Система подготовки питательной воды для котлов

Boiler Feed Water Treatment Process:

The main contaminants to remove are hardness, iron, silica, sodium and chlorides. The basic pretreatment process removes the suspended matter and particles before reverses osmosis and finally deionized in mixed bed or EDI device. RO pre-treatment commonly consists of coagulation, flocculation, clarification, sand filtration, ultrafiltration, etc. Essentially 100% of the suspended particles must be removed in the pre-treatment. RO removes approximately 98% of TDS in raw water.

Mixed bed or EDI is used at the last step to remove the residual ions, producing ultrapure water for feeding boiler. Удельное сопротивление воды в продукте обычно превышает 10M3. Ниже приведено сравнение между смешанным слоем и EDI.

According to the information customer provided we help design the tailored water purification system for customers, taking consideration of invest, space, product quality, etc.

Что такое система подготовки питательной воды для котлов?

Терапия питательной воды котлов необходима для безопасного, эффективного и надежного производства пара на промышленных и энергетических объектах. Котлы передают тепло воде для создания пара. Качество питательной воды существенно влияет на срок службы, эффективность и безопасность системы. Неочищенная вода содержит загрязнения, вызывающие образование накипи, разрушение, перенос и обрастание при высоких температурах/давлениях. Эти проблемы снижают тепловую эффективность, повышают расход топлива, могут привести к выходу из строя оборудования, дорогостоящему простою, техобслуживанию и угрозе безопасности.

Терапия защищает такие активы, как котельные трубы, барабаны, пароперегреватели и ветряные турбины, удаляя или нейтрализуя вредные примеси, поддерживая оптимальный теплообмен, снижая потери энергии и продлевая срок службы устройств. Она также обеспечивает высокое качество пара, что важно для последующих процессов, таких как выработка электроэнергии и производство, где загрязненный тяжелый пар может повредить оборудование и снизить качество продукции.

Игнорирование терапии приводит к значительным финансовым последствиям: снижению производительности из-за отложений, непредвиденным простоям, преждевременному выходу из строя оборудования, увеличению расходов на газ, снижению прибыли и более дорогостоящему обслуживанию. Поэтому инвестиции в надежную терапию - это экономическая, а не просто управленческая необходимость.

How Is Boiler Feed Water Working Process? 

В типичной системе для удаления загрязняющих веществ используются последовательные ступени. Установка зависит от качества исходной воды и типа/давления котла

Обычные фазы:

1. Предварительная обработка: Устраняет крупные взвешенные частицы, мутность, иногда снижает жесткость/органику. Состоит из просеивания, осветления (коагуляция, флокуляция, седиментация), фильтрации (фильтрующая среда, мембрана), кондиционирования (ионный обмен, известь), триггерного угля (хлор, органика).
2. Главная Деминерализация: Устраняет большинство растворенных солей/ионов. Технологии: Обратный осмос (RO). (обычно после умягчения/доочистки, обратный электродиализ (EDR)).
3. Приведение в порядок (усовершенствованная деминерализация): Обеспечивает высокую чистоту для котлов среднего/высокого давления, избавляя их от следов ионов/газов. Технологии: Ионообмен (многослойный, смешанный для максимальной чистоты), электродеионизация (EDI/CEDI) (обычно после обратного осмоса).
4. Деаэрация: Устраняет растворенный кислород/CO2, чтобы избежать ржавчины. Подходы: Термический, вакуумный, дегазация через мембранный слой.
5. Химическое кондиционирование: Включает в себя химикаты для подачи/котельной воды для регулирования pH, удаления кислорода, кондиционирования, продолжающего превращаться в твердые частицы.

Отработанная вода подается в котел. Возвратный конденсат собирается, осветляется и объединяется с подпиточной водой, чтобы минимизировать потребность в свежей воде.

Реальные системы различаются в зависимости от потребностей и исходной воды.

What Technologies Are Used For Boiler Feed Water Treatment System?

В оборудовании используются физические, химические и термические технологии, обычно интегрированные.

