Все выпуски  

Технологии и решения экологических проблем Использование мембран для систем центрального теплоснабжения


Доброго времени суток!

Вы получили данное письмо, т. к. Вы проявили интерес к предлагаемой нами еженедельной рассылки на тему «Технологии и решения экологических проблем».  Эта рассылка открыта нами, т. е. предприятием ЗАО «БМТ», в связи с имеющимся у нас желанием объединить всех неравнодушных к экологии людей, для совместного поиска назревших экологических проблем вокруг нас и совместному их решению. Мы готовы поделиться уже имеющимися методами и технологиями по их решению, т. к. наше предприятие уже долгое время занимается изучением этих вопросов, за годы работы накоплен огромный опыт. В компании ведется освоение и создание новых технологических процессов, оптимально сочетающих собственные оригинальные разработки и прогрессивные технологические решения.  В штате компании более 200 человек, среди которых  кандидаты технических наук, аспиранты, научные сотрудники, имеющие многочисленные научные публикации в России и за рубежом.  Наши технологии используются как на территории России, так и за рубежом. Прогрессивность, новаторство и высокий уровень  технологий и установок, разработанных ЗАО  "БМТ" подтверждены 27 патентами РФ.

В нашу рассылку войдет материал по следующим вопросам:
Высокоэффективные технологии для водоподготовки и контроля качества воды, очистки сточных вод и газовых выбросов предприятий различных отраслей промышленности и ЖКХ

Предлагаем Вам отметить интересующую Вас тему.:




Водоподготовка для объектов теплоэнергетики и предприятий пищевой, ликероводочной, химической, электронной и др. отраслей промышленности
Биологические очистные сооружения коммунальных стоков населенных пунктов


Очистные сооружения предприятий пищевой и перерабатывающей промышленности
Выделение и концентрирование белков, пектинов и др. компонентов из различных видов сырья



 

Рады представить Вам двадцатый номер нашей рассылки, посвященный мембранным технологиям для водоподготовки систем центрального теплоснабжения.

Использование мембранной технологии для подготовки воды систем центрального теплоснабжения.

Правильная водоподготовка имеет большое значение для обеспечения надлежащей работы систем центрального теплоснабжения и должна обеспечить работу котла и питательного патрубка без повреждения их элементов из-за отложения накипи и шлама, повышения относительной щелочности котловой воды до опасных пределов или в результате коррозии металла.

В настоящее время считается, что срок службы теплоэнергетического оборудования и системы теплоснабжения, сооруженных в соответствии с требованиями существующих стандартов, составляет 30 лет. Однако наблюдения, проведенные, в различных регионах Российской Федерации и изучение документации показывают, что реальный срок службы котлов и оборудования значительно ниже.

Одна из основных причин данного положения это некачественная водоподготовка или ее отсутствие и, как следствие, внутренняя коррозия оборудования, образование шлама, отложения накипи, то есть проблемы, которые возникают при работе любого энергетического оборудования.

Отложения в виде накипи (соли жесткости) могут образовываться практически везде, на любых внутренних поверхностях, на стенках котлов и теплообменников. Эти отложения из-за своих изоляционных свойств ухудшают теплопередачу, что приводит к снижению производительности (к.п.д.) оборудования и повышению температуры поверхностей нагрева. Для того чтобы суммарно компенсировать эти потери приходится увеличивать расход топлива. Кроме прямых потерь, накипь уменьшает диаметры проточной части теплообменников и магистральных труб, увеличивая их гидросопротивление, что приводит к дополнительным потерям в насосном оборудовании на прокачку воды.

Как правило, для решения указанных проблем,  воду перед поступлением в котел или систему теплоснабжения подвергают обработке с целью достижения требуемых значений.

Наиболее распространенными методами являются: реагентное умягчение воды, умягчение методами ионного обмена, магнитная обработка воды или ввод ингибиторов осадкообразования, электрохимические методы (электродиализ), обратноосмотическое обессоливание.

Наиболее часто применяемый метод для умягчения подземных и поверхностных вод в процессе подготовки питательной воды котельных- метод ионного обмена. Жесткость воды может быть снижена при одноступенчатом или двухступенчатом натрийкатионитном умягчении до требуемых показателей. Этот метод требует достаточно высоких капиталовложений и эксплуатационных затрат, а также сопровождается образованием засоленных сточных вод. Кроме того, ионный обмен может применяться при содержании солей до 1500-2000 мг/л, хлоридов и сульфатов не более 5 мг-экв/л.

Одним из приоритетных направлений в водоподготовке в настоящее время является процессы с применением  мембранной технологии, а  именно обратного осмоса. Он основан на разделении растворов фильтрованием через полупроницаемые мембраны, поры которых (диаметром до 10 A) пропускают молекулы воды, но не пропускают гидратированные соли или молекулы недиссоциированных соединений.

Среди всего многообразия типов котлов можно выделить основные два вида: водогрейные и паровые, требования к водоподготовке которых различны: один из основных  показателей для водогрейных котлов – жесткость не более 0,7 мг-экв/л, для паровых – 0,03 мг экв/л.

Применение для водоподготовки высокоселективных обратноосмотических мембран (более 99%) позволяет непосредственно за одну ступень получить воду для водогрейных котлов в соответствии с требованиями.  Для питания паровых котлов в связи с более жесткими требованиями к воде требуется дополнительное ее обессоливание методом ионного обмена(II ступень).

В ЗАО «БМТ» разработана технология подготовки воды для котельных, принципиальная схема которой показа ниже.

Внешний вид установки

Основные узлы установки:

  • узел предварительной фильтрации исходной воды с задерживающей способностью 5 мкм;
  • узел ввода раствора ингибитора для предотвращения осадкообразования на мембране,  при необходимости  одновременно вводится реагент  для удаления свободного хлора;
  • узел глубокого обессоливания  на обратноосмотических высокоселективных мембранах;
  • при необходимости  узел доочистки на ионообменных фильтрах.

В зависимости от типа и состава исходной воды отдельные узлы установки могут отсутствовать.

Принципиальная схема установки показана ниже и работает следующим образом:

Принципиальная схема установки

           

Исходная вода проходит предварительную фильтрацию на механическом фильтре Ф с задерживающей способностью 5-15 мкм. Как правило,   для предварительной фильтрации исходной воды  используются  механические фильтры мешочного типа с картриджами гофрированного типа  разработки ЗАО «БМТ», которые по мере загрязнения подвергаются периодической механической чистке (регенерации). Механические фильтры предлагаемой конструкции отличаются более длительным ресурсом работы до регенерации (в 3-5 раз) за счет увеличенной  площади фильтрации.   Далее не содержащая механических примесей вода,  поступает  на мембранный модуль ООМ. При необходимости при жесткости более 4 мгэкв/л  в исходную воду дозировочным насосом НД вводится раствор ингибитора для предотвращения осадкообразования на мембране. В связи с ограниченной хлорстойкостью обратноосмотической мембраны (до 0,1 мг/л) для его удаления одновременно возможен ввод  и раствора бисульфита натрия.

Далее вода насосом Н под давлением 1,0-1,2 МПа подается на мембранный блок ООМ, укомплектованный рулонными элементами с обратноосмотической мембраной. В установке используются разработанные в последнее время высокоселективные низконапорные ресурсосберегающие рулонные элементы, которые характеризуются высокой селективностью (R > 99%) и производительностью при  рабочих давлениях 1,0- 1,2 МПа. Возможно применение как импортных элементов фирм Filmtec, Hydranautics и др., так и российского производства, изготовленных из импортной мембраны.  Пермеат  (очищенная вода) с жесткостью менее 0,7 мг х экв/л отводятся через общий коллектор на подпитку,  а концентрат- поток обогащенный примесями  в количестве, как правило, не более 30% сливается в канализацию.

Для достижения требований, которые предъявляются к воде для паровых котлов (жесткость менее 0,03), она дополнительно проходит 2-ю ступень доочистки - стадию ионообменного обессоливания: последовательно катионообменный фильтр с загрузкой КУ-2-8 чс (или импортные аналоги типа  IR 130,C-100H)  и анионообменный фильтр с загрузкой АВ-17-8 чс (или импортные аналоги типа  IRA-400, A-400).

Так как основное удаление солей осуществляется на 1-ой ступени, то ресурс работы ионообменных смол достаточно большой и их регенерация осуществляется значительно реже, чем при традиционном способе (повысить срок службы анионитов с 3 до 5 лет, увеличить межрегенерационный период с 15 - 36 ч  до 13 - 22 сут., сократить расход серной кислоты и гидроксида натрия).

В технологической схеме предусмотрены фильтры с автоматическим режимом регенерации (по времени или объему пропущенной воды, при непрерывной работе – DUPLEX), узлы приготовления регенерирующих растворов и их подача в ионообменные фильтры.

Периодически по мере падения производительности на 15-20% проводится химическая мойка мембранных элементов специальным моющим раствором.  Для этого в емкости Е готовится моющий раствор и затем насосом Н осуществляется его циркуляция через мембранный модуль в контуре: емкость Е- насос высокого давления Н- мембранный модуль ООМ- емкость Е.

Естественно целесообразность применения того или иного способа обессоливания  обусловлена составом исходной воды, в первую очередь ее минерализацией и жесткостью.

Ниже для примера даны сравнительные значения эксплуатационных затрат на подготовку подпиточной воды водогрейных котлов и питательной воды производительностью 1 м3/ч воды    ионным обменом и методом обратного осмоса для воды с  различной исходной жесткостью.

Для  получения умягченной воды  ионным обменом принята установки типа DUPLEX c  двумя ионообменными фильтрами и баком для приготовления солевого раствора, обратным осмосом - установка мембранная производства ЗАО «БМТ».

Расчет себестоимости 1 м3  очищенной воды  методами ионного обмена и  обратного осмоса

Позиция

Единицы измерения

 Значение

 

 

Метод обратного осмоса

Метод ионного обмена

Реагенты

Тыс.руб/год

22,7

1044,0

Мембранные элементы

Тыс.руб/год

72,9

-

Ионообменная смола

Тыс.руб/год

-

6,4

Электроэнергия

Тыс.руб/год

173,4

0

Водопотребление

Тыс.руб/год

1121,3

833,7

Водоотведение

Тыс.руб/год

200,0

27,2

ИТОГО затрат

Тыс.руб/год

1590,3

1911,3

Годовой объем воды

М3/год

78840,0

78840,0

Стоимость 1 м3 очищенной воды

Руб.

20,17

24,24

Таким образом, перспективность применения обратноосмотических установок для водоподготовки водонагревательных систем подтверждается экономическими и экологическими преимуществами:

  • исключается или сокращается на 90-95%  потребность в реагентах, используемых на регенерацию ионообменных смол;
  • сокращаются расходы на транспортировку и хранения большого количества химических реагентов, используемых для регенерации смол;
  • резко сокращается объем сливаемого в канализацию концентрированного стока после регенерации смолы с концентрацией хлоридов значительно превышающее ПДК, а следовательно и затраты на их переработку;
  • исключаются штрафные санкции природоохранных организаций за слив стоков в канализацию;
  • увеличивается межрегенерационный период фильтров II стадии доочистки;

 

До скорой встречи.

С уважением, ЗАО «БМТ».


В избранное