Основные требования к технологии и схеме очистки возвратного конденсата

Очистка конденсата осуществляется:

на первой стадии - обезмасливание и обезжелезивание (независимо от параметров котлов ТЭЦ);

на второй стадии:

натрий-катионитное умягчение на ТЭЦ с барабанными котлами высокого и среднего давления (9,8 МПа и менее);

Н-ОН-ионообменное обессоливание на ТЭЦ с барабанными котлами сверхвысокого давления (13,8 МПа).

Допускается применение других технологий очистки, если они обеспечивают соблюдение норм качества питательной воды котлов, регламентированных.

Для приема возвращаемого конденсата устанавливают три бака, емкость, каждого должна быть рассчитана на прием возвращаемого конденсата по крайней мере в течение 1,5 ч.

Должны быть предусмотрены контроль качества возвращаемого конденсата и откачка его на установку очистки.

Обезмасливание конденсата.

Очистку возвратного конденсата, загрязненного потребителем пара нефтепродуктами и маслами, проводят по одноступенчатой схеме.

Для обезмасливания конденсата применяют малозольный древесный активный уголь марок БАУ по ГОСТ 6217 или ДАК.

Скорость фильтрования замасленного конденсата через сорбционные угольные фильтры устанавливают:

5-6 м/ч, если температура конденсата превышает 90 °С;

7-8 м/ч, если температура конденсата менее 90 °С.

Активный уголь используют в фильтрах однократно, а затем полностью заменяют, так как экономически обоснованные методы его регенерации не разработаны. Ориентировочный срок службы угля в обезмасливающих фильтрах 1-2 года (в зависимости от качества возвращаемого конденсата).

Расчетная средняя маслоемкость угля составляет 0,04 кг/кг или 10-12 кг/м3 в пересчете на насыпной вес при фильтровании конденсата с температурой более 70 °С и 0,4 кг/кг или 100-120 кг/м3 при фильтровании конденсата с температурой 20-30 °С.

Высота фильтрующего слоя активного угля в обезмасливающих фильтрах 1,2-1,5 м.

Фильтрующий слой угольных фильтров необходимо периодически (через 10-15 сут) взрыхлять, так как он с течением времени слеживается, вызывая увеличение перепада давления. Гидравлическое сопротивление фильтра возрастает также из-за образования масляной пленки на поверхности зернистого материала и частичного обезжелезивания конденсата в процессе обезмасливания.

Взрыхление фильтрующего слоя следует вести паром давлением не более 0.12 МПа или сжатым воздухом давлением 0,3-0,4 МПа в течение 10-15 мин, а затем обезмасленным конденсатом со скоростью 5-10 м/ч в течение 0,5-1 ч.

Фильтр следует отключить для проведения взрыхления при достижении перепада давления 0,1-0,15 МПа. При параллельной работе двух и более фильтров взрыхляют фильтр, который несет наименьшую нагрузку.

Фильтр отключается для перегрузки угля при проскоке масла 0,3-0,5 м г/кг.

Сточные воды от взрыхления обезмасливающих фильтров при концентрации в них нефтепродуктов не более 1,0 мг/кг могут быть использованы для подпитки закрытой теплосети (при подготовке добавочной воды Na-катионированием).

Если в некондиционном возвратном конденсате содержание нефтепродуктов превышает норму (п. 2.2), то он может быть направлен либо на смешение с исходной водой водоподготовительной установки ВПУ (при наличии предочистки с известкованием и после охлаждения до 40 °С), либо доочищен на фильтрах конденсатоочистки, либо возращен потребителю пара.

Сточные воды обезмасливающих фильтров также могут быть направлены на ВПУ, если содержание нефтепродуктов в них не превышает 5 мг/кг.

Обезжелезивание конденсата

Если по технологии использования пара конденсат не загрязняется маслами, или обезмасливается потребителем пара, то необходимо в схему очистки конденсата перед ионитными фильтрами включить обезжелезивающий фильтр в качестве первой ступени очистки, совмещая функции механического (обезжелезивающего) и барьерного (предупреждающего случайный проскок масел в фильтрат) фильтров.

Обезжелезивающие фильтры могут быть загружены сильно кислотным катионитом КУ-2-8 по ГОСТ 20298, сульфоуглем по ГОСТ 5696, сополимером стирола и дивинилбензола по.

