Изпарителни инсталации за когенерация
А. С. Седлов, О.В. Панаев, А.Г. Алексеев, И.П. Илиина, И.Ш. Фардиев, И.А. Закиров, В.М. Тарасов Московски енергиен инженерен институт (Технически университет) (1) ECOTECH LLC, Екатеринбург (2) Казанская ТЕЦ-3 (3) Саранская ТЕЦ-2 (4)
Докладът съдържа информация за технологиите за използване на многостъпални изпарителни инсталации (MIU) в ТЕЦ и използването на тези инсталации за преработка и обезвреждане на отпадъчни води от топлоелектрически централи. Представени са дългогодишен опит в експлоатацията на тези агрегати в Саранская ТЕЦ-2 и Казанска ТЕЦ-3, както и опит в експлоатацията на инсталация за приготвяне на регенериращ разтвор за натриево-катионобменни филтри с прочистване на MIU и твърди отпадъчни води от химически цех.
Показано е, че най-високи експлоатационни и технико-икономически показатели имат комбинираните МИУ, включващи изпарители от кипящ тип (тип "I") в главата на дестилационния процес и флаш изпарители във вакуумната област на дестилационния процес.
Създаването на термални пречиствателни станции за природни и отпадъчни води позволява най-простото решаване на проблема с използването на водата в топлоелектрическите централи с ограничено изхвърляне на отпадъчни води.
стабилизиран отработен разтвор за регенерация се извършва в определено съотношение, за да се получи смес с минимални стойности на алкалност и остатъчна твърдост. Полученият разтвор се разбърква до получаване на постоянни стойности на тези показатели. След утаяване в продължение на 10-12 часа, получената утайка, състояща се главно от карбонати, хидрати, силициеви и органични съединения на калций, магнезий и желязо, се изхвърля в депо за утайки и готовият разтвор се използва за регенериране на натриеви катионобменни филтри. Ако е необходимо, съставът на сместа се коригира с киселина.Резултатите от работата на пилотната инсталация за отпадъчни води показаха:
• полученият дестилат отговаря на нормите на PTE за захранващи котли 14 MPa;
• работният обменен капацитет на катионообменника КУ-2-8 остана на същото ниво и възлиза на 600-700 g-eq/m3;
• калциевите и магнезиевите съединения се отстраняват в стабилизатора под формата на утайка на основата на гипс (
85% CaSO4, 2-3% CaCO3 и 12-13% Mg(OH)2).
Комплексът от работи, извършени в Саранска ТЕЦ-2, позволява използването на тези резултати за обезвреждане на отпадъчни води от химически заводи.
Много работа по оптимизиране на схемите на химически пречиствателни станции е извършена от MPEI (TU), ЗАО Център за екологични технологии на електроцентралите, АД Екотех в Казанска ТЕЦ-3, където първоначалната подготовка на допълнителна вода от котли е извършена чрез химическо йонообменно обезсоляване на водата от реката. Волга след нейното варуване и коагулация. Отпадъчните води от регенерацията на филтрите за обезсоляване и омекотяване на водата след разреждане с продухващата вода на рециркулационната охладителна система (COO) бяха заустени в реката. Волга.
Първият етап от работата беше частичната подмяна на инсталациите за химическо обезсоляване (CDU) на захранващата вода на котела с термични (TOU). За тази цел за първи път в родната практика са изградени две комбинирани многостъпални изпарителни инсталации (КМИУ).
Всеки от тях включва шестстепенен изпарителен блок (MIU) с изпарители от типа I-600, произведени от EMAlliance (OJSC TKZ, Таганрог) и шестнадесетстепенен флаш изпарителен агрегат (IMV) на ЗАО NPG Pressmash-Ecotech-99. Водата за продухване на SOO след варуване, коагулация и омекотяване чрез натриев катион се използва като захранваща вода. Част от омекотената вода се обезсолява в IMF, чието издухване се смесва сдругата му част и се изпарява в MIU. MIU се захранва с вода в паралелна верига и с пара - в последователна верига. В резултат на това топлината на първичната пара се използва първо в шест степени на MIU, а след това в шестнадесет степени на IIM, което осигурява ниска специфична консумация на топлина за термично обезсоляване. Общ изглед на ТОУ с капацитет 320 m3/h е показан на снимката (фиг. 1).
