発電所の水処理における逆浸透 (RO) 技術
発電所の化学水処理工程
発電所の化学水処理システム I. 上水の水質基準から見る化学水処理の必要性 ボイラー給水の水質基準は以下の通りである：全硬度（umol/L）、溶存酸素（μg/L）、電気伝導率(us/cm)、シリカ(μg/L)、PH(25℃ ℃)、二酸化炭素(μg/L) 標準 ≦30
水質が悪い、特に基準を超えるカルシウム、マグネシウム、ナトリウム、ケイ酸イオンなどは、熱機器に次の危険を引き起こします。 1.熱機器のスケール：ボイラーまたは他の熱交換器に入る水質が悪い場合、一定期間経過後、運転中、水と接触する加熱面に固体付着物が生成されます。 この現象をスケーリングといい、この固形付着物をスケールといいます。 スケールの熱伝導率は金属の数百倍悪く、熱負荷の高いボイラー管内で発生しやすいため、ボイラー（または熱交換器）にとって非常に有害です。 スケール部分の金属パイプ壁の温度が高くなりすぎ、金属強度が低下し、パイプ内の圧力の作用下でパイプの局部的な変形、膨れが発生し、さらには破損の原因となる可能性があります。チューブの爆発などの重大な事故が発生します。 スケーリングは安全な運転を危険にさらすだけでなく、発電所の経済性を大幅に低下させます。 例えば、火力発電所のボイラーの節炭器に厚さ1mmのスケールがあると、燃料消費量が1.5%～2.0%増加します。 したがって、スケーリングを効果的に防止または削減すると、大きな経済的メリットが得られます。 また、循環水の水質が悪く、蒸気タービンの復水器にスケールが付着すると復水器の真空度が低下し、蒸気タービンの熱効率や出力が低下します。 過熱器のスケールが大きくなると、蒸気温度が設計値に達しなくなり、熱システム全体の経済性が低下します。 熱機器の規模を拡大した後は、適時に清掃作業を実行する必要があります。これにより、機器が停止し、機器の年間使用時間が短縮されます。 さらに、メンテナンスの負荷とコストも増加する必要があります。
2. 熱機器とそのシステムの腐食: 発電所の熱機器の金属は水と接触することがよくあります。 水質が悪いと金属腐食が発生します。水道管、貯炭器、蒸発器、ヒーター、過熱器、蒸気タービン復水器の熱交換管などが水質不良により腐食します。 腐食は機器自体の寿命を縮めるだけでなく、経済的損失も引き起こします。 さらに、腐食生成物は水中に移行し、水中の不純物が増加し、高熱負荷の加熱面でのスケーリングプロセスを悪化させ、スケーリングによって炉管のスケーリング腐食が促進されます。 この悪循環はすぐにチューブの破裂やその他の事故につながる可能性があります。
3. 過熱器と蒸気タービンの循環部分での塩の蓄積：水質が悪いと蒸気が溶解し、不純物（主に Na+ および HSiO3- イオン）を運ぶ量が増加します。これらの不純物は蒸気の循環部分に堆積します。過熱器や蒸気タービンの場合、この現象は塩の蓄積と呼ばれます。 過熱管内に塩が蓄積すると、金属管の壁が過熱したり、場合によっては破裂したりする可能性があります。 塩の堆積によりバルブの閉まりが緩くなり、蒸気タービン内に塩が堆積すると蒸気タービンの出力と効率が大幅に低下します。 塩分が少しでも蓄積すると蒸気の循環抵抗が著しく増大し、蒸気タービンの出力が低下します。 蒸気タービンの塩分堆積が深刻な場合、スラスト軸受の負荷も増加し、セパレータが曲がって事故停止につながる可能性があります。
つまり、水道の硬度が高く、カルシウムとマグネシウムイオンの含有量が多いことを示し、ボイラーの各加熱面、ドラムやパイプの壁のスケールや腐食を引き起こしやすく、光は熱の伝導に影響を与え、ボイラーチューブの重篤な原因を引き起こします。破裂すると、水の不純物が蒸気によって過熱器や蒸気タービンに運ばれ、蒸気の流れの部分に塩が蓄積し、さらなる害を引き起こします。 PH値は水質の酸性、アルカリ性を判断する指標で、PH値=-10g(水溶液中の水素イオン濃度、mol/L)となります。 純水中の H+ と OH- の含有量は両方とも 1x10-7mol/L であるため、PH=7 になります。 塩酸HClなどの酸が水に溶解すると、H+濃度が増加します。H+濃度が高くなるほどPH値は小さくなり、PH7は、アルカリ性の水質。 化学的方法（イオン交換）で処理した水は弱アルカリ性（PH=8.8～9.2）を示します。 弱酸性水は金属を腐食します。 弱アルカリ水を使用すると、鋼や銅の表面が不動態化され、腐食しにくくなり、ボイラーや熱交換器の表面に鉄スケールや銅スケールが形成されるのを防ぐという利点があります。
