Tính toán hệ thống xử lý nước cung cấp cho lò thu hồi nhiệt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LÊ PHƯỚC SANG TÍNH TỐN HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CUNG CẤP CHO LÒ THU HỒI NHIỆT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN VĂN XÁ HÀ NỘI - 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LÊ PHƯỚC SANG TÍNH TỐN HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CUNG CẤP CHO LÒ THU HỒI NHIỆT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HOC: TS NGUYỄN VĂN XÁ HÀ NỘI - 2012 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận án trung thực, nội dung chưa cơng bố cơng trình nghiên cứu trước Hà Nội, tháng … năm 2012 Tác giả Lê Phước Sang Trang LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Văn Xá, người dạy dỗ, hướng dẫn tận tình, sâu sắc mặt khoa học giúp tơi hoàn thành luận văn thạc sỹ Được tiếp xúc, học tập, nghiên cứu hướng dẫn Thầy giúp Tôi phát triển trưởng thành lên nhiều, kiến thức lẫn tác phong làm việc Tôi xin cảm ơn Thầy, Cô giáo trường Đại học Bách Khoa Hà Nội dạy dỗ giúp đỡ Tôi suốt thời gian học Tôi xin cảm ơn gia đình, Ban giám đốc Cty CP Nhiệt điện Bà Rịa tất người Bạn động viên, giúp đỡ Tôi suốt trình hồn thành luận văn Hà Nội, tháng … năm 2012 Học viên Lê Phước Sang Trang DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Các ký hiệu số Bề mặt Hằng số màng (mơ hình khuyếch tán hịa tan) Hệ số thẩm thấu Hằng số màng, dòng thể tích riêng bề mặt (mơ hình khuyếch tán hịa tan) Nồng độ Đường kính Hệ số sử dụng Độ dẫn Dịng khối lượng tính đv bề mặt Khoảng thời gian Áp suất Công suất (nhu cầu) tiêu hao lượng riêng Khả giữ Thời gian Phần khối lượng Nhiệt độ Độ hiệu dụng Thế hóa học Áp suất thẩm thấu Khối lượng riêng Hiệu suất Am: (m ) A: (m/S.bar) b: (bar m3/kg) B: (m/s) C (Kmol/m3) d (m) f(-) LS (mS/cm) ̇ (kg/m2.s) n ( năm) p (bar) P (kw) P (kwh/t) R (-) t (s) W (-) T: (K) : (-) : (kJ/mol) : bar : kg/m3 : (-) Chỉ số: F: Dòng cấp ges(tot): Tổng thể ( tổng cộng) i: Cấu tử thứ i max: Maximal Mod: Modul P,p: Dòng R: Dòng còng lại T: Tuabin tot: Tổng thể ( tổng cộng) W: Nước : Đi vào : Đi Trang MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .1 LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT .3 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Chương 1: KỸ THUẬT TRAO ĐỔI ION .10 1.1 Nguyên lý trao đổi ion: .10 1.2.Tác dụng trao đổi : .11 1.3 Tác dụng nén ép: 11 1.4 Đặc trưng vật liệu trao đổi ion: 12 1.4.1 Suất ngậm nước: 12 1.4.2 Độ nở: 12 1.4.3 Tính chịu mài mịn: 13 1.4.4.Tính hịa tan: 13 1.4.5 Tính chịu nhiệt: 13 1.4.6 Tính dẫn điện: 14 1.4.7 Tính thuận nghịch phản ứng trao đổi ion: 14 1.4.8 Tính lựa chọn chất trao đổi ion: 14 1.4.9 Dung lượng trao đổi: 15 1.4.10 Dung lượng trao đổi làm việc: 15 1.4.11 Cân trao đổi ion: 16 