УДК 628.164

ОРГАНИЗАЦИЯ РАЦИОНАЛЬНОГО ВОДОПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕПЛОСИЛОВОГО ЦЕХА КОМБИНАТА МАГНЕЗИТ

Крупнова Татьяна Георгиевна1, Кострюкова Анастасия Михайловна2, Рязанова Ксения Геннадьевна3, Пономарев Олег Николаевич4
1ФГБОУ ВПО "Южно-Уральский государственный университет" (НИУ), кандидат химических наук, доцент, доцент кафедры экологии и природопользования
2ФГБОУ ВПО "Южно-Уральский государственный университет" (НИУ), кандидат химических наук, доцент кафедры экологии и природопользования
3ФГБОУ ВПО "Южно-Уральский государственный университет" (НИУ), студентка кафедры экологии и природопользования
4Комбинат Магнезит, Начальник отдела защиты окружающей среды

Аннотация
В настоящей работе предложен вариант реконструкции системы водоподготовки на Комбинате Магнезит. Основное внимание уделено снижению стоимости водоподготовки и внедрению передовой технологии обработки воды АПКОРЕ.

Ключевые слова: АПКОРЕ регенерационная система, водоподготовка, предподготовка, умягчение на катионитовых фильтрах


ORGANIZATION OF RATIONAL WATER USE OF HEAT AND POWER WORKSHOP OF MAGNEZIT PLANT

Krupnova Tatyana Georgievna1, Kostryukova Anastasia Mihailovna2, Ryazanova Ksenia Gennad'evna3, Ponomarev Oleg Nikolaevich4
1FSFEI of HPE «South Ural State University» (NRU), PhD in Chemical Science, Assistant Professor of the Ecology and Nature Management Department
2FSFEI of HPE «South Ural State University» (NRU), PhD in Chemical Science, Assistant Professor of the Ecology and Nature Management Department
3FSFEI of HPE «South Ural State University» (NRU), Student of the Ecology and Nature Management Department
4Magnezit Plant, Head of the Department of environmental protection

Abstract
In this paper we propose a variant of reconstruction of the water treatment system at Magnezit Plant. The main attention is paid to reduction in the cost of water treatment and introduction of advanced technologies of water treatment UPCORE.

Библиографическая ссылка на статью:
Крупнова Т.Г., Кострюкова А.М., Рязанова К.Г., Пономарев О.Н. Организация рационального водопользования теплосилового цеха Комбината Магнезит // Современная техника и технологии. 2013. № 12 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2013/12/2834 (дата обращения: 28.05.2017).

Предприятие Комбинат Магнезит расположено в черте г. Сатка (Челябинская область). Основной вид деятельности – добыча и переработка магнезита. Предприятие занимает большую территорию ниже Саткинского (городского) водохранилища по обоим берегам реки Большая Сатка. Длительная добыча магнезита карьерным способом, использование части земель под отвалы привели к возникновению обширной зоны интенсивного антропогенного изменения ландшафта. В частности, небольшие правобережные притоки р. Большая Сатка сейчас протекают по новому искусственному руслу. Малые левобережные притоки (ручьи Безымянный и Пермяцкий ключ) фактически являются открытыми коллекторами, принимающими загрязненные поверхностные стоки с городской территории, а также сточные воды  комбината и других предприятий.

В последние годы в связи с длительными засушливыми периодами в летнее время на предприятии наблюдается дефицит воды для теплоэнергетических целей. В то же время проводимые в течение десятилетия измерения расходов воды в устье ручья Безымянный показали устойчивое снижение суммарных объемов сбрасываемых сточных вод по мере реализации природоохранных мероприятий на Комбинате. Эти обстоятельства обусловили возникновение планов по перехвату и очистке основного объема потока в устьевой части с последующим использованием в качестве технологической воды.

В настоящее время выполнен проект строительства в низовьях ручья общих очистных сооружений и направлении части очищенных вод в оборотный цикл предприятия. Предлагается схема: «Решетки, приемный резервуар, механическая очистка на дисковых фильтрах, напорные фильтры сорбционные фильтры с загрузкой цеолитовой АС». Данная схема позволяет производить очистку всего потока сточных вод (730 м3/час) от основных загрязнений превышающих нормы ПДК: прозрачность, взвешенные вещества, рН, металлы, нефтепродукты. Достичь требований по возврату в производство по солям жесткости, щелочности, сульфатам и хлоридам невозможно (см. таблицу). Требуется стандартная предподготовка воды на уже существующих осветлителях и механических фильтрах перед подачей воды на катионитовые фильтры. Строительство таких очистных сооружений было признано экономически не целесообразным.

Проведенный нами анализ ситуации показал, что основным источником загрязнения по щелочности и солям жесткости являются стоки после промывки фильтров химводоочистки (ХВО) теплосилового цеха (ТСЦ). Количество этих стоков составляет 15 % от общего расхода сточных вод выпуска № 6 в ручей Безымянный.

Таблица – Основные показатели сточной воды ХВО ТСЦ Комбината Магнезит

Показатель

Концентрация,  мг/дм3

Исходная вода

Требования по возврату в производство

После очистки

Взвешенные вещества

14,5

3

1,8

Нефтепродукты

0,44

1

0,008

Сухой остаток

543

300

500

Сульфаты

38

Не более 28

25

Хлориды

147

Не более 28

100

Железо общее

0,53

Не более 0,1

0,1

Жесткость общая

5-7

Не более 5

до 7

Проведенный финансовый анализ современного состояния Комбината Магнезит выделил следующую наиболее важную и острую проблему – крайне высокий уровень износа оборудования, который колеблется от 50 до 80 %.

