Обессоливающих установок

получают на обессоливающих установках современных тепловых электростанций.

Обработка воды на обессоливающих установках заключается в последовательном пропускании ее через различные по назначению ионитные фильтры.

В работе этих фильтров имеется ряд особенностей по сравнению с работой фильтров в установках умягчения воды (Na-катионитных, Н — Na-катионитных и др.), которые связаны с необходимостью максимального удаления из обработанной воды всех имеющихся в ней катионов и анионов. На обессоливающих установках становятся ощутимыми такие явления, как поглощение ионитами присутствующих в обрабатываемой воде органических веществ, старение и амфотерность анионитов.

Первой стадией ионирования воды в рассматриваемой технологической схеме является Н-катионирование в фильтрах первой ступени (Hj). Они предназначены для удаления из воды всех содержащихся в ней катионов путем обмена их на ион водорода. При этом, как было показано ранее, в фильтрате Н-катионитного фильтра к моменту истощения его обменной емкости появляются сначала только ионы натрия и только по прошествии определенного периода, когда из катионита будет вытеснен почти весь поглощенный им натрий, начинается вытеснение (проскок) катионов кальция и магния. При эксплуатации Н-катионитных фильтров в установках умягчения воды, имеющих целью удалить из обрабатываемой воды накипеобразующие катионы, отключение такого фильтра на регенерацию осуществляют при проскоке в фильтрат катионов кальция и магния, поскольку натрий, образующий хорошо растворимые соли, в этих условиях не является опасным. Иначе обстоит дело в обессоливающих установках, имеющих целью освободить обра-

батываемую воду от всех присутствующих в ней ионов. Чтобы удалить все катионы, необходимо Н-катионитные фильтры отключать на регенерацию при проскоке в фильтрат- катиона натрия, о чем судят по снижению кислотности фильтрата. При тех же исходных условиях в обессоливающих установках рабочая обменная емкость. Н-катио-нитных фильтров ниже, чем в установках умягчения воды.

Второй из указанных факторов — интенсификация работы автоматизированных фильтров — позволяет уменьшить капитальные затраты на сооружение водоподготови-тельных установок путем повышения скорости фильтрования и уменьшения длительности межрегенерационных периодов, а также в результате сокращения числа устанавливаемых фильтров. Интенсификация работы ионитных фильтров возможна, по-видимому, до известных пределов и может дать ощутимый экономический эффект в первую очередь на обессоливающих установках ввиду более высокой стоимости применяемых для них ионитов.

5. Н-катионитные и ОН-анионитные фильтры регенерируются избыточным количеством кислоты и щелочи с таким расчетом, чтобы эти избытки нейтрализовались. При этом нет надобности в большом расходе реагента, так как даже при 20—30%-ном избытке серной кислоты при регенерации обеспечивается очень высокая обменная емкость катионита (для КУ-2-8—1100— 1200 г-экв/м3). Стоки таких обессоливающих установок являются нейтральными растворами солей натрия и могут быть использованы для умягчения воды либо выпариваться в обычных испарителях из углеродистой стали. Данная схема может быть успешно использована на действующих обессоливающих установках с минимальными переделками.

В крупных обессоливающих установках при содержании в обрабатываемой воде Лс.к>4-=-5 мг-экв/л количество фильтров в цепочке можно снизить на две-три единицы, применяя метод развитой регенерации катионитных фильтров и используя анио-нит АВ-17 для сорбции кислоты из отработавших регенерацион-ных растворов и десорбции ее при следующей регенерации. На рис. 7.1Д е показаны два варианта схемы обессоливания с использованием АВ-17 для организации развитой регенерации катионитных фильтров. В этих схемах предусматривается также развитая регенерация — Л'ДСп в схеме рис. 7.1,д и А\ в схеме рис. 7Л,е с содержанием Лс.к=4ч-7 и больше 7 мг-экв/л соответственно. Включая перед Н-катионитными фильтрами предвключенный Ап и регенерируя его раствором NaHCO3, можно существенно увеличить надежность и предел применения этих схем.

В предыдущем параграфе рассмотрен ряд схем комбинированного производства обессоленной и умягченной воды, в которых исходная вода разделяется на два потока, отдельно обрабатываемые на умягчительных и обессоливающих установках.

На обессоливающих установках на внутренней поверхности баков осветленной воды наносится кислотостойкое покрытие.

Проточная часть насосов-дозаторов, применяемых для подачи растворов серной кислоты, должна быть изготовлена из специальной стали (например, Х17Н13М2Т), кислотостойких неметаллических материалов или иметь такое же покрытие. На коагуляционной установке, где едкий натр для регенерации сорбента не применяется, хранение его организуется так же, как Hai обессоливающих установках.

С санитарно-гигиенических позиций закрытые системы технического водоснабжения — это системы, обеспечивающие водой технические процессы, исключающие непосредственный контакт работающих с технической водой. На ТЭС и АЭС это пароводяной цикл (основная технологическая система), системы водоподгото-вительных установок (ВПУ) и блочных обессоливающих установок (БОУ). Следует особо оговорить условия использования воды по существующим схемам ВПУ. Оборудование ВПУ, включающее осветлители, баки, фильтры, декарбонизаторы, теплообменники, является с санитарно-гигиенических позиций закрытым. Отбор проб на анализ, выполнение ремонтных работ, связанных со вскрытием оборудования, спуск воды в дренажные каналы не являются примерами непосредственного или, точнее, неорганизованного контакта работающих со сточной водой.

Рассмотренные примеры показывают возможность организации очистки сточных вод от органических соединений непосредственно в схеме обессоливания применением соответствующих марок ионитов. К сожалению, известные марки макропористых и изопористых ионитов не прошли длительных испытаний в условиях работы обессоливающих установок ТЭС, характеризующихся большими нагрузками и частыми регенерациями. Необходимо интенсифицировать разработку и испытание указанных типов ионитов специально для условий работы ВПУ ТЭС на доочищенной городской сточной воде.

Удаление же из топочных газов твердых веществ и кислых газовых составляющих может быть произведено в процессе их контакта с раствором щелочи. В качестве адсорбента и нейтрализующего агента этих примесей целесообразно использовать отмывочные воды анионит-ных фильтров конденсатоочисток или обессоливающих установок, которыми снабжены все современные электростанции, особенно с прямоточными котлами (блоки 150, 200, 300 МВт и большей мощности). Количество таких сбросных вод, содержащих едкий натр, чрезвычайно велико.

Однако при всех самых оптимальных условиях жесткость водь! путем известково-содового умягчения не удается понизить глубже, чем до 0,15—0,20 мг-экв/л. Так как для современной энергетики необходимо гораздо более глубокое умягчение, то известково-содовый способ не применяется в настоящее время для подготовки питательной воды. Не исключено, что этот способ возродится для обработки некоторых сточных вод, получающихся при эксплуатации ТЭС. Так, перед электродиализной переработкой солевых стоков от обессоливающих установок может потребоваться удаление из этих стоков кальция и магния. Возможно, что для этой цели придется воспользоваться известково-содовым способом.

По данным США капитальные затраты на сооружение установок непрерывного ионирования примерно на 30—40% ниже, чем для аналогичных по производительности обессоливающих установок обычного типа. Эта экономия достигается сокращением затрат на ионообменные смолы, оборудование, арматуру и строительство производственных помещений. Уменьшаются также эксплуатационные расходы на реагенты, собственные нужды и на нейтрализацию реге-нерационных стоков. Так, на одной ТЭС в США за 4 года работы установки производительностью 910 т/ч (при солесо-держании исходной воды 170—230 мг/л и кремнесодержании 4-8 мг/л) полученная экономия в эксплуатационных расходах составила 609 тыс. дол., т. е. около 150 тыс. дол/год.

При применении обессоливающих установок (Н-катио-нирование в комбинации с анионированием), когда устраняются почти все соли, содержащиеся в воде, ступенчатое испарение утрачивает свое значение как средство уменьшения доли продувки.

На основании теоретических и многочисленных экспериментальных исследований автором разработаны новые технологические варианты химического обессоливания воды, которые позволяют предотвратить засоление водоемов, снизить расход реагентов до стехиометрического и открывают возможность использования стоков обессоливающих установок [86—95].

Для повышения эффективности и экономичности химическа*-го обессоливания воды и тем самым для расширения области применения этого способа необходимыми условиями являются: снижение расхода реагентов на регенерацию ионитных фильтров до стехиометрического; повышение рабочих обменных емкостей ионитов с приближением их к полной обменной емкости; упро<-щение технологической схемы с уменьшением количества ступеней полирования; снижение количества стоков; применение танкой технологии, при которой стоки обессоливающих установок можно было бы без всякой дополнительной обработки использовать для подпитки теплосети или системы оборотного охлаждения либо упаривать в обычных стандартных испарителях типа И, изготовленных из углеродистых сталей. Там, где разрешается сброс нейтральных солей в водоемы, делать это без всяких дополнительных расходов.

Рабочая обменная емкость сульфоугля и КУ-2-8 по ионам натрия получается более высокой. Полезно используемая часть полной обменной емкости для сульфоугля, регенерируемого серной или соляной кислотой, составляет 35—50%, а для КУ-2-8 при регенерации серной кислотой 38—41% и при регенерации соляной кислотой 74—76%. Уместно отметить, что в Н-катионитных фильтрах первой ступени действующих обессоливающих установок используется лишь 30—35% полной обменной емкости КУ-2-Si, несмотря на то, что удельный расход серной кислоты составляет 1,5—2 г-экв/г-экв и более.

Рис. 5.9. Технологическая схема развитой регенерации Н-ка-тионитных фильтров обессоливающих установок

5. Н-катионитные и ОН-анионитные фильтры регенерируются избыточным количеством кислоты и щелочи с таким расчетом, чтобы эти избытки нейтрализовались. При этом нет надобности в большом расходе реагента, так как даже при 20—30%-ном избытке серной кислоты при регенерации обеспечивается очень высокая обменная емкость катионита (для КУ-2-8—1100— 1200 г-экв/м3). Стоки таких обессоливающих установок являются нейтральными растворами солей натрия и могут быть использованы для умягчения воды либо выпариваться в обычных испарителях из углеродистой стали. Данная схема может быть успешно использована на действующих обессоливающих установках с минимальными переделками.