Извлечение хрома из воды, используемой в градирнях теплоэлектростанций (стр. 2 из 3)

Из деаэратора питательная вода питательным насосом 7, приводимым в действие электродвигателем или специальной паровой турбиной, подается в группу подогревателей высокого давления (ПВД).

Регенеративный подогрев конденсата в ПНД и ПВД — это основной и очень выгодный способ повышения КПД ТЭС. Пар, который расширился в турбине от входа до трубопровода отбора, выработал определенную мощность, а поступив в регенеративный подогреватель, передал свое тепло конденсации питательной воде (а не охлаждающей!), повысив ее температуру и тем самым сэкономив расход топлива в котле. Температура питательной воды котла за ПВД, т.е. перед поступлением в котел, составляет в зависимости от начальных параметров 240—280 °С. Таким образом замыкается технологический пароводяной цикл преобразования химической энергии топлива в механическую энергию вращения ротора турбоагрегата.

Газообразные продукты сгорания топлива, отдав свою основную теплоту питательной воде, поступают на трубы экономайзера 24 и в воздухоподогреватель 25, в которых они охлаждаются до температуры 140—160 °С и направляются с помощью дымососа 27 к дымовой трубе 26. Дымовая труба создает разрежение в топке и газоходах котла; кроме того, она рассеивает вредные продукты сгорания в верхних слоях атмосферы, не допуская их высокой концентрации в нижних слоях.

Если на ТЭС используется твердое топливо, то она снабжается топливоподачей и пылеприготовительной установкой. Прибывающий на ТЭС в специальных вагонах уголь разгружается, дробится до размера кусков 20—25 мм и ленточным транспортером подается в бункер, вмещающий запас угля на несколько часов работы. Из бункера уголь поступает в специальные мельницы, в которых он размалывается до пылевидного состояния. В мельницу непрерывно специальным дутьевым вентилятором подается воздух, нагретый в воздухоподогревателе. Горячий воздух смешивается с угольной пылью и через горелки котла подается в его топку в зону горения.

Пылеугольная ТЭС снабжается специальными электрофильтрами, в которых происходит улавливание сухой летучей зоны. Зола, образующаяся при горении топлива и не унесенная потоком газов, удаляется из донной части топки и транспортируется на золоотвалы.

Схематическое изображение оборудования и связей между ним, представленное на рис. 2.2, достаточно наглядно. Но представление всех связей даже для схемы, показанной на рис. 2.2, вызывает немалые трудности. Поэтому, для изображения оборудования электростанции во всей его взаимосвязи по пару, конденсату, питательной воде используют тепловые схемы — графическое изображение отдельных элементов и трубопроводов с помощью условных обозначений. Привыкнув к условным обозначениям, легко прочитать даже самую сложную тепловую схему. Пример тепловой схемы рассмотренной ТЭС приведен на рис. 2.5. При этом для более легкой идентификации мы сохранили одинаковые номера для одинакового оборудования.

Глава 2. ИЗВЛЕЧЕНИЕ ХРОМА ИЗ ВОДЫ, ИСПОЛЬЗУЕМОЙ В ГРАДИРНЯХ

Во многих промышленных процессах приходится отводить большие количества тепла. Для этой цели в качестве теплоносителя обычно применяют воду, циркулирующую в системе. К этой воде обычно добавляются различные химические соединения, в том числе и различные хроматы, являющиеся ингибиторами коррозии. Охлаждающая вода, содержащая добавки, проходит через теплообменник, нагревается, а затем поступает в градирню, где охлаждается и снова подается в теплообменник.

Поскольку в градирне происходит испарение, концентрация различных добавок и других твердых веществ, растворенных в охлаждающей воде, повышается. Чтобы поддерживать концентрацию растворенных веществ на допустимом уровне некоторая часть охлаждающей воды постоянно отводится из градирни и сбрасывается в сток.

Эти сточные воды обычно называют сбросовым потоком. Естественно, что в систему необходимо добавлять свежую воду, чтобы компенсировать уменьшение объема охлаждающего агента за счет испарения и сброса. К свежей воде также необходимо добавлять хроматы и другие химические агенты, так как часть их была удалена из системы вместе со сбросовой водой.

Необходимость дополнительного введения относительно дорогостоящих ингибиторов коррозии приводит к повышению стоимости процесса охлаждения. Кроме того, наличие относительно высоких концентраций этих веществ в сбросовых водах вызывает трудности при их удалении. Это связано с тем, что шестивалентный хром токсичен и его сброс в канализации и водоемы строго регламентируется законодательством по охране окружающей среды.