С целью сокращения эксплуатационных затрат, связанных с высоким потреблением энергетических ресурсов, минимизации негативного воздействия на окружающую среду и рационального использования природных ресурсов, направленных на улучшение показателей финансово-экономического положения и повышения конкурентоспособности предприятия, в первую очередь необходимо осуществить реконструкцию химводоочистки теплосилового цеха Комбината.

В настоящее время водоснабжение ХВО ТСЦ осуществляется от реки Большая Сатка и Саткинского водохранилища. Обработанная  химочищенная вода подается  на паровые котлы-утилизаторы, системы испарительного охлаждения давлением 1,3 – 3,9 МПа и на подпитку теплосети. Общая производительность существующих ХВО – 200 м3/ч. Технология существующей водоподготовки:

ХВО подпитки теплосети: «Известкование с коагуляцией в осветлителях, фильтрация на механических фильтрах, одноступенчатое натрий-катионирование на параллельноточных фильтрах, деаэрация»;

ХВО подпитки котлов: «Известкование с коагуляцией в осветлителях, фильтрация на механических фильтрах, двухступенчатое натрий-катионирование на параллельноточных фильтрах, деаэрация».

В предлагаемом нами варианте реконструкции основное внимание уделено снижению стоимости водоподготовки и внедрению передовой технологии обработки воды АПКОРЕ (UPCORE). Технология АПКОРЕ (с англ.: UP.CO.RE. – UРflow Ourtercurrent RЕgeneration – противоточная регенерация восходящим потоком) фирмы Dow Chemical [1, 2].

Предложены два варианта реконструкции предподготовки воды перед Na-катионированием. Первый вариант: оборудование осветлителей тонкослойными модулями и устройствами рециркуляции шлама, замена однослойной загрузки механических фильтров на двухслойную (кварцевый песок – антрацит) и нижней распределительной системы фильтров. Второй вариант: замена осветлителей и механических фильтров на установку ультрафильтрации. Это позволит не только улучшить предподготовку, но и использовать в случае необходимости в качестве резервного источника руч. Безымянный.

Для сравнения показателей прямоточной и противоточной схем были произведены расчеты с использованием программы Cadix 6.2.0 (Dow Chemical), широко применяемой как в учебных [3], так и в производственных целях. В качестве расчетного источника водоснабжения было выбрано Саткинское водохранилище. Для загрузки фильтров выбрали катионит Dowex Marathon C, инерт IF-62. Расчеты показали следующие преимущества, получаемые от использования противоточной технологии регенерации UPCORE по сравнению с двухступенчатой прямоточной технологией. Во-первых, потребление NaCI на регенерацию при использовании технологии UPCORE 146 % от стехиометрического, при использовании прямоточной технологии – 187 %. Во-вторых, максимальное количество сточных вод при параллельноточной регенерации составляет 4,6 м3 (CaCl2 –  мг/дм3, NaCl –  мг/дм3, MgCl2 –  мг/дм3), при UPCORE – 2,6 м3 (CaCl2 – 7 865 мг/дм3, NaCl – 8 127 мг/дм3, MgCl2 – 7 673 мг/дм3).

Годовые фактические эксплуатационные расходы цеха до реконструкции составляют 6674,3 тыс. руб. Сумма капитальных затрат на реконструкцию цеха составляет 2478028,4 руб.

В результате реализации проекта планируется привлечь дополнительный персонал и переквалифицировать старый. В новом цехе будет применена автоматическая система блокировки и сигнализации насосов и баков; автоматическое регулирование производительности ХВО; дозирование реагентов в осветлители. Это позволит снизить количество рабочих мест в цехе.

К эксплуатационным расходам цеха химводоочистки относятся расходы по эксплуатации, текущему ремонту и амортизации всех устройств и аппаратов приготовления и подачи в систему питания котлов химически очищенной воды, заработная плата персонала, обслуживающего химводоочистку, а также стоимость покупной воды и от собственного водоснабжения, учитываемого в составе вспомогательного производства, стоимость химреагентов и др. материалов.

В результате проведенной реконструкции происходит:

  • уменьшение затрат на химические реагенты – 55 %;
  • уменьшение объёма стоков – 50 %;
  • 50 %-ая экономия воды на собственные нужды;
  • уменьшение затрат на электрическую энергию.

Эксплуатационные затраты после проведения реконструкции составят 4326,4 тыс. руб.

Внедрение мероприятий по реконструкции не связано со снижением себестоимости продукции, поэтому годовой экономический эффект выражается в виде суммы годовой экономии, который составляет 2347,94 тыс. руб. Инвестиции в реконструкцию цеха ХВО окупятся в течение 1 года 1 месяца. Рентабельность составляет 94 %, что говорит о том, что инвестиции в реконструкцию химводоочистки теплосилового цеха ОАО «Комбинат Магнезит» рентабельны.


Библиографический список
  1. Балаев И.С., Яковенко О.Б., Боровкова И.И. Десятилетний опыт внедрения технологии АПКОРЕ // Энергосбережение и водоподготовка. 2005. № 4. С. 6–7.
  2. Громов С.Л., Пантелеев А.А. Современные технологии водоподготовки как средство снижения эксплуатационных расходов // Энергетик. 2012. № 10. С. 15–18.
  3. Крупнова Т.Г., Кострюкова А.М., Машкова И.В. Опыт использования интерактивных форм обучения студентов-экологовпри изучении технологий водоподготовки // Современная высшая школа: инновационный аспект. 2013. № 3. С. 90–95.


Все статьи автора «Кострюкова Анастасия Михайловна»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: