Итоги внедрения малосточно- безреагентного режима работы на Омской ТЭЦ-6
Богданов А.Б., Шлапаков В.И
Проектом 1992г Омская ТЭЦ-6 предусматривалась как пылеугольная, мощностью 600 МВт, с пиковой водогрейной котельной на 585 Гкал/час, с заводом по переработке 128 тысяч тонн в год золы в строительные материалы. По требованию природоохранных инспекций все виды промышленных сбросов, включая регенерационные воды ХВО, продувочные воды градирен, сбросные воды золоотвала, ливневые воды с территории и т.д. перед сбросом в окружающую среду должны были проходить очистку до норм водоемов рыбохозяйственного назначения и иметь разрешение на сброс в водоем. При не обеспечении норм водохозяйственных водоемов стоки должны быть полностью задержаны, доведены до норм, обеспечивающих технологические режимы работы ТЭЦ, и возвращены в циклы станции. Таким образом, по сути ТЭЦ-6 должна была стать бессточной.
Под бессточной ТЭС понимается электростанция без
технологических сточных вод, сбрасываемых в природные водоемы. От станции отводятся только хозяйственно бытовые стоки, которые принимаются на городские очистные сооружения. Концепция создания бессточной ТЭЦ состоит в том, что при выборе технологических решений ставится цель устранить первопричины образования загрязнений и стоков, а не вести борьбу со следствием , с уже образовавшимися стоками и загрязнениями.В ходе проектирования ТЭЦ-6 с 1992 по 1994гг были изучены основные причины, вызывающие необходимость сброса сточных вод, осмыслены и приняты к внедрению основные принципы создания бессточной ТЭЦ. Так в технологической схеме станции выделено 18 видов вод, передающих загрязнения в окружающую среду. По всем 18 видам вод разработаны технологические решения, позволяющие тепловой станции и котельной стать бессточной. Замыкающим звеном по приему и утилизации всех видов загрязняющих веществ и сточных вод, являлся завод по переработке эоловых отходов в строительные материалы.
В связи с наметившейся перспективой получения природного газа, в 1995 году было принято решение о переводе проектируемой ТЭЦ-6 с березовского угля на сжигание природного газа. В замену экологически прогрессивной угольной технологии – использования котлов с циркулирующим кипящем слоем – теперь предусматривается применение высокоэкономичных парогазовых установок ПГУ-450. Вследствие этого из проекта станции был исключен завод по переработке эоловых отходов. Как ни парадоксально, но исключение зольного производства – замыкающего звена, рассчитанного на прием загрязняющих веществ, разрушило замкнутый цикл солей и загрязнений, что в принципе исключило возможность сделать газовую ТЭЦ бессточной.
Для поиска выхода из сложившегося положения, заказчик Омская ТЭЦ-6 и генпроектировщик Западно Сибирское отделение ВЭПа обратились в харьковский Институт охраны вод (НИИВОД) и в московский Всесоюзный теплотехнический институт (ВТИ). Поиск экологически эффективного решения по сокращению вредного воздействия на окружающую среду привел к новой концепции. Для снижения суммарного негативного влияния на окружающую среду тепловая электрическая станция должна проектироваться не сколько
бессточная станция, а скорее всего как безреагентная станция. Принципиальный вывод заключается в том, что оборотная система охлаждения конденсаторов турбин, так же, как и прямоточная система охлаждения, в принципе не является источником загрязнения окружающей среды. Даже наоборот, требование природоохранных органов по строительству очистных сооружений на продувочных водах циркуляционных систем приводит к дополнительному экологическому загрязнения как на месте добычи реагентов, так и в месте их применения, при доочистке продувочных вод на тепловой станции. Поэтому отсутствует экологическая целесообразность строительства очистных сооружения на сбросе продувочной воды.Из-за разрушения системы капитального строительства, отсутствия источников финансирования, электрические генерирующие мощности Омской ТЭЦ-6 к сожалению не были построены. В результате этого проверка правильности принятых принципов проектирования бессточной - безреагентной тепловой электростанции осуществлена только на действующей “Кировской котельной”, входящей в состав строящейся Омской ТЭЦ-6. Котельная предназначена для отопления и горячего водоснабжения 150 тысяч жителей так называемого “Левого берега” Кировского района г. Омска. Котельная работает с 1972г. В состав котельной входят: 6 паровых котлов ГМ-50; 3 водогрейных котла ПТВМ-30; 3 водогрейных котла КВГМ-100. Установленная мощность котельной – 585 Гкал/час
За счет внедрения безреагентных технологий и создания гидравлически плотных циклов на котельной за 8 лет достигнуты определенные результаты. Так, расход воды со сбросами снижен с 916 до 220 тыс. т в год (с 16% до 4.3%). Удельный сброс воды сокращен в 3,7 раза
– с 0,73 до 0,2 м3/Гкал.Сбросы загрязняющих веществ от котельной ТЭЦ-6 снизились:
по нефтепродуктам – с 1,33 до 0,194 т
по взвешенным веществам – с 10,64 до 4,05 т/год;
по железу – с 183 до 35 кг/год.