Если конденсат не загрязнен нефтепродуктами, то:

- при содержании железа не более 100 мкг/кг специальный обезжелезивающий фильтр не устанавливают. Его функции выполняет катионитный фильтр в Н- или Na-форме, загруженный катионитом КУ-2-8. Степень обезжелезивания 30-60 % при скорости фильтрования 30-70 м/ч;

- при содержании железа более 100 мкг/кг обезжелезивающий фильтр загружают сульфоуглем (при температуре не более 50 °С) или сополимером (при температуре более 50 °С).

Допускается загрузка обезжелезивающего фильтра катионитом при очистке конденсата при температуре свыше 50 °С.

Катионит КУ-2-8 загружают в обезжелезивающий фильтр в том случае, если он должен выполнять одновременно и ионообменную функцию. Совмещение роли механического и катионитного фильтров не влияет на глубину очистки по катионам жесткости и натрия. Скорость фильтрования выбирают с учетом содержания железа в конденсате. Во избежание быстрого достижения предельного перепада давления на фильтре ее устанавливают в диапазоне от 30 до 70 м/ч. Увеличение скорости фильтрования до 70 м/ч существенно не влияет на эффект обезжелезивания. Продолжительность рабочего цикла ограничивают в этом случае катионообменной емкостью загрузки или гидравлическим сопротивлением фильтрации. Рекомендации по регенерации фильтра изложены в п. 3.7.3.

При содержании железа в конденсате свыше 100 мкг/кг целесообразно загружать обезжелезивающие фильтры сульфоуглем или сополимером стирола и дивинилбензола. Сополимер по сравнению с сульфоуглем обладает рядом преимуществ: термостойкостью и механической прочностью, меньшим гидравлическим сопротивлением.

Из сульфоугля в процессе очистки вымывается кремнекислота, содержание которой за фильтром может в 3-4 раза превышать исходное, поэтому его нецелесообразно применять в схемах с последующим обессоливанием конденсата на анионите.

Рекомендуемая линейная скорость фильтрования при загрузке обезжелезивающих фильтров сульфоуглем 25-35 м/ч, сополимером - 35-50 м/ч. Увеличивать линейную скорость нецелесообразно во избежание резкого повышения гидравлического сопротивления фильтра.

Высоту фильтрующего слоя принимают равной 0,8-1,2 м. Основную нагрузку несет лобовой (верхний) слой фильтрующего материала высотой около 300 мм. К концу рабочего цикла сопротивление этого слоя может составлять более 90 % общего сопротивления всей загрузки фильтра. Загрязнения постепенно накапливаются и в нижней части слоя.

Степень обезжелезивания конденсата на катионите КУ-2-8 при исходном содержании продуктов коррозии менее 100 мкг/кг составляет 50-80 %. Сульфоуголь и сополимер обеспечивают одинаковую степень очистки при содержании железа:

более 100 мкг/кг-60-70%,

от 20 до 80 мкг/кг-30-55 %.

Обезжелезивающий фильтр отключают на регенерацию при увеличении содержания железа в фильтрате. Расчетную продолжительность рабочего цикла принимают равной 10 сут; при повышении гидравлического сопротивления фильтрации следует провести взрыхление и промывку слоя сульфоугля или сополимера.

Для удаления взвеси оксидов железа взрыхление сульфоугля проводят со скоростью 8-10 м/ч, сополимера - 10-13 м/ч в течение 1-3 ч. Расход конденсата на регенерацию составляет примерно 20 м3/м3 фильтрующего материала.

Обработка загрузки фильтра сжатым воздухом давлением 0,3-0,4 МПа в течение 10-15 мин интенсифицирует процесс промывки и экономит воду на собственные нужды.

После взрыхления фильтр работает с уменьшенной степенью обезжелезивания; пока в зернистой загрузке не сформируется работающий слой. После этого глубина обезжелезивания возрастает. При выводе фильтра из резерва необходима отмывка его в дренаж в течение 10-15 мин со скоростью фильтрования 20 м/ч.

Умягчение конденсата

При загрязнении конденсата солями кальция и магния и использовании его для подпитки барабанных котлов высокого и среднего давления (9,8 МПа и менее) очистка проводится по схеме одноступенчатого Na-катионирования.

Если содержание продуктов коррозии в конденсате не превышает 100 мкг/кг, то Na-катионитные фильтры совмещают ионообменную и механическую функции (п. 3.5.1). Если содержание железа в конденсате превышает 100 мкг/кг, то перед Na-катионитным фильтром устанавливают специальный обезжелезивающий фильтр.