Търговската експлоатация на TOU потвърди ефективността на използването на термично обезсоляване за условията на Казанската ТЕЦ-3. Качеството на дестилата на изпарителите отговаря на стандартите PTE за котли с налягане 14 MPa, а производителността на TOU достига 320 m3 / h. Пускането и настройката на работата на ТОУ бяха извършени от специалисти от Казанската ТЕЦ-3, АО "Татэнерго", Московския енергиен институт, ЗАО "Център за екологични технологии на електроцентралите" и ЗАО НПГ "Пресмаш-Екотех-99".
Тъй като текущите разходи, потреблението на реагенти и количеството отпадъчни води по време на термично обезсоляване са по-малки, отколкото по време на химическо обезсоляване, TOU работи в номинален основен режим, а липсващото количество обезсолена вода се произвежда в HOU.
Въз основа на опита от експлоатацията на изпарителните блокове на Казанска ТЕЦ-3 и Саранская ТЕЦ-2, MPEI разработи предложения за реконструкция на пречиствателната станция на Тоболска ТЕЦ с подмяна на основното оборудване.
Предлага се да се извърши реконструкция (или ново строителство) на изпарителните агрегати на Тоболската ТЕЦ.
Предлага се замяна на високотемпературни съдове от една верига на съществуващата инсталация (6 съда, капацитет -200 t/h) със 7 съда кипящ тип изпарители "I", произведени от EMAlliance (OJSC TKZ, Таганрог) със същия общ капацитет.
Вакуумни изпарители с принудителна циркулация (3 корпуса)да бъдат заменени с два паралелни флаш изпарителя (ИМВ) на ЗАО НПГ "Пресмаш-Екотех-99" с капацитет 50 t/h. Общата производителност на МИУ и ИМВ след реконструкция е 300 т/ч. За пълното развитие е необходимо да се изградят три вериги на предлаганото термално водолечение. Общият капацитет на обработка на термална вода за пълно развитие е 900 t/h. Аналог на описаната изпарителна инсталация е действащата MIU Kazanskaya CHPP-3 с капацитет 150 t/h.
Основните предимства на предлаганата термална пречиствателна станция.
1. Ниска консумация на метал поради увеличената температурна разлика за инсталацията (150-40 -110 ° C)
2. Основен конструктивен материал Чл.20.
3. Липса на интензивна корозия и отлагания по нагряващите повърхности.
4. Срокът на експлоатация на изпарителната инсталация е 30 години.
5. Качеството на дестилата без допълнително пречистване отговаря на изискванията за котли от 24 MPa (до 15 µg/dm3 за Na+ катион).
6. Може да се интегрира с CHP пречиствателна станция за отпадъчни води.
7. Нисък горивен компонент на себестойността на дестилата поради високата степен на топлинна трансформация (съотношение на потреблението на нагревателна пара и продукт дестилат 1:7,5).
8. Ограничен брой аксесоари. Лесна поддръжка.
9. Дългогодишен опит в търговската експлоатация на Казанска ТЕЦ-3 и Саранская ТЕЦ-2.
10. Ефективна система за автоматизация и управление.
MIU се състои от 7 изпарителя тип I-1000, които се произвеждат в котелния завод в Таганрог. Общият капацитет за дестилат MIU е 200 t/h. MIU се захранва с нагревателна пара от колектор от 1,5 MPa. Вторичната пара, образувана в първия корпус, се нагрява за вториякорпуси и др. стъпала до последно. Електрозахранването на сградите на МИУ с химически пречистена деаерирана вода е паралелно. Предвидени са захранващи помпи MIU за подаване на захранваща вода към корпусите. За да се поддържа концентрацията на соли в захранващата вода на корпусите, от всеки корпус се отвежда продухване, което се събира в разширителя за продухване. Кондензатът от отоплителната пара на първия корпус се изхвърля в деаератора с високо налягане на станцията. Кондензатът от отоплителната пара на втори-седми корпус (дестилат) се подава в разширителите на дестилата. Вторичната пара от последния 7-ми корпус се изпуска в колектора от 0,2 MPa. Парата се отвежда от колектора 0,2 MPa към нагревателя за химически пречистена вода и деаератора за химически пречистена вода. Останалата част от нагряващата се пара (излишната) се изхвърля към флаш изпарители (IMV).