сократилось потребление поваренной соли с 1616 до 286 т/год. и соответственно сократилось стоки регенерационных вод
Динамика изменений расходов воды в котельной показана в таблице.
|
Показатель |
Ед. изм. |
1992 |
1993 |
1994 |
1995 |
1996 |
1997 |
1998 |
1999 |
|
Водопотребление |
тыс. м 3 |
5720 |
5653 |
5084 |
4731 |
5034 |
4587 |
5133 |
5113 |
|
Сброшено сточной воды |
тыс. м 3 |
916 |
848 |
565 |
396.3 |
366.0 |
291.0 |
250.0 |
220 |
|
Сброс воды по отн.к забору |
% |
16.0 |
15.0 |
11.1 |
8.4 |
7.5 |
6.0 |
4.9 |
4.3 |
|
Сброс воды к 1992 году |
% |
100 |
92.6 |
61.7 |
43.3 |
40.0 |
31.8 |
27.3 |
24.0 |
|
Удельный сброс воды |
м 3/Гкал |
0.73 |
0.61 |
0.44 |
0.34 |
0.28 |
0.26 |
0.20 |
0.20 |
Для создания малосточно -безреагентного режима на котельной Омской ТЭЦ-6 были направлены следующие технические и организационные мероприятия.
Применение ингибитора минеральных солей ИОМС.
Переход на безреагентную технологию водоподготовки в схеме подпитки тепловых сетей для горячего водоснабжения населения. Для этого был изучен опыт работы “Уралэнергочермета”, СП “Экохим” г Свердловск , Алма - Атинской ТЭЦ-1 по применению фосфонатов в системах водяного отопления. Существующая традиционная технология обработки подпиточной воды химическим способом – по схеме одноступенчатого натрий-катионирования – предусматривает потери на регенерацию и отмывку фильтров до 8-10% исходной воды. Переход на относительно новую (с середины 80г) технологию с применением органического фосфоната– ингибитора отложений минеральных солей (ИОМС) позволил полностью исключить сбросы загрязняющих веществ с 1-й ступени ХВО. В результате этого суммарные сбросы сократились до 450 тыс. т/год. Значительно уменьшились потребление и, соответственно, сбросы поваренной соли: вместо 1200 т соли в год стали потреблять всего 4 тонны ИОМС.Опыт 8-ми лет работы показал великолепные результаты применения ИОМСа в технологической схеме станции. Кроме полного исключения потерь воды на собственные нужды химводоподготовки, значительно улучшился водно-химический режим работы тепловых сетей. За счет ингибирующего воздействия ИОМСа, сократилась скорость коррозии металла. Старые отложения в сетях стали разрыхлятся и вымываться. Однако переход от схемы натрий-катионирования к технологии с применением ИОМС требует более тонкого и квалифицированного контроля за температурным и водно– химическим режимом работы водогрейных котлов. Потребовались капитальные затраты на изменение технологической схемы подогрева сетевой воды. Для нагрева сетевой воды до 150° С, огневой подогрев в пиковых котлах был исключен, за счет применения двухконтурной схемы с установкой промежуточных нержавеющих водо-водяных теплообменников типа ТНГ-1200 и ТНГ-1000 на водогрейных котлах КВГМ-100 и ПТВМ-30 соответственно.
Переход на деаэраторы “на перегретой воде”
Традиционная технология подготовки подпиточной воды химическим способом – по схеме двухступенчатого натрий-катионирования – предусматривает дополнительные потери до 7-9% исходной воды на регенерацию и отмывку фильтров. Термический способ приготовления добавочной воды для подпитки котлов позволяет полностью исключить потери воды на регенерации и отмывки фильтров ХВО и сократить в 2-4 раза продувку котлов. В качестве источника восполнения потерь пара и конденсата на “Кировской котельной” используется совершенно новая технология деаэрационная колонка на “перегретой воде". Суть работы деаэрационной колонки на “перегретой воде” заключается в том, что, кроме решения основной задачи – получения деаэрированной подпиточной воды для подпитки теплосети, попутно, безреагентным способом получается до 2-3% чистого конденсата. В отличие от традиционного деаэратора новый вид деаэратора на “перегретой воде” позволяет экономить до 8-10% чистого конденсата, на приготовление которого потребовалось бы затратить химические реагенты. Сокращение стоков от двухступенчатого натрий-катионирования составляет до 150 тыс. т/год. Сокращение сбросов отработанных реагентов – поваренной соли – составляет до 300 т/ год. В с схеме восполнения потерь с деаэратором на “перегретой воде” никаких химических реагентов не требуется. На котельной в течение 4 лет ведется поэтапный перевод с атмосферных деаэраторов на деаэраторы на перегретой воде. Авторами данной статьи оформлена заявка на выдачу патента на “деаэратор на перегретой воде”. Отладка режимов работы и монтаж нового оборудования, будут продолжаться еще в течение 2-3 лет.Создание гидравлически плотных, замкнутых технологических циклов.
