Научная статья на тему 'Технологические схемы утилизации стоков водоподготовительных испарительных установок с использованием электромембранных аппаратов'

Технологические схемы утилизации стоков водоподготовительных испарительных установок с использованием электромембранных аппаратов Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

CC BY
141
27
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ТЭС / ЭЛЕКТРОМЕМБРАННЫЙ АППАРАТ / ОБЕССОЛИВАНИЕ / КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ / THERMAL POWER STATION (TPS) / ELECTROMEMBRANE DEVICE / DESALINATION / CONCENTRATION

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Вафин Тимур Филаритович, Чичирова Наталья Дмитриевна, Чичиров Андрей Александрович, Закиров Ильгизар Алиахматович

На базе электромембранных аппаратов разработаны схемные решения, позволяющие утилизировать продувочные воды водоподготовительных испарительных установок с выделением сырьевых компонентов, повторно используемых в производственном цикле.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по промышленным биотехнологиям , автор научной работы — Вафин Тимур Филаритович, Чичирова Наталья Дмитриевна, Чичиров Андрей Александрович, Закиров Ильгизар Алиахматович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Process waste water treatment recycling scheme evaporative systems using electromembrane devices

On the basis of electromembrane devices designed circuit solutions to dispose of purge water evaporating water treatment plants with the release of raw materials, re-used in the production cycle.

Текст научной работы на тему «Технологические схемы утилизации стоков водоподготовительных испарительных установок с использованием электромембранных аппаратов»

УДК 621.311

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ УТИЛИЗАЦИИ СТОКОВ ВОДОПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ИСПАРИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕКТРОМЕМБРАННЫХ АППАРАТОВ

Т.Ф. ВАФИН, Н.Д. ЧИЧИРОВА, А.А. ЧИЧИРОВ, И.А. ЗАКИРОВ

Казанский государственный энергетический университет

На базе электромембранных аппаратов разработаны схемные решения, позволяющие утилизировать продувочные воды водоподготовительных испарительных установок с выделением сырьевых компонентов, повторно используемых в производственном цикле.

Ключевые слова: ТЭС, электромембранный аппарат, обессоливание, концентрирование.

Схемы водоподготовки с использованием технологии термического обессоливания используются в настоящее время на ряде тепловых электрических станций (ТЭС) как Российской Федерации, так и за рубежом [1]. Технология термической водоподготовки реализована, в том числе, и на Казанской ТЭЦ-3. Основными элементами таких схем являются испарители поверхностного типа, при работе которых образуется продувочная вода высокой минерализации.

Результаты расчета солевого состава продувочной воды испарителей с использованием данных по качеству воды, полученных в лаборатории химического цеха Казанской ТЭЦ-3, представлены в табл. 1.

Таблица 1

Состав продувочной воды испарителей.

Компонент Содержание

кг/т %

Ка2Б04 18,5 62

№01 4,5 15

ЫаОИ 5,2 17

Примеси 1,8 6

На базе электромембранных аппаратов (ЭМА) [2,3] разработаны схемные решения, позволяющие перерабатывать продувочные воды испарителей с получением сырьевых компонентов, повторно используемых в производственном цикле ТЭС.

С учетом приведенных данных по составу продувочной воды просматривается возможность реализации трех ступеней обработки:

1) отделение щелочи от высокоминерализованной продувочной воды;

2) разложение раствора солей на щелочной и кислотный растворы;

3) обессоливание воды и концентрирование щелочного раствора. Схема трехступенчатой обработки продувочной воды показана на рис. 1.

На первой ступени происходит частичное отделение щелочи от исходного раствора в ЭМА с катион- и анионообменными мембранами. Движущая сила процесса - более высокая подвижность гидроксил-иона в сравнении с сульфат- и хлорид-ионами. Поскольку селективность процесса невысока, в качестве продукта возможно получение щелочного раствора, содержащего соли исходного раствора.

© Т. Ф. Вафин, Н.Д. Чичирова, А.А. Чичиров, И.А. Закиров Проблемы энергетики, 2012, № 1-2

182

На ЭМА первой ступени получается концентрированный щелочной раствор и дилюат I. Последний представляет собой более разбавленный раствор исходных солей и оставшейся щелочи. Дилюат I является исходным раствором для питания второй ступени.

Продувочная вода

Рис.1. Схема утилизации продувки испарителей, щелочного и кислого растворов (сокращенная): I - элек

биполярный ЭМА; III - ЭМА-концентратор

А и получением ние щелочи; II -

ЭМА второй ступени включает биполярные мембраны и служит для разделения раствора солей на щелочной и кислый растворы. В качестве продуктов на второй ступени образуется дилюат II, представляющий собой более разбавленный раствор

исходных солей, неконцентрированные растворы щероч¥ти1с1мрсигккслотя

Дилюат II направляется на ЭМА третьей 'ступени, щелочной раствор - на концентрирование на I ступень или в злектромембЗаннРКсрппарат-концентратор щелочи. Кислый раствор, содержащий смесь серной, соляной и азотной кислот, направляется потребителю.

На ЭМА III ступени осуществляется процесс концентрирования-обессоливания дилюата II с получением частично обессоленной воды с концентрацией солей 0,3 г/л (дилюат III) и концентрата.

Дилюат III используется для получения щелочного и кислого растворов на II ступени злектромембранной установки.

Представленная схема достаточно гибкая. Возможно ^ос^Шват^ сокращение ступеней, начиная с последней. Если исключить третью ступен (концентрирование-обессоливание), частично обессоленную воду для ^ДтуДейЧможн? ПЗ^СТВОЛ забирать с промежуточной ступени ВПУ ТЭС. Эквивалентное количество воды в виде * *

дилюата II (раствор натриевых солей) направляется на подпитку теплосети.

При сокращении третьей и второй ступеней одновременно на злектромембранном аппарате I ступени возможно получение щелочного раствора и дилюата I. Щелочной раствор отправляется на концентрирование или непосредственно потребителю. Дилюат I (солевой раствор) можно использовать на регенерацию катионитных фильтров, на подпитку теплосети или на подпитку испарителей.

Для получения более концентрированной и чистой щелочи и более концентрированного кислотного раствора необходимо установить еще один тип ЭМА-концентратора (рис.2).

ованныь

© Проблемы энергетики, 2012, № 1-2

183

Продувочная вфда испарителей

П эедварит

шыш

очистка

Рис.2. Полная схема утилизации продувки испарителей с использованием ЭМА ЗГ^оуучениЯм II щелочи и смеси кислот: I - электромембранное отделение щелочи; II - биполярныиЭМл для разложения солей; КЩ - ЭМА для концентрирования щелочи; КК - ЭМА для концентрирования

кислот

В качестве продуктов на электромембранной установке получаЮйРщЗлочной и кислый растворы. В зависимости от наличия ступени электромембранного концентрирования щелочи, а также степени разложения солей в аппарате с биполярными мембранами, концентрация щелочи в щелочном растворесоставл^ГЙтЙ! до 8 масс.%. В качестве примесей присутствуют исходные соли - сульфат и хлорид натрия - до 10 % от массы основного вещества. рйСТВОр

Второй продукт - кислый раствор, содержит исходные соли и смесь серной с включениями соляной и азотной кислот. В зависимости от степени разложения солей на II ступени электромембранной обработки концентрация кислот может меняться от 0 до 3 %. В предельном случае, при полном разложении солей, получаются примерно равные количества щелочного и кислого растворов.

В случае, если является целесообразным ограничиться получением щелочного и солевого растворов, возможна двухстадийная электромембранная обработка продувочной воды (рис.3).

При работе по схеме, показанной на рис.2, образуется 0,3 т щелочного раствора (5 % щелочи, 0,5 % солей) и 0,7 т кислого раствора (2 % кислот, 0,2 % солей). В схеме используется 5 электромембранных аппаратов с суммарным потреблением электроэнергии 120 кВт-ч на 1 тонну обрабКтйв&ЭмоЭЭ^ИНорШ'СТВОр

В сокращенной схеме (рис.1) используется 4 аппарата с суммарным потреблением электроэнергии 100 кВт^ч на 1 тонну обрабатываемого раствора. В результате обработки образуется 0,4 т щелочного раствора (5 % щелочи, 1 % солей) и 0,6 т кислого раствора (1,2 % кислот, 1 % солей).

Экономически наиболее выгодно и технически наиболее просто произвести выделение щелочи из продувочной воды по схеме, показанной на рис.3.

© Проблемы энергетики, 2012, № 1-2

184

Продувочная вода исцарителей

Предварительная очистка

Рис. 3. Схема утилизации продувки с получением концентрированного щелочного и солевого растворов: IV - электромембранное получение щелочи второй ступени

Дилюа

В схеме используется 2 аппарата с суммарным потреблением электроэнергии 13 кВт^ч на 1 тонну обрабатываемого раствора. Продуктами переработки продувочной воды испарителей в этом случае являются 0,1 т щелочного раствора (4 % щелочи, 2 % СЛОЧНОЙ солей) и 1 т солевого раствора (2,5 %о исходных солей), используемые в дальнейшем в

со II СТ)

и 1 т цикле станции.

Summary

On the basis of electromembrane devices designed circuit solutions to dispose of purge water evaporating water treatment plants with the release of raw materials, re-used in the production cycle.

Keywords: thermal power station (TPS), electromembrane concentration.

I

Литература

device, desalination,

Концентрв

др. Опыт ТЭЦ-3 //

щелочно!

создания комплексной^ Новое в Российской

1. Фардиев И.Ш., Закиров И.А., Силов И.Ю. и малоотходной системы водопользования на Казанской электроэнергетике. 2009. №3. С.30-37.

2. Чичирова Н.Д., Чичиров А.А., Королёв А.Г., Вафин Т.Ф. Экологическая и экономическая эффективность внедрения ресурсосберегающих технологий на тепловых электрических станциях //Труды Академэнерго. 2010. №3. С. 65-71.

3. Чичирова Н.Д., Чичиров А.А., Ляпин А.И., Королёв А.Г., Вафин Т.Ф. Разработка и создание ТЭС с высокими экологическими показателями //Труды Академэнерго. 2010. №1. С. 34-44.

Поступила в редакцию

13 февраля 2012 г.

Вафин Тимур Филаритович - аспирант кафедры «Тепловые электрические станции» (ТЭС) Казанского государственного энергетического университета (КГЭУ). Тел.: 8-917-3967844. E-mail: [email protected].

Чичирова Наталья Дмитриевна - д-р хим. наук, профессор, зав. кафедрой «Тепловые электрические станции» (ТЭС), директор института теплоэнергетики Казанского государственного энергетического университета (КГЭУ). Тел.: 8 (843) 519-42-12.E-mail: [email protected].

© Проблемы энергетики, 2012, № 1-2

185

Чичиров Андрей Александрович - д-р хим. наук, профессор, зав. кафедрой химии Казанского государственного энергетического университета (КГЭУ). Тел.: 8 (843) 253-17-16. E-mail: [email protected].

Закиров Ильгизар Алиахматович - д-р техн. наук, профессор Казанского государственного энергетического университета (КГЭУ).

© Проблемы энергетики, 2012, № 1-2

186

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.