水処理のプロセス
水処理プロセスは 2 つの主要なコンポーネントに分かれており、最初の部分は物理的軟水プロセスであり、2 番目の部分は化学的脱塩プロセスです。 物理的軟水プロセス: 工場給水ネットワークからの原水 (原水とも呼ばれます) を、石英砂フィルター、活性炭フィルターを通して、原水中の固体粒子と浮遊不純物を除去します。これは、浄化水と呼ばれます。 次に、浄化された水は逆浸透装置によって除去され、カルシウムイオンとマグネシウムイオンの大部分が除去され、軟水になります。 化学的脱塩プロセス: 軟水を炭素除去装置を通して水中の二酸化炭素 (厳密には HCO3- と言われています) を除去し、混合床を通して残留カルシウム、マグネシウム、ナトリウム、ケイ酸塩およびその他の有害なイオンを除去します。水中では、淡水化、つまりボイラー給水となり、淡水化水タンクに蓄えられ、次に脱塩ポンプから脱気装置に送られ、最後に給水ポンプを通ってボイラードラムに送られます。
発電所の水処理における逆浸透技術
逆浸透は主に水を処理するための膜分離技術の使用を指し、高い脱塩率、高い応用性、環境保護の特徴を持ち、多くの産業で広く使用されています。 逆浸透技術応用の中核は、一種の高分子材料で作られ、選択的な半透膜を有する逆浸透膜にあります。 外圧の作用下で、溶液中の水は一部の成分に対して選択的な浸透現象を形成し、精製、分離、濃縮の目的を実現します。 発電所の水処理に逆浸透技術を適用すると、より良い結果が得られ、水資源の節約と環境保護が実現します。 本稿では,まず逆浸透膜技術の原理と特徴を述べ,次に発電所の水処理における逆浸透技術の実際的応用を分析し,最後に逆浸透技術の応用上の注意点について論じた。
逆浸透の原理
逆浸透は、溶液中の溶媒を逆浸透膜に通すのに十分な圧力を使用し、その後分離します。方向は浸透の方向と反対であり、より高い圧力で溶液を分離、精製、濃縮する必要があります。逆浸透法よりも。 逆浸透膜の孔径は特に小さいため、その用途は水中の溶解塩、コロイド、細菌、ウイルス、および一部の有機物の除去に非常に適しています。 逆浸透膜の最も重要な分離対象は溶液中のイオンであり、化学物質を一切使用せずに水中の塩分を効果的に除去でき、塩分除去率は98％以上に達します。
逆浸透技術の特徴
逆浸透技術は、逆浸透の原理を応用して溶液の精製と濃縮を実現するもので、優れた分離特性を持ち、次のような特徴があります。 (1) 逆浸透技術によってもたらされる自動化の程度は、さまざまな方法で、それによって生成されるエネルギー消費量が低くなります。 その主な理由は、水処理プロセスで加えられる駆動力が水の圧力であるためです。 室温で相変化のない条件下では溶媒と溶質の分離が容易であり、有効成分の損失が非常に少なく、熱に弱い物質の分離・濃縮に非常に適しています。 相変化分離法に比べて消費エネルギーが低くなります。 ②物理的な反応で処理するため、化学物質を使用せず、製品を汚染することがないため、再生措置が不要です。 (3) 逆浸透膜の特性とその安定性は、適用プロセスにおいて相変化が現れず、常温条件下で実行され、不純物の除去率が非常に高い。 （4）逆浸透装置はさまざまな原水の適用を実現でき、装置の全体構造は比較的単純で、操作はより便利で適応性が高く、処理規模はある程度の柔軟性があり、連続運転かどうかに関係なく、間欠運転も可能です。 ⑤より良い経済効果を得ることができる。 逆浸透システムの運用コストは非常に低く、短期間で投資を回収できます。
発電所の水処理における逆浸透技術の実用化
1.循環冷却水のリサイクル利用 火力発電所で使用される循環冷却水は、発電所の水使用量の約70％を占めており、そのリサイクル利用は限られた水の節減を実現する上で非常に重要な実用的意義を持っています。水資源。 近年、環境保護に対する国の要求は徐々に高まっており、廃水排出に関する関連指標の設定はますます厳しくなっており、これにより廃水処理過程における発電所のコストが大幅に増加しています。 逆浸透技術の応用により廃水の再利用が実現します。 逆浸透膜技術により得られた水は、実際の発電所内の各種機器の運転と合わせて、循環冷却水の補給水として使用することができ、安全性と信頼性が高い特徴を持っています。 逆浸透技術の使用後、循環水の水質は大幅に改善され、濁度が大幅に減少し、補水量も大幅に削減されました。 しかし、現状では逆浸透技術による水処理には多額の費用がかかり、天然水域から浄水する方法に比べて設備投資が大幅に増加します。 しかし、廃水も同時に処理できるため、環境コストの投資が削減でき、水資源も一定の節約になるため、総合的なコストはより明確になります。 経済的利益、社会的利益、環境的利益の高度な統合を達成しました。
2.ボイラー酸洗廃液処理 発電所における酸洗廃液処理のシミュレーション実験の研究をもとに、低圧複合膜、酢酸セルロース膜、海水膜のリバース利用による処理効果を比較・解析した。浸透技術と循環方式を検討した結果、3 つの逆浸透膜の中で海水膜が最も優れた性能を持っているという結論が得られました。 したがって、ボイラー酸洗廃液の逆浸透処理に最も適しているのは海水膜であり、その処理用途は循環方式である。 発電所のボイラー酸洗い廃液の処理に逆浸透技術を応用することにより、非常に優れた結果を達成し、期待される目標を達成することができます。 ボイラー内のクエン酸廃液を処理する最良の方法は、クエン酸廃液を逆浸透によって濃縮した後、排出またはリサイクルすることです。 鉄分を除去した後、噴霧乾燥し、クエン酸ナトリウム塩を回収します。 処理技術の適用は、ボイラー内の酸洗浄廃液によって引き起こされる環境汚染を十分に解決することができ、非常に良好な社会的および経済的利益をもたらします。 3.廃水の総合処理 発電所における廃水の総合処理は体系的なプロジェクトであり、主に廃水の回収と処理の 2 つの重要な部分から構成されます。 逆浸透膜技術は廃水処理の過程で応用されており、回収された生活下水、凝縮水、酸・アルカリ排水、工場洗浄水などの混合水は基本的に酸性です。 弱酸処理後は逆浸透処理が可能であり、この処理後の水源を直接適用することができる。 この方法の適用は、電界の水需要を削減するだけでなく、発電所における水資源のリサイクルにも非常に有益であり、企業は持続可能な発展を達成することができます。
逆浸透技術の適用に関する注意事項
装置の選定 オリジナル逆浸透膜を選定する際には、入口水質の特性を考慮する必要があります。 排水処理に適用する場合には、防汚膜を使用するか、その他の汚染処理手段を使用する必要があります。 設計水温は水収量に大きな影響を与えます。 膜エレメントの水量は、設計された最低水温環境下で運転した場合に、水収量が設計量に達するように設定する必要があります。 従来の逆浸透水処理装置を使用するように設計されている場合、逆浸透体の初期動作時の最大入口圧力は 1.5 MPA 未満である必要があります。 海水淡水化用の逆浸透装置の設計および応用において、逆浸透体の初期動作によってもたらされる最大入口圧力は 6.9 MPA 未満です。 フィルターエレメントの濾過速度は大きすぎないように設計してください。 長期間正常に使用できる場合、フィルターの交換周期は 3 か月を超えないようにしてください。
運転中の逆浸透装置の性能パラメータ
従来の逆浸透問題の分析によれば、運転中の逆浸透装置の運転パラメータ（脱塩速度や回収速度など）は契約の要件を満たさなければなりません。 一般に、初年度の脱塩率は 98% を超え、回収率は 75% を超える必要があります。 水の生産量は特定の水温条件下で国家基準を満たす必要があり、バルブのスイッチはより柔軟である必要があります。 電力産業は、国民生活に高品質の電気エネルギーを供給する基幹産業であり、国民生活の向上と経済成長にとって実質的に重要な意味を持っています。 発電所の水処理における逆浸透技術の適用は、環境汚染の発生を軽減するだけでなく、水資源の節約にも貢献するという良い効果をもたらしました。 逆浸透装置技術を発電所の水処理の実際の状況と組み合わせることで、逆浸透技術によって適用される材料のコストが削減され、発電所における逆浸透技術の普遍的な適用が実現され、経済的な二重収穫が実現されます。発電所の社会的利益が実現されます。