V uhoľnej elektrárni alebo elektrárni s kombinovaným cyklom tím na úpravu vody zvyčajne identifikuje problémy podľa symptómov: tenká vrstva uhličitanu vápenatého na rúrkach kondenzátora, postupný nárast rozdielu tlaku cez membránu s reverznou osmózou (RO) alebo slizký biofilm na výplni chladiacej veže. Každý príznak poukazuje na konkrétnu fázu procesu úpravy vody v elektrárni a každá fáza si vyžaduje inú chemickú reakciu. Užitočným prístupom je myslieť na postup liečby ako na celok, nie ako na súbor izolovaných produktov. S viac ako 34-ročnými skúsenosťami s chémiou na úpravu vody sa Changzhou Jinghui špecializuje na dva systémy, v ktorých prevádzkovatelia zariadení pociťujú najväčší tlak: priemyselné cirkulačné chladiace systémy a RO membránové systémy.
Proces úpravy vody v elektrárni v skratke
Elektrárne využívajú vodu na výrobu pary, chladenie, kontrolu emisií a servis na mieste. Proces úpravy sleduje vodnú cestu od nasávania po vypúšťanie. Pochopenie tejto cesty pomáha priradiť správnu chemikáliu k správnemu problému.
| Etapa | Hlavné vodné toky | Typické problémy | Kľúčové chemické programy |
|---|---|---|---|
| Predúprava | Prívod surovej vody, čistič, filtre | Zákal, nerozpustné látky, organická záťaž | Koagulanty, flokulanty, dispergátory |
| Bojlerová make-up voda | Demineralizovaná voda, RO permeát, EDI | Vodný kameň, korózia, prenos oxidu kremičitého | Antiskalanty, inhibítory korózie, lapače kyslíka |
| Chladiaca voda | Slučka cirkulačnej chladiacej veže | Vodný kameň, korózia, biologické znečistenie, penenie | Inhibítory vodného kameňa, inhibítory korózie, biocídy, disperzanty |
| Odpadová voda a odkal | Odkalenie chladiacej veže, odkalenie kotla, odpadová voda | Pevné látky, ťažké kovy, vysoká CHSK | Prípravky na úpravu pH, koagulanty, flokulanty |
Pre typickú tepelnú elektráreň s výkonom 600 MW sú dvoma najväčšími spotrebiteľmi chemickej úpravy systém napájacej vody kotla a chladiaca veža. Každý má osobitnú úlohu v celkovej spoľahlivosti zariadenia.
Predúprava a doplňovanie kotla Vodné hospodárstvo
Surová voda vstupujúca do elektrárne obsahuje nerozpustné látky, tvrdosť, oxid kremičitý a premenlivý organický obsah. Prvé kroky úpravy zvyčajne zahŕňajú koaguláciu, flokuláciu, sedimentáciu a filtráciu. Pre prídavnú vodu potom mnoho moderných závodov používa RO membrány, po ktorých nasleduje EDI alebo zmiešané leštenie na dosiahnutie čistoty kotla.
Membrány RO čelia dvom bežným hrozbám: anorganickým vodným kameňom a biologickému znečisteniu. V elektrárňach s vysokou tvrdosťou studňovej vody je najčastejším problémom usádzanie uhličitanu vápenatého a síranu vápenatého. Membránovo špecifické činidlo proti usadzovaniu zabraňuje tvorbe týchto kryštálov na povrchu membrány a tiež pomáha rozptýliť existujúce tendencie k usadzovaniu. Toto je jedna z nákladovo najefektívnejších investícií do chemikálií v sústave doplňovacej vody kotla.
Membránový špecifický antiscalant pre systémy reverznej osmózy SM-3210R kontroluje anorganický kameň a oxid kremičitý v RO, NF a UF membránach. Zabraňuje usadzovaniu uhličitanu vápenatého a síranu, toleruje vysoký LSI a funguje pri pH 5–10, čo je ideálne na úpravu vody v kotli. Zobraziť produkt → Predbežná úprava ovplyvňuje aj následné zariadenia. Ak koagulácia a flokulácia nie sú dobre kontrolované, zvyškové organické látky a jemné častice môžu prechádzať cez membrány RO, čím sa zvyšuje miera znečistenia a znižuje sa životnosť membrány. Inžinieri závodu by mali monitorovať index hustoty bahna (SDI) a limity zákalu pred fázou RO a overiť, či použité chemikálie na predúpravu neinterferujú s neskorším programom proti usadzovaniu vodného kameňa.
