Статті

Екотехнологія водопідготовки в українській енергетиці

 Елена Светлейшая


Речь идет о реконструкции схемы водоподготовки химического цеха ТЭЦ-6 г.Киева - одном из немногих энергетических объектов Украины, где проводится полная модернизация водоподготовки с использованием на всех стадиях современных мембранных технологий. У редакции журнала появилась возможность посетить химический цех ТЭЦ-6 и поговорить о реализации данного проекта с Всеволодом Рудольфовичем Поляковым – техническим директором НПО «Экософт», генерального подрядчика проекта, и Виталием Николаевичем Пархоменко – начальником химического цеха ТЭЦ-6. 

Всеволод Рудольфович, редакция хочет поздравить вас с выходом на финишную прямую в реализации такого интересного проекта.

Поляков В.Р. Спасибо! Это незаб ываемый опыт в моей жизни.

Сколько вам понадобилось времени, чтобы реализовать данный проект?

Поляков: Реально проект стартовал в марте 2011 года с подготовки технико-экономического обоснования (ТЭО). Правда, этому предшествовали многолетние подготовительные работы, такие как пилотные и опытно-промышленные испытания, сбор необходимой информации о работе существующей системы водоподготовки. Лично у меня плотная работа с этим объектом завязалась еще в далеком 1999 году во время проведения опытно-промышленных испытаний сорбционных материалов компании Dow Chemical.

Какие основные этапы работы были проведены за этот период?

Поляков: Как уже было сказано ранее, первым этапом можно считать разработку ТЭО, на основании которого ПАО «КИЕВЭНЕРО» подготовило инвестиционный проект, последующими этапами которого были проектирование, поставка основного оборудования, поставка вспомогательного оборудования, строительно-монтажные и пусконаладочные работы. В результате в условиях действующего производства была построена новая система водоподготовки, основанная на использовании полного цикла мембранных технологий.

Всеволод Рудольфович, давайте заглянем в истоки. Какая технология очистки воды была на ТЭЦ-6 до реконструкции? Какими были ее основные проблемы и недостатки?

Поляков: Прежде всего, необходимо отметить, что старая водоподготовка существует и по сей день, так как она необходима для обеспечения нужд ТЭЦ в период внедрения новой системы. На сегодняшний день есть уникальная возможность «вживую» сравнивать работу старой и новой водоподготовки по техническим и экономическим критериям, так как демонтаж старой водоподготовки запланирован только на 2016–2017 годы. Основными стадиями старой водоподготовки являются осветление с применение извести, коагулянта и щелочи с дальнейшим механическим фильтрованием на антрацитовой крошке. Далее следуют первая ступень Н-ОНионирования, декарбонизация, вторая ступень Н-ОНионирования, и заканчивается подготовка воды глубоким обессоливанием на фильтрах смешанного действия (ФСД). Думаю, об основных недостатках вам больше сможет рассказать господин Пархоменко.

Пархоменко В.Н.: Основным недостатком старой водоподготовки, на мой взгляд, является изношенность оборудования, которая приводит к частым неплановым ремонтным работам и, соответственно, снижает степень надежности. По-хорошему, старая водоподготовка требовала проведение капитального ремонта, стоимость которого была соизмерима со стоимостью новой водоподготовки. К другим недостаткам старой водоподготовки можно отнести большие расходы реагентов (кислоты, щелочи, гипохлорита натрия, коагулянта), приводящие к высоким эксплуатационным расходам и усложненной логистике по доставке реагентов на территорию химического цеха. Ведь данные реагенты являются прекурсорами и доставляются на территорию нашего цеха по железной дороге. А, следовательно, нам требуются дополнительные расходы на оплату доставки реагентов, необходимость постоянного обучения людей работе с этими реагентами. Кроме того, существующая технология на сегодня является устаревшей, ведь наша станция была сдана в эксплуатацию в 1982 г., поэтому мы были рады возможности не просто реконструкции, а модернизации существующей схемы водоподготовки. 

А как же новая технология, она совсем не требует реагентов?

Поляков: Нет, почему же, реагенты необходимы и в случае схемы водоподготовки, предложенной нами, но их количества и концентрации существенно меньше по сравнению с традиционной водоподготовкой, что делает новую технологию более экологичной по сравнению с существующей. Ведь мы не только уменьшаем количество используемых реагентов, в частности щелочи, кислоты, но и уменьшаем концентрацию образующихся сточных вод.

Что предложили вы? Какие основные стадии включает технология после реконструкции, останутся ли в работе блоки старой схемы?

Поляков: Нам были предъявлены достаточно серьезные требования к системе обессоливания воды после реконструкции, а именно: обеспечение получения воды стабильного качества, снижение расхода реагентов, а следовательно и эксплуатационных затрат, полная автоматизация процесса. Исходя из полученных требований, мы предложили технологию очистки воды, включающую только мембранные методы, а именно ультрафильтрацию, двухступенчатый обратный осмос и электродеионизацию. Перед стадией ультрафильтрации находится узел грубой механической очистки воды с применением сетчатых механических фильтров. 

