Сравнение экономичности ионитного и обратноосмотического обессоливания воды

64

Электрические станции, 2002, ¹ 6

Стоимость фильтрата, дол/м

чает работу ионитных фильтров, ведет к резкому

4,5

увеличению их фильтр-цикла, сокращению расхо-

4,0

да реагентов и смол, а также стоков. Основную

долю в себестоимость обессоливания воды при

3,5

3

этом вносят затраты на электроэнергию и замену

мембран.

3,0

Расчеты в данном исследовании показали, что

2

увеличение производительности с 40 до 160 м3 ÷ â

2,5

1

системах ОО ИО и ИО незначительно сказывает-

ся на значении ГСС, но ведет к снижению на

2,0

100

150

200

250

300

350

400

450

500

13 – 18% себестоимости очищенной воды.

50

Общее солесодержание питательной воды СaCO3, ìã/ë

Мембранные методы обессоливания воды на

Рис. 1. Стоимость

производства очищенной

âîäû

äëÿ

электростанциях в Европе получили в настоящее

время меньшее применение, чем в США, в основ-

ионитного и обратноосмотического обессоливания:

ном вследствие значительных различий в стоимо-

1 – трехступенчатый ионный обмен; 2 – обратный осмос (ком-

сти электроэнергии и химреагентов. В Европе

позитные мембраны) – ионный обмен; 3 – обратный осмос

имеются по две-три крупных обессоливающих си-

(АЦ мембраны) – ионный обмен

стемы ОО на электростанциях в Венгрии, Италии,

Польше, Испании, Германии, Австрии и в России.

обработанной

âîäû

íå

должно

áûòü

õóæå

Первая промышленная обратноосмотическая

0,5 – 1,0 ÌÎì ñì (2,0 – 1,0 ìêÑì ñì).

установка в СССР производительностью 50 м3 ÷

Качество исходной воды может сильно изменя-

(проект ВНИИАМ, изготовитель – ПО ТКЗ) была

ться в зависимости от источника воды и влиять на

построена на Зуевской ЭТЭЦ (Донецкая обл.) в

выбор схемы предочистки, особенно в случае при-

1989 ã.

менения ОО. В данном случае принята “минима-

Использовались 594 ацетатцеллюлозные мемб-

льная” предочистка. Стоимость электроэнергии и

раны диаметром 100 мм производства НПО “Тас-

реагентов для регенерации фильтров, а также сто-

ма” (г. Казань). Установка проработала более 5 лет

имость

обратноосмотических

мембран

приняты

с заменой мембран и дала толчок к внедрению об-

средними для региона.

ратноосмотических установок в энергетику РФ.

Из рассмотрения графиков ðèñ. 1 следует, что

Российскими специалистами, в том числе и авто-

стоимость

производства

очищенной

âîäû

íà

рами данного исследования, была проведена оцен-

ОО ИО системах и ИО системах прямо пропорци-

ка целесообразности применения обратноосмоти-

ональна солесодержанию исходной воды. При

ческого обессоливания на электростанциях. Для

этом возрастание солесодержания исходной воды

расчетов приняты три значения общего солесодер-

слабо сказывается на стоимости очищенной воды

жания исходной воды: 260, 360 и 420 мг л, а также

для систем ОО ИО, существенно сказывается для

четыре производительности: 100, 300, 500 и

систем ИО. Значение ГСС сильно зависит от типа

800 ì3 ч. Исследовались три технологические си-

используемых

обратноосмотических

мембран.

стемы: традиционная прямоточная (ИО), противо-

Если для систем ОО ИО с композитными мембра-

точная, включая UP CO RE (ИОïð), и смешанная

нами ГСС составляет 130 мг л (по СаСО3), òî äëÿ

система с применением в качестве первой ступени

таких же систем с ацетатцеллюлозными мембра-

обессоливания воды обратноосмотических компо-

нами – 380 мг л. Это объясняется более высокими

зитных мембран, а во второй ступени – ионитного

давлениями воды для ОО в установках с ацетат-

обессоливания – ОО ИО. На ðèñ. 2 показана зави-

целлюлозными мембранами, большими затратами

симость себестоимости обессоливания воды от

электроэнергии и более тяжелым оборудованием.

производительности обессоливающих установок

Стоимость обработки воды в ИО системах при

для различных солесодержаний исходной воды.