1.4.12 Tốc độ trao đổi ion: 18 Chương 2: Q TRÌNH CƠNG NGHỆ MÀNG 19 2.1 Mở đầu: Màng, Modul kỹ thuật công nghệ màng: 19 2.2 Các khái niệm bản: Độ lựa chọn, dòng phần lại: .22 2.3 Các loại màng cấu trúc màng: 25 2.3.1 Mở đầu: 25 2.3.2 Phân loại màng: 25 2.4 Các màng hữu cơ: .27 2.4.1 Vật liệu màng lựa chọn vật liệu: .27 2.4.2 Xem xét trình màng quan điểm phân tử- dự đoán độ thấm màng dày đặc: 28 2.4.3 Các màng hữu không cân đối: 29 2.5 Phương pháp nhúng: 33 2.6 Phương pháp trùng hợp bề mặt phân cách: 34 2.7.Trùng hợp Plasma: .35 Trang 2.8 Biến tính màng hữu cơ: 36 2.8.1 Biến tính hóa học: 36 2.8.2 Màng ghép (Grafting): 36 2.8.3 Xử lý Plasma: .37 2.9 Các màng hữu đối xứng: 37 2.10 Các màng vô cơ: .38 2.10.1 Lịch sử phát triển màng vô cơ: 39 2.10.2 Chất mang vô xốp, cân đối: 39 2.10.3 Màng vô xốp không đối xứng: 40 2.11 Chế tạo vật mang (đỡ) vô cơ: .40 2.12 Các màng vô cơ: .40 2.12.1 Màng gốm không cân đối: 40 2.12.2 Các màng có mao quản nhỏ: 42 2.12.3 Màng Composit vô cơ: 44 2.12.4 Các màng Zeolit- lớp hoạt động tinh thể Zeolit: .45 2.13 Các màng dị thể từ kết hợp vật liệu hữu vô cơ: 48 2.14 Các màng chất lỏng: 48 2.15 Các modul màng: 51 2.15.1 Modul ống: 51 2.15.2 Modul mao quản: .52 2.15.3 Modul đĩa modul gối: 53 2.15.4 Modul cuộn: (Trong số tài liệu gọi modul cuộn Spiral modul): 53 Chương : KỸ THUẬT THẨM THẤU NGƯỢC 54 3.1 Mở đầu: 54 3.2 Độ bền màng thẩm thấu ngược: .56 3.2.1 Thủy phân: 56 3.2.2 Độ bền với Chlore tự do: 57 3.2.3 Độ nhạy màng với Oxy Ozon: 58 3.3 Áp suất thẩm thấu: 60 3.4 Ảnh hưởng độ nhớt: .61 3.5 Bịt kín màng kết tinh (đóng cặn): 63 3.6 Bịt kín màng bám bẩn (Fouling): 68 3.7 Tính tốn nhu cầu bề mặt màng, công suất lượng riêng: 71 Trang DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Hằng số cân vật liệu (nhóm RH cation) 17 Bảng 2.1: Hệ thống phương pháp công nghệ màng .20 Bảng 2.2: Các phương pháp quan trọng để chế tạo màng Composites 33 Bảng 3.1: lựa chọn số màng thẩm thấu ngược .55 Bảng 3.2: Các điều kiện gây hại với màng 56 Bảng 3.3: Ảnh hưởng pH lên thời gian làm việc màng CA .57 Bảng 3.4: Độ bền Chlore số màng 58 Bảng 3.5: Sự xâm hại màng Vinyl Acetat .59 Bảng 3.6: Các yếu tố hạn chế với trình thẩm thấu ngược 62 Bảng 3.7: Định nghĩa số SDI 70 Bảng 3.8: Ví dụ hóa chất làm vận dụng chúng .71 Trang DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 2.1: Mơ tả q trình phân riêng cơng nghệ màng 19 Hình 2.2: Xem xét phát triển q trình cơng nghệ màng 22 Hình 2.3: Định nghĩa đại lượng quan trọng đặc trưng màng 24 Hình 2.4: Phân loại màng theo vật liệu phương pháp chế tạo 26 Hình 2.5: Độ thấm tương đối (tính Pentan) chất dãy đồng .28 Hình 2.6: Cấu trúc màng hữu không cân đối 29 Hình 2.7: Ảnh màng đảo pha polyamide (a) màng sợi rỗng (b) 30 Hình 2.8: Sơ đồ hệ thống thiết bị sản xuất liên tục màng đảo pha 31 Hình 2.9: Ảnh số màng xốp 31 Hình 2.10: Sơ đồ cấu trúc màng composite không cân đối dùng công nghệ thẩm thấu ngược (a: Polyamid, b:Cellulose Acetat) 33 Hình 2.11: Nguyên lý phương pháp nhúng .34 Hình 2.12: Nguyên lý trình trùng hợp bề mặt phân cách pha 35 Hình 2.13 Mặt màng: a trước b sau xử lý plasma để hướng tới trở lực thấp .37 Hình 2.14: Ảnh a, Một màng Ceramic đại, ảnh b màng Ceramic cũ 41 Hình 2.15: Ảnh a, Một màng oxyd nhôm mesopore, ảnh b màng SiO2 micropore 41 Hình 2.16: Cấu trúc màng có mao quản đồng khơng đối xứng .43 Hình 2.17: a,b,c Các màng cacbon (a: màng sợi rỗng, b: chất mang xốp, c: lớp dày đặc khoảng 10m chất mang xốp) 44 Hình 2.18: Bề mặt tâm màng Ceramic sơ đồ mô tả cấu trúc chúng 45 Hình 2.19: Cấu trúc đại diện màng Zeolit ZMS-5 46 Hình 2.20: Một số loại Zeolit sử dụng làm lớp phân riêng hoạt động 46 Hình 2.21: Các phương pháp sản xuất màng riêng phân tử 47 Hình 2.22: Các ý tưởng màng Zeolit: Zeolit mang lên: lớp tựa xốp mịn(1,2), lên lớp tựa định hình cửa sổ (3,4), mao quản lớp tựa vô định hình (5,6) 48 Hình 2.23: Ý tưởng hệ màng chất lỏng ( a, khơng có b, có chất phân tán) 49 Hình 2.24: Các màng chất lỏng 50 ( a: khơng có chất mang, b: có chất mang linh động) 50 Hình 2.25: Sơ đồ nguyên lý modul ống 51 Trang Hình 2.26: Nguyên lý làm việc modul mao quản 52 Hình 2.27: Ghép nối modul mao quản vào ống chịu áp lực 52 Hình 2.28: Cấu trúc modul gối dùng cho thẩm thấu ngược 53 Hình 2.29: Sơ đồ cấu trúc modul cuộn 53 Hình 3.1: Các hạn chế thẩm thấu ngược chất khác gây 55 Hình 3.2: Thủy phân màng Cellulose Acetat .56 Hình 3.3: Tăng hệ số màng B theo thời gian với hai loại màng 57 Hình 3.4: Độ giảm suất màng CA hàm lượng Ozon 0,3ppm 58 pH khác 58 Hình 3.5: Độ giảm khả giữ lại màng Polyamide hàm lượng Ozon 0,3ppm 59 Hình 3.6: Áp suất thẩm thấu số dung dịch 61 Hình 3.7: Ảnh màng bị bẩn lắp cặn Silic 63 Hình 3.8: Quá trình hình thành tinh thể muối .66 Hình 3.9: Sơ đồ công nghệ thiết bị thẩm thấu ngược theo Seedling-Technik 67 Hình 3.10: Xác định số SDI .70 Hình 4.1: Sơ đồ cơng nghệ làm nước cấp nhà máy Nhiệt điện Nhơn Trạch 78 Hình 4.2: Sơ đồ lắp ghép RO 80 Hình 4.3: Sơ đồ cấu trúc Element màng ESPA2 81 Hình 4.4: Các bước phải tiến hành xem xét xây dựng hệ thống .90 thiết bị thẩm thấu ngược 90 Trang Nhiệm vụ tính tốn đặt là: 1/ Tính tốn áp suất (chênh lệch áp suất) cần thiết mà bơm phải tạo ra, đảm bảo động lực trình phân riêng chế độ kỹ thuật cơng nghệ 2/ Tính toán bề mặt màng cần thiết để đảm bảo suất nước theo yêu cầu sản xuất (17 Tấn nước sạch/h với 34T nước ngun liệu/h) 3/ Tính tốn nhu cầu tiêu hao lượng 4/ Tính nồng độ muối trung bình dịng qua (Permeat) 4.3.2.Cơ sở tính tốn: - Gọi bề mặt màng Am (m2) - Gọi dịng cấp vị trí màng mF - Gọi dòng qua tương ứng m p (kg/s) - Gọi mật độ dòng qua