تقنية المياه في محطة توليد الكهرباء: المراحل الرئيسية والحلول الصناعية

في محطة توليد الطاقة التي تعمل بالفحم أو الدورة المركبة، يحدد فريق معالجة المياه عادةً المشكلات من خلال الأعراض: طبقة رقيقة من كربونات الكالسيوم على أنابيب المكثف، أو ارتفاع تدريجي في الضغط التفاضلي عبر غشاء التناضح العكسي (RO)، أو غشاء حيوي لزج على حشو برج التبريد. يشير كل عرض إلى مرحلة معينة من عملية معالجة المياه في محطة توليد الكهرباء، وتتطلب كل مرحلة استجابة كيميائية مختلفة. ويتمثل النهج المفيد في التفكير في تسلسل العلاج ككل، وليس كمجموعة من المنتجات المعزولة. مع أكثر من 34 عامًا من الخبرة في كيمياء معالجة المياه، تتخصص شركة Changzhou Jinghui في النظامين حيث يشعر مشغلو المصانع بأكبر قدر من الضغط: مياه التبريد الصناعية المتداولة وأنظمة غشاء RO.

لمحة سريعة عن عملية معالجة المياه في محطة توليد الكهرباء

تستخدم محطات الطاقة المياه لتوليد البخار والتبريد والتحكم في الانبعاثات وخدمة الموقع. تتبع عملية المعالجة مسار الماء من الدخول إلى التصريف. إن فهم هذا المسار يساعد في تحديد المادة الكيميائية المناسبة للمشكلة الصحيحة.

بالنسبة لمحطة حرارية نموذجية بقدرة 600 ميجاوات، فإن أكبر مستهلكين للمعالجة الكيميائية هما نظام تغذية الغلايات وبرج التبريد. ولكل منها دور متميز في موثوقية المصنع بشكل عام.

المعالجة المسبقة وإدارة مياه الغلايات

تحتوي المياه الخام التي تدخل محطة توليد الكهرباء على مواد صلبة عالقة وصلابة وسيليكا ومحتوى عضوي متغير. تتضمن خطوات العلاج الأولى عادة التخثر، والتلبد، والترسيب، والترشيح. بالنسبة لمياه المكياج، تستخدم العديد من المصانع الحديثة أغشية RO متبوعة بـ EDI أو تلميع مختلط لتحقيق نقاء درجة الغلاية.

تواجه أغشية RO تهديدين شائعين: الحجم غير العضوي والحشف الحيوي. في محطات توليد الطاقة بمياه الآبار ذات الصلابة العالية، تكون المشكلة الأكثر شيوعًا هي تقشر كربونات الكالسيوم وكبريتات الكالسيوم. يمنع مانع التكلس الخاص بالغشاء تكوين هذه البلورات على سطح الغشاء ويساعد أيضًا في تشتيت ميول الرواسب الموجودة. يعد هذا أحد الاستثمارات الكيميائية الأكثر فعالية من حيث التكلفة في قطار الماء لتركيب الغلايات.

مادة مضادة للتكلس خاصة بالغشاء لأنظمة التناضح العكسي يتحكم SM-3210R في المقياس غير العضوي والسيليكا في أغشية RO وNF وUF. يمنع تقشر كربونات الكالسيوم والكبريتات، ويتحمل ارتفاع LSI، ويعمل عند درجة حموضة 5-10، وهو مثالي لمعالجة مياه مكياج الغلاية. عرض المنتج →

تؤثر المعالجة المسبقة أيضًا على المعدات النهائية. إذا لم يتم التحكم بشكل جيد في عملية التخثر والتلبد، فيمكن أن تمر المواد العضوية المتبقية والجسيمات الدقيقة إلى أغشية RO، مما يزيد من معدل التلوث ويقلل من عمر الغشاء. يجب على مهندسي المحطة مراقبة مؤشر كثافة الطمي (SDI) وحدود التعكر قبل مرحلة التناضح العكسي، والتحقق من أن المواد الكيميائية المعالجة المستخدمة لا تتداخل مع برنامج منع التكلس اللاحق.

وتضيف التغيرات الموسمية في نوعية المياه الخام متغيرا آخر. غالبًا ما تزيد أمطار الربيع من التعكر والمحتوى العضوي، في حين أن الجفاف في الصيف يمكن أن يزيد من الصلابة والموصلية. يجب أن تكون برامج الجرعات قادرة على التكيف مع هذه التحولات دون الحاجة إلى إعادة تصميم كاملة لسلسلة العلاج.

