ボイラー水処理

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1. 背景。

国内外でカーボンピーキングとカーボンニュートラルを実現するために、省エネと排出削減を通じてどのようにグリーン発展を実現するかは、企業の発展が直面する重要な課題です。ボイラーは企業の生産プロセスにおけるエネルギー変換の主要な設備の1つですが、ボイラーのブローダウン時には通常約5%のエネルギー損失があります。ボイラーブローダウンの熱損失に影響を与える重要な要因の1つは、ボイラー運転中の給水システムの水質です。

したがって、ボイラーの水質を改善し、ボイラーの運転効率を向上させ、ガス蒸気ボイラーの汚水排出量を減らし、省エネと消費量削減の目的を達成するために、適切なボイラー水処理技術を見つける必要があります。しかし、NEWater社は、ボイラー給水システムで逆浸透技術を使用してボイラー水質を処理し、従来のナトリウムイオン交換樹脂方法に存在する塩化物イオン汚染問題を解決できるだけでなく、ボイラー汚水が明らかに減少し、資源の利用率を効果的に向上させ、省エネ、消費量削減、環境保護の目的を達成できます。

2. ボイラー水処理の目的。

ボイラー補給水の給水処理結果は、ボイラーの安定運転に影響を与える重要な要素の1つです。不適切な給水処理は、ボイラーのスケールや腐食を引き起こします。水質不良によるスケール現象により、ボイラーの伝熱面に焼損、膨れ、ひび割れなどの現象が発生しやすくなります。上記の要因により、ボイラーの蒸気品質が低下し、ボイラー汚水が大量に発生し、ボイラー運転のエネルギー消費が高くなります。

これは、現在の省エネと環境保護の発展傾向から外れているため、ボイラーの運転中にボイラーの水質を効果的に処理するための信頼できる対策を講じる必要があります。水中のボイラーに有害なイオン不純物を除去し、水質の制御を確保し、不適格な水質がボイラーの動作部品に損傷を与えることを回避し、蒸気の品質を確保し、ボイラーの動作効率を確保し、動作中の汚水の発生と排出を減らすために、効果的な方法を採用しています。

NEWaterが開発した逆浸透水処理システムを、洋上熱回収ボイラの給水の逆浸透処理やユーティリティボイラ水の逆浸透処理に適用した事例を紹介します。

3. ボイラーにおける逆浸透水処理の応用。

3.1 オフショア熱回収ボイラーの給水の逆浸透処理。

従来の海洋油田の回収可能埋蔵量と生産量は年々減少しているが、超重質油の埋蔵量は膨大で、まだ利用されていない。原油生産量の減少を補うため、超重質油の熱回収は海洋油ガス田開発の主な対策と開発方向となっている。

蒸気噴射システムは熱回収の核心であり、主にボイラー水処理システムと蒸気噴射ボイラーで構成されています。蒸気噴射ボイラーの入水品質基準は非常に高く、無油、ゼロ硬度、低塩分補給水が求められます。入水品質が不適切だと、ボイラーのスケールやコイルの腐食を引き起こし、メンテナンス作業が増加し、安全事故の原因にもなります。

したがって、信頼性の高いボイラー水処理システムは、熱回収において重要な役割を果たし、蒸気注入システムの安全で継続的かつ安定した動作の鍵となります。

NEWater社が開発したボイラー給水処理システムは、水中の浮遊物質、塩分、溶存酸素などの不純物を除去し、ボイラー人口の水質指標を満たし、熱損失を排出し、エネルギーを節約し、排出量を削減するために使用できます。このシステムには、前処理ユニットと淡水化ユニットが含まれます。

• 前処理装置

前処理装置は主に固体粒子やコロイドなどの浮遊物質を除去し、原水の温度を調整します。逆浸透膜の孔径は非常に小さく、流入水に浮遊物質が多く含まれると、逆浸透膜が汚れ、膜透過流量が低下し、洗浄頻度が増加し、操作とメンテナンスが困難になります。したがって、安定して効率的な前処理装置は、ボイラー給水処理システムの正常な動作の基礎であり、一般的に原水の濁度を1NTU以下に下げる必要があります。

限外濾過膜は、粒子の大きさに応じて溶媒と溶質を分離する選択透過膜です。圧力駆動により10ナノメートルの粒子を分離し、水中の細菌コロイドと高分子を除去し、原水の濁度を1に下げることができます。有機限外濾過と無機限外濾過の主な違いは、膜材料と操作モードの違いにあります。無機セラミック膜限外濾過は耐摩耗性が高く、通常は大流量クロスフロー濾過を採用し、より高い浮遊物質を許容できます。有機限外濾過の場合、長期の安定した操作を確保するために、一般に流入水の濁度を5以下に下げる必要があります。

多媒体フィルターは、従来の海上油田水処理設備であり、異なる粒子サイズと材質のフィルター材料を使用して、水中の浮遊物質を段階的に吸着、凝固、ろ過します。入口水の濁度は20未満で、出口水の濁度は5に達することができます。

