Woda DEMI i Actiflo w Elektrowni Pątnów

Transkrypt

1 Woda DEMI i Actiflo w Elektrowni Pątnów Veolia Water Technologies Sp. z o.o. Pątnów to jedno z osiedli miasta Konina, położone w pobliżu jeziora Gosławickiego i Pątnowskiego. Elektrownia Pątnów o maksymalnej mocy 1646 MW ( MW) zlokalizowana jest nad jeziorem Gosławickim, skąd czerpie wodę do chłodzenia i napędzania turbin parowych w tym celu używana jest para wytwarzana z wody zdemineralizowanej uzyskiwanej ze stacji demineralizacji wody. TAB. 1 Parametry wody surowej Jest to stacja posiadająca trzy linie technologiczne urządzeń o wydajności 3 x 66 m 3 /h. Jednak zanim woda surowa trafi na stację demineralizacji, przechodzi proces wstępnego przygotowania, za który odpowiada układ dwóch linii Actiflo i filtrów multimedialnych. Źródłem wody do chłodzenia turbin jest woda z jeziora Gosławickiego o głębokości 5,3 m i powierzchni 380 ha. To woda o zmiennej sezonowości, która pod względem parametrów fizycznych charakteryzuje się przede wszystkim wysoką temperaturą spowodowaną zrzutem wody ze skraplaczy, a ponadto zmienną Ogólny Węgiel Organiczny (z próby wody surowej) mg/l Ogólny Węgiel Organiczny (z próby wody filtrowanej, RWO) mg/l 3,4 2 (spodziewany wzrost w okresie jesiennym) Temperatura C 7 30 Tlen rozpuszczony mg/l O 2 6,2 13,8 Zawiesina mg/l 0,2 25 ph 7,2 8,6 ChZT Mn mg/l O 2 4,7 10,48 Wapń mg/l 56,9 105,1 Magnez mg/l 16,5 34,1 Zasadowość mval/l 4,3 6,3 Żelazo mg/l Fe 0,2 0,6 Mangan mg/l Mn 0,01 0,03 mętnością i ilością zawiesiny. Z uwagi na głębokość, stopień zamulenia i wysoką temperaturę jeziora, woda charakteryzuje się znaczną ilością związków organicznych, gdzie wskaźnik OWO może osiągać nawet 90 mgc/l. Tab. 1 przedstawia parametry wody surowej. Oprócz częściowego poboru wody surowej bezpośrednio z jeziora, głównym zasilaniem SUW jest woda po skraplaczach. Układ technologiczny stacji wstępnego uzdatniania wody przedstawia się następująco: Pobór wody po skraplaczach na blokach energetycznych magazynowanie wody surowej w zbiorniku V=500 m 3 i pompowanie przez pompy do SUW koagulacja i sedymentacja ACTIFLO filtracja na otwartych filtrach multimedialnych (płukanych powietrzem i wodą przefiltrowaną) pompowanie pompami między obiektowymi wody przefiltrowanej do stacji demineralizacji wody. W związku z powyższym, do zasilania zmodernizowanej stacji demineralizacji wody wykorzystywana jest woda wstępnie uzdatniona, która później jest poddawana procesom technologicznym, kolejno: filtracja na membranach UF demineralizacja wstępna na membranach odwróconej osmozy I st. demineralizacja na membranach odwróconej osmozy II st. deaeracja wody wstępnie zdemineralizowanej w desorberach wymiana jonowa na układzie jonitów pompowanie wody zdemineralizowanej do sieci zamawiającego. 12 ECiZ 6/2015

2 zdjęcie numeru stworzono system dla obu stacji umożliwiający sterowanie stacją, ale również przedstawiający problemy, takie jak niesprawne urządzenie czy przekroczone parametry. Zakres kompletnej budowy stacji uzdatniania wody obejmował między innymi: wykonanie układów ssawnych wodę po skraplaczach z rurociągów Ø2000 na blokach energetycznych, budowę nowego żelbetowego zbiornika magazynowego wodę surową V=500 m 3, budowę nowego budynku wstępnego uzdatniania wody, w którym umieszczono dwa reaktory Actiflo, cztery filtry ze złożem mieszanym (antracyt, piasek, żwir) oraz separator lamelowy, wykonano dwa zbiorniki podziemne (pod stacją) V=250 m 3 wody przefiltrowanej/wstępnie przygotowanej oraz zbiornik wód popłucznych, z którego odzyskiwane jest ~40% ścieków z płukań filtrów, modernizację