معالجة مياه الغلايات

1. الخلفية.

لتحقيق ذروة الكربون والحياد الكربوني محليًا ودوليًا، يُعدّ تحقيق التنمية الخضراء من خلال ترشيد الطاقة وخفض الانبعاثات قضيةً بالغة الأهمية تواجه تنمية الشركات. تُعدّ الغلايات من المعدات الرئيسية لتحويل الطاقة في عملية الإنتاج في الشركات، ولكن عادةً ما يُفقد حوالي 5% من الطاقة عند تفريغها. ومن العوامل الرئيسية التي تؤثر على فقدان الحرارة عند تفريغها جودة مياه نظام إمداد المياه أثناء تشغيل الغلايات.

لذلك، ينبغي إيجاد تقنية مناسبة لمعالجة مياه الغلايات لتحسين جودة مياهها، وبالتالي تحسين كفاءتها التشغيلية، وتقليل تصريف مياه الصرف الصحي من غلايات الغاز والبخار، وتحقيق توفير الطاقة وخفض الاستهلاك. تستخدم شركة NEWater تقنية التناضح العكسي لمعالجة جودة مياه الغلايات في نظام إمداد مياه الغلايات، مما لا يحل مشكلة تلوث أيونات الكلوريد الموجودة في طريقة راتنج تبادل أيونات الصوديوم التقليدية فحسب، بل يقلل أيضًا بشكل واضح من مياه الصرف الصحي للغلايات، ويحسن بشكل فعال معدل استخدام الموارد، ويحقق أهداف توفير الطاقة وخفض الاستهلاك وحماية البيئة.

2. الغرض من معالجة مياه الغلايات.

تُعد نتيجة معالجة مياه تغذية الغلاية من العوامل المهمة التي تؤثر على استقرار تشغيلها. تؤدي معالجة مياه التغذية غير الملائمة إلى تكوّن الرواسب والتآكل في الغلاية. وبسبب ظاهرة التكوّن الناتجة عن رداءة جودة المياه، من السهل التسبب في فقدان الاحتراق، والانتفاخ، والتشقق، وغيرها من الظواهر على سطح التسخين. ستؤدي هذه العوامل إلى انخفاض جودة بخار الغلاية، مما يؤدي إلى تراكم كميات كبيرة من مياه الصرف الصحي، مما يؤدي إلى ارتفاع استهلاك الطاقة أثناء التشغيل.

نظرًا لانحرافه عن التوجه الحالي نحو توفير الطاقة وحماية البيئة، يجب اتخاذ تدابير موثوقة لمعالجة جودة مياه الغلايات بفعالية أثناء تشغيلها. وتُعتمد أساليب فعالة لإزالة الشوائب الأيونية الضارة بالغلايات في الماء، لضمان مراقبة جودة المياه، وتجنب تلف مكونات تشغيل الغلايات بسبب جودة المياه غير الملائمة، وضمان جودة البخار، وضمان كفاءة تشغيل الغلايات، وتقليل توليد وتصريف مياه الصرف الصحي أثناء التشغيل.

فيما يلي سوف نستعرض كيفية تطبيق نظام معالجة المياه بالتناضح العكسي الذي طورته شركة NEWater في معالجة المياه المغذية لغلاية الاسترداد الحراري البحرية بالتناضح العكسي ومعالجة المياه المغذية لغلايات المرافق بالتناضح العكسي.

3. تطبيق معالجة المياه بالتناضح العكسي في الغلايات.

3.1 معالجة المياه المغذية لغلاية الاسترداد الحراري البحرية بالتناضح العكسي.

تتناقص الاحتياطيات القابلة للاستخراج وإنتاج حقول النفط البحرية التقليدية عامًا بعد عام، إلا أن احتياطياتها من النفط الثقيل جدًا هائلة ولم تُستغل بعد. ولتعويض انخفاض إنتاج النفط الخام، أصبح الاستخلاص الحراري للنفط الثقيل جدًا الإجراءَ الرئيسي واتجاهَ تطوير حقول النفط والغاز البحرية.