Всеволод Рудольфович, а зачем нужна именно двухступенчатая обратноосмотическая установка?

Поляков: Для стабильной работы установки электродеионизации, так как наш опыт на предыдущих объектах показал, что одноступенчатый обратный осмос не дает желаемого «запаса прочности», и в таком случае система электродеионизации работает в граничных условиях и возможны частые отключения установки при срабатывании защитной автоматики. После первой стадии обратного осмоса мы получаем обессоленную воду с удельной электропроводностью 10 мкСм/см, после второй стадии обратного осмоса – 1 мкСм/см, после электродеионизации около 0,1 мкСм/см. 
Блок 1-й ступени обратного осмоса компактно и органично разместился в цеху
Кто производитель мембранных элементов?

Поляков: Все мембранные элементы, поставляемые в комплекте установок ультрафильтрации, обеих ступеней обратного осмоса и электродеионизации, производства компании DOW Chemical, при этом были выбраны самые современные модели элементов. Так, в частности, на стадии ультрафильтрации применены элементы дизайна IntegraPack™, которые позволили сократить площадь занимаемого оборудования на 30% по сравнению со стандартными элементами. На стадии обратного осмоса применены элементы с инновационной системой соединения i-LEC, исключающие попадание концентрата в пермеат.

Все начиналось с пилотных испытаний. Как долго они длились? Зачем нужны пилотные испытания? Что было самым сложным на этом этапе?

Поляков: Пилотные испытания проводились в 2010– 2011 гг. с применением всех задействованных в реконструкции мембранных технологий. Во время данных пилотных испытаний были получены, на мой взгляд, революционные результаты. Главным вопросом, который выносился компанией Ecosoft на обсуждение с Заказчиком, была целесообразность применения коагулянта на стадии ультрафильтрации. Заказчик считал это необходимым. В ходе пилотных испытаний было доказано, что в данной ситуации это нецелесообразно. Во-первых, увеличивается расход реагентов, того же коагулянта; во-вторых, ультрафильтрационные мембраны сложнее отмывать; в третьих, и это самое главное, дозирование коагулянта в поток перед ультрафильтрацией никак не влияет на эффективность работы обратноосмотических установок. 

Поясните, пожалуйста.

Поляков: Дозирование коагулянта необходимо для снижения содержания органических веществ, так как сама по себе технология ультрафильтрации не обеспечивает высокой эффективности задержания природных органических веществ. Но наши исследования показали, что отсутствие или присутствие органических веществ в воде, подаваемой на обратноосмотические мембраны, при отсутствии в ней коллоидных веществ и микроорганизмов, мало влияет на качество и эффективность работы обратноосмотических мембран. 

Какая общая производительность системы?

Поляков: Рабочая производительность системы 150 м3/ч, пиковая – 200 м3/ч на финальной стадии электродеионизации. Пиковые расходы на входной стадии ультрафильтрации – 340 м3/ч, после стадии обратного осмоса 1-й ступени – 250 м3/ч, после стадии обратного осмоса 2-й ступени – 220 м3/ч.

Для каких целей далее используется подготовленная вода?

Пархоменко: Очищенная вода используется для подпитки котлов энергоблоков сверхкритического давления 300 МВт. Сейчас у нас в процессе запуск одной из турбин, к сожалению, он задерживается из-за сложившейся в стране обстановки, поэтому, планируя реконструкцию линии водоподготовки, мы заложили дополнительную мощность, чтобы обеспечить линию, запуск которой только планируется. 

Какая общая стоимость реконструкции?
Поляков: Около 30 млн гривен.

Сколько человек было задействовано в реализации проекта реконструкции?

Поляков: Cо стороны НПО «Экософт» и субподрядных организаций в разный период времени – 
от 50 до 100 человек. Также активно задействовались специалисты ТЭЦ-6 и СОП «КТЕВСКИЕ ТЭЦ».
Пархоменко: Хочу отметить, что работники химического цеха постоянно задействованы в процессе и проходят таким образом обучение. Сейчас в процессе обучения активно задействованы специалисты как химического цеха так и смежных цехов, таких как электро-технический цех (ЭТЦ) и цех тепловой автоматики и измерений (ЦТАИ).
Пархоменко В.Н., Cнегур А.П., Поляков В.Р. на фоне ультрафильтрационного блока «Экософт МУ-170» с применением модулей DOW Integra Pac™ Ultrafiltration «встроенного» в действующий цех, ТЕЦ-6, г.Киев

Всеволод Рудольфович, а что вы скажете о таких немаловажных параметрах, как себестоимость очищенной воды и прогнозируемый срок окупаемости оборудования?