Flash Evaporator (FEV) е многостепенна инсталация за получаване на чист дестилат, базирана на адиабатно кипене на прегрята вода. Такива изпарители са разработени от Ecotech LLC и се доставят в модулен дизайн от IKSA CJSC (Екатеринбург). За тях през последните години е разработен технологичен процес за получаване на дестилат, подходящ за захранване на котли в ТЕЦ. В Казанската ТЕЦ-3 в търговска експлоатация са два блока IMV с капацитет 50 t/h, свързани с два MMU на шест сгради I-600.
Дизайнът на изпарителя включва редица оригинални решения, които позволяват да се организира процесът на кипене на течност в камери с височина само 0,6 - 0,7 m (размерът, който определя височината на етапа на изпарителя и IMV модула) с производството на висококачествена пара и осигуряване на самоподдържане на нивото на течността в разширителните камери.
Технологични и екологични предимства на технологията за пречистване на водата в IMV:
- приложение катоизточник на топлина от отпадъчна нискокачествена пара с налягане 0,12-0,2 MPa;
- генериране на пара при условия на вакуум (ниски температури) в свободно пространство;
- разходите за енергия са само 3 kW на тон деминерализирана вода;
- експлоатационен живот - най-малко 30 години с изплащане от 2-3 години.
Цената на деминерализирана вода, получена в IWM, е повече от два пъти по-малка от цената на деминерализирана вода, получена чрез традиционната технология на химическо обезсоляване.
Общата цена на една верига от комбинирана изпарителна инсталация на базата на изпарители "I" и IMV с капацитет 300 t / h е 288 милиона рубли. без ДДС. Предложеният вариант за реконструкция на пречистването на термалната вода на Тоболската ТЕЦ, базиран на използването на мощностни изпарители (вариант MIU + IMW), дори ако всички разходи за преработка на отпадъчни води от химически заводи са приписани на него, е търговски привлекателен (периодът на изплащане на капиталовите разходи е 4,5 ■+-5,36 години, което е под нормативните).
Изпарителната инсталация съгласно предложената версия се отличава с висока топлинна ефективност (консумацията на пара за отопление е с 30–40% по-ниска от тази на известните аналози), което се обяснява с високия брой преобразувания на топлина.
Блокът за пречистване на отпадъчни води на химическия завод е добре адаптиран към изпарителната инсталация, което позволява намаляване на разходите за пречистване на отпадъчни води до минимум. Изпарителната инсталация и инсталацията за пречистване на отпадъчни води са тествани в условия на продължителна (над 10 години) промишлена експлоатация в Казанска ТЕЦ-3 и Саранска ТЕЦ-2.
1. Използването на многостъпални изпарителни агрегати в когенерационните централи за компенсиране на загубите на пара и кондензат в цикъла котел-турбина, както и външните загуби при консуматора на технологична пара е напълно оправдано, тъй катоикономическа и екологична гледна точка.
2. Овладяната през последните години комбинация от пречиствателни станции с пречиствателни станции за отпадъчни води от топлоелектрически централи дава възможност за най-ефективно решаване на проблема с намаляването на потреблението на вода в топлоелектрическите централи и защитата на водните тела от вредни изхвърляния от топлоелектрическите централи.
3. Комбинираните многостъпални изпарителни инсталации с дестилационна технология както в областта на високите налягания (до 1,3 MPa), така и в областта на дълбокия вакуум се отличават с най-висока техническа, икономическа и екологична ефективност.
1. Холшчев В.В. Сравнение на надеждността на екранните нагревателни повърхности на барабанни котли, когато се захранват с химически деминерализирана вода и изпарителен дестилат. Международен научно-практическа конференция "Екология на енергетиката-2000". М., 2000. С. 189-190.
2. Опит в създаването на интегрирана система за управление на водите с ниски отпадъчни води в Казанска ТЕЦ-3 / I.Sh. Фардиев, И.А. Закиров, И.Ю. Силов и др.// Ново в българската електроенергетика. Месечно електронно списание. 2009. № 3. С. 30-37.
3. Опит в разработването на технология за пречистване на води с ниски отпадъчни води в Саранская ТЕЦ-2 / A.S. Седлов, В.В. Шишченко и други // Електрически станции. 2000. № 4. стр. 33-37.