной воды до 610 г/т, и сократить количество сбросов отработанных регенерационных растворов.

Источники информации

1. Пат. №2322403 РФ. Система подготовки добавочной воды для систем тепловодоснабжения / И.А. Малахов, А.А. Аскерния, В.В Шищенко, Г.И. Малахов. Изобретение 2008. - №11.

2. Пат. №2322402. Система ионообменной химической очистки и обратноосмотического обессоливания воды для котлов тепловых электростанций / И.А. Малахов, А.А. Аскерния, Г.И. Малахов. Изобретение 2008. - №11.

3. Пат. №133526. Водоподготовительная установка тепловой электроцентрали / Н.Д. Чичирова, А.А. Чичиров, С.М. Власов. Полезная модель 2013. - №29.

Изобретение относится к области тепловой и промышленной энергетики и может быть использовано для обеспечения потребителей химически очищенной и химически обессоленной водой. Водоподготовительная установка тепловой электроцентрали содержит блок I предварительной очистки воды, блок II обратного осмоса, блок III ионного обмена для глубокого обессоливания воды и блок получения химически IV очищенной воды для подпитки теплосети. Первый деаэратор 8 соединен с паровым котлом 9 высокого давления. Блок I предварительной очистки воды содержит последовательно соединенные осветлитель 2, бак 3 коагулированной воды, механический фильтр 4, а также бак 20 промывочных растворов. Блок II обратного осмоса содержит установку 5 обратного осмоса. Блок III ионного обмена для глубокого обессоливания воды содержит последовательно соединенные фильтр 6 H-ионирования и фильтр 7 ОН-ионирования, а также бак нейтрализатор 17. Блок IV получения химически очищенной воды для подпитки теплосети содержит последовательно соединенные бак 18 химически очищенной воды и второй деаэратор 25. Осветлитель 2 соединен с баком 27 раствора FeCl₃ и баком 28 раствора NaOH. Изобретение позволяет снизить потребление реагентов и солесодержание химически очищенной воды, а также упростить технологическую схему. 1 ил., 1 табл.

Водоподготовительная установка тепловой электроцентрали, содержащая блок предварительной очистки воды, блок обратного осмоса, блок ионного обмена для глубокого обессоливания воды, блок получения химически очищенной воды для подпитки теплосети и первый деаэратор, соединенный с паровым котлом высокого давления, при этом блок предварительной очистки воды содержит последовательно соединенные осветлитель с линиями подачи исходной воды и сброса шлама, бак коагулированной воды, механический фильтр с линией отвода промывочной воды и линией отвода осветленной воды, а также бак промывочных растворов с линией подачи промывочных растворов в осветлитель, линия отвода промывочной воды механического фильтра соединена с баком промывочных растворов, блок обратного осмоса содержит установку обратного осмоса с линиями отвода концентрата и пермеата, блок ионного обмена для глубокого обессоливания воды содержит последовательно соединенные фильтр H-ионирования и фильтр OH-ионирования с линиями отвода регенерационных вод в бак-нейтрализатор, блок получения химически очищенной воды для подпитки теплосети содержит последовательно соединенные бак химически очищенной воды и второй деаэратор, при этом линия отвода осветленной воды с механического фильтра соединена с баком химически очищенной воды, линия отвода пермеата установки обратного осмоса соединена с фильтром H-ионирования, линия подачи глубоко обессоленной воды с фильтра OH-ионирования соединена с первым деаэратором, бак-нейтрализатор и линия отвода концентрата установки обратного осмоса соединены с баком химически очищенной воды, отличающаяся тем, что в нее введены бак раствора FeCl₃, бак раствора NaOH, соединенные с осветлителем, и линия подачи реагентов для коррекции pH коагулированной воды, при этом линия отвода осветленной воды с механического фильтра соединена с установкой обратного осмоса.