Описание технологического процесса и схемы

 

На установке производится химическая, механическая и ионообменная очистка исходной речной воды и парового конденсата, возвращаемого из системы теплообменных аппаратов и паровой турбины FTP 901 производства карбамида с получением глубоко-обессоленной воды (ГОВ), используемой в системе питания парового котла цеха Карбамид.

Вода и паровой конденсат освобождаются от взвесей, солей жесткости, умягчаются и обескремниваются, что обеспечивает устранение накипных отложений, солевых заносов и коррозионных повреждений котельного оборудования, паровой турбины и теплообменного оборудования цеха Карбамид.

Процесс приготовления глубокообессоленной воды состоит из следующих стадий:

1. Предварительной очистки речной воды;

2. Частичного обессоливания осветленной воды;

3. Очистки парового конденсата;

4. Глубокого обессоливания смеси частично обессоленной воды и парового конденсата.

 

ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ОЧИСТКА РЕЧНОЙ ВОДЫ

Предварительная очистка речной воды производится путем ее осветления - коагуляции и доосветления - фильтрации через слой антрацита. Коагуляция - это сумма мероприятий, направленных на очистку воды от грубой и тонкой взвеси, коллоиднодисперсных веществ, а также обесцвечивание воды путем введения в обрабатываемую воду специального реагента - коагулянта.

Коагуляция предназначена для предварительного удаления веществ, которые вредно влияют на состояние ионитов или недостаточно ими задерживаются.

К таким веществам относятся механические примеси (взвесь), органические соединения, соединения железа, кремния.

На протекание процесса коагуляции влияют следующие основные факторы:

а) качество исходной воды;

б) величина дозы коагулянта;

в) температура процесса;

г) рН-среды;

д) условия перемешивания воды с коагулянтом.

В качестве коагулянта в производстве используется сернокислый алюминий Al₂(SО₄)₃. При наличии в воде бикарбонатов протекает реакция:

 

При остаточной щелочности воды (0,3-0,5) ммоль/дм3 весь Al₂(SО₄)₃ выделяется в виде Аl(ОН)₃.

Образующиеся микрохлопья Аl(ОН)₃ слипаются с коллоидами взвеси и между собой, образуют макро хлопья размером (1-2) мм и более, которые выпадают в осадок.

Доза коагулянта возрастает с увеличением мутности исходной воды. Высокое солесодержание благоприятно сказывается на процессе коагуляции. Доза коагулянта устанавливается экспериментально в характерные различные периоды года, и уточняется при эксплуатации. Обычно доза коагулянта находится в пределах (0,5÷1,2) ммоль/дм³.

 

При проведении коагуляции важное значение имеет величина рН среды.

При рН<5,5 AL(OH)₃ ведет себя как щелочь, гидроокись растворяется:

т.е. уменьшение рН ниже 5,5, равно как и увеличение выше 7,5 приводит к нарушению шламового режима осветления.

Для более полного удаления гуминовых соединений следует вести процесс при меньших значениях рН (5,5÷6,5). В этом случае гуматы переходят в трудно растворимые и хорошо коагулируемые гуминовые кислоты.

Соединения железа полнее удаляются при более высоком рН (6,5÷7,5). Поэтому рН должен поддерживаться в пределах (6,5÷7,5).

При низкой щелочности исходной воды, а также при снижении щелочности в паводковый период, резерв щелочности оказывается недостаточным для нейтрализации образующихся при гидролизе ионов водорода и создания нужного значения рН. В этом случае предусматривается подщелачивание воды раствором NaOH.

Увеличение температуры воды в осветлителе ускоряет процесс, улучшает условия отделения взвеси. Кроме абсолютного значения температуры большое значение имеет ее стабильность. Всякое колебание температуры приводит к образованию местных токов и замутнению воды. Поэтому температура в осветлителе не должна изменяться более чем на 1°С за час.

Доосветление воды производится в механических фильтрах путем адгезии мелкодисперсной взвеси на поверхности зерен антрацита и механического задержания частиц взвеси в фильтрующем слое. На выходе из механических фильтров взвешенных частиц в воде должно быть не более 2 мг/дм³. Кроме взвеси фильтры задерживают большую часть микроорганизмов.

Речная вода поступает на установку после станции осветления цеха водоснабжения с температурой (1÷25)°С (в зависимости от времени года) и давлением не менее 0,8 кгс/см². Насосом G 516 A,S с массовым расходом не более 125 т/ч через подогреватели Е 509 bis, E 509 вода подается в осветлитель Q 501. Расход воды контролируется по FR 501.