يُعد نظام حقن البخار جوهر عملية الاستعادة الحرارية، والذي يشمل بشكل رئيسي نظام معالجة مياه الغلايات وغلاية حقن البخار. تتميز غلايات حقن البخار بمعايير جودة مياه المدخل العالية جدًا، فهي لا تتطلب زيتًا، وتتميز بصلابة صفرية، ومياه تعويضية منخفضة الملوحة. يؤدي عدم مطابقة جودة مياه المدخل للمعايير إلى تقشر الغلاية وتآكل ملفاتها، وزيادة أعمال الصيانة، بل وحتى التسبب في حوادث تتعلق بالسلامة.

لذلك، يلعب نظام معالجة مياه الغلايات الموثوق به دورًا حيويًا في الاسترداد الحراري وهو مفتاح التشغيل الآمن والمستمر والمستقر لنظام حقن البخار.

يمكن استخدام نظام معالجة مياه تغذية الغلايات، الذي طورته شركة NEWater، لإزالة الشوائب في الماء، مثل المواد الصلبة العالقة والملح والأكسجين المذاب، وتحقيق مؤشر جودة المياه لكثافة الغلايات، مما يُقلل من فاقد الحرارة، ويوفر الطاقة، ويقلل الانبعاثات. يتضمن النظام وحدة معالجة أولية ووحدة تحلية.

• وحدة المعالجة المسبقة

تعمل وحدة المعالجة الأولية بشكل رئيسي على إزالة المواد الصلبة العالقة، مثل الجسيمات الصلبة والغرويات، وضبط درجة حرارة المياه الخام. نظرًا لصغر حجم مسام غشاء التناضح العكسي، تتراكم الكثير من المواد الصلبة العالقة في المياه الداخلة، مما يؤدي إلى تراكم الأوساخ فيه، مما يؤدي إلى انخفاض تدفقه، وزيادة وتيرة التنظيف، وصعوبة تشغيله وصيانته. لذلك، تُعدّ وحدة المعالجة الأولية المستقرة والفعّالة أساس التشغيل الطبيعي لنظام معالجة مياه تغذية الغلايات، ومن الضروري عمومًا خفض عكارة المياه الخام إلى أقل من وحدة حرارية بريطانية واحدة.

غشاء الترشيح الفائق هو غشاء نفاذية انتقائية يفصل المذيبات عن المواد المذابة حسب حجم الجسيمات. يمكنه فصل جزيئات بحجم عشرة نانومترات بالضغط، وإزالة الغرويات البكتيرية والجزيئات الكبيرة في الماء، وتقليل عكارة الماء الخام إلى 1. يكمن الفرق الرئيسي بين الترشيح الفائق العضوي والترشيح الفائق غير العضوي في اختلاف مواد الغشاء وأساليب التشغيل. يتميز الترشيح الفائق الغشائي الخزفي غير العضوي بمقاومة أكبر للتآكل، وعادةً ما يعتمد على الترشيح المتقاطع عالي التدفق، ويتحمل مواد صلبة عالقة أعلى. أما الترشيح الفائق العضوي، فيتطلب عادةً تقليل عكارة المياه الداخلة إلى أقل من 5 لضمان تشغيل مستقر على المدى الطويل.

مرشح متعدد الوسائط هو جهاز تقليدي لمعالجة مياه حقول النفط البحرية، ويستخدم مواد ترشيح بأحجام جسيمات ومواد مختلفة لامتصاص المواد العالقة في الماء وتخثيرها وتصفيتها تدريجيًا. عكارة مياه الدخول أقل من 20، ويمكن أن تصل عكارة مياه الخروج إلى 5.