معالجة مياه التبريد في محطات توليد الطاقة

في محطة توليد الطاقة، غالبًا ما يحمل نظام مياه التبريد أكبر حجم من المياه وأعلى خطر للتوقف غير المخطط له. يعمل برج التبريد بنظام التبخر، الذي يعمل تدريجياً على تركيز الأملاح الذائبة. ومع زيادة دورات التركيز، تزداد احتمالية تقشر كربونات الكالسيوم، والتآكل، والنمو الميكروبيولوجي. هدف المعالجة هو العمل بأعلى نسبة تركيز آمنة مع الحفاظ على نظافة أسطح نقل الحرارة.

السيطرة على النطاق هو الشاغل الأول. صلابة الكربونات هي السبب الرئيسي للتلوث في المكثفات والمبادلات الحرارية. يجب أن يكون لمثبط مقياس الماء المتداول الجيد تأثير عتبة مثبت، وليس فقط حد كربونات الكالسيوم. وينبغي أيضًا أن يظل فعالاً في وجود أيونات الحديد والألمنيوم، وهي شائعة في مياه التبريد بعد التآكل أو ترحيل جهاز التنقية. هذا هو السبب في أن اختيار مثبط التكلس ليس قرارًا واحدًا يناسب الجميع.

مثبط مقياس الماء المتداول لأنظمة التبريد عالية الصلابة يعمل هذا المثبط المعتمد على البوليمر الخالي من الفوسفور على تشتيت قشور كربونات الكالسيوم والكبريتات والفوسفات. فعال عند 8-20 جزء في المليون، فهو يناسب مياه التبريد ذات الصلابة المتوسطة إلى العالية والقلوية، مما يحسن كفاءة المبادل الحراري. عرض المنتج →

بالنسبة للنباتات التي تواجه حدودًا بيئية أكثر صرامة، أصبحت البرامج الخالية من الفوسفور ومنخفضة الفوسفور هي الخيار المفضل. يساهم الفوسفور في التخثث في المياه المستقبلة، ويلزم الآن العديد من محطات الطاقة الساحلية أو على ضفاف النهر لتلبية حدود تصريف الفوسفور المنخفضة. يوفر مثبط التآكل والقشور الخالي من الفوسفور طريقة للتحكم في كل من الحجم والتآكل مع تقليل حمل المغذيات الناتج عن التصريف.

مانع التآكل والقياس الخالي من الفوسفور لمياه التبريد تم تركيبه باستخدام بوليمرات غير فسفورية ومثبطات للتآكل، وهو يمنع الحجم ويشكل طبقة واقية على أسطح التبادل الحراري. مناسب للأنظمة ذات درجة الحموضة العالية والقلوية العالية، والتي تلبي حدود تصريف الفوسفور المنخفض. عرض المنتج →

التحكم الميكروبيولوجي هو النصف الآخر من معادلة مياه التبريد. يقلل الوحل البكتيري والطحالب والفطريات من انتقال الحرارة ويخلق تآكلًا تحت الرواسب. غالبًا ما تستخدم المبيدات الحيوية غير المؤكسدة لجرعات الصدمة لأنها تخترق الأغشية الحيوية بشكل أكثر فعالية من المبيدات الحيوية المؤكسدة وتكون أقل تسارعًا بسبب الرقم الهيدروجيني العالي لمياه التبريد. يجب أن يتطابق جدول الجرعات مع وقت الاحتفاظ بالنظام وكيمياء الماء.

عند تقييم مثبطات التكلس، يجب على مهندسي المصانع أن يأخذوا في الاعتبار صلابة الكربونات في ماء التركيب ومقارنتها بالحدود الموصى بها. تحدد العلاقة بين الصلابة والقلوية ودورات التركيز مقدار المثبط المطلوب. تتوفر إرشادات حول هذه الحدود في المقالة مثبطات التقشر لمياه التبريد والحد من صلابة الكربونات . تناقش هذه المقالة أيضًا كيف يمكن للصلابة المفرطة أن تطغى على برنامج مثبط غير مطابق.