увеличении солесодержания исходной воды, в

Себестоимость обессоливания воды рассчитыва-

основном, возрастает из-за увеличения расхода ре-

лась по формуле Ñ = Ý Q, ãäå Ý – эксплуатацион-

генерирующих химреагентов и прежде всего – ще-

ные расходы или текущие годовые издержки на

лочи, а также стоимости досыпки самих ионитов.

обессоливание воды, руб.; Q – годовая выработка

В системах ОО ИО обратноосмотическая

обессоленной воды, м3.

установка принимает на себя основную “солевую

Íà ðèñ. 3 показаны графики зависимости обес-

нагрузку” при обессоливании воды. Для композит-

соливания воды от солесодержания исходной

ных обратноосмотических мембран селективность

âîäû.

ïî

преобладающим солям составляет

96 – 99%,

Из анализа графиков ðèñ. 2 è 3 следует, что

т.е. в пермеате ОО, поступающем на ионитные фи-

наилучшие показатели имеет система ОО ИО, для

льтры

последующих

ступеней

водообработки

которой максимальная себестоимость воды со-

остается только всего от 1 до 4% солей, что облег-

ставляет около 5,0 руб м3.

66

Электрические станции,

2002,

¹ 6

Удельные приведенные затраты, руб/м3

250

243

13

3

100 ì3/÷

12

100

200

187,4

1

2

11

1

300 ì3/÷

3

150

10

300

2

2

2

9

500

101,6

1

500

3

98,7

800

2

100

98,9

9,68

8

100

1

1

3

2

800

6,65

3

7

50

6

300

1

3,1

2

2

500

1,3

52

0

800 ì3/÷

NaOH (ò/ãîä)

H2SO4 (ò/ãîä)

Сброс солей

Себестоимость

4

1,6

2,6

3,6

4,6

5,6

(ò/ãîä)

(ðóá/ì)

0,6

Сульфаты + хлориды, мг-экв/л

Рис. 5. Расход реагентов, сброс солей в стоках и себестои-

Рис. 4. Графики зависимости удельных приведенных за-

мость обессоливания воды при ионировании и обратном

осмосе (производительность 50 м3 ÷):

трат от содержания сульфат- и хлоридионов для разных

технологий обессоливания воды:

1 – ионитное обессоливание; 2 – обратный осмос; 3 – исходная

1 – обратноосмотическое обессоливание; 2 – противоточное

âîäà

ионитное обессоливание; 3 – традиционное ионитное обессо-

ливание; 100; 300; 500; 800 – производительность, м3 ÷

ноосмотические установки на Норильской ТЭЦ-1

(200 ì3 ч), на Петропавловской ТЭЦ (50 м3 ÷).

Из графика следует, что применение мембран-

Очевидные

экономические и экологические

преимущества

обратноосмотических

систем

ной технологии в системе ОО ИО выгоднее, чем

ОО ИО должны способствовать более широкому

другие технологии.

внедрению этой техники в водоподготовку на

Íà ðèñ. 5 показаны данные по фактическому

электростанциях.

сбросу солей в системе ОО ИО обессоливающей

установки УОО-50А ТЭЦ-23 Мосэнерго.

Список литературы

Таким образом системы ОО ИО способствуют

стабилизации экологической обстановки в районе

1. Мартынова О. И. Конференция VGB “Химия на электро-

расположения электростанции.

станциях”. – Теплоэнергетика, 1997, ¹ 11.

2. Экономическое сравнение технологий обессоливания воды

В настоящее время в РФ в составе водоподго-

энергетических

котлов высокого давления

Íîåâ Â. Â.,

товок на электростанциях действуют четыре круп-

Быстрова Т. Ф., Парилова О. Ф., Ситняковский Ю. А. и др.

ные обратноосмотические установки: на ТЭЦ-23

– Энергосбережение и водоподготовка, 1998, ¹ 1.

3. Scott S. Beardsiey, Steven D. Coker, Sharon S. Whipple. Dow

Мосэнерго (50 м3 ч), на Нижнекамской ТЭЦ-1

Chemical Co. “Demineralization. The economics of reverse os-

(166 ì3 ч), на Воронежской ТЭЦ-1 (50 м3 ÷), íà

mosis and ion exchange”. – Ultpure water, 1995, march.

электростанции Магнитогорского металлургиче-

4. Мамет А. П., Ситняковский Ю. А. О применении обратно-

го осмоса при обессоливании воды для питания парогене-

ского комбината (90 м3 ч). Проектируются обрат-

раторов. – Теплоэнергетика, 2000, ¹ 7.