تقنية التناضح العكسي (RO) في معالجة مياه محطات توليد الكهرباء
عملية المعالجة الكيميائية للمياه في محطة توليد الكهرباء
نظام معالجة المياه الكيميائية لمحطة توليد الطاقة I. يتم رؤية ضرورة معالجة المياه الكيميائية من خلال معايير جودة إمدادات المياه وفيما يلي معايير جودة مياه تغذية الغلايات: الصلابة الإجمالية (umol/L)، الأكسجين المذاب (ميكروجرام/لتر)، الموصلية الكهربائية (لنا/سم)، السيليكا (ميكروجرام/لتر)، الرقم الهيدروجيني (25 درجة مئوية)، ثاني أكسيد الكربون (ميكروجرام/لتر) القياسي ≥30
إن سوء نوعية المياه، وخاصة أيونات الكالسيوم والمغنيسيوم والصوديوم والسيليكات التي تتجاوز المعيار، سوف يسبب المخاطر التالية على المعدات الحرارية: 1. قياس المعدات الحرارية: إذا كانت نوعية المياه في المرجل أو أي مبادل حراري آخر سيئة، بعد فترة أثناء التشغيل، سيتم إنشاء بعض المرفقات الصلبة على سطح التسخين الملامس للماء. وتسمى هذه الظاهرة بالقياس، وهذه الارتباطات الصلبة تسمى بالقياس. نظرًا لأن الموصلية الحرارية للمقياس أسوأ بمئات المرات من الموصلية المعدنية، ويتم إنشاء هذه المقاييس بسهولة في أنبوب الغلاية ذو الحمل الحراري العالي، وبالتالي فإن المقياس ضار جدًا بالغلاية (أو المبادل الحراري)؛ يمكن أن تجعل درجة حرارة جدار الأنبوب المعدني في جزء المقياس مرتفعة للغاية، مما يتسبب في انخفاض قوة المعدن، بحيث يكون هناك تشوه محلي للأنبوب وانتفاخ وحتى يسبب تشوهًا محليًا للأنبوب تحت تأثير الضغط في الأنبوب. الحوادث الخطيرة مثل انفجار الأنبوب. لا يؤدي التوسع إلى تعريض التشغيل الآمن للخطر فحسب، بل يقلل أيضًا بشكل كبير من اقتصاد محطات الطاقة. على سبيل المثال، عندما يكون هناك مقياس بسمك 1 مم في موفر الطاقة لغلاية محطة الطاقة الحرارية، فإن استهلاك الوقود يكون 1.5%~2.0% أكثر من الأصلي. ولذلك، فإن منع أو تقليل التحجيم بشكل فعال سيؤدي إلى فوائد اقتصادية كبيرة. بالإضافة إلى ذلك، فإن نوعية المياه في المياه المتداولة رديئة، وسوف يؤدي التحجيم في مكثف التوربين البخاري إلى تقليل درجة فراغ المكثف، وبالتالي تقليل الكفاءة الحرارية وإنتاج التوربين البخاري. سيؤدي تحجيم جهاز التسخين الفائق إلى عدم وصول درجة حرارة البخار إلى القيمة التصميمية، مما سيؤدي إلى تقليل اقتصاد النظام الحراري بأكمله. بعد توسيع نطاق المعدات الحرارية، يجب تنفيذ أعمال التنظيف في الوقت المناسب، مما سيؤدي إلى إيقاف تشغيل المعدات وتقليل ساعات الاستخدام السنوية للمعدات؛ وبالإضافة إلى ذلك، ينبغي زيادة عبء العمل وتكلفة الصيانة.
2. تآكل المعدات الحرارية ونظامها: غالباً ما يكون معدن المعدات الحرارية في محطات توليد الكهرباء على اتصال مع الماء. إذا كانت نوعية المياه رديئة، فسوف تتسبب في تآكل المعادن، مثل خط أنابيب إمداد المياه، وموفر الفحم، والمبخر، والسخان، والمسخن الفائق، وأنابيب التبادل الحراري لمكثف التوربينات البخارية، سوف تتآكل بسبب سوء نوعية المياه. لا يؤدي التآكل إلى تقصير عمر خدمة المعدات نفسها فحسب، بل يتسبب أيضًا في خسائر اقتصادية. علاوة على ذلك، يتم نقل منتج التآكل إلى الماء، مما يزيد من الشوائب في الماء، وبالتالي يؤدي إلى تفاقم عملية التحجيم على سطح التسخين ذو الحمل الحراري العالي، وسوف يؤدي التحجيم إلى تسريع تآكل التحجيم لأنبوب الفرن. يمكن أن تؤدي هذه الحلقة المفرغة بسرعة إلى انفجارات الأنابيب وحوادث أخرى.
3. تراكم الملح في جزء الدوران من جهاز التسخين الفائق والتوربينات البخارية: نوعية المياه الرديئة ستؤدي أيضًا إلى ذوبان البخار وحمل الشوائب (أساسًا أيونات Na+ وHSi03-)، وسوف تترسب هذه الشوائب في جزء دوران البخار، مثل المسخن والتوربينات البخارية، وتسمى هذه الظاهرة تراكم الملح. يمكن أن يؤدي تراكم الملح في أنبوب التسخين الفائق إلى ارتفاع درجة حرارة جدار الأنبوب المعدني أو حتى انفجاره. سيتم إغلاق الصمام بشكل غير محكم بسبب تراكم الملح، وسيؤدي تراكم الملح في التوربين البخاري إلى تقليل إنتاج وكفاءة التوربين البخاري بشكل كبير. حتى كمية صغيرة من تراكم الملح ستزيد بشكل كبير من مقاومة دوران البخار، وبالتالي سينخفض إنتاج التوربين البخاري. عندما يكون تراكم الملح في التوربينات البخارية خطيرًا، فإنه سيؤدي أيضًا إلى زيادة حمل محمل الدفع وثني الفاصل، مما يؤدي إلى إيقاف التشغيل عن طريق الخطأ.
باختصار ، الصلابة العالية لإمدادات المياه ، تشير إلى أن محتوى أيونات الكالسيوم والمغنيسيوم كبير ، ومن السهل أن تسبب المرجل كل سطح تسخين ، وتحجيم جدار الأسطوانة والأنابيب والتآكل ، ويؤثر الضوء على توصيل الحرارة ، والسبب الثقيل لأنبوب المرجل انفجار شوائب الماء التي يحملها البخار إلى جهاز التسخين والتوربينات البخارية، سيؤدي إلى تراكم الملح في جزء تدفق البخار، مما يسبب المزيد من الضرر. قيمة الرقم الهيدروجيني هي مؤشر للحكم على حموضة وقلوية جودة المياه، قيمة الرقم الهيدروجيني = -l0g (تركيز أيون الهيدروجين في المحلول، مول/لتر). محتوى كل من H+ وOH- في الماء النقي هو 1x10-7mol/L، وبالتالي فإن PH=7. إذا تم إذابة الحمض في الماء، مثل حمض الهيدروكلوريك HCI، فسيزداد تركيز H+، وكلما زاد تركيز H+، قلت قيمة PH، PH7. نوعية المياه القلوية. المياه المعالجة بالطريقة الكيميائية (التبادل الأيوني) تظهر قلويتها ضعيفة (PH = 8.8~9.2). الماء الحمضي الضعيف يسبب تآكل المعادن. إن استخدام المياه القلوية الضعيفة له ميزة تخميل سطح الفولاذ والنحاس، بحيث لا يكون من السهل أن يتآكل، ويمنع تكوين مقياس الحديد ومقياس النحاس على سطح الغلاية والمبادل الحراري.
عملية معالجة المياه
تنقسم عملية معالجة المياه إلى عنصرين رئيسيين، الجزء الأول هو عملية تليين المياه الفيزيائية، والجزء الثاني هو عملية التحلية الكيميائية. عملية المياه المادية الميسرة: المياه الخام (المعروفة أيضًا باسم المياه الخام) من شبكة إمداد المياه بالمحطة، من خلال مرشح رمل الكوارتز، وفلتر الكربون المنشط لإزالة الجزيئات الصلبة والشوائب العالقة في المياه الخام، والتي تسمى المياه النقية؛ تتم بعد ذلك إزالة الماء المصفى بواسطة جهاز التناضح العكسي لإزالة معظم أيونات الكالسيوم والمغنيسيوم ويصبح ماءً ميسرًا. عملية التحلية الكيميائية: الماء العذب من خلال جهاز إزالة الكربون، وإزالة ثاني أكسيد الكربون في الماء (يُقال بدقة أنه HC03-)، ثم من خلال الطبقة المختلطة، قم بإزالة الكالسيوم والمغنيسيوم والصوديوم والسيليكات والأيونات الضارة الأخرى المتبقية. في الماء، تصبح تحلية المياه، أي إمداد الغلاية بالمياه، وتخزينها في خزان مياه التحلية، ومن ثم مضخة التحلية إلى جهاز نزع الهواء، وأخيرًا أسطوانة الغلاية من خلال مضخة التغذية.
تكنولوجيا التناضح العكسي في معالجة مياه محطات توليد الكهرباء
يشير التناضح العكسي بشكل أساسي إلى استخدام تكنولوجيا فصل الغشاء لمعالجة المياه، والتي تتميز بخصائص معدل التحلية العالي، وقابلية التطبيق القوية وحماية البيئة، وقد تم استخدامها على نطاق واسع في العديد من الصناعات. جوهر تطبيق تكنولوجيا التناضح العكسي يكمن في غشاء التناضح العكسي، وهو مصنوع من نوع من مادة البوليمر ولديه فيلم انتقائي شبه منفذ. تحت تأثير الضغط الخارجي، يمكن أن يشكل الماء الموجود في المحلول ظاهرة تخلل انتقائية مع بعض المكونات، ومن ثم تحقيق الغرض من التنقية والفصل والتركيز. إن تطبيق تكنولوجيا التناضح العكسي في معالجة المياه لمحطات الطاقة يمكن أن يحصل على نتائج أفضل، ويحقق توفير موارد المياه وحماية البيئة. توضح هذه الورقة أولاً مبدأ وخصائص تكنولوجيا غشاء التناضح العكسي، ثم تحلل التطبيق العملي لتكنولوجيا التناضح العكسي في معالجة مياه محطات توليد الطاقة، وأخيرًا تناقش مسائل التطبيق التي يجب الاهتمام بها لتكنولوجيا التناضح العكسي.
مبدأ التناضح العكسي
التناضح العكسي هو استخدام الضغط الكافي للسماح للمذيب بالدخول إلى المحلول من خلال غشاء التناضح العكسي، ثم فصله، الاتجاه المعاكس لاتجاه التناضح، يجب استخدامه لفصل المحلول وتنقيته وتركيزه بالضغط العالي من طريقة التناضح العكسي. نظرًا لأن حجم مسام غشاء التناضح العكسي صغير جدًا، فإن تطبيقه يمكن أن يكون جيدًا جدًا في إزالة الأملاح الذائبة والغرويات والبكتيريا والفيروسات وبعض المواد العضوية في الماء. أهم كائن فصل لغشاء التناضح العكسي هو الأيون الموجود في المحلول، ويمكن تحقيق الإزالة الفعالة للملح في الماء دون تطبيق أي مواد كيميائية، ويمكن أن يصل معدل إزالة الملح إلى أكثر من 98 بالمائة.
خصائص تكنولوجيا التناضح العكسي
تقنية التناضح العكسي هي تطبيق مبدأ التناضح العكسي لتحقيق تنقية وتركيز المحلول، وتتميز بخصائص فصل الدنج العظيم فهي تتميز بالخصائص التالية: (1) درجة الأتمتة التي تقدمها تقنية التناضح العكسي هي أعلى، واستهلاك الطاقة الناتج عنها أقل بطرق مختلفة. السبب الرئيسي هو أن القوة الدافعة المطبقة في عملية معالجة المياه هي ضغط الماء. في حالة درجة حرارة الغرفة وعدم تغيير الطور، يمكن فصل المذيب والمذاب، ويكون فقدان المكونات النشطة صغيرًا جدًا، وهو مناسب جدًا لفصل وتركيز المواد الحساسة للحرارة. بالمقارنة مع طريقة فصل تغيير الطور، فإن استهلاك الطاقة أقل. ② ليست هناك حاجة لاتخاذ تدابير التجديد، لأن عملية المعالجة عبارة عن تفاعل مادي، ولن يتم تطبيقها على المواد الكيميائية، ولن يتلوث المنتج. (3) خصائص غشاء التناضح العكسي واستقراره، في عملية التطبيق لن تظهر تغيرات الطور، ويتم تنفيذها في ظل ظروف درجة الحرارة العادية، ومعدل إزالة الشوائب مرتفع للغاية. (4) يمكن لمعدات التناضح العكسي أن تحقق تطبيق مجموعة متنوعة من المياه الخام، والهيكل العام للمعدات بسيط نسبيًا، والتشغيل أكثر ملاءمة وقابلية للتكيف بدرجة كبيرة، ومقياس المعالجة يتمتع بمرونة معينة، وما إذا كان التشغيل المستمر أو يمكن أن تكون عملية متقطعة. ⑤ يمكن تحقيق فوائد اقتصادية أفضل. تكلفة تشغيل نظام التناضح العكسي منخفضة للغاية ويمكن استرداد الاستثمار في وقت قصير.