أنظمة مياه الغلايات والحلقات المغلقة

وبعيدًا عن برج التبريد المفتوح، تحتوي محطات الطاقة أيضًا على مياه غلايات وحلقات تبريد مغلقة. يجب إزالة المعادن من مياه تغذية الغلاية إلى مستويات التوصيل والسيليكا المطلوبة، وتحتاج الغلاية نفسها إلى معالجة داخلية لمنع تكون الترسبات على جدران الأنابيب. يختلف النهج الكيميائي عن تبريد الماء لأن درجات الحرارة أعلى بكثير وكيمياء الماء أكثر حساسية.

في العديد من المصانع، تخدم دائرة التبريد ذات الحلقة المغلقة المعدات المساعدة مثل مبردات العينات، والمضخات، والأختام. على عكس المياه المفتوحة المتداولة، فإن الحلقة المغلقة تشهد القليل جدًا من التبخر، لكنها لا تزال تواجه التآكل الناتج عن الأكسجين المذاب. يعد مانع تآكل الماء المغلق المخصص وكاسح الأكسجين ضروريًا لهذه الأنظمة.

وينطبق المبدأ نفسه على جانب الغلاية: تقليل التآكل والحجم يعني التحكم في كيمياء المياه داخل نافذة ضيقة. يعتمد مهندسو المصانع عادة على قراءات الموصلية، ودرجة الحموضة، والسيليكا، والأكسجين المذاب لضبط جرعات المواد الكيميائية المعالجة.

اختيار البرنامج الكيميائي المناسب: اعتبارات عملية

وعندما يقارن مصنع ما بين برامج العلاج، فإن الإغراء هو التركيز فقط على سعر الكيلوغرام الواحد. لكن التكلفة الحقيقية تكمن في مخاطر الأداء. يمكن أن يؤدي البرنامج الكيميائي غير المطابق إلى انقطاع المكثف، أو فشل أنبوب الغلاية عند إيقاف تشغيل الوحدة التالية، أو استبدال غشاء RO. الأسئلة الرئيسية هي:

• هل تتطابق المادة الكيميائية مع نوعية المياه الفعلية في المصنع في ظل التغيرات العادية والموسمية؟
• ما هو محتوى الفوسفور في التركيبة، وهل يتوافق مع حدود التصريف؟
• هل يمكن للمورد تقديم تحليل مختبري موثوق به وعملية مراقبة الجودة المتسقة؟
• هل سيقدم المورد خدمة فنية لتحسين الجرعات واستكشاف الأخطاء وإصلاحها؟

يجب أن يكون الموردون الموثوقون قادرين على تقديم تقارير اختبار معملية معتمدة من CMA، توضح أن المنتج قد تم اختباره للأداء في ظروف مائية نموذجية. وتركز الشركة أيضًا على الحلول المصممة خصيصًا، بدءًا من مرحلة تطوير المنتج لمعالجة ظروف تشغيل مصنع معين.

العامل العملي الآخر هو تسليم المادة الكيميائية ولوجستياتها. يحتاج المصنع الموجود في مكان بعيد أو ذو سعة تخزين محدودة إلى مورد يمكنه الحفاظ على جداول تسليم يمكن الاعتماد عليها. تشير قدرة المزود على الشحن إلى أكثر من 40 دولة إلى وجود خبرة تصدير راسخة، مما يقلل من مخاطر انقطاع الإمداد في عملية تعتمد على الصيانة.

وضع كل ذلك معا

عملية معالجة المياه في محطة توليد الكهرباء هي سلسلة مستمرة. تحمي المعالجة المسبقة أغشية التناضح العكسي، وتحمي معالجة التناضح العكسي الغلاية، وتحمي معالجة مياه التبريد المكثف والمبادلات الحرارية. يستخدم كل رابط مجموعة مختلفة من المواد الكيميائية، ولكنها جميعًا تشترك في نفس الهدف: الحفاظ على الكفاءة وتجنب الانقطاعات غير المخطط لها.

بالنسبة لمهندسي المصانع، فإن النهج الأكثر موثوقية هو البدء بتحليل كامل للمياه، وتحديد أهداف الأداء لكل نظام، ثم اختيار برنامج كيميائي يتم التحقق منه مقابل تلك الأهداف. إن الخبرة في كل من مياه التبريد المتداولة ومعالجة التناضح العكسي تعني أنه يمكن للمورد مساعدة المصنع على رؤية التفاعلات بين الأنظمة، بدلاً من مجرد بيع منتج واحد.