Введение к работе
Актуальность работы вызвана тем, что, в условиях постоянно возрастающей степени загрязнения водоисточников и изменения режимов работы энергетических объектов, существующее водоподготовительное оборудование в ряде случаев не способно обеспечить требуемые качество и количество очищенной воды при соблюдении установленных режимов работы и расчетных удельных потреблениях реагентов и воды на собственные нужды.
Непрерывное ужесточение экологических нормативов и наличие морально и физически устаревшего оборудования (в большинстве случаев) для подготовки воды приводят к повышенным расходам реагентов и необходимости оплаты штрафов за сбросы.
Таким образом, назрела острая необходимость в проведении работ по совершенствованию конструкций устаревших и экономически неэффективных водоподготовительных установок, а также поиску новых оптимальных технологических схем с применением современных методов подготовки воды и оптимизации их работы.
Цель настоящей работы состояла в совершенствовании метода приготовления химически очищенной воды для тепловых станций с применением технологии обратного осмоса и оптимизации полученной технологической схемы.
Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:
-научное обоснование целесообразности модернизации существующей технологической схемы подготовки воды для паровых котлов с применением технологии обратного осмоса для получения деминерализованной воды;
-экспериментальное подтверждение эффективности работы и надежности предлагаемой технологической схемы, включая технико-экономическую оценку;
-исследование процесса очистки природной воды методом обратного осмоса в составе существующей схемы и проверка достоверности расчетных данных при использовании программного обеспечения, предлагаемого производителем мембран.
4 Научная новизна работы заключается в следующем:
впервые предложена и научно обоснована технологическая схема, включающая обратный осмос, исходной водой для которого является вода с показателями качества выше предела, установленного производителями мембран, по значениям SDI, рН и температуре;
экспериментально установлена и подтверждена исследованиями высокая надежность и эффективность работы предлагаемой технологической схемы на воде Средней Волги в условиях высоких значений рН, SDI и температуры воды, подаваемой на установку обратного осмоса;
получены зависимости селективности обратноосмотических мембранных элементов от качества подаваемой на установку воды и режимов работы установки обратного осмоса, адекватно описываемые теоретическими уравнениями, с учетом выявленных в ходе экспериментов расхождений при эксплуатации установки в производственных условиях;
определены оптимальные конструктивные и технологические особенности и режимы работы установки обратного осмоса в составе рассматриваемой схемы, а именно: компоновка мембранного модуля, наличие гидравлических промывок, их временные параметры и алгоритмы, значение выхода фильтрата, значение рециркуляции, периодичность проведения химических промывок.
Личный вклад автора в полученные научные результаты, опубликованные им лично и в соавторстве и включенные в диссертацию, состоял в непосредственном проведении исследований, обработке, систематизации, анализе их результатов и подготовке выводов.
Практическая значимость состоит в следующем:
-в результате исследований установлена целесообразность деминерализации добавочной воды паровых котлов с давлением до 40 кгс/см2. Разработанная технологическая схема позволяет отказаться от реагентов и утилизировать концентрированные сточные воды при получении добавочной воды. Использование деминерализованной добавочной воды
5 позволяет снизить количество продувочной воды паровых котлов и перейти на использование современного реагента для корректировки водно-химического режима и одновременного обеспечения консервации котельного оборудования при его остановах;
-показана возможность и перспективность применения метода обратного осмоса, с учетом принятых конструктивных особенностей, для модернизации существующих схем подготовки воды в условиях высоких значений рН, SDI и температуры при использовании стандартных мембранных элементов;
-проверена достоверность расчетных данных существующего программного обеспечения и методик расчета качественных показателей пермеата установок обратноосмотического обессоливания в условиях рассматриваемой схемы предварительной очистки;
-построенные графические зависимости расхождений исследованной области (рН, SDI и температура) позволяют вносить коррективы в значения качественного состава пермеата, полученного расчетом при использовании программного обеспечения;
-экспериментально изучены взаимное влияние селективности по основным ионам в присутствии гидрат аниона и взаимозависимость качественного состава исходной воды и пермеата при изменении указанных параметров;
-выполнена технико-экономическая оценка предлагаемой схемы подготовки воды по сравнению с традиционной.
Достоверность полученных результатов подтверждается большим объемом и длительностью экспериментальных исследований на промышленной установке, сходимостью расчетных и экспериментальных результатов с учетом полученных поправок, применением стандартизированных методов измерений и анализа, статистической обработкой результатов.
Обоснованность предлагаемых технологических и конструктивных решений подтверждена промышленными испытаниями при длительной эксплуатации.
Апробация работы и публикации. Основные результаты данной работы докладывались на конференциях:
Актуальные проблемы в строительстве и архитектуре: 66-я Всероссийская научно - техническая конференция / СГАСУ. - Самара, 2009;
Традиции и инновации в строительстве и архитектуре: 67-я Всероссийская научно - техническая конференция / СГАСУ. - Самара, 2010;
Традиции и инновации в строительстве и архитектуре: 68-я Всероссийская научно - техническая конференция / СГАСУ. - Самара, 2011.
По теме выполненных исследований опубликовано 13 работ, в том числе 6 - в журналах, рекомендованных ВАК.
Реализация результатов исследований. Разработан и реализован проект модернизации существующей схемы подготовки воды цеха ХВО Самарской ГРЭС. Разработаны технический отчет по результатам пусконаладочных работ и технический отчет по результатам длительной эксплуатации установки обратного осмоса.
С использованием результатов исследований были разработаны
технические условия и конструкторская документация на типовой ряд
установок обратного осмоса. Спроектированы, реализованы и
эксплуатируются станции подготовки воды, включающие
обратноосмотическое обессоливание, для гальванического производства (ООО «Самарский резервуарный завод», производительность 110 м3/сут), для производства керамических изделий (ООО «Сызранская керамика», производительность 45 м3/сут; ООО «Самарский стройфарфор», производительность 80 м3/сут). Результаты работы были использованы при проектировании очистных сооружений поселка Аэропорт-2, г. Самара (производительность 1750 м /сут), строительство которых ведется в настоящее время.
На защиту выносятся:
- результаты исследований по обоснованию целесообразности и
эффективности применения технологии обратного осмоса в составе
рассматриваемой технологической схемы;
результаты исследований основных закономерностей процесса обратного осмоса в условиях высоких значений рН, SDI и температуры подаваемой на обессоливание воды;
технологические параметры установки обратного осмоса УМФ-(0)2x300 в составе рассматриваемой технологической схемы и в производственных условиях цеха ХВО;
рекомендации по использованию программного обеспечения для проведения технологических расчетов установок обратного осмоса и особенностям их конструирования и проектирования в составе существующих схем водоподготовки, включающих известкование. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав,
основных выводов, библиографического списка и двух приложений. Работа содержит 140 страниц основного текста, в том числе 41 рисунок и 12 таблиц. Библиографический список включает 259 источников, в том числе 92 - на иностранном языке.