Температура воды на выходе из подогревателей поддерживается (30±1)°С подачей в подогреватель Е 509 bis парового конденсата из производства карбамида или в Е 509 острого пара давлением 4,5 кгс/см² через регулирующий клапан TCV 505. В воду на входе в осветлитель дозируются (3-5)% раствор едкого натра (NaOH) и (4-6)% раствор сернокислого алюминия Al₂(SO₄)₃.

Доза Al₂(SO₄)₃ в зависимости от состава речной воды находится в пределах (0,5÷1,2) ммоль/дм³. Доза едкого натра зависит от остаточной щелочности (карбонатной жесткости) осветленной воды и рН коагулируемой воды в зоне смешения, которая поддерживается в пределах (6,5÷7,5).

Регулирование дозировки коагулянта производится вручную, изменением нагрузки насоса-дозатора G 504 A, S.

В осветлителе Q 501 путем коагуляции речной воды происходит ее очистка от грубой и тонкой взвеси, коллоидных веществ и обесцвечивание. Речная вода поступает в нижнюю часть осветлителя в зону смешения через 12-ти секционный распределитель, в котором из воды удаляется воздух и углекислый газ (СO₂), так как наличие их в воде может вызвать в осветлителе взмучивание и вынос шлама. Перемешивание речной воды и реагентов в осветлителе производится мешалкой РА 511 только в зоне смешения. Контроль за рН ведется по рН-метру AР 506.

Продукты коагуляции выделяются в виде хлопьев, которые поддерживаются поднимающимся потоком воды во взвешенном состоянии и образуют зону взвешенного шлама, т.е. контактную среду, выполняющую роль взвешенного фильтра. Высота зоны контактной среды - 2,5м. У верхней границы зоны контактной среды вода освобождается от взвешенных хлопьев, проходит через зону осветления, высота которой 1м, и по водосборному коллектору поступает в механические фильтры Р 502 А,В.

Для эффективной и экономичной работы осветлителя необходимо:

а) не допускать резких колебаний его нагрузки и температуры речной воды;

б) производить правильное регулирование высоты шламового фильтра.

Регулирование шламового фильтра производится продувкой. Недостаточная продувка может вызвать чрезмерное увеличение высоты шламового фильтра и вынос шлама с осветленной водой. Большая продувка может уменьшить высоту шламового фильтра, что ухудшает прозрачность осветленной воды, а также приводит к излишнему ее расходу. Продувка накапливающегося в осветлителе шлама производится в зависимости от качества осветленной воды (по АР 504).

Вручную открывается клапан XV 501 для промывки шламоприемных труб и разрыхления шлама в зоне осаждения осветлителя. Затем вручную открывается клапан XV 502, закрывается клапан XV 501 и шлам из осветлителя сбрасывается в промливневую канализацию.

Для контроля за работой осветлителя предусмотрены четыре пробоотборные точки:

АР 501 - из зоны осаждения,

АР 502 - из зоны смешения,

АР 503 - из зоны контактной среды,

АР 504 - из зоны осветления.

После осветления вода поступает в механические фильтры Р 502 А,В для окончательной очистки от мелкодисперстной взвеси. Фильтры Р 502 А,В загружены дробленым антрацитом фракции (0,8÷1,8) мм.

При достижении на фильтре перепада давления dPIAH 502 А,В более 1 кгс/см² или увеличении массовой концентрации взвешенных веществ в доосветленной воде более 2 мг/дм³, он отключается для взрыхляющей промывки (см. рис.4.1.).

Взрыхляющая промывка фильтров осуществляется осветленной водой, подаваемой из емкости Q 502 насосом G 506 A,S. Механический фильтр - цилиндрический аппарат с приваренными к нему эллиптическими днищами. Внутри фильтра, в нижней цилиндрической части, установлена горизонтальная перегородка - ложное днище, имеющая отверстия, в которые ввернуты фильтрующие колпачки. На ложное днище загружен фильтрующий материал - дробленый антрацит.

Осветленная вода после фильтров Р 502 А,В поступает в емкость Q 502, откуда насосом G 505 А,В,S подается на дальнейшую очистку - стадию частичного обессоливания.

Емкость Q 502 имеет перелив в промливневую канализацию, снабжена уровнемером LT 501. При достижении минимального уровня LIRSAL 501 - 20%, предусмотрено отключение насосов G 505 A,B,S; G 506 A,S.

Часть осветленной воды используется для приготовления растворов на стадии предварительной очистки воды:

а) для разбавления едкого натра в емкости D 503S;

б) для разбавления коагулянта в емкостях D 504 A,S;

в) для заполнения вакуум-бака D-4.