Sezónne zmeny v kvalite surovej vody pridávajú ďalšiu premennú. Jarné dažde často zvyšujú zákal a obsah organických látok, zatiaľ čo letné suchá môžu zvýšiť tvrdosť a vodivosť. Dávkovacie programy musia byť schopné prispôsobiť sa týmto posunom bez toho, aby sa vyžadovalo úplné prepracovanie liečebného sledu.
Úprava chladiacej vody v elektrárňach
V elektrárni nesie systém chladiacej vody často najväčší objem vody a najvyššie riziko neplánovaných odstávok. Chladiaca veža pracuje pri odparovaní, ktoré postupne koncentruje rozpustené soli. Ako sa cykly koncentrácie zvyšujú, zvyšuje sa potenciál usadzovania uhličitanu vápenatého, korózie a mikrobiologického rastu. Cieľom úpravy je pracovať pri najvyššom bezpečnom pomere koncentrácie a zároveň udržiavať povrchy prenášajúce teplo čisté.
Kontrola stupnice je prvým problémom. Uhličitanová tvrdosť je hlavnou príčinou zanášania kondenzátorov a výmenníkov tepla. Dobrý inhibítor vodného kameňa v cirkulácii musí mať preukázaný prahový účinok, nielen limit uhličitanu vápenatého. Mal by zostať účinný aj v prítomnosti iónov železa a hliníka, ktoré sú bežné v chladiacej vode po korózii alebo prenose číriča. To je dôvod, prečo výber inhibítora vodného kameňa nie je univerzálnym rozhodnutím.
Inhibítor cirkulujúceho vodného kameňa pre chladiace systémy s vysokou tvrdosťou Tento inhibítor na báze polyméru bez fosforu rozptyľuje uhličitan vápenatý, síran a fosfát. Účinný pri 8–20 ppm, vyhovuje chladiacej vode so strednou až vysokou tvrdosťou a zásaditosťou, čím zlepšuje účinnosť výmenníka tepla. Zobraziť produkt → Pre závody, ktoré čelia prísnejším environmentálnym limitom, sa programy bez fosforu a programy s nízkym obsahom fosforu stávajú preferovanou voľbou. Fosfor prispieva k eutrofizácii v prijímajúcich vodách a mnohé pobrežné alebo riečne elektrárne musia v súčasnosti spĺňať limity na nízke vypúšťanie fosforu. Inhibítor korózie a vodného kameňa bez obsahu fosforu ponúka spôsob, ako kontrolovať vodný kameň aj koróziu a zároveň znižovať zaťaženie živinami pri odluhu.
Bezfosforový inhibítor korózie a vodného kameňa pre chladiacu vodu Obsahuje nefosforové polyméry a inhibítory korózie, zabraňuje tvorbe vodného kameňa a vytvára ochranný film na teplovýmenných povrchoch. Vhodné pre systémy s vysokým pH a vysokou alkalitou, ktoré spĺňajú limity vypúšťania s nízkym obsahom fosforu. Zobraziť produkt → Mikrobiologická kontrola je druhou polovicou rovnice chladiacej vody. Bakteriálny sliz, riasy a huby znižujú prenos tepla a spôsobujú koróziu pod nánosom. Neoxidačné biocídy sa často používajú na šokové dávkovanie, pretože prenikajú biofilmom účinnejšie ako oxidačné biocídy a sú menej urýchľované vysokým pH chladiacej vody. Plán dávkovania by mal zodpovedať retenčnému času systému a chemickému zloženiu vody.
Pri hodnotení inhibítorov vodného kameňa by inžinieri závodu mali zvážiť uhličitanovú tvrdosť prídavnej vody a porovnať ju s odporúčanými limitmi. Vzťah medzi tvrdosťou, zásaditosťou a cyklami koncentrácie určuje, koľko inhibítora je potrebné. Usmernenie k týmto limitom je k dispozícii v článku Inhibítory vodného kameňa pre chladiacu vodu a limit uhličitanovej tvrdosti . Tento článok tiež pojednáva o tom, ako môže nadmerná tvrdosť premôcť zle prispôsobený program inhibítorov.
Kotlové vodné systémy a uzavreté okruhy
Okrem otvorenej chladiacej veže majú elektrárne aj kotolnú vodu a uzavreté chladiace slučky. Napájacia voda kotla musí byť demineralizovaná na požadovanú úroveň vodivosti a oxidu kremičitého a samotný kotol potrebuje vnútornú úpravu, aby sa zabránilo usadzovaniu vodného kameňa na stenách rúrok. Chemický prístup sa líši od chladiacej vody, pretože teploty sú oveľa vyššie a chemické zloženie vody je oveľa citlivejšie.
V mnohých závodoch slúži uzavretý chladiaci okruh pomocným zariadeniam, ako sú chladiče vzoriek, čerpadlá a tesnenia. Na rozdiel od otvorenej cirkulujúcej vody sa v uzavretej slučke vyparuje veľmi málo, ale stále čelí korózii rozpusteným kyslíkom. Pre tieto systémy je nevyhnutný špeciálny inhibítor korózie vody s uzavretým obehom a zachytávač kyslíka.
Rovnaký princíp platí na strane kotla: minimalizácia korózie a vodného kameňa znamená kontrolu chemického zloženia vody v úzkom okne. Inžinieri závodov sa zvyčajne spoliehajú na hodnoty vodivosti, pH, oxidu kremičitého a rozpusteného kyslíka pri úprave dávkovania chemikálií.
Výber správneho chemického programu: praktické úvahy
Keď závod porovnáva programy úpravy, pokušením je zamerať sa len na cenu za kilogram. Skutočná cena však spočíva v riziku výkonu. Zle prispôsobený chemický program môže viesť k výpadku kondenzátora, poruche rúrky kotla pri ďalšom odstavení jednotky alebo výmene RO membrány. Kľúčové otázky sú:
- Zodpovedá chemikália skutočnej kvalite vody v závode pri bežných a sezónnych výkyvoch?
- Aký je obsah fosforu v prípravku a spĺňa limity vypúšťania?
- Môže dodávateľ poskytnúť spoľahlivú laboratórnu analýzu a konzistentný proces kontroly kvality?
- Ponúka dodávateľ technický servis na optimalizáciu dávkovania a riešenie problémov?
Spoľahliví dodávatelia by mali byť schopní poskytnúť správy o laboratórnych testoch s certifikáciou CMA, ktoré dokazujú, že produkt bol testovaný na výkon v reprezentatívnych vodných podmienkach. Spoločnosť tiež kladie dôraz na riešenia šité na mieru, počnúc fázou vývoja produktu až po riešenie konkrétnych prevádzkových podmienok závodu.
Ďalším praktickým faktorom je dodávka a logistika chemikálie. Závod na vzdialenom mieste alebo s obmedzenou skladovacou kapacitou potrebuje dodávateľa, ktorý dokáže udržiavať spoľahlivé harmonogramy dodávok. Schopnosť poskytovateľa dodávať do viac ako 40 krajín svedčí o osvedčených exportných skúsenostiach, ktoré znižujú riziko prerušenia dodávok v prevádzke riadenej údržbou.
Dať to všetko dokopy
Proces úpravy vody v elektrárni je nepretržitý reťazec. Predúprava chráni membrány RO, úprava RO chráni kotol a úprava chladiacej vody chráni kondenzátor a výmenníky tepla. Každý odkaz používa inú sadu chemikálií, ale všetky majú rovnaký cieľ: udržať efektivitu a vyhnúť sa neplánovaným výpadkom.
Pre inžinierov závodu je najspoľahlivejším prístupom začať s kompletnou analýzou vody, definovať výkonnostné ciele pre každý systém a potom zvoliť chemický program, ktorý je overený podľa týchto cieľov. Skúsenosti s cirkuláciou chladiacej vody a úpravou RO znamenajú, že dodávateľ môže pomôcť závodu vidieť interakcie medzi systémami, a nie len predávať jeden produkt.