Процесс предусматривает предварительную обработку охлаждающей воды, содержащей шестивалентный хром, в результате которой последний в основном превращается в бихроматы. После этого раствор подвергают обратимому осмосу через пористую мембрану, позволяющую проходить ионам бихромата. В результате этого процесса происходит значительное уменьшение жесткости воды и снижения концентрации растворенных твердых веществ. Умягченная охлаждающая вода, содержащая ионы бихромата, может быть направлена для повторного использования в процессе. Вода, сбрасываемая в сток, содержит значительно меньшие количества вредных соединений хрома.

Процесс 2 представляет собой метод диализа для селективного удаления хроматов из сбросовых вод градирен, содержащих также соединения кальция и магния. Предпочтительный перенос хроматов через стенки пористых мембран достигается путем воздействия на обратимую реакцию диссоциации хромовой кислоты за счет подбора соответствующих значений рН. Желательно, чтобы сбросовые воды контактировали с внешней поверхностью мембраны, при одновременной циркуляции свежей воды, не содержащей хроматов, через отверстия мембраны. Циркулирующая вода собирает частицы, проникающие через мембрану, которые могут быть повторно 1 использованы для ингибирования коррозии.

Глава 3.ВОЗДЕЙСТВИЕ ВЫБРАСЫВАЕМЫХ ИЗ ГРАДИРЕН АЭРОЗОЛЕЙ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

Работающая градирня выбрасывает в атмосферу нагретый до 35-45°С насыщенный водяными парами воздух, содержащий капли воды размером 100–500 мкм в количестве 0,5–1 г на 1 м3 воздуха. С парами в атмосферу поступает примерно 95% тепла, отводимого от охлаждаемого оборудования, а оставшаяся часть тепла отводится в водоисточники с продувочной водой. Интенсивность теплового потока на выходе из градирни в зависимости от тепловой нагрузки может достигать 250–300 кВт/м2. Он создает факел тумана (паровой факел), поднимающийся на высоту до 150–300 м и распространяющийся в направлении ветра на 2–10 км. Наличие парового факела является неотъемлемым признаком мокрых градирен, работающих по принципу испарительного охлаждения воды.

При работе на промплощадке большого количества мокрых градирен и определенном сочетании погодных условий группа факелов может формировать в районе предприятия местный микроклимат с повышенной влажностью атмосферного воздуха. Кроме того, при наличии в атмосферном воздухе газообразных примесей выходящая из градирни влага может с ними взаимодействовать и образовывать вредные для окружающей среды соединения.

Капли воды распространяются в атмосфере в районе градирен и увлажняют поверхность земли и близрасположенные сооружения, а в зимний период вызывают их обледенение.

Градирни размещают по отношению к жилым застройкам с учетом розы ветров. При этом следует предусматривать санитарно-защитные зоны. Зона выпадения капельной влаги на поверхности земли — имеет форму элипса с большой осью, проходящей через центр градирни в направлении ветра. Наибольшая интенсивность выпадения капель на поверхность земли в этой зоне находится на большой оси элипса на расстоянии примерно двух высот градирни. Размер зоны зависит от высоты градирни, скорости ветра, степени турбулентности воздуха в приземном слое, концентрации и крупности капель, а также от температуры и влажности атмосферного воздуха.

При оценке вредности выноса хрома из градирен необходимо принимать во внимание концентрацию шестивалентного хрома в воздухе, создаваемого за счет других источников (фоновые концентрации).

Глава 4. ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ ХРОМА

В зависимости от степени загрязнения и предъявляемых санитарных требований сточные воды могут быть спущены в водоем либо сразу, либо после очистки (механической, химической, биологической). Бытовые сточные воды образуются в результате приготовления пищи, мытья посуды, уборки помещений, функционирования санитарных узлов, прачечных и бань. Такая вода представляет неустойчивую полидисперсную систему, в которой содержатся растворенные частицы – от грубых до высокодисперсных (молекулы и ионы). Относительно постоянный состав имеют загрязнения растительного и животного происхождения. Все это – органические вещества.

К неорганическим загрязнениям относят песок, глину, частицы руды, шлак, мел, минеральные соли, масла. Бытовые сточные воды содержат микроорганизмы. Это могут быть бактерии, дрожжевые и плесневые грибки, мелкие водоросли, яйца гельминтов, вирусы. Атмосферные сточные воды образуются в результате выпадения атмосферных осадков. К ним кроме дождевых относятся воды, образующиеся при таянии снега, полива улиц. Загрязнены эти воды органическими и минеральными веществами, содержащимися в атмосфере и на грунте.