Полировка конденсата

Турбинный конденсат на электростанциях

Тепловые (угольные, мазутные, газовые) и атомные электростанции производят электроэнергию с помощью турбин, работающих на паре высокого давления. После прохождения через турбину пар конденсируется и рециркулируется.

Паровой контур электростанции (нажмите для увеличения)

Чтобы избежать отложений на лопатках турбины и коррозии в паровом контуре, пар должен быть исключительно чистым. Однако при постоянной рециркуляции конденсат собирает продукты коррозии и эрозии из котла и трубопроводов. Концентрация загрязняющих веществ в конденсате должна составлять несколько мкг/л (ppb) или менее.

Поэтому конденсат на многих (но не всех) электростанциях обрабатывается ионообменными смолами — ионный обмен является единственным процессом, способным достигать таких низких остаточных значений.

Задачи полировщика конденсата

Полировщик конденсата должен выполнять две одновременные задачи:

1. Удаление взвеси (crud) — взвешенные твёрдые частицы (в основном оксиды металлов), образующиеся в результате коррозии и эрозии
2. Удаление растворённых солей — происходящих из подпиточной воды, возможных утечек конденсатора или от регенерации ионообменных смол

Это означает, что полировщик должен выполнять фильтрацию и деминерализацию одновременно.

Большинство электростанций используют аммиак или амины для кондиционирования водо-парового контура с целью снижения коррозии. В результате ионная нагрузка на смолу полировщика конденсата в основном катионная, и ионы аммония удаляются вместе с более низкими концентрациями катионов и анионов.

Варианты конструкции

Учитывая низкую солёность обрабатываемой воды, смешанные слои используются более чем в 90% случаев. Эти установки обычно рассчитаны на высокую удельную скорость потока (80—120 объёмов слоя в час). На крупных электростанциях расход через каждую установку полировки конденсата часто составляет 600—1000 м³/час.

При не слишком высоком рабочем давлении используются цилиндрические ёмкости, но при 4 МПа (40 бар) и выше необходимы сферические ёмкости для сохранения толщины стенки в разумных пределах.

Цилиндрическая установка

Сферическая установка

Регенерация

В большинстве случаев регенерация внешняя. Это имеет две цели:

1. Избежать случайного попадания регенерирующих химикатов в водо-паровой контур
2. Спроектировать рабочую установку без внутренних устройств и с низкой высотой слоя, создающей относительно низкое падение давления, в то время как станция регенерации проектируется с более узкими колоннами и высоким слоем, облегчающим разделение смол

Система полировки конденсата с внешней регенерацией

Станция регенерации обычно имеет три колонны:

• CRT (Cation Regeneration Tower) — для обратной промывки, очистки, разделения смешанных смол и регенерации катионита
• ART (Anion Regeneration Tower) — для регенерации анионита
• MSV (Mixing and Storage Vessel) — для смешивания, быстрой промывки и хранения регенерированной смолы

Процесс внешней регенерации

Технологический конденсат

В различных отраслях промышленности, помимо энергетики, технологические конденсаты могут содержать разнообразные загрязнители и обрабатываться при высокой температуре. Эти конденсаты могут содержать:

• Жёсткость
• Железо
• Аммиак
• Метанол
• Мочевину
• Углеводороды
• Органические кислоты
• Органические амины
• Кремний
• Другие катионы и анионы

Наиболее распространённый процесс при высокой температуре — использование СКК смолы в Na-цикле (умягчение), иногда в NH₄-цикле.

Что удаляется, а что нет?

Опция умягчения — рабочие условия

Должна использоваться физически прочная, устойчивая к окислению смола.