• 淡水化ユニット

脱塩ユニットは、原水から NaCl、CaCl、MgCl などの塩を除去し、スケール、焼き付き、ボイラーの腐食のリスクを回避します。脱塩プロセスは、ボイラー水処理指数によって大きく異なります。この研究では、逆浸透膜法に基づいて、さまざまな深さの脱塩スキームを研究します。

逆浸透プロセスとは、外部駆動力を加えて浸透圧を克服し、水分子を逆浸透膜に通過させることで塩水を分離する逆浸透プロセスを指します。逆浸透膜は、サブナノメートル（低分子塩）粒子をそのサイズに応じて分離できる選択透過膜です。海水中の可溶性固形物の濃度に基づいて脱塩勾配を設計し、第1段階の逆浸透処理では97%以上の脱塩が可能で、3年以内に水回収率は40%に達します。第2段階の逆浸透処理では98%以上の脱塩が可能で、水回収率は85%に達します。ボイラー水質に応じて、異なる脱塩ユニットが採用されています。

水質指標は高い塩分濃度を必要としないため、一次逆浸透膜とイオン交換膜を使用して要件を満たすことができます。活性Na²⁺ イオン交換樹脂中のCaの血漿と接触することができる²⁺およびマグネシウム²⁺交換水に。原水の軟化の目的を達成でき、総合造水率は35%に達することができます。同時に、ボイラーの汚水排出量を減らし、エネルギーを節約し、消費量を減らします。

3.2 ユーティリティにおけるボイラー水の逆浸透処理。

近年、国内外の産業の急速な発展により、電力需要が増加しています。風力エネルギーや太陽エネルギーなどの再生可能エネルギーの応用と開発に加えて、石炭などの資源が電力エネルギー開発の主なエネルギーであり、より多くの発電所が建設されています。石炭資源はエネルギーが大きく、ほとんどの地域の電力需要を満たすことができるため、石炭資源は電力エネルギー開発の主な資源です。

しかし、この開発方式はボイラー燃焼を必要とし、そのためにはボイラーの水質が重要です。ユーティリティのボイラー水をどのように処理するかが重要な研究課題となっており、NEWater社はこの難題をうまく解決しました。

逆浸透技術は、フィルター、水槽、ポンプなどの装置を使用して原水を効率的に処理する総合的な技術であり、主に水質改善に使用されます。NEWaterは、この技術をボイラー水質処理のコア技術として選択しました。逆浸透処理技術を使用して、複数の機器を集中してボイラー水質逆浸透処理システムセットを構築し、ボイラー水中の不純物を除去します。一連の処理の後、ユーザーの水が得られ、水資源の利用率を向上させる目的が達成されます。

逆浸透システムの動作原理：凝固剤と多媒体フィルターを使用してボイラー水中の不純物を取り除き、スケール防止剤を添加してボイラー水の状態を制御し、水中のスケール形成を防止し、安全フィルターと逆浸透化学洗浄機構によってボイラー水中の炭素を洗浄および濾過します。混床装置と再生装置の作用により、水中の塩分が濾過され、きれいな使用水が得られます。

このシステムは、多媒体フィルター、凝集剤添加装置、スケール防止剤添加制御機構、セキュリティフィルター、逆浸透装置、逆浸透化学洗浄機構、二酸化炭素除去装置、混床装置、再生装置から構成されています。

具体的なプロセス：原水タンク→原水→原水ポンプ→凝集剤→多媒体フィルター→スケール防止剤→安全フィルター→高圧ポンプ→洗浄→炭素除去→中間水槽→中間水槽ポンプ→混床→再生装置と脱塩水槽→脱塩ポンプ→使用水。このプロセスでは、ルーツブロワーを使用して空気タンク内の不純物を取り除き、再生装置を構築します。これは、混床と多媒体フィルターの補助装置として使用され、ボイラー水質処理を完了します。

火力発電所のボイラー水処理プロジェクトは、発電所のボイラー水中の不純物やスケールを処理して、基準を満たす水を得る水処理プロジェクトです。このプロジェクトで使用される水質要件は高く、従来の水質処理方法では満たすことができません。NEWaterは逆浸透システムを使用して、汚れのろ過などの一連の処理を通じて水源を浄化し、水質のすべての指標が基準を満たすようにします。

NEWater実用化実験、システム前処理装置のテスト、テストと観察の後、装置の濾過強度は処理要件を満たしています。ガスの逆洗では、高い濾過性能があります。逆浸透システムの制御下で、ボイラー水の淡水化率は97.5%を超え、ボイラー水処理の要件を満たしています。

NEWaterが設計したボイラー水処理システムはコストが低くなっています。プロジェクト全体の水質処理では、システムの電力消費と設備の減価償却費が高く、使用する薬品の数が少なくなります。しかし、従来のボイラー水処理設備は毎日の消費量が多く、汚水処理が基準を超えることが頻繁にあり、環境保護に役立ちません。したがって、コスト消費であれ環境保護であれ、NEWaterが設計した逆浸透システムはより大きな利点があり、ユーティリティボイラーの水処理の要件を満たしています。

ボイラー水処理についてご質問がございましたら、NEWater にお問い合わせください。弊社は、詳細な逆浸透水処理システムソリューションを提供し、高品質のボイラー補給水、省エネ、排出削減を実現してグリーン開発を実現することに尽力します。