التطبيق العملي لتقنية التناضح العكسي في معالجة مياه محطات توليد الكهرباء
1. إعادة تدوير واستخدام مياه الصرف الصحي المتداولة التبريد تمثل مياه التبريد المتداولة المستخدمة في محطات الطاقة الحرارية حوالي 70٪ من إجمالي استهلاك المياه لمحطات الطاقة، لذا فإن إعادة تدويرها واستخدامها لها أهمية عملية مهمة للغاية، والتي يمكن أن تحقق توفيرًا محدودًا موارد المياه. في السنوات الأخيرة، تتزايد المتطلبات الوطنية لحماية البيئة تدريجياً، ويصبح تحديد المؤشرات ذات الصلة لتصريف مياه الصرف الصحي أكثر صرامة، مما يؤدي إلى زيادة كبيرة في تكلفة محطات الطاقة في عملية معالجة مياه الصرف الصحي. إن تطبيق تكنولوجيا التناضح العكسي يمكن أن يحقق إعادة استخدام مياه الصرف الصحي. إلى جانب التشغيل الفعلي للمعدات المختلفة في محطة الطاقة، يمكن استخدام المياه التي تم الحصول عليها عن طريق تكنولوجيا التناضح العكسي في المياه التكميلية لمياه التبريد المتداولة، ولها خصائص السلامة والموثوقية. بعد استخدام تكنولوجيا التناضح العكسي، تم تحسين جودة المياه في المياه المتداولة بشكل كبير، وتم تقليل التعكر بشكل كبير، كما تم تقليل مكملات المياه بشكل كبير. ومع ذلك، في الوقت الحاضر، ستنتج تكنولوجيا التناضح العكسي تكلفة كبيرة لمعالجة المياه، واستثمار رأس المال أكبر بكثير من طريقة تنقية المياه من المسطحات المائية الطبيعية. ومع ذلك، لأنه يمكن معالجة مياه الصرف الصحي في نفس الوقت، يمكن تقليل استثمار التكاليف البيئية، وتشكل موارد المياه أيضًا توفيرًا معينًا، وبالتالي فإن التكلفة الشاملة أكثر وضوحًا. تحقيق درجة عالية من وحدة المنافع الاقتصادية والمنافع الاجتماعية والمنافع البيئية.
2. معالجة النفايات السائلة لتخليل الغلايات بناءً على بحث تجربة المحاكاة لمعالجة نفايات سائلة التخليل في محطة الطاقة، يقارن المؤلف ويحلل تأثير معالجة الغشاء المركب منخفض الضغط وغشاء خلات السليلوز وغشاء مياه البحر باستخدام العكس تكنولوجيا التناضح ووضع التداول، ومن ثم الحصول على الاستنتاجات التالية: من بين أغشية التناضح العكسي الثلاثة، غشاء مياه البحر لديه أفضل أداء. ولذلك، فإن الأكثر ملاءمة لمعالجة التناضح العكسي لسائل نفايات تخليل الغلايات هو غشاء مياه البحر، وتطبيق العلاج هو طريقة الدورة الدموية. من خلال تطبيق تقنية التناضح العكسي في معالجة مخلفات سائل تخليل الغلايات في محطة توليد الكهرباء، يمكن تحقيق نتائج جيدة جدًا وتحقيق الهدف المتوقع. أفضل طريقة للتعامل مع نفايات حمض الستريك السائل في الغلاية هي: بعد تركيز سائل نفايات حامض الستريك أولاً عن طريق التناضح العكسي، يمكن تفريغه أو إعادة تدويره. بعد إزالة الحديد، يتم تجفيفه بالرش، ومن ثم يتم استعادة ملح سترات الصوديوم. إن تطبيق تكنولوجيا المعالجة يمكن أن يحل مشكلة التلوث البيئي الناجم عن سائل نفايات الغسيل الحمضي في الغلاية، وله فوائد اجتماعية واقتصادية جيدة جدًا. 3. المعالجة الشاملة لمياه الصرف الصحي تعد المعالجة الشاملة لمياه الصرف الصحي في محطات الطاقة مشروعًا منهجيًا يتضمن بشكل أساسي جزأين مهمين: استعادة مياه الصرف الصحي ومعالجتها. يتم تطبيق تكنولوجيا التناضح العكسي في عملية معالجة مياه الصرف الصحي، ومياه الصرف الصحي المنزلية المستردة، والمياه المكثفة، ومياه الصرف الحمضية والقلوية ومياه تنظيف الموقع، وما إلى ذلك. المياه المختلطة حمضية بشكل أساسي. بعد معالجة الحمض الضعيف، يمكن تحقيق معالجة التناضح العكسي، ويمكن تطبيق مصدر الماء بعد هذه المعالجة مباشرة. إن تطبيق هذه الطريقة لا يقلل فقط من الطلب على المياه في المجال الكهربائي، ولكنه أيضًا مفيد جدًا لإعادة تدوير موارد المياه في محطة الطاقة، ومن ثم يمكّن المؤسسة من تحقيق التنمية المستدامة.
احتياطات تطبيق تقنية التناضح العكسي
اختيار الجهاز عند اختيار غشاء التناضح العكسي الأصلي، ينبغي أن تؤخذ في الاعتبار خصائص نوعية المياه الداخلة. عندما يتم تطبيقه في معالجة مياه الصرف الصحي، يجب استخدام الغشاء المضاد للتلوث، أو يجب استخدام بعض إجراءات معالجة التلوث الأخرى. درجة حرارة الماء المصممة لها تأثير كبير على إنتاجية الماء. يجب تكوين كمية الماء لعنصر الغشاء للتأكد من أن إنتاجية الماء يمكن أن تصل إلى الكمية المصممة عند التشغيل في بيئة درجة حرارة الماء المنخفضة المصممة. عندما يتم تصميم جهاز معالجة المياه بالتناضح العكسي التقليدي للاستخدام، يجب أن يكون الحد الأقصى لضغط الدخول للتشغيل الأولي لجسم التناضح العكسي أقل من 1.5 ميجا باسكال. في تصميم وتطبيق جهاز التناضح العكسي لتحلية مياه البحر، يكون الحد الأقصى لضغط الدخول الناتج عن التشغيل الأولي لجسم التناضح العكسي أقل من 6.9 ميجا باسكال. يجب ألا تكون سرعة الترشيح المصممة لعنصر الفلتر كبيرة جدًا. إذا كان من الممكن تشغيله بشكل طبيعي لفترة طويلة، فيجب ألا تزيد دورة استبدال المرشح عن ثلاثة أشهر.
معلمات الأداء لجهاز التناضح العكسي أثناء التشغيل
وفقًا لتحليل مشكلة التناضح العكسي التقليدية، يجب أن تلبي معلمات التشغيل (معدل تحلية المياه ومعدل الاسترداد، وما إلى ذلك) لوحدة التناضح العكسي قيد التشغيل متطلبات العقد. وبشكل عام يجب أن يكون معدل التحلية أكبر من 98 بالمائة ومعدل الاسترداد يجب أن يكون أكبر من 75 بالمائة في السنة الأولى. يجب أن يلبي إنتاج الماء المعايير الوطنية في ظل ظروف معينة لدرجة حرارة الماء، ويجب أن يكون مفتاح الصمام أكثر مرونة. بشكل عام، صناعة الطاقة الكهربائية هي الصناعة الأساسية التي توفر طاقة كهربائية عالية الجودة لحياة الناس اليومية، وهي ذات أهمية عملية كبيرة لتحسين مستويات معيشة الناس والنمو الاقتصادي. لقد شكل تطبيق تكنولوجيا التناضح العكسي في معالجة مياه محطات الطاقة تأثيرًا جيدًا، أي تقليل حدوث التلوث البيئي، ولكن أيضًا لتحقيق توفير موارد المياه. يتم دمج تكنولوجيا جهاز التناضح العكسي مع الوضع الفعلي لمعالجة مياه محطة توليد الكهرباء، ومن ثم يتم تقليل تكلفة المواد المطبقة بواسطة تكنولوجيا التناضح العكسي، ويتحقق التطبيق العالمي لتكنولوجيا التناضح العكسي في محطة توليد الكهرباء، ويتم تحقيق الحصاد الاقتصادي المزدوج ويتم تحقيق الفوائد الاجتماعية لمحطة الطاقة.