Стартовая >> Архив >> Генерация >> Новые технические решения при проектировании ВПУ ТЭЦ Куйбышевского НПЗ

Новые технические решения при проектировании ВПУ ТЭЦ Куйбышевского НПЗ

Балаев И. С., инж., Боровкова И. И., канд.техн.наук, Земцов А. С., инж.

ОАО “Институт Теплоэлектропроект”
На ТЭЦ Куйбышевского НПЗ (далее КНПЗ) с 1945 г. эксплуатируются водоподготовительные установки (ВПУ) для подпитки энергетических котлов Р = 4,0 МПа и теплосети, оборудование которых в настоящее время физически изношено. Поэтому в 1996 г. на ТЭЦ по технической документации института Энергопроект (г. Киев) начато строительство нового здания ВПУ, в котором были предусмотрены следующие ВПУ и сооружения.

  1. ВПУ по умягчению воды для подпитки энергетических котлов (Р = 4,0 МПа), работающая по схеме: известкование с коагуляцией сернокислым железом в осветлителях - фильтрация на осветли- тельных фильтрах (предочистка) - двухступенчатое натрий-катионирование на серийно изготовляемых параллельно-точных фильтрах. Проектная производительность - 800 м3/ч.
  2. ВПУ по умягчению воды для открытой теплосети, работающая по схеме: известкование с коагуляцией сернокислым железом в осветлителях - фильтрация на осветлительных фильтрах (предочистка) - подкисление серной кислотой - фильтрация на буферных фильтрах - силикатирование. Проектная производительность - 500 м3/ч.

Исходной водой для этих двух ВПУ является вода р. Волги, проектный химический состав которой представлен далее.
Жесткость, мг-экв/л                                     6,3
Щелочность, мг-экв/л                                  3,6
Кальций, мг-экв/л                                        4,1
Концентрация органических веществ, мг О2/л 5,0
Содержание взвешенных веществ, мг/л       3,0

При этом предусмотрены раздельные предочистки указанных ВПУ.

  1. Установка очистки производственного конденсата, работающая по схеме: обезжелезивание на двухкамерных осветлительных фильтрах, загруженных антрацитом, - обезмасливание на угольных фильтрах - умягчение на натрий-катионитных фильтрах. При этом умягчение производилось на натрий-катионитных фильтрах второй ступени ВПУ подпитки энергетических котлов. Проектная производительность - 200 м3/ч.
  2. Установка нейтрализации воды кислотной промывки и обмывок РВП.
  3. Установка обезвоживания шламовой воды осветлителей.
  4. Склад химических реагентов.
  5. Центральная химическая лаборатория.
  6. Экспресс-лаборатория ВПУ.

Принципиальные технологические схемы ВПУ
подпитки котлов и теплосети разработки Энергопроекта (г. Киев) показаны на рис. 1:
для подпитки котлов (рис. 1, а ) исходная вода р. Волги подается вниз осветлителя 1, куда также дозируются растворы известкового молока Са(ОН)2 и коагулянта FeSO4. Затем известкованнокоагулированная вода из бака 2 подается насосом сверху вниз на механический фильтр 3, потом - на Na-катионитные фильтры первой и второй ступеней и на подпитку котлов (P = 4,0 МПа). Регенерационный раствор сульфата натрия (Na2SO4) подается сверху вниз на Na-катионитные фильтры первой 4 и второй 5 ступеней. Сбросные регенерационные воды направляются в сатуратор 8, куда также подается раствор известкового молока для умягчения стоков. Шламовые воды сатуратора, состоящие из CaSO4 и Mg(OH)2, направляются вместе с продувочными (шламовыми) водами осветлителя на вакуум-фильтр 7 для их обезвоживания. Обезвоженный шлам (с влажностью 40 - 50%) вывозится за территорию ТЭЦ;
для подпитки теплосети (рис. 1, б ) исходная вода р. Волги подается вниз осветлителя 1, куда также дозируются растворы известкового молока Ca(OH)2 и коагулянта FeSO4. Затем известкованнокоагулированная вода подается насосом сверху вниз на механический фильтр 3, подкисляется раствором H2SO4 и направляется на буферный фильтр 6 обрабатывается силикатом натрия Na2SiO3 и направляется на подпитку теплосети.
схема ВПУ подпитки котлов
Рис. 1. Принципиальная технологическая схема ВПУ подпитки котлов (а ) и теплосети (б ) КНПЗ по проекту Энергопроекта (г. Киев)