stacji demineralizacji wody, w której dobudowaną trzecią linię demineralizacji oraz przebudowano i wymieniono moduły UF i odwróconej osmozy, dodano desorber, dodatkowe dwa reaktory ze złożem dwujonitowym, zbiorniki neutralizacji ścieków, wykonano instalacje dozowania flokulantu, kwasu, koagulantu, wodorotlenku sodu, RYS. 1 Schemat Ideowy wstępnego uzdatniania wody ACTIFLOC RYS. 2 Rysunek ideowy Actiflo Stacja po miesięcznym ruchu próbnym, który obejmował czynności sprawdzające, awarie i prawidłowości uruchomień poszczególnych urządzeń, została uruchomiona i przekazana do eksploatacji w grudniu Podczas dotychczasowej pracy nie zaobserwowano żadnych odchyleń od deklarowanych parametrów. Woda surowa pobierana jest częściowo bezpośrednio z jeziora Gosławickiego, częściowo z układu chłodzącego turbiny trafia do węzła Actiflo, gdzie poddana jest procesowi koagulacji i sedymentacji. Funkcją technologiczną układu Actiflo jest redukcja zawiesiny, zawartości substancji organicznych oraz obniżenie barwy i obniżenie mętności uzdatnianej wody. Proces Actiflo składa się z dwóch ciągów technologicznych, a te z kolei składają się z następujących głównych jednostek: komory koagulacji z mieszadłem, komory dozowania z mieszadłem, komory dojrzewania z mieszadłem, osadnika ze zgarniaczem i z lamelowym modułem płytowym, układów recyrkulacji (pompa recyrkulacji, hydrocyklon, itp.), układów dozowania koagulantu, układów dozowania mikropiasku, układów przygotowania i dozowania flokulantu. Zasilanie Actiflo znajduje się w dolnej części urządzenia. W pierwszym etapie procesu koagulant oraz kwas dozowany jest do wody surowej przed wlotem do reaktora. Komora koagulacji jest wyposażona w mieszadło celem zoptymalizowania procesu koagulacji wody surowej oraz wymieszania chemikaliów. Woda z chemikaliami (kwas i koagulant) trafia z komory koagulacji do komory dozowania, tym razem górną częścią. Tutaj do wody dodawany/zawracany ECiZ 6/

3 Mętność [NTU] ,2 1,3 po Actiflo średnio 0,5 po filtrach Zawiesina [mg/l] 0,2 25 0,02 0,8 OWO [mg/dm 3 ] Średnio 5,7 średnio 3,1 ph 7,2 8,6 < 7,4 Krzemionka [mg/l] średnio 15,7 średnio 15,3 Wydajność [m 3 /h] 2 x 320 TAB. 2 Parametry wody w Actiflo w dotychczasowej pracy w sezonie zimowym FOT. 1 Budynek Wstępnego Przygotowania Wody FOT. 2 Odpływ z Actiflo jest mikropiasek. Ziarenka piasku stanowią zarodki do tworzenia kłaczków w kolejnych etapach procesu. Następie woda z zawiesiną mikropiasku i ze zdestabilizowanymi koloidami górną częścią trafia do komory dojrzewania, gdzie dozowany jest flokulant dostarczony ze stacji wytwarzania flokulantu. Polimer łączy mikropiasek i zdestabilizowane koloidy w duże konglomeraty kłaczków o wysokiej gęstości. W celu zoptymalizowania procesu flokulacji i łączenia się cząstek skoloidowanych z piaskiem, komora została wyposażona w mieszadło wolnoobrotowe. W pełni uformowane i obciążone mikropiaskiem kłaczki trafiają do osadnika lamelowego jest to ostatni etap procesu. Kłaczki zawiesin sedymentują i osadzają się na dnie osadnika. Osadzone kłaczki zgarniane są w sposób ciągły zgarniaczem do leja i następnie odprowadzane przez układ pomp. Oczyszczona woda przepływa w kierunku z dołu do góry przez strefę lameli i jest odbierana ponad lamelami przez koryta odbiorcze w taki sposób, aby zapewnić równomierne obciążenie lamel. Jak wcześniej wspomniano, Actiflo posiada układ recyrkulacji mikropiasku składający się z dwóch pomp, które odbierają mikropiasek wraz z kłaczkami zawiesin z dna leja, następnie w hydrocyklonie mikropiasek jest oddzielany od kłaczków zawiesin i wprowadzany ponownie do komory