Опыт реконструкции водоподготовительной установки

Корюкова Л. В., Добров Η. Н., Нохова О. В., Белоконова Н. А.

Морально и физически устаревшее оборудование, высокозатратные технологии на действующих водоподготовительных установках (ВПУ) заставляют нас заняться конструктивной деятельностью, а не панически ремонтировать несовершенное оборудование, которое к тому же становится небезопасным в эксплуатации. Следует учитывать время и ситуацию, в которой мы находимся.
Осознание необходимости выбора нового пути развития и разработка бизнес-планов на ближайшую перспективу определили основные направления реконструкции действующих ВПУ. Радикальная система техперевооружения химической части заключена в ее особенностях, ее специфике.
Масштабная реконструкция действующей ВПУ невозможна. Поузловая модернизация с внедрением передовых технологий и АСУ позволит каждую технологическую схему (ступень очистки) преобразовать в оптимально работающий узел с минимальными эксплуатационными затратами и высокой степенью надежности.
Именно такой путь модернизации ВПУ был выбран и реализован на Первоуральской ТЭЦ.
Сегодня деятельность всего предприятия становится похожей на отлаженный механизм, функционирующий согласно хорошо прописанным алгоритмам, что предполагает использование информационных технологий и высвобождение человеческих ресурсов.
Все это вместе открывает резервы экономии и оптимизации деятельности как определенного специалиста, так и предприятия в целом.

Рис. 1. Расход воды на собственные нужды ВПУ:
1 - норма; 2 - фактический

Это первая электростанция в Свердловэнерго, где близятся к завершению работы по комплексной системе автоматизированного контроля и управления процессами водоприготовления и водно-химического режима.
Спустя 5 лет после начала реконструкции, проведенной коллективом ТЭЦ, химслужбы Свердловэнерго и ВТИ, получены достаточно высокие технико-экономические показатели, а именно:
расход воды на собственные нужды ВПУ не превышает 8% (рис. 1);
удельный расход соли находится в пределах 1,4 - 1,5 г-экв/г-экв;
изменилась структура отложений: отложения стали рыхлыми, легко удаляемыми при водных отмывках;
скорость роста отложений уменьшилась в 2 раза;
непрерывная продувка на котлах (БКЗ-75) снизилась до 2,5% (рис. 2);
котлы работают в режиме пониженного фосфатирования (1,5 -2,0 г/дм3) при жесткости питательной воды до 1 мкг-экв/дм3.
Включение в 1996 г. новой ВПУ с противоточной технологией умягчения выявило ряд проблем, без устранения которых прогрессивная технология оказалась бы неработоспособной. Это, прежде всего, низкое качество воды после предочистки, работающей по схеме известкования с коагуляцией в осветлителях ВТИ-400 с фильтрацией в двухкамерных осветлительных фильтрах.
Вода после предочистки отличалась высокой нестабильностью. Одной из причин низкого качества воды по этому показателю является система подогрева исходной воды уходящими газами в контактных экономайзерах.

Рис. 2. График непрерывной продувки на котлах БКЗ-75

Рис. 3. Баланс питательной воды (в процентах):
1 - химочищенная вода; 2 - конденсат

Вследствие неудовлетворительной работы осветлителей и низкой эффективности очистки воды на механических фильтрах имело место “закарбоначивание” средней и блокирующей дренажных систем и нарушение принципа зажатия слоя в процессе регенерации катионита.
На Первоуральской ТЭЦ существует и другая проблема, связанная с постоянным попаданием специфических органических загрязнителей от промышленных предприятий региона, расположенных выше водозабора.
Резкое изменение качества исходной воды по содержанию органики не только дестабилизирует работу предочистки, но и нарушает ВХР основного контура, снижая pH пара. В составе отложений отмечено высокое содержание органических веществ и карбонатов. Отложения по структуре очень плотные, и при промывке серной кислотой с концентрацией 6 - 8% они удаляются не более чем на 50%.
Доля химочищенной воды в составе питательной достигала в летний период 70% (рис. 3). Непрерывная продувка котлов при фосфатировании, в соответствии с нормативами ПТЭ, увеличивалась до 4% (рис. 2). Скорость роста отложений составила 200 г/(м2-год). Остаточная загрязненность после химпромывки достигала 400 - 450 г/м2.
Работа по реконструкции действующей предочистки производилась последовательно с оценкой результатов каждого этапа.
В 1998 г. была выполнена реконструкция воздухоотделителя, в результате которой содержание углекислоты перед подачей в осветлители снизилось с 20 до 5 мг/дм3.
С 1999 по 2000 г. был выполнен комплекс работ по стабилизации температуры и расхода воды, подаваемой на осветлители.
Установленные частотно-регулирующие приводы на насосах-дозаторах извести и коагулянта позволили не только осуществить непрерывную подачу реагентов, но и автоматизировать процесс дозирования реагентов по расходу исходной воды с корректировкой дозы извести по pH воды в зоне смешения. В настоящее время ведутся работы по автоматической корректировке дозы коагулянта в зависимости от качества исходной воды.

Рис. 4. Расход соли

Качество известково-коагулированной воды значительно улучшилось по содержанию соединений железа, особенно после осветлительных фильтров. В процессе реконструкции из года в год снижается содержание железа и в химочищенной воде (таблица).
Повысилась стабильность воды и, как результат, увеличился межпромывочный период фильтрующих элементов средней дренажной системы в 2 раза.
Большое внимание при работе предочистки уделяется процессу фильтрования воды на осветлительных фильтрах. Двухкамерные осветлительные фильтры переоборудованы в однокамерные. Использование фракционированного антрацита и новой технологии водовоздушной промывки позволило довести расход промывной воды до 4 м3/м3, что положительно отразилось на общем расходе воды на собственные нужды ВПУ (рис. 1).
В настоящее время ведется реконструкция высвободившихся Na-катионитных фильтров в осветлительные с увеличенной высотой загрузки до 2,0 м. Испытания такого фильтра проведены в промышленных условиях на ТЭЦ. Отработан алгоритм управления процессом водовоздушной промывки осветлительного фильтра с увеличенной высотой загрузки. Фильтр способен работать при скорости фильтрации 15 м/ч и выдавать воду с содержанием взвешенных веществ до 1 мг/дм3.
Снижение расхода поваренной соли (по годам) показано на рис. 4.

Рис. 5. Себестоимость химочищенной воды
Снижение содержания железа по ступеням очистки исходной воды

Самый низкий уровень расхода соли получен в 2001 г. в результате проведения полного комплекса реконструкции. Из рис. 5 видно, что, даже несмотря на постоянно растущие цены на исходную воду и реагенты, в результате реконструкции снизилась себестоимость химочищенной воды.
Организация системы химико-технологического мониторинга на данной ТЭЦ, имеющей котлы среднего давления, не предусматривалась в ближайшей перспективе.
Эта задача решилась сама по себе по мере упорядочения работы ВПУ и повышения культуры эксплуатации на ТЭЦ в целом.
Система управления ВХР предусматривает установку минимального парка приборов автоматического химического контроля, в основном, кондуктометров: на линии питательной воды и насыщенных паров после каждого котла.
Управление продувкой предполагается по солесодержанию питательной воды в зависимости от нагрузки котла.
Технические решения, использованные на ВПУ Первоуральской ТЭЦ, положены в основу реконструкции действующих схем ВПУ на других электростанциях энергосистемы.