Для защиты поверхностных водоемов от загрязнения сточными водами с ВПУ проектом предусмотрены следующие основные мероприятия: предварительное известкование с коагуляцией исходной воды р. Волги в осветлителях для ВПУ подпитки котлов и ВПУ подпитки теплосети с целью выделения в осадок солей временной (карбонатной) жесткости;
обезвоживание шламовой воды осветлителей на вакуум-фильтрах и вывоз обезвоженного шлама (влажность 40 - 50%) автотранспортом на свалку в количестве 2 т/ч (48 т/сут.);
применение сульфата натрия для регенерации натрий-катионитных фильтров ВПУ подпитки котлов по схеме повторного использования реагента и последующим выделением в осадок гипса в количестве 250 кг/ч (в пересчете на 100% CaSO4) и гидроокиси магния в количестве 57 кг/ч [в пересчете на 100 % Mg(OH)2] на установке обработки стоков;
подкисление известкованно-коагулированной воды (после предочистки) перед подачей ее на подпитку теплосети.
По проекту Энергопроекта на ВПУ предусматривались следующие сточные воды и отходы: недопал извести в количестве 0,33 т/ч; обезвоженный шлам с осветлителей в количестве 2 т/ч;
шламы гипса и гидроокиси магния в количествах 250 и 57 кг/ч соответственно (в пересчете на 100% продукта);
умягченные в сатураторе регенерационные сточные воды в количестве 10 м3/ч.
В проекте не решен вопрос захоронения значительных объемов шламов и недопала извести, суммарный объем которых составит примерно 2,5 т/ч (60 т/сут) с влажностью 40 - 50%.
Необходимо также отметить, что попытки широкого внедрения на ряде отечественных и зарубежных ТЭС в 80-х годах технологии по использованию сульфата натрия для регенерации натрий- катионитных фильтров с последующим выделением в осадок гипса и гидроокиси магния в специальных аппаратах (сатураторы, гидроциклоны, отстойники) при дозировке в них извести оказались неудачными. В 90-х годах технология больше не внедрялась.
Учитывая изложенное, КНПЗ поручил ОАО “Институт Теплоэлектропроект” (ТЭП) в 1997 г. выполнить корректировку проекта ВПУ, используя современные отечественные и зарубежные технологии с целью снижения капитальных и эксплуатационных затрат, а также по причине снижения производительностей ВПУ подпитки котлов до 350 м3/ч и установки очистки производственного конденсата до 120 м3/ч.
Следует отметить, что на время принятия решения по корректировке проекта на площадке ТЭЦ КНПЗ уже велись строительные работы и были приобретены в значительном объеме оборудование и строительные конструкции.
При корректировке проекта институтом ТЭП предусмотрены следующие ВПУ и сооружения: установка предварительной очистки воды, работающая по схеме: коагуляция сернокислым алюминием в осветлителях - фильтрация на двухкамерных осветлительных фильтрах, загруженных гидроантрацитом и кварцевым песком, производительностью 878 м3/ч.
схема ВПУ подпитки котлов и теплосети КНПЗ
Рис. 2. Принципиальная технологическая схема ВПУ подпитки котлов и теплосети КНПЗ по проекту ТЭП (г. Москва)
Осветлители ВТИ-630И, поставленные по проекту Энергопроекта, для улучшения их работы при низком содержании взвешенных веществ в р. Волге, подлежат реконструкции в двухкамерные с рециркуляционным устройством (ДКРУ) по технической документации фирмы “Гидроникс” (г. Москва).
Продувочные воды осветлителей, содержащие шлам в виде Al(OH)3, направляются на очистные сооружения НПЗ, состоящие из механической и биологической очисток. По данным Водоканал- НИИпроекта (г. Москва) шламовые воды улучшат работу аэротенков (биологическая очистка), устанавливаемых на очистных сооружениях КНПЗ;
ВПУ подпитки котлов (Р = 4,0 МПа), работающая по схеме: умягчение на водород-катионитных фильтрах (Япред), работающих в режиме “голодной” регенерации - декарбонизация - умягчение на противоточных, Na-катионитных фильтрах первой ступени и прямоточных Na-катионитных фильтрах второй ступени. При этом Na-катионитные фильтры второй ступени установлены по просьбе заказчика. Производительность ВПУ - 350 м3/ч.
Работа Na-катионитных фильтров первой ступени предусматривается по противоточной технологии ионного обмена UP. CO. RE. фирмы “Дау Кемикал” (США). В качестве таких фильтров используются серийно изготовляемые ТКЗ фильтры, поступившие на площадку ТЭЦ по проекту Энергопроекта, с их последующей реконструкцией.
Водород-катионитный            предвключенный фильтр загружается карбоксильным катионитом марки MAC-3, Na-катионитный фильтр первой ступени - сильнокислотным катионитом Mono C-600 фирмы “Дау Кемикал”, а второй ступени - сильнокислотным катионитом КУ-2-8.
Применение фильтров с карбоксильным катионитом позволяет отказаться от трудоемкой стадии известкования на предочистке и складского хозяйства (хранение и приготовление раствора извести). Жесткость умягченной воды на выходе с ВПУ меньше или равна 5 мкг-экв/л;
ВПУ подпитки теплосети, работающая по схеме: умягчение на водород-катионитных фильтрах, работающих в режиме “голодной” регенерации, - декарбонизация - силикатирование и под- щелачивание.
Водород-катионитные предвключенные фильтры и декарбонизаторы - общие для обеих ВПУ.
Регенерация предвключенных фильтров осуществляется 0,75%-ным раствором серной кислоты, Na-катионитных фильтров первой ступени - 5%-ным раствором NaCl, а второй ступени - 8%- ным раствором NaCl.
Исходной водой для обеих ВПУ является осветленная вода после предочистки.
Стоки с обеих ВПУ направляются на очистные сооружения КНПЗ.
Жесткость кальциевая умягченной воды на выходе с ВПУ составляет 2,4 мг-экв/л, щелочность - 0,5 мг-экв/л.
Принципиальная технологическая схема ВПУ подпитки котлов и теплосети по проекту ТЭП показана на рис. 2:
исходная вода р. Волги подается в осветлитель 1(общий для ВПУ подпитки котлов и теплосети), куда также дозируется раствор коагулянта Al2(SO4)3. Затем коагулированная вода из бака 2 подается насосом сверху вниз на механический фильтр 3, на водород-катионитный предвключенный фильтр 4, декарбонизатор 5, бак умягченной воды 6. Затем вода, идущая на подпитку котлов, умягчается на противоточном Na-катионитном фильтре первой ступени 7, прямоточном Na-катионитном фильтре второй ступени 8 и подается на подпитку котлов в количестве 350 м3/ч. Вода же, идущая на подпитку теплосети, подщелачивается NaOH, обрабатывается Na2SiO3 и подается на подпитку теплосети в количестве 500 м3/ч;
регенерационный раствор H2SO4 подается сверху вниз на водород-катионитный фильтр предвключенный. Регенерационный раствор NaCl подается снизу вверх на Na-катионитный фильтр первой ступени и сверху вниз на Na-катионитный фильтр второй ступени. Продувочная вода осветлителя отводится на очистные сооружения КНПЗ.
Установка очистки производственного конденсата работает по схеме: обезмасливание на угольных фильтрах - обезжелезивание на водород-катионитных фильтрах - умягчение на натрий-катионитных фильтрах; производительность конденса-тоочистки - 120 м3/ч.
Схема и работа установки нейтрализации вод кислотной промывки котлов сохраняются по проекту Энергопроекта (г. Киев). Стоки после кислотной промывки собираются в баки-нейтрализаторы 2 х 160 м3, откуда после нейтрализации направляются в промливневую канализацию НПЗ. Сброс периодический.
По проекту ТЭП на предочистке и ВПУ подпитки котлов и теплосети образуются следующие сточные воды:
шламовые воды осветлителей; минерализованные сточные воды после регенерации водород-катионитных фильтров;
минерализованные сточные воды после регенерации натрий-катионитных фильтров.
Расходы и химический состав стоков и отходов, образующихся на ВПУ, по проектам Энергопроекта и ТЭП приведены далее.

Из приведенных данных следует, что общее количество шламов и сточных вод (в пересчете на сухое вещество) по варианту ТЭП почти в 10 раз меньше, чем по варианту Энергопроекта.
Экологическую безопасность выбора технологии очистки воды на ТЭЦ можно охарактеризовать также потребностью в химических реагентах, необходимых в технологическом цикле водоочистки.
Расходы химических реагентов по проекту Энергопроекта (г. Киев) и по проекту ТЭП (г. Москва) представлены далее.

Таким образом, расход реагентов на очистку воды по варианту Энергопроекта почти в 10 раз больше, чем по варианту ТЭП, что характеризует и большее количество отходов, приведенное ранее.

Выводы

  1. При корректировке проекта, выполненного институтом Энергопроект (г. Киев), Теплоэлект- ропроектом были приняты следующие технические решения, направленные на совершенствование системы водоподготовки, сокращение количества используемых в технологическом процессе реагентов, сокращение стоков и твердых отходов, а также снижение стоимости строительно-монтажных работ:

отказ от стадии “известкование” в осветлителях и соответственно склада извести с узлом ее дозирования в осветлители, а также от установки по обезвоживанию продувочных вод осветлителей и сатураторов ввиду применения новых прогрессивных технологий (установка предвключенных фильтров с карбоксильным катионитом и др.);
отказ от установки умягчения засоленных стоков из-за сокращения расхода реагентов на регенерацию и соответственно количества сточных вод ВПУ, что позволяет направить их на очистные сооружения КНПЗ.

  1. Указанные проектные решения дополнительно позволяют:

сократить площади здания ВПУ под технологическое оборудование ВПУ на 1654 м2;
разместить дополнительно на освободившихся площадях центральную ремонтную мастерскую площадью 1654 м2;
уменьшить на 30% объем строительно-монтажных работ и существенно сократить капитальные вложения;
сократить количество реагентов и соответственно количество шламов и стоков с ВПУ (в пересчете на сухое вещество) почти в 10 раз; упростить эксплуатацию ВПУ.

  1. Зарубежный опыт проектирования ВПУ также свидетельствует о том, что основными направлениями в совершенствовании водоподготовки на зарубежных электростанциях в плане повышения экономичности и экологичности их работы являются сокращение расхода реагентов, снижение засоленности и объема стоков. При наличии жесткого природоохранного законодательства в большинстве передовых развитых стран сточные воды водоподготовительных установок электростанций в основном отводятся в природные водоисточники с соблюдением требуемых норм и правил.
 
« Новые подходы к оценке ресурса стареющего энергооборудования электростанций   Новые технологии по экологически чистому использованию угля »
электрические сети