dozowania mikropiasku. W ten sposób mikropiasek krąży w układzie Actiflo. Oddzielone w hydrocyklonie zawiesiny są usuwane Finalnym produktem stacji uzdatniania wody jest woda demineralizowana z układu oczyszczania wód Actiflo w postaci ścieków uwodnionego osadu pokoagulacyjnego i przesłane do lamelowej Instalacji Odzysku Wody, gdzie odzyskiwane i zawracane do układu jest jeszcze pow. 90% wody. Hydrocyklon jest urządzeniem hydraulicznym, bez elementów ruchomych. W trakcie procesu Actiflo występuje niewielka utrata mikropiasku, gdyż sprawność hydrocyklonów w stosunku do oddzielania mikropiasku wynosi 99,9%. Woda wstępnie uzdatniona w procesie ACTIFLO przepływa grawitacyjnie do filtrów multimedialnych, których dno zaopatrzone jest w płaski system drenażowy. Dzięki płaskiemu systemowi drenażowemu o równej dystrybucji mediów płuczących zwiększono wysokość warstwy filtracyjnej (system nie wymaga zastosowania warstwy żwiru na dnie filtra). Zaprojektowana instalacja filtracji w Pątnowie składa się z czterech filtrów o wydajności 160 m 3 /h (4x50%Q) każdy. Filtry wykorzystują zjawisko mechanicznej separacji do usuwania cząstek koloidalnych, które przedostały się na filtry po procesie ACTIFLO. Istnieje możliwość pracy wszystkich 4 filtrów jednocześnie, jak i pracy w systemie 2+2 (2 pracujące + 2 rezerwowe). Filtry wyposażone są w komorę rozdziału umożliwiającą przesył wody na dowolną parę filtrów. Technologia Actiflo oparta jest na szerokim, ponad 150-letnim doświadczeniu, jakie firma Veolia zdobyła w dziedzinie uzdatniania wody i oczyszczania ścieków. W ponad 800 pracujących obiektach na świecie można spotkać instalacje technologiczne Actiflo pracujące w różnych warunkach i zastosowaniach, a zadowolenie i uznanie eksploatatorów są potwierdzeniem skuteczności procesu. Odnosząc się do skuteczności, w tab. 2 przedstawiono podstawowe parametry pracy w dotychczasowym sezonie zimowym węzła wstępnego uzdatniania wody. Należy zaznaczyć, że stosowany mikropiasek kwarcowy czy to do Actiflo, czy to w filtrach piaskowych nie ma jakiegokolwiek wpływu na zawartość krzemionki; co więcej w układzie obserwuje się spadek krzemionki jako wynik nieznacznego współstrącania z solami koagulanta. 14 ECiZ 6/2015

4 W podziemnym zbiorniku betonowym magazynowana jest woda przefiltrowana po stacji wstępnego przygotowania, skąd za pomocą układu pomp podawana jest na stację demineralizacji. Pierwszym etapem demineralizowania jest układ ultrafiltracji. Instalacja ultrafiltracji składa się z identycznych linii, każda o wydajności ~100 m3/h. Filtracja w instalacji ultrafiltracji działa analogicznie do filtracji filtrów żwirowych, jednak ten proces odbywa się przy wykorzystaniu sita molekularnego o średnicy porów 0,01-0,1 µm, przez które woda przepływa pod ciśnieniem rzędu 1,5 bara. Na zakończeniu procesu ultrafiltracyjnego otrzymujemy permeat o mętności <0,2 NTU. Kolejnym etapem demineralizacji wody jest wysokociśnieniowy proces filtracji oraz odsalania wody proces odwróconej osmozy. Podobnie jak w ultrafiltracji, mamy do czynienia z trzema identycznymi liniami. Membrany filtracyjne stosowane do odsalania wody są materiałami o wysokim stopniu dokładności, wykonane z kompozytu poliamidowego. Woda jest tłoczona przez membrany pod ciśnieniem 9-18 barów, wykorzystując przy tym zjawisko dyfuzji. Produktem procesu odwróconej osmozy jest woda o przewodności do 4,8 µs/cm, przy czym, zanim została poddana procesowi, miała blisko 710 µs/cm. Ostatnim elementem stacji demineralizacji wody, a zarazem ostatnim etapem produkcji, są desorbery oraz mieszane złoże jonitowe (tzw. mixbed). Desorbery są urządzeniami wykorzystującymi nadmuch powietrza na rozdeszczoną wodę, co powoduje usunięcie dwutlenku węgla do poziomu ok. 2 mgco2/l. Złoża mieszane z żywicami jonowymiennymi mają zadanie wyeliminować z wody pozostałe kationy i aniony soli, w tym krzemionkę oraz dwutlenek węgla. W tym celu zaprojektowano i dostarczono zbiorniki stalowe wypełnione silnym kationitem i anionitem. Finalnym produktem stacji uzdatniania wody jest woda demineralizowana wykorzystywana na potrzeby produkcji pary zasilającej kotły i turbiny Elektrowni Pątnów I i II. W tabeli 3 przedstawiono parametry wody wyprodukowanej w stosunku do wody surowej (zasilającej): RYS. 3 Ideowy schemat instalacji SUW DEMI w Elektrowni Pątnów II FOT. 3 Actiflo z lokalnymi szafami sterowania ECiZ 6/

5 ;L]LXP_] Mętność [NTU] Zawiesina [mg/l] OWO [mg/dm3] Przewodność [µs/cm] Krzemionka SiO2 [mg/l] BZOL ^`]ZbL ,2 25 5, ,9 Bd[]ZO`VZbLYL bzol n/z n/z 0,06 0,05 0,005 Sód [mg/l] < 0,002 Miedź [mg/l] < 0,001 TAB. 3 Parametry wody w dla SUW DEMI w Elektrowni Pątnów podczas dotychczasowej pracy w sezonie zimowym FOT. 4 Actifloc odpływ z filtrów otwartych FOT. 5 Instalacja ultrafiltracji ciśnieniowej 3 linie technologiczne *** Instalacja oparta o zaawansowaną dociążoną mikropiaskiem koagulację Actiflo wraz z filtracją piaskową, ultrafiltracją oraz membranowym układem demineralizacji wody wraz z doczyszczaniem na desorberze i mixbedach zapewniają wodę zdemineralizowaną o odpowiedniej jakości do procesów technicznych Elektrowni Pątnów I i II. Dzięki zaawansowanej instalacji wstępnego przygotowania wody już na tym etapie uzyskuje się ponad 50% redukcję zanieczyszczeń pochodzenia organicznego, tj. OWO oraz wysoką redukcję pozostałych parametrów, tj. mętność, zawiesina, żelazo, itd., co z pewnością przełoży się na długoletnią poprawną pracę układów membranowej ultrafiltracji i odwróconej osmozy. W celu zwiększenia bezpieczeństwa pracy stacji i zapewnienia ciągłych dostaw wody zdemineralizowanej, zaprojektowano dwie linie technologiczne wstępnego uzdatniania wody Actifloc 2x100% wraz z czterema filtrami (4x50%), a układ demineralizacji FOT. 6 Instalacji do odwróconej osmozy (RO) został zaprojektowany w systemie trzech niezależnych linii o wydajności 33% każda. Mimo zasilania SUW trudną do uzdatniania wodą surową z jeziora Gosławskiego o wysokim stopniu eutrofizacji, wysokiej zawartości związków organicznych i znacznym zasoleniu, instalacja uzyskuje wysokie parametry jakościowe wody, zarówno wstępnie przygotowanej, jak i demineralizowanej, odpowiadające wymaganiom zasilania w wodę DEMI dla kotłów parowych o parametrach nadkrytycznych. FOT. 7 Końcowe wymienniki jonitowe Opisana instalacja została zaprojektowana i zrealizowana przez Veolia Water Technologies, zaliczającą się do czołówki światowych firm dostarczających systemy oczyszczania ścieków, uzdatniania wody i przeróbki osadów ściekowych. Veolia oferuje innowacyjne rozwiązania i usługi, dostosowane do potrzeb klientów. W Polsce firma zrealizowała m.in. instalację uzdatniania wody dla EC Zgierz, EC Elbląg, EC BYTOM, oczyszczalnię ścieków dla PCC Rokita, Anwil S.A., a w trakcie realizacji są oczyszczalnie ścieków z instalacji odsiarczania spalin dla Elektrowni Jaworzno, Rybnik, EC Gdańsk, EC Gdynia, EC Kraków, EC Wrocław i ORLEN Płock oraz oczyszczalnia ścieków przemysłowo deszczowych dla Enea Wytwarzanie sp. z o.o. Elektrownia Kozienice. Fot. Veolia Water Technologies Sp. z o.o. Veolia Water Technologies Sp. z o.o. Warszawa, Puławska 2, tel Kraków, ul. Balicka 48, tel Tychy, ul. Metalowa 3, tel ECiZ 6/2015