• Информация и фильтрация: Предварительные действия для задержанных твердых частиц/турбулентности. Коагуляция/флокуляция/седиментация используют химические вещества для сцепления частиц с целью их удаления. При очистке в среде используются гранулированные слои. Очистка с помощью мембранных слоев (MF, UF) использует поры для удаления частиц, бактерий, инфекций; UF устраняет коллоидный кремнезем, используется перед обратным осмосом.
• Смягчение (ионный обмен): Солевое умягчение устраняет жесткость (Ca, Mg), обменивая их на соль в материале. Смола восстанавливается с помощью рассола.
• Обратный осмос (RO): Мембранная процедура удаляет ~ 99% растворенных солей, кремния, органики, бактерий при высокой нагрузке. Предварительная обработка предотвращает образование накипи.
• Электродиализный поворот (EDR): Электрохимическая процедура, использующая мембраны и электрическое поле для удаления солей. Переключение полярности сводит к минимуму образование накипи. Справляется с большим количеством взвешенных частиц, чем обратный осмос.
• Деминерализация (ионный обмен): Для высокой чистоты избавляется почти от всех ионов. В двух- и многослойных системах используются разные слои для катионов и ионов. Системы со смешанными слоями объединяют материалы для достижения наибольшей чистоты.
• Электродеионизация (EDI/CEDI): Включает в себя смолы, мембраны, электрическое поле. Избавляет от следовых ионов постоянно без химической регенерации. Улучшающая ступень после обратного осмоса.
• Деаэрация (термическая, пылесосом, мембранным слоем): Термический нагрев воды для удаления газов. Вакуум снижает давление. Мембранные используют газопроницаемые мембраны.
• Химическое кондиционирование: Впрыскивает химикаты для контроля коррозии, предотвращения образования накипи, контроля осадка. Кислородные поглотители удаляют кислород. Контроль pH (каустик, амины) сохраняет pH. Ингибиторы/дисперсанты защищают от твердой накипи.

Выбор технологии зависит от исходной воды, необходимой чистоты (нагрузка на котел) и экономики предприятия.

Как мы проектируем систему подготовки питательной воды для котлов?

Проектирование является сложной задачей, учитывающей тип котла/давление, масштаб системы и качество сырой воды.

• Тип/давление котла: Большинство значительных факторов для потребностей в чистоте. Низкое давление ( 60 бар) требует чрезвычайно высокой чистоты (снижение содержания твердых частиц, кремнезема, газов), что требует многоступенчатой обработки (обратный осмос, полировка с использованием смешанного слоя IX или EDI), эффективной деаэрации. При высоких давлениях необходимо удаление кремнезема. Котлы из нержавеющей стали нуждаются в воде с чрезвычайно низкой электропроводностью.
• Размер системы/применение: Масштаб (маленькие коммерческие и большие энергетические) влияет на мощность/избыточность. Огромные заводы нуждаются в постоянных, надежных системах. Применение (технологическое отопление дома, энергетика, фармацевтика) определяет чистоту; турбинный пар требует высокой чистоты.
• Качество сырой воды: Профиль загрязнителя диктует серию инноваций. Высокое содержание твердых частиц требует осветления/фильтрации. Высокая твердость требует умягчения.Высокая TDS/кремнезем требует обратного осмоса/EDR. Высокое содержание газов требует деаэрации. Высокое содержание органики может потребовать использования углерода/АОП.
• Экономические соображения: CAPEX и OPEX имеют огромное значение. Сложные системы стоят гораздо дороже. Анализ стоимости жизненного цикла (LCCA) сравнивает варианты [61] Электроэнергия, химикаты, мембраны/заменители смолы, вывоз мусора - это факторы OPEX.
• Соответствие нормативным требованиям: Питательная вода должна соответствовать требованиям (ASME, ABMA, VGB, EN) и экологическим нормам. Требования устанавливают ограничения по типу котла/давлению.
• Пространство/Отпечаток ноги: Доступная площадь влияет на выбор современной технологии (например, IX требует гораздо больше места, чем RO/EDI).
• Образование отходов: Технологии производят различные отходы (рассол, отработанные химикаты). На выбор влияют стоимость утилизации/нормативные требования. Причуды направлены на полное отсутствие сброса жидкости (ZLD).

Равновесия в макете учитывали чистоту (тип котла центрального отопления/давление), характеристики сырой воды и экономические/экологические элементы.

Мониторинг, контроль и оценка эффективности

Отслеживание и контроль гарантируют постоянное качество воды и эффективную работу. Мониторинг в режиме реального времени позволяет обнаружить отклонения и неполадки на ранней стадии.