Поляков: Одной из наших основных целей во время реконструкции установки химической водоподготовки на ТЭЦ-6 являлось снижение эксплуатационных расходов на водоподготовку обессоленной воды за счет снижения расходов на замену ионообменных смол, массового потребление реагентов, таких как известь, коагулянты, кислоты, щелочи и пр. Расчетная себестоимость воды очищенной по предложенной нами технологии составляла всего 2,9 грн./1 м3, в то время как по существующей на предприятии традиционной технологии – 17,4 грн/1 м3. Расчетный срок окупаемости оборудования составляет 3 года. Фактические же затраты можно будет определить только после года подконтрольной эксплуатации, в ходе которого будут оптимизированы настройки установки для снижения себестоимости подготовленной воды.

Впечатляет. Все это достигнуто благодаря использованию мембранных технологий?

Поляков: Да. Использование современных мембранных технологий позволяет не только сократить расход реагентов, электроэнергии и воды на собственные нужды, но также существенно сократить площадь производства и полностью автоматизировать технологический процесс.

Что такое подконтрольная эксплуатация. Кто кого контролирует?
Пархоменко: Подконтрольная эксплуатация длится обычно в течение года. В это время Исполнитель, в данном случае компания НПО «Екософт», занимается обучением сотрудников Заказчика и, конечно же, оптимизирует все возможные недочеты. А мы, Заказчик, в свою очередь учимся эксплуатировать, ремонтировать блоки водоподготовки.
Блок электродеионизации – на гребне мембранных технологий
Блок второй ступени обратного осмоса

Давайте поговорим о сточных водах. Как происходит их утилизация в предложенной технологии? И как организован процесс утилизации сточных вод старой водоподготовки? Насколько известно редакции, на ТЭЦ-6 реализован цикл замкнутого использования воды. Сохранится ли этот подход?

Пархоменко: Да, у нас на предприятии организован замкнутый цикл использования воды, свежую воду мы забираем только для восстановления потерь воды на испарение в градирнях. А в остальном, все сточные воды, кроме канализационных, поступают к нам в цех на очистку. Например, вода со шламом после осветлителя отводится на осадочные озера (спроектированные таким образом, что вода от них не контактирует с грунтовыми водами), далее верхний слой воды подается опять на осветление, смешиваясь со свежей водой, а шлам для дальнейшего осушения подается на шламовые поля. На сегодняшний день мы израсходовали менее четверти емкости данных полей. К нам также поступают ливневые сточные воды и масляные сточные воды.

А что касается новой водоподготовки, то сточные воды после стадий ультрафильтрации и обратного осмоса 1-й ступени отправляются в осветлитель старой водоподготовки, который обеспечивает подготовленной водой тепловые сети, ведь к качеству воды в тепловых сетях требования существенно ниже. 

Получается замкнутый цикл водопотребления сохраняется и в новой технологии?

Поляков: Да, сохраняется. Не побоюсь повториться, что предложенная нами технология является по-настоящему экологичной. Нам удалось сократить расход реагентов, снизить концентрацию и количество образующихся сточных вод, что соответственно позволяет не только снизить расходы на ее облуживание, но и уменьшить негативное воздействие на окружающую среду.

С какими трудностями вы столкнулись во время реализации данного проекта?

Поляков: Основные трудности возникли на стадии выполнения монтажных работ и поставки дополнительного оборудования, т. к. этот этап выпал на время политической и экономической нестабильности в нашей стране. Сложно было вписаться в обозначенный бюджет работ при постоянно растущих ценах на монтажные материалы, вспомогательное оборудование и энергоносители.

Всеволод Рудольфович, какие планы на будущее? Уже все ТЭЦ Украины выстроились в очередь на реконструкцию систем очистки воды?

Поляков: Ввиду сложной экономической ситуации в Украине многие инвестпроекты по реконструкции ХВО в энергетике заморожены. Поэтому на сегодняшний день наша компания расширяет географию внедрения в промышленности современных технологий работая в странах дальнего и ближнего зарубежья.

Всеволод Рудольфович, считаете ли вы данный проект успешным? Почему?

Поляков: Безусловно, успешным. Этот проект уникален в своем роде, т. к. ни на одном другом предприятии энергоотрасли Украины пока еще не реализована аналогичная технологическая цепочка, включающая полный цикл мембранных технологий.

Что скажете по этому поводу вы, Виталий Николаевич?

Пархоменко: Я считаю данный проект не просто успешным, но уникальным. На нас лежит большая ответственность, так как мы первая в Украине ТЭЦ, на которой схема химической водоподготовки модернизирована с применением исключительно мембранных технологий. Мы пионеры в этой области. Более того, я хочу отметить, что особая сложность и красота данного проекта заключается в том, что все стадии новой системы водоподготовки органично встроены в цех с по-прежнему действующим оборудованием старой водоподготовки. 

Всеволод Рудольфович и Виталий Николаевич, большое спасибо за предоставленную информацию!