Na-катионитные фильтры загружают катионитом КУ-2-8 или сульфоуглем (при t < 50 °С). Высота фильтрующего слоя 1,5-2,0 м. Рабочая скорость фильтрования конденсата через слой сульфоугля 25-35 м/ч, через слой катионита КУ-2-8 - 40-50 м/ч. Расчетная обменная емкость при Na-катионировании для сульфоугля может быть принята равной 200-250 г-экв/м3, для катионита КУ-2-8 - 400-450 г-экв/м3.

При достижении максимально допустимого перепада давления (0,10-0,12 МПа) Na-катионитный фильтр следует взрыхлить, а при повышении остаточной жесткости фильтрата до 50 мкг-экв/кг фильтр необходимо отключить на регенерацию.

Оптимальная концентрация раствора соли (NaCl) при регенерации Na-катионитных фильтров составляет 6-8 %, удельный расход соли для сульфоугля 440 г/г-экв, для КУ-2-8 - 350 г/г-экв. Скорость фильтрования регенерационного раствора через слой катионита 4-6 м/ч.

Отмывать Na-катионитный фильтр после регенерации следует мягкой водой во избежание насыщения части слоя катионита ионами кальция и магния.

Обессоливание конденсата

Для питания барабанных котлов давлением 13,8 МПа возвратный конденсат обессоливают по схеме Н-ОН-ионирования. Солесодержание конденсата, как правило, не превышает 1-20 мг/кг, поэтому обессоливание следует вести в одну ступень.

После обезжелезивания на механических фильтрах (и при необходимости обезмасливания) конденсат последовательно очищается на Н-катионитном и ОН-анионитном фильтрах.

Температура конденсата при необходимости его обескремневания не должна превышать - 50 °С. Если обескремневание не требуется, температура конденсата может достигать 60 °С. При превышении этих значений необходимо предусмотреть охлаждение конденсата.

Фильтры Н-катионитный и ОН-анионитный загружают соответственно катионитом КУ-2-8 и анионитом АВ-17-8 по ГОСТ 20301. Высота загрузки катионита в фильтре 0,8-1,0 м, анионита - 1,0-1,3 м. Максимальная скорость фильтрования конденсата 60-70 м/ч. При колебаниях нагрузки скорость фильтрования должна быть не менее 35 м/ч.

Продолжительность рабочего цикла на ионитных фильтрах может ограничиваться из-за повышения гидравлического сопротивления или проскока улавливаемых ионов.

При повышении гидравлического сопротивления весь фильтрующий слой подвергают взрыхляющей промывке. При истощении ионообменного слоя катионит КУ-2-8 регенерируют раствором серной кислоты с массовой долей 4 % с удельным расходом 80-100 кг 100 %-ного реагента на 1 м3 катионита. Емкость анионита АВ-17-8 восстанавливают раствором гидроксида натрия с массовой долей 5 % с удельным расходом 100-120 кг 100 %-ного реагента на 1 м3 анионита. Скорость фильтрования раствором реагентов через слой ионитов составляет от 3 до 5 м/ч.

Удельная выработка обессоленного конденсата зависит от качества исходного конденсата и за рабочий цикл не должна превышать для Н-фильтра - 40-50 тыс. м3 конденсата на 1 м3 катионита, ОН-фильтра - до 20-40 тыс. м3 конденсата на 1 м3 анионита. Большее значение удельной выработки анионитного фильтра за рабочий цикл соответствует температуре 25-35 °С, меньшее - более высокой температуре.

Рабочая обменная емкость ионитов при обессоливании производственного конденсата составляет соответственно КУ-2-8 - 500-600 г-экв/м3, АВ-17-8 - 350-400 г-экв/м3.

В процессе работы и регенерации ионитных фильтров следует особое внимание уделить температурному режиму во избежание преждевременного износа ионообменных материалов: скорость изменения температуры среды, с которой контактирует ионит (очищаемый конденсат, регенерационный раствор, взрыхляющая и отмывочная вода), не должна превышать 1,5 °С в 1 мин.

Дня повышения эффективности обескремнивания конденсата на ОН-анионитном фильтре регенерацию анионита АВ-17-8 проводят при той же температуре, при которой работает фильтр. Более глубокому удалению кремнекислоты из анионита способствует выдерживание анионита в регенерационном растворе щелочи в течение 6-10 ч.