Осмысление того факта, что на станциях и котельных необходимо вкладывать деньги не на химводоочистку, а на создание гидравлически плотных циклы является ключевым моментом в концепции “бессточной – безреагентной станции”. Для этого принципа на “Кировской котельной” ТЭЦ-6 были выполнены следующие работы.Установка промежуточных водоводяных подогревателей. Для КВГМ-100 два ТНГ-1200 с поверхностью 2*728м2. Для котлов ПТВМ-30 с поверхностью 278м2. Установка промежуточных подогревателей работающих на контурной воде с качеством как для паровых котлов позволило решить множество проблем:
появилась возможность перехода от натрий катионирования к схеме с вводом ингибитора минеральных солей (ИОМС)
исчезла необходимость ремонта водогрейных котлов с заменой радиационных и конвективных поверхностей нагрева. Так с установкой промежуточных теплообменников, за 8 лет работы, не было заменено ни одного пакета или экрана.
значительно сократилось гидравлическое сопротивление схемы сетевой воды на станции, что позволило поднять давление сетевой воды потребителям с 9.5ата до 11.5ата с одновременным ростом циркуляции сетевой воды с 4300т/час до 5600т/час
исчезли условия возникновения сернокислотной коррозии поверхностей нагрева котла при работе на мазуте и значительном ограничении в топливе (особенно актуально в настоящее время, когда из-за нехватки топлива температура сетевой воды от потребителя возвращается на уровне 30-40° С )
появилась возможность оптимизация управления водно-химического режима работы каждого водогрейного котла (контроль за железом, кислородом, продувкой).
Смонтирована и налажена двухконтурная схема подогрева мазута с применением паропреобразователей -испарителей И-
600, что позволило создать гидравлически плотную замкнутую схему первичного и вторичного пара. Первичный пар полностью конденсируется и без потерь возвращается в пароводяной цикл котельной. Экономия конденсата составляет до 30 тысяч т в год, сокращение потребления соли и сбросов – до 20 тонн/год.Смонтирована также схема доочистки загрязненного возврата конденсата от промышленных потребителей, протечек в бойлерах, пробоотборных точек на фильтрах ХВО; экономия конденсата при этом – до 50 тыс. т/час, соли – до 40 т/час.
Для полного исключения загрязнения окружающей среды возможными протечками масла, произведена реконструкция подшипников сетевых, контурных, подпиточных насосов с установкой подшипников из силицированного графита. Масло, охлаждающее подшипники, заменено на воду.
Разделены схемы сбора и повторного использования охлаждающей воды от дренажей, воздушников, пробоотборных точек котловой и сетевой воды.
Для оценки величины стоков на станции установлен индикатор-расходомер сточных вод в ливневой канализации. являющий самым точным индикатором по сбросам вод. С установкой индикатора-расходомера оперативный персонал может контролировать и учитывать любое опорожнение трубопроводов, баков, оборудование с отражением фактического положения на диаграмме. По отдельным установленным приборам контролируется и учитывается расход воды на хозяйственно-бытовые нужды станции.
Разработаны “Правил организации бессточного режима работы станции”
Одной из важных задач по внедрению малосточного (бессточного) режима на станции является соответствующая подготовка технического персонала. С этой целью на ТЭЦ-6 разработаны "Правила организации и ведения малосточно-бессточного режима работы станции". В Правилах описаны принципы создания малосточного режима работы котельной; определены лица, ответственные за обеспечение малосточного режима и их должностные обязанности; определены 18 основных видов загрязненных вод котельной, описаны решения по утилизации стоков; определен порядок проведения работ, связанных с нарушением малосточного режима; описаны возможные аварии и отказы, ведущие к загрязнению окружающей среды.Подготовлен реферат
"Концептуальный подход к созданию бессточно-малосточного режима работы ТЭЦ" и подготовлен образец “Технического задания для проектирования бессточно-безреагентной ТЭЦ.”Заключение
Бессточность это философия осознанного подхода, с четко поставленной задачей по сокращению стоков. Бессточность это цель имеющая эколого-экономическое обоснование. Только воля и понимание первых руководителей станции, главного инженера проекта способно по новому сформулировать на задачу создания бессточных станций.
На ближайшие 5 лет перед персоналом станции ставится задача по дальнейшему сокращению стоков до минимального значения 0,1 м3/Гкал (до 125 тысяч тонн в год), что в 7 раз меньше против начальных показателей 1992 года, когда работы по сокращению сбросов только начались. Технологически мы подошли к выполнению этой задачи. Остается самое трудное – психологически и морально подготовить персонал к тому, что котельная может и должна работать без стоков в окружающую среду.