Produkcja energii elektrycznej wiąże się ze zużyciem ogromnych ilości wody stanowiącej podstawowe medium w obiegu oraz istotny czynnik chłodzący. Uzdatnianie wody chłodniczej obejmuje m.in. filtrację mechaniczną oraz jej zmiękczanie. W przypadku wody obiegowej wymagana jest również demineralizacja za pomocą odwróconej osmozy.
Spis treści:
- Woda w przemyśle energetycznym – wymagania
- Metody uzdatniania wody w przemyśle energetycznym
- Dobór systemów i urządzeń do uzdatniania wody w przemyśle energetycznym
- Uzdatnianie wody dla przemysłu energetycznego – podsumowanie
Woda w przemyśle energetycznym – wymagania
Powszechny dostęp do energii to filar postępu gospodarczego w społeczeństwach całego świata. Fundamentem rozwoju infrastruktury energetycznej jest z kolei woda, która bierze udział w całym cyklu życia zasobów – od wydobycia surowców, ich oczyszczanie i obróbkę, poprzez chłodziwa w elektrowniach jądrowych lub cieplnych, aż po stanie się paliwem dla elektrowni wodnych.
Jakość wody przeznaczonej na cele energetyki określa norma PN-85/C-04601: Woda do celów energetycznych – Wymagania i badania jakości wody dla kotłów wodnych i zamkniętych obiegów ciepłowniczych
W obiektach energetycznych woda niezbędna jest do chłodzenia (skraplaczy, oleju, wodoru, łożysk urządzeń), a także do uzupełnienia strat w obiegach kotłowym i ciepłowniczym.
Najwięcej wody zużywa się na cele chłodzenia, przy czym wymagania stawiane wodzie chłodzącej są najniższe. Nie powinna ona zawierać zanieczyszczeń mechanicznych, które mogą się osadzać w rurkach skraplaczy i chłodnic. Niepożądana jest również obecność związków o właściwościach korodujących, nadmierna ilość kwaśnych węglanów oraz wapnia i magnezu odpowiedzialnych za kamień w wodzie oraz substancji organicznych i drobnoustrojów mogących rozwijać się w instalacji.
Najwyższe wymagania stawiane są wodzie uzupełniającej obieg parowo-wodny, przy czym wymagania te rosną w miarę podwyższania parametrów kotła.
Woda kotłowa nie może zawierać związków powodujących powstawanie kamienia kotłowego lub innych osadów, korozji oraz substancji o właściwościach spieniających. Prawo w tej kwestii stale ewoluuje zaostrzając ograniczenia i przesuwając popyt w kierunku zerowego zrzutu cieczy w postaci ścieków. W praktyce oznacza to konieczność wzrostu innowacji w zakresie filtracji wody. Odpowiedzią na takie zapotrzebowanie są coraz bardziej zaawansowane technologie uzdatniania wody dla przemysłu energetycznego gwarantujące optymalną jakość cieczy oraz wysoki poziom jej recyklingu w świecie, który z każdym rokiem konsumuje coraz więcej energii elektrycznej.
Jeśli chcesz wiedzieć, jak uzdatniać wodę dla przemysłu energetycznego, skontaktuj się z ekspertem w branży.
Nie ulega wątpliwości, że w kontekście postępującego kryzysu klimatycznego, technologie służące generowaniu energii elektrycznej powinny zmierzać w kierunku minimalizowania zużycia wody. Dokonując zmian w globalnej polityce energetycznej, szefowie rządów muszą brać pod uwagę aktualny stan gospodarki wodnej, szczególnie przy postępujących zmianach i nasilających się restrykcjach w zakresie emisji szkodliwych gazów. To stosunkowo łatwy do rozwiązania problem dla krajów posiadających dostęp do dużych zasobów wody. W bardziej skomplikowanej sytuacji są państwa o ograniczonej ilości tego surowca.
Spory problem stanowią też długotrwałe letnie upały, które z jednej strony doprowadzają do wzmożonego wykorzystywania wentylacji w budynkach, a z drugiej wpływają na obniżanie się poziomu wód w ciekach rzecznych lub w sztucznych zbiornikach. Duży nacisk stawia się w związku z tym na rozwiązania wykorzystujące zamknięte obiegi wody. To z kolei może wpływać na sprawność procesów oraz jednostkowy koszt wytwarzania energii.
Metody uzdatniania wody w przemyśle energetycznym
W kwestii doboru optymalnych metod uzdatniania wody dla przemysłu energetycznego olbrzymie znaczenie mają wyniki profesjonalnego badania wody.
Metody uzdatniania wody w przemyśle energetycznym zależą od jej przeznaczenia i obejmują między innymi eliminację zanieczyszczeń mechanicznych i biologicznych, redukcję osadów mineralnych, a także ograniczenie zjawisk korozyjnych.
Uzdatnianie wody dla przemysłu energetycznego ma na celu bezawaryjną i ekonomiczną pracę instalacji, a także przedłużenie żywotności i wydajności stosowanych urządzeń oraz technologii.
Uzdatnianie wody chłodzącej oznacza zatem usuwanie zanieczyszczeń stałych, kamienia kotłowego i biofilmu. Filtracja wody obiegowej jest bardziej skomplikowana, ponieważ dodatkowo wymaga demineralizacji.
Typowe procesy stosowane do uzdatniania wody w przemyśle energetycznym to:
- Filtracja mechaniczna (eliminacja zanieczyszczeń stałych)
- Zmiękczanie wody (usuwanie przyczyny powstawania kamienia kotłowego, ochrona wymienników i rur)
- Redukcja stężenia manganu i żelaza (ochrona powierzchni wymiany ciepła, zabezpieczenie rur)
- Dozowanie inhibitorów korozji i biocydów (ochrona przed rdzą, poprawa odczynu pH)
- Odwrócona osmoza (produkcja wody demineralizowanej dla kotłowni)
- Dezynfekcja wody (eliminacja zanieczyszczeń mikrobiologicznych, w tym bakterii z grupy Legionella)
Dobór systemów i urządzeń do uzdatniania wody w przemyśle energetycznym
Filtracja wody dla energetyki wymaga stosowania kilku technologii. Realizacja konkretnych działań powinna być również poprzedzona przeglądem wymagań i specyfiki procesów zachodzących w danym zakładzie oraz analizą wody przeprowadzoną przez akredytowane laboratorium.
Przemysłowe filtry mechaniczne, czyli eliminacja zanieczyszczeń stałych
Filtrowanie zanieczyszczeń mechanicznych ma na celu usunięcie z wody cząstek o średnicy większej niż 1 µm i jest to zazwyczaj pierwszy etap jej uzdatniania. Końcowy efekt tego procesu zależy od rodzaju zanieczyszczeń występujących w wodzie, granulacji materiału filtracyjnego, prędkości przepływu i wielkości złoża filtracyjnego. Mechaniczne filtry narurowe zabezpieczają cały system uzdatniania wody, chroniąc instalację oraz urządzenia przed uszkodzeniem.
Przemysłowe zmiękczacze wody, czyli eliminacja jonów odpowiedzialnych za wysoki stopień twardości
Osady mineralne powodują zmniejszanie przekroju rur i wzrost oporów przepływu, a w efekcie pogorszenie własności elementów wymieniających ciepło oraz sprawności zaworów.
Na potrzeby poprawy jakości wody w kontekście kamienia kotłowego stosuje się w energetyce przemysłowe zmiękczacze wody przeznaczone do pracy na dużych wydajnościach i większym przepływie. Do zmiękczania wody służą kwaśne kationity sodowe (rzadziej
wodorowe). Praca takiego kationitu polega na wymianie obecnych w wodzie jonów wapnia i magnezu na jony sodowe. Montaż zmiękczaczy wody eliminuje tym samym ryzyko związane z gromadzeniem się osadu mineralnego w rurach i wymiennikach ciepła.
W niektórych przypadkach sprawdzają się także metody chemiczne, takie jak dekarbonizacja wody (usuwanie twardości węglanowej) za pomocą wapna oraz strącanie fosforanowe (skuteczne, ale dość kosztowne), którego produktem jest mulista zawiesina wymagająca usunięcia w odmulniku.
Przemysłowe odżelaziacze i odmanganiacze, czyli redukcja stężenia żelaza i manganu
Niezwykle ważnym elementem systemu uzdatniania wody dla energetyki jest usuwanie nadmiaru żelaza i manganu. Zarówno żelazo, jak i mangan w wodzie są zjawiskiem niepożądanym ze względu na szereg szkód technicznych, które mogą wyrządzić. Oba metale mają bowiem tendencję do wytrącania się w formie nierozpuszczalnych osadów, które poprzez zmniejszanie światła przewodów, prowadzą do spadków wydajności całej instalacji. Obecność tych pierwiastków może być również przyczyną rozwoju mikroflory bakteryjnej, w tym niebezpiecznych bakterii żelazistych, które mogą prowadzić do skażenia mikrobiologicznego całego systemu energetycznego. Aby zapobiec tym niekorzystnym zjawiskom, montuje się przemysłowe odmanganiacze i przemysłowe odżelaziacze wody.
Przemysłowa odwrócona osmoza, czyli demineralizacja wody
Demineralizacja wody w przemyśle, np. do kotłowni, odbywa się zazwyczaj na membranie osmotycznej. Przemysłowa odwrócona osmoza o dużych wydajnościach pozwala produkować wodę o bardzo niskim zasoleniu.
Przypominam, że woda trafiająca do systemu odwróconej osmozy powinna charakteryzować się SDI poniżej 5, a jednocześnie nie może zawierać żelaza, manganu i chloru. W przemysłowych jednostkach odwróconej osmozy stosuje się zazwyczaj membrany o wielkości 8 cali i spiralnym typie zwinięcia.
Piotr Pisarski
Kondycjonowanie i dezynfekcja wody
Kotły i turbiny używane do produkcji ciepła i elektryczności to urządzenia wyjątkowo wrażliwe na korozję i wszelkiego rodzaju osady. Eliminacja z wody przyczyny powstawania tych zjawisk ma zatem zasadnicze znaczenie dla żywotności, eksploatacji i bezpieczeństwa całych systemów energetycznych.
W związku z powyższym, optymalizacja jakości wody dla przemysłu energetycznego obejmuje kondycjonowanie wody, czyli korygowanie jej parametrów fizykochemicznych przy pomocy specjalistycznych preparatów chemicznych. Jest to bardzo skuteczny sposób walki z rdzą (inhibitory korozji) oraz ze skażeniem mikrobiologicznym, a także metoda na uzyskanie optymalnego pH wody.
Rolą inhibitorów jest zapobieganie korozji. Nie są one natomiast przeznaczone do czyszczenia instalacji. Inhibitory dodaje się do wody według indywidualnych ustaleń, jednak zawsze zgodnie z zaleceniami producenta w kwestii dawki. Przypominam też, że inhibitor musi być stale obecny w instalacji, dlatego konieczne jest uzupełnianie preparatu na bieżąco.
Piotr Pisarski
Do dezynfekcji wody w energetyce stosuje się głównie generatory dwutlenku chloru, które zabezpieczają instalację przed skażeniem mikrobiologicznym i rozwojem biofilmu, usuwając nawet bakterie Legionella.
Profesjonalne systemy wytwarzania i dozowania roztworu dwutlenku chloru pozwalają na automatyczne sterowanie procesem dezynfekcji wody poprzez bezpośrednie dozowanie roztworu do instalacji lub zastosowanie zbiornika magazynującego z jedną, dwoma lub trzema pompami.
Uzdatnianie wody dla przemysłu energetycznego – podsumowanie
System uzdatniania wody dla przemysłu energetycznego za każdym razem dobiera się indywidualnie, zgodnie z potrzebami i wymaganiami konkretnego procesu. Aby osiągnąć należytą jakość wody, zazwyczaj konieczne jest symultaniczne stosowanie kilku metod, takich jak filtracja mechaniczna, zmiękczanie wody, demineralizacja oraz redukcja stężenie żelaza i manganu.