• وحدة تحلية المياه

تعمل وحدة إزالة الأملاح على إزالة الأملاح من المياه الخام، مثل كلوريد الصوديوم (NaCl)، وكلوريد الكالسيوم (CaCl)، وكلوريد المغنيسيوم (MgCl)، وغيرها، لتجنب مخاطر الترسبات والحرق والتآكل في الغلايات. تختلف عملية إزالة الأملاح اختلافًا كبيرًا باختلاف مؤشرات معالجة مياه الغلايات. تدرس هذه الدراسة أنظمة إزالة الأملاح بأعماق مختلفة تعتمد على تقنية غشاء التناضح العكسي.

تشير عملية التناضح العكسي إلى عملية فصل المحلول الملحي بتطبيق قوة دفع خارجية للتغلب على الضغط الأسموزي، مما يسمح بمرور جزيئات الماء عبر غشاء التناضح العكسي. غشاء التناضح العكسي هو غشاء نفاذية انتقائية يفصل جزيئات بحجم نانومتر واحد (منخفض الملح الجزيئي) حسب حجمها. يعتمد تصميم تدرج تحلية المياه على تركيز المواد الصلبة الذائبة في مياه البحر، حيث يمكن للتناضح العكسي في المرحلة الأولى تحلية أكثر من 97%، ويمكن أن يصل معدل استرداد المياه إلى 40% في غضون ثلاث سنوات؛ بينما يمكن للمعالجة الثانوية بالتناضح العكسي تحلية أكثر من 98%، ويمكن أن يصل معدل استرداد المياه إلى 85%. يتم استخدام وحدات تحلية مختلفة وفقًا لجودة مياه الغلايات.

لا يتطلب مؤشر جودة المياه نسبة عالية من الملح، لذا يمكن استخدام التناضح العكسي الأساسي والمبادل الأيوني لتلبية المتطلبات. الصوديوم النشط²⁺ في الراتنج للمبادل الأيوني يمكن الاتصال ببلازما الكالسيوم²⁺و المغنيسيوم²⁺في مياه الصرف. يمكن تحقيق هدف تنقية المياه الخام، ويمكن أن يصل معدل إنتاج المياه الشامل إلى 35%. في الوقت نفسه، يقلل هذا من تصريف مياه الصرف الصحي من الغلاية، ويوفر الطاقة، ويقلل الاستهلاك.

3.2 معالجة مياه الغلايات بالتناضح العكسي في المرافق العامة.

في السنوات الأخيرة، أدى التطور السريع للصناعة محليًا ودوليًا إلى زيادة الطلب على الكهرباء. بالإضافة إلى تطبيق وتطوير الطاقة المتجددة، مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية، يُعد الفحم وغيره من الموارد الطاقة الرئيسية لتطوير الطاقة الكهربائية، وقد تم بناء المزيد من محطات الطاقة. تتميز موارد الفحم بطاقة هائلة، ويمكنها تلبية الطلب على الكهرباء في معظم المناطق، لذا تُعتبر موارد الفحم المصدر الرئيسي لتطوير الطاقة الكهربائية.

ومع ذلك، يتطلب هذا النمط من التطوير احتراقًا في الغلايات، مما يتطلب جودة مياه عالية. أصبحت معالجة مياه الغلايات مشكلة بحثية رئيسية، وقد نجحت شركة NEWater في حل هذه المشكلة.

تقنية التناضح العكسي هي تقنية شاملة لمعالجة المياه الخام بكفاءة باستخدام المرشحات وخزانات المياه والمضخات وأجهزة أخرى، وتُستخدم غالبًا لتحسين جودة المياه. وقد اختارت شركة NEWater هذه التقنية لتكون التقنية الأساسية لمعالجة جودة مياه الغلايات. باستخدام تقنية معالجة التناضح العكسي، تُبنى مجموعة من أنظمة معالجة جودة مياه الغلايات بالتناضح العكسي من خلال تركيز أجهزة متعددة لإزالة الشوائب منها. بعد سلسلة من المعالجات، يتم الحصول على مياه المستخدمين، مما يُحقق هدف تحسين معدل استخدام موارد المياه.

مبدأ عمل نظام التناضح العكسي: يُستخدم مُخثر ومرشح متعدد الوسائط لإزالة الشوائب من مياه الغلايات، ويُضاف مُثبط الترسبات للتحكم في حالة مياه الغلايات ومنع تكون الترسبات فيها. يُنظف الكربون الموجود في مياه الغلايات ويُرشح بواسطة مرشح أمان وآلية تنظيف كيميائية بالتناضح العكسي. وبتأثير جهاز الطبقة المختلطة وجهاز التجديد، يُرشح الملح في الماء للحصول على مياه نقية للمستخدم.

يتكون النظام من مرشح متعدد الوسائط، وجهاز إضافة المواد المسببة للتخثر، وآلية التحكم في إضافة مثبط الترسبات، ومرشح الأمان، وجهاز التناضح العكسي، وآلية التنظيف الكيميائي للتناضح العكسي، وجهاز إزالة ثاني أكسيد الكربون، وجهاز السرير المختلط، وجهاز التجديد.

عملية محددة: خزان المياه الخام ← المياه الخام ← مضخة المياه الخام ← مادة التخثر ← مرشح متعدد الوسائط ← مانع الترسبات ← مرشح الأمان ← مضخة الضغط العالي ← التنظيف ← إزالة الكربون ← خزان المياه الوسيط ← مضخة المياه الوسيطة ← طبقة مختلطة ← جهاز التجديد وخزان مياه تحلية ← مضخة مياه تحلية ← مياه الاستخدام. في هذه العملية، يُستخدم منفاخ روتس لإزالة الشوائب من خزان الهواء، ويُصنع جهاز تجديد، والذي سيُستخدم كجهاز مساعد لطبقة مختلطة وفلتر متعدد الوسائط لإكمال معالجة جودة مياه الغلايات.

مشروع معالجة مياه الغلايات في محطة الطاقة الحرارية هو مشروع لمعالجة المياه يُعالج الشوائب والرواسب في مياه الغلايات للحصول على مياه مطابقة للمعايير. يتطلب هذا المشروع جودة مياه عالية، وهو ما لا يمكن تحقيقه باستخدام طرق معالجة المياه التقليدية. تستخدم شركة NEWater نظام التناضح العكسي لتنقية مصدر المياه من خلال سلسلة من المعالجات، مثل ترشيح الأوساخ، لضمان مطابقة جميع مؤشرات جودة المياه للمعايير.

تجربة تطبيقية عملية لاختبار جهاز المعالجة المسبقة للنظام، وبعد الاختبار والملاحظة، أثبتت قوة ترشيح الجهاز استيفائه لمتطلبات المعالجة. يتميز الجهاز بأداء ترشيح عالي للغسيل العكسي للغاز. تحت سيطرة نظام التناضح العكسي، يتجاوز معدل تحلية مياه الغلايات 97.5%، وهو ما يلبي متطلبات معالجة مياه الغلايات.

يتميز نظام معالجة مياه الغلايات الذي صممته شركة NEWater بتكلفة أقل. في مشروع معالجة جودة المياه بأكمله، تكون تكلفة استهلاك طاقة النظام واستهلاك المعدات مرتفعة، مما يقلل من عدد المواد الكيميائية المستخدمة. مع ذلك، تتميز معدات معالجة مياه الغلايات التقليدية باستهلاك يومي مرتفع، وتتجاوز معالجة مياه الصرف الصحي المعايير بشكل متكرر، مما لا يُسهم في حماية البيئة. لذلك، سواءً كان الأمر يتعلق باستهلاك التكلفة أو حماية البيئة، يتميز نظام التناضح العكسي الذي صممته شركة NEWater بمزايا أكبر ويلبي متطلبات معالجة مياه غلايات المرافق.

إذا كانت لديكم أي استفسارات حول معالجة مياه الغلايات، يُرجى التواصل مع NEWater. سنقدم لكم حلولاً مفصلة لأنظمة معالجة مياه التناضح العكسي، ونكرس جهودنا لإنتاج مياه عالية الجودة لتعويض مياه الغلايات، موفرة للطاقة، ومخفضة للانبعاثات، لتحقيق التنمية الخضراء.