tính đơn vị diện tích bề mặt màng Ta có phương trình cân khối lượng trình [16],[18] ̇ ̇ ̇ (4.1) Và phương trình cân chất tương ứng là: ̇ ̇ ̇ (4.2) Với WF Wp nồng độ muối dòng cấp (Feed) dòng sản phẩm (Permeat) (% khối lượng) Dahm cộng [12] đưa lời giải hệ phương trình nói để tính bề mặt màng cần thiết: ∫ ̇ ̇ ∫ (4.3) Trong mFα dịng cấp vị trí đầu vào hệ thóng màng Nhưng phương trình có giá trị với qui luật chuyển khối định điều kiện định giải gần phương pháp số Nếu hệ có cấu tử, chẳng hạn xem hệ có Trang 83 nước (Ai) muối (Aj) tương quan mật độ dòng cấu tử tuân theo hệ thức: ̇ ̇ (4.4) ̇ Thì bề mặt tổng cộng màng tính theo cơng thức: ̇ ̇ ̇ ̅̅̅̅ (4.5) Với : Am bề mặt tổng cộng (m2) A số màng ( f hệ số sử dụng thiết bị w áp suất thẩm thấu trung bình dọc theo bề mặt màng (bar) ̇ dịng qua ( ) 4.3.3.Tính áp suất cần thiết bơm phải tạo cho hệ thống: Theo thông số vận hành hệ thống thiết bị ( bảng 4.3) có: - Hàm lượng muối dòng cấp (Feed) WF = 100,5ppm - Hàm lượng muối dòng sản phẩm (Permeat)Wp = 2,01ppm - Hiệu suất thiết bị ̇ ̇ * Theo định nghĩa [6],[10]; ta có độ giữ muối tính tồn hệ thống là: Rtot = * Nồng độ muối dịng cịn lại (Retentat) tính theo [3] WR = 1,98 WF = 1,98 x 100,5 = 199 ppm; Trang 84 WR  0,02% * Áp suất thẩm thấu phía dòng lại (retentat) [16] W = bw.WR = 0,02% = 0,16 bar Chênh lệch áp suất đầu dòng lại, bắt buộc phải cao áp suất thẩm thấu đó, nơi mà nồng độ muối lại lại cao ( WR) nghĩa là: Pw > w Rõ ràng vớiW =0,16 bar, chọn chênh lệch áp suất phía dịng qua ( Permeat) Pw = 1bar đảm bảo độ chênh lệch đủ lớn * Tổn thất áp lực toàn thiết bị màng thẩm thấu ngược: Pmasat = 7bar ( chọn theo [16])  Do phải tạo áp suất phía dịng cấp(ở vị trí lối vào hệ thống màng) thấp là: PF = 7bar + bar = bar Phải kể đến trở lực đường ống, van, thiết bị đo lường, tổn thất áp lực khớp nối từ đường ống vào modul… áp suất phải có sau bơm phải : p = 10bar Rõ ràng hệ thống thiết bị thẩm thấu ngược khai thác nhà máy Nhiệt điện Nhơn trạch,đang sử dụng bơm cấp tạo áp suất P = 12 bar hoàn toàn đúng, an tồn hợp lý 4.3.4.Tính bề mặt màng cần thiết để đảm bảo suất sản xuất: Với hệ nước cấp phải làm thực tế (xem hệ xhỉ có 02 cấu tử: nước muối), bề mặt màng tính theo cơng thức ( 4.5) trên: ̇ ̅̅̅̅ Trang 85 (4.6) * Trong ̅̅̅̅ chênh lệch áp suất trung bình tính tồn mặt màng là: ̅̅̅̅ Với ∆Pα = 12 bar , áp suất dòng cấp đầu vào hệ thống ∆PW =1 bar , áp suất dòng qua (Permeat) đầu Hệ thống * Áp suất thẩm thấu [6] tính theo nồng độ muối trung bình tồn bề mặt màng (4.7) ̅ nồng độ muối trung bình Logarithm dịng cấp dọc * Trong đó: theo tồn màng bW hệ số thẩm thấu, bW = 8bar/1% khối lượng muối [16],[18], cho nên: * Như vậy, động lực trung bình trình thẩm thấu ngược là: ̅̅̅̅ * Bề mặt màng cần thiết để đảm bảo suất sản xuất phải là: ̇ (4.8) ̅ Từ bảng (4.2) có: ̇ ; Hệ số sử dụng thiết bị f = 0,9 Theo [14],[10] số màng màng ESPA2 khoảng: A =4,8.10-7 m/bar.s Cho nên: 1711,20 m2 Trang 86 Trong thực tế vận hành nhà máy, áp suất đo trước hệ thống thiết bị màng thẩm thấu ngược là: PF = 7,5 bar Thì bề mặt màng tương ứng phải là: Bề mặt màng có thiết bị là: Element x 37,1m2 x 7modul = 1558,2m2 Màng bố trí lắp đặt hệ thiết bị cao yêu cầu là: 4.3.5.Tính nồng độ muối trung bình dịng sản phẩm: Nồng độ trung bình muối dịng qua (dịng sản phẩm-Permeat) tính theo cơng thức [9] [16] : ̅̅̅̅ ̅ ̅ (4.9)  Với A số màng: B số màng [14],[10]: ̅ Theo số liệu kỹ thuật củahệ thống thiết bị thẩm thấu ngược khai thác Nhà máy Nhiệt điện Nhơn trạch, dẫn bảng 4.3, nồng độ muối trung bình dịng qua (permeat) đo ̅̅̅ =2,01ppm; kết tính tốn so với thực tế sai khác nhau: xấp xỉ với sai số phép đo lấy trung bình thời gian dài (4 tháng: 10/3-10/7/2012) Trang 87 Như cơng thức tính nồng độ muối trung bình dịng nước sản phẩm hệ thống thiết bị thẩm thấu ngược (4.9) chấp nhận 4.3.6 Tính tiêu hao lượng riêng nhu cầu lượng cho hệ thống thiết bị: Khi không dùng tuabin thu hồi lượng, tiêu hao lượng để làm nước kỹ thuật thẩm thấu ngược (Reverse Osmosis) tính theo cơng thức [16],[18]  ̇ (4.10)  Trong đó: p hệ số hiệu dụng bơm, thường có: p = 0,8 [3] Nếu xem khối lượng riêng nước cấp (với hàm lượng muối WF = 100,5ppm ρF = 1000kg/m3) thì: tiêu hao lượng cho 1kg sản phẩm (nước sạch) là: Năng lượng phải cung cấp cho bơm hệ thống thiết bị thẩm thấu ngược là: ̇  ; P = 17,85 kW Trong thực tế vận hành hệ thống thiết bị thẩm thấu ngược nhà máy nhiệt điện Nhơn Trạch đo công suất tiêu hao cho hệ thống ( Bảng 4.3): Pđo = 17,5 kW Sai lệch: Công suất danh định thiết bị bơm dòng cấp vào hệ thống vận hành thực tế : Pdđ = 22 kW hoàn tồn đảm bảo an tồn Trang 88 Kết tính tốn (kiểm tra) thơng số cơng nghệ hệ thống thiết bị thẩm thấu ngược làm nước cấp nhà máy nhiệt điện Nhơn Trạch tổng hợp trình bày bảng 4.4 Bảng 4.4: Tổng hợp kết tính tốn thơng số cơng nghệ hệ thống làm nước cấp thẩm thấu ngược nhà máy nhiệt điện Nhơn Trạch Thông số STT Năng suất thiết bị (theo nguyên liệu) Năng suất thiết bị (sản phẩm) Số lượng dây chuyền Hệ số khai thác thiết bị Hàm lượng dòng cấp Hàm lượng Hiệu suất Áp lực bơm 10 11 12 muối dòng sản phẩm muối Áp lực trước hệ màng thẩm thấu ngược Tiêu hao lượng Công suất danh định bơm Bề mặt màng tổng cộng Giá trị Giá trị vận hành thực tính tế tốn T/h 34 34 mP T/h 17 17 - - 2 f - 0,9 0,9 WF ppm 100,5 100,5 Wp ppm 2,01 1,905  - 0,5 0,5 P bar Danh định 12 10 16% PF bar 7,5 6,25% P kw 17,5 17,85 2% P kw 22 - Am m2 1558,2 1479,5 Ký Đ/vị hiệu đo mF Trang 89 Sai lệch 5% 5% Từ nghiên cứu tổng quan lý thuyết kỹ thuật tính tốn q trình cơng nghệ thẩm thấu ngược tách muối khỏi nước, làm nước từ kết tính tốn hệ thống thiết bị thẩm