Критерии фокусов отслеживаются:

• Проводимость: Общее количество растворенных ионов; указывает на степень примесей. Отслеживание на фазах для оценки эффективности. Ступени катионной проводимости жестких анионов в системах высокой чистоты.
• pH: Кислотность/щелочность; имеет решающее значение для контроля порчи. Контролируется в сырой, обрабатываемой, котловой воде центрального отопления.
• Растворенный кислород (DO): Решающее значение для борьбы с ржавчиной. Необходимо крайне низкое содержание (< 5 ppb) в питательной воде для котлов высокого давления. Интернет-анализаторы проверяют работу деаэратора.
• Кремнезем: Необходим в системах высокого давления для предотвращения отложений накипи/турбин. Интернет-анализаторы позволяют убедиться, что ограничения соблюдены.
• Твердость: Проверяется после размягчения. Онлайн-анализаторы обеспечивают непрерывный контроль.
• Натрий: Отслеживается в системах высокой чистоты после IX/EDI.
• Щелочность: Следите за тем, чтобы контролировать вспенивание, остатки, каустическую коррозию.
• Мутность: Взвешенные твердые частицы; отображает фильтрацию/очистку и закрепляет мембраны.

Методы мониторинга/контроля:

• Онлайн-анализаторы: Постоянные измерения в реальном времени (pH, проводимость, DO, кремнезем и т.д.). Используйте современные датчики.
• Возьмите пробы/лабораторный анализ: Регулярные проверки для подтверждения оперативной информации и оценки нестационарных параметров.
• Системы управления: ПЛК/СКУ автоматизируют процедуру на основе онлайн сигналов (насосы, клапаны, дозирование, рост).
• Получение данных/управление ими: Сбор, хранение, анализ информации для выявления тенденций, производительности, проблем. Облака/IoT используются для наблюдения в реальном времени, аналитики, удаленного доступа.
• Автоматизированное дозирование химических веществ: Интегрированный онлайн-мониторинг позволяет управлять распылением химикатов на основе данных в режиме реального времени.

Производительность проверяется на соответствие спецификациям на питательную воду (производитель котла, стандарты типа ASME). KPI включают: постоянство качества отвержденной воды, эффективность удаления загрязняющих веществ, использование химикатов/энергии, частота отрастания, эффективность мембранного слоя, стоимость продувки. Данные помогают прогнозировать техническое обслуживание и устранение неполадок. ИИ может анализировать информацию для обнаружения аномалий и прогнозирования отказов.

 Эксплуатационные трудности, устранение неполадок и передовые/новые решения

Сложности влияют на качество воды, производительность, расходы и надежность котла центрального отопления. Устранение неполадок и усовершенствованные опции повышают эффективность работы.

Обычные проблемы:

• Мембранное обрастание/накипь: Мембраны RO/EDI загрязняются твердыми частицами, органикой, микроорганизмами, накипью от солей при плохой предварительной обработке. Снижается циркуляция, повышается напряжение.
  • Устранение неполадок: * Выявите напряжение, циркуляцию, отбраковку. Используйте очистку на месте (CIP).
  • Передовые решения: * Устойчивые к обрастанию мембраны, усиленные спейсеры, усовершенствованная предварительная обработка (UF, NF).
• Истощение/загрязнение ионообменного материала: Смолы имеют конечную емкость, нуждаются в восстановлении. Загрязняются органикой, железом, хлором, снижая пропускную способность.
  • Устранение неполадок: * Отображение проводимости / утечки кремнезема. Проверьте регенерацию. Оцените смолу.
  • Передовые решения: * CEDI избавляет от химической регенерации. Улучшенные материалы, улучшенный рост.
• Производительность деаэратора: Неэффективное удаление оставляет высокий уровень DO/CO2, вызывая ржавчину. Проблемы: недостаточный нагрев, борьба со стрессом, повреждение внутренних деталей.
  • Устранение неполадок: * Контролируйте уровень кислорода, температуру, поток/давление пара. Осмотрите внутренние детали.
  • Передовые решения: * Мембранная дегазация для экстремально низкого DO, улучшенные стили деаэраторов.
• Осадок/отложения: Недостаточное удаление твердых частиц приводит к их накоплению в осветлителях, фильтрах, котле.
  • Устранение неполадок: * Просеять мутность/твердость. Проверьте обратную промывку фильтра. Проверить продувку котла.
  • Передовые решения: * Усовершенствованная очистка (VSEP), улучшенные осветлители, автоматизированная продувка.
• Коррозия: Из-за остаточных газов, низкого pH, хлоридов.
  • Поиск и устранение неисправностей: * Контролируйте pH, DO, хлориды. Проверьте элементы.
  • Передовые решения: * Отслеживание электрохимического износа в реальном времени, коррозионностойкие продукты, максимальное применение химических веществ
• Переходящий остаток: Возникает из-за высокого содержания твердых частиц/щелочности в котловой воде или неправильной эксплуатации.
  • Устранение неполадок: * Проверьте чистоту пара (электропроводность, наличие солей, кремния). Проверьте химический состав воды в котле центрального отопления. Процедура проверки.
  • Передовые решения: * Усиленные внутренние компоненты котла центрального отопления, усовершенствованная водоподготовка котла центрального отопления, более строгий контроль питательной воды.

Передовые/новейшие решения: В основе лежит устойчивость, потребность в чистоте, оптимизация расходов.

• Интегрированное оборудование для создания мембранного слоя: Использование UF+RO+EDI улучшает устранение загрязнений, уменьшает количество химикатов/следы от их воздействия
• Отсутствие сброса жидкости (ZLD): Рекуперирует/использует почти всю воду, сокращая количество отходов. Использует MD, кристаллизаторы.
• Передовые процессы окисления (ППО): Использование окислителей (озон, ультрафиолет) для расщепления сложных органических веществ/микрозагрязнителей.
• Электрохимическая терапия: В прошлом EDI, обнаруживает удаление загрязняющих деталей или контроль износа.
• Цифровизация/АИ: Сенсорные блоки, IoT, AI/ML для отслеживания в реальном времени, предиктивного обслуживания, оптимизации, автоматизации. ИИ оценивает информацию для выявления закономерностей, прогнозов, оптимизации дозирования.
• Уникальные адсорбенты: Новые материалы, бережно относящиеся к кремнию, бору и т.д.
• Восстановление энергии: Использование отработанного тепла (например, с атомной электростанции) для таких процедур, как FO/MD, повышает энергоэффективность системы.

Контрарные идеи/прогнозы: 

• Децентрализованная терапия: Более компактные, модульные устройства вблизи фактора использования для адаптации, резервирования, уменьшения количества трубопроводов? (предположение).
• Органическая предварительная обработка: Инженерные биологические процессы для длительного удаления органики/неорганики из сложных источников? (Предположения).
• Прямой пар из воды более низкого качества: Могут ли усовершенствованные материалы/дизайн позволить прямое производство тяжелого пара из немного более загрязненной воды, снижая сложность внешней обработки? Необходимо преодолеть препятствия, связанные с накипью/коррозией. (Высокая степень вероятности).
• Изменение загрязнения: Создать современные технологии, позволяющие не удалять вредные загрязнения, а сразу превращать их в доброкачественные/ценные вещества? (Высокое предположение).

Для устранения препятствий необходимо наблюдение, поиск и устранение неисправностей, а также использование передовых средств. Тенденция направлена на создание интегрированных, автоматизированных, долговечных систем, сокращающих количество химикатов, отходов, электроэнергии, обеспечивающих надежность и чистоту. LCCA необходима для оценки инновационных средств.

Цели терапии питательной водой

Основная цель - подготовка сырой воды к выполнению требований по качеству для безопасной и надежной работы котлов центрального отопления путем удаления или контроля загрязняющих веществ. Ключевыми задачами являются:

• Остановочная шкала: Такие примеси, как кальций, магний и кремний, образуют твердый налет на теплых поверхностях, снижая эффективность, вызывая перегрев и возможный разрыв трубки. Устранение твердых примесей и кремнезема жизненно необходимо.
• Управление рустом: Сжиженные газы (кислород, диоксид углерода) вызывают согласование и основную порчу, разрушая устройства. Деаэрация и контроль pH являются жизненно важными. Оксиды железа также добавляют.
• Сокращение переходящих остатков: Загрязнения котловой воды (твердые частицы, щелочность), попавшие в тяжелый пар, загрязняют оборудование, расположенное ниже по течению (турбины, теплообменники), вызывая отложения, коррозию и гидроудары. Управление химическим составом воды для котлов центрального отопления (TDS, щелочность) и оптимизация работы сводят к минимуму перенос загрязнений.
• Обеспечение чистоты пара: Высокочистый тяжелый пар необходим для таких чувствительных инструментов, как турбины. Необходим строгий контроль содержания жидких твердых частиц, кремния, натрия и TOC в питательной воде и воде для котлов центрального отопления.
• Уменьшение осадка: Твердые частицы и осадки образуют шлам, снижая теплопередачу и вызывая коррозию под слоем осадка. Фильтрация и продувка позволяют справиться с осадком.
• Поддержание идеальной химии: Обработка сохраняет pH, щелочность и концентрацию химических веществ в воде котлов центрального отопления в пределах, необходимых для защиты от накипи и коррозии.
• Избегайте неудач: Устранение накипи, износа и остатков уменьшает количество неожиданных закрытий, повреждений и угроз безопасности, обеспечивая надежность процедуры.

Все эти цели в совокупности позволяют увеличить срок службы котла, повысить эффективность, снизить затраты на обслуживание, а также обеспечить безопасность и надежность.

Характеристика источников сырой воды

Оценка ресурсов исходной воды - это первый шаг в разработке терапии. Качество воды зависит от источника (мегаполис, скважина, поверхность), каждый из которых содержит различные загрязняющие вещества. Анализ выявляет и оценивает важнейшие параметры для выбора современных технологий. Жизненно важные параметры:

• Твердость: Кальций и магний; главная причина диапазона
• Щелочность: Бикарбонаты, карбонаты, гидроксиды; могут вызывать пенообразование, перенос, каустическую коррозию
• pH: Кислотность/щелочность; влияет на цены ухудшения качества
• Проводимость: Общее количество растворенных ионов (TDS); предполагает возможность образования накипи/коррозии
• Кремнезем: Образует твердую гамму, проблемную для котлов центрального отопления высокого давления
• Сжиженные газы: Кислород и углекислый газ; очень разрушительны
• Общий органический углерод (TOC): Загрязняет материалы, способствует образованию ржавчины, пенообразованию, переносу влаги
• Взвешенные твердые вещества: Нерастворенные частицы; причина дезинтеграции, осадка, загрязнения
• Железо и марганец: Образование нагара и отложений
• Хлор/хлорамины: Повреждает смолы и мембраны

Понимание учета и неравномерности загрязняющих веществ необходимо для создания долговечной системы. Обширные исследования по оценке и возможности очистки прогнозируют действие загрязнителей и определяют меры по лечению. Мониторинг в режиме реального времени предоставляет данные в режиме реального времени.

Основные загрязняющие вещества и их воздействие

Загрязняющие вещества в сырой воде травмируют компоненты котлов центрального отопления, их производительность и качество пара. Понимание их влияния помогает в лечении:

• Упругость (кальций, магний): Первичные формирователи диапазона. Ускоряются при нагревании, образуя защитные отложения на трубках, снижая теплопередачу, увеличивая расход топлива, провоцируя перегрев и разрыв. Могут ограничивать циркуляцию.
• Жидкие твердые вещества (TDS): Высокие уровни в котловой воде повышают электропроводность, вызывая вспенивание и унос. Унос загрязняет тяжелый пар, повреждая инструменты, расположенные ниже по потоку. Контролируется продувкой; обработка снижает потребность в продувке.
• Кремнезем: Проблематичен в котлах высокого давления. Образует твердую, защищающую накипь. Может испаряться с тяжелым паром и оседать на лопастях ветряных турбин, создавая несоответствие.
• Сжиженные газы (кислород, диоксид углерода): Кислород вызывает соответствующую коррозию. CO2 образует углекислый газ, вызывающий основное ухудшение состояния конденсата/котла [6] От него необходимо избавляться.
• Щелочность: Высокие градусы вызывают пенообразование и унос. Высокий уровень гидроксида может вызвать едкую коррозию под наплывами.
• Put On Hold Твердые частицы (мутность): Вызывают эрозию, осадок, просадки, сводят к минимуму теплопередачу и приводят к разрушению под мембраной. Загрязняют мембраны/смолы.
• Железо и марганец: Вызывают обесцвечивание и отложения; загрязняют инструменты для обработки.
• Хлориды: Способствуют коррозии, особенно тревожному разрушению нержавеющей стали.

Видимость и концентрация загрязнителей определяют сложность и стоимость терапевтической системы. Надежное удаление/контроль является основой для надежной и эффективной работы котла.

Get The Solution Today!

Related Products