thấu ngược làm nước nhà máy điện Nhơn Trạch, xin đưa sơ đồ tổng kết bước kỹ thuật công nghệ phải tiến hành thiết kế, xây dựng, lắp ráp vận hành khai thác hệ thống thiết bị công nghệ thẩm thấu ngược sau: Nhiệm vụ phân riêng Hình 4.4: Các bước phải tiến hành xem xét xây dựng hệ thống thiết bị thẩm thấu ngược Trang 90 4.4 Hệ thống thiết bị làm nước cấp nhà máy nhiệt điện Bà Rịa: 4.4.1 Nguồn nước chất lượng nước: Nước cấp cho nhà máy nhiệt điện Bà Rịa từ nhà máy nước Thành Phố kiểm tra chất lượng qua tiêu: 1/ Độ dẫn điện 2/ pH 3/ Độ cứng tổng cộng 4/ Hàm lượng Silica (quy đổi SiO2 ) Các tiêu xác định liên tục khoảng thời gian tháng (từ 10/3-10/7/2012) Các mẫu lấy nơi quy định theo tần suất 02 mẫu/24h Các tiêu xác định thiết bị đo trình bày mục 4.2.1 kết trung bình ghi vào bảng sau (bảng 4.5) Bảng 4.5: Chất lượng dòng nước cấp vào nhà máy nhiệt điện Bà Rịa Khu vực Nước nguồn (nước vào hệ thống trao đổi ion) Nước hệ thống trao đổi ion Chỉ tiêu chất Giới hạn cho Kết đo Ghi lượng phép pH  8,5 6,9 Độ cứng tổng < 50 ppm Độ dẫn điện < 160 S/cm 150,05 S/cm Hàm lượng muối < 107,2 ppm 100,03 ppm SiO2 < 50 ppm 29 ppm 32 ppm pH 6,5  7,5 6,7 Độ cứng tổng < ppm 1,2 ppm Độ dẫn điện < 10 S/cm 3,25 S/cm Hàm lượng muối < 6,7 ppm 2.17 ppm SiO2 < 20 ppb 4,4 ppb Trang 91 4.4.2.Hệ thống làm nước cấp nhà máy Nhiệt điện Bà Rịa: Hệ thống làm nước cấp cho sản xuất điện nhà máy nhiệt điện Bà Rịa bao gồm: 1/ Hệ thống lọc ( tiền xử lý) 2/ Hệ thống trao đổi ion Quá trình lọc nước (tiền xử lý) nhằm đông tụ lọc tách triệt để phần tử rắn lơ lững nước đảm bảo tính làm việc an toàn ổn định cho thiết bị làm (tách loại ion) trao đổi ion Chất đông tụ sử dụng PAC (Poly Aluminium Chlorid) với hàm lượng( 6.5 – 8,5) ppm Hệ thống thiết bị trao đổi ion tiến hành bậc: - Bậc thứ nhất: Trao đổi cation trao đổi anion để đạt đến độ dẫn điện LS < 10S/cm - Bậc thứ hai: Trao đổi cation anion hỗn hợp, nước đảm bảo độ dẫn LS < 0,2S/cm Ionit sử dụng vật liệu nhập cơng ty DOW (USA) có đặc trưng sau: ( bảng 4.6) Bảng 4.6: Các đặc trưng Ionit Ionit Cationit HCl-R Anionit-SBR-P (1) (2) (3) Gốc nhựa Poly Styren Poly Styren Khối lượng riêng 1,22 g/cm3 1,08 g/cm3 Ion trao đổi H+ OH- Dung lượng trao đổi (min) 1,8 đlg/l 1,2 đlg/l Độ bền nén > 200g/hạt 95% 95% Độ thấm nước 48-54% 53-60% 4.5 Đánh giá kết phân tích nhà máy Nhơn Trạch (sử dụng RO) nhà máy nhiệt điện Bà Rịa (sử dụng hạt nhựa rao đổi ion): 4.5.1 Đánh giá kỹ thuật: Trang 92 Các tiêu kỹ thuật công nghệ sử dụng vận hành hệ thống thiết bị thẩm thấu ngược trao đổi ion để làm nước cấp cho nhà máy điện, tổng kết bảng sau (bảng 4.7) Bảng 4.7: Đánh giá kỹ thuật hệ thống RO trao đổi ion STT Nội dung đánh giá Sử dụng RO Sử dụng vật liệu Trao đổi ion bậc I 01 Công suất thiết kế 60-70% 100% 02 Phục hồi ( tái sinh) 4-6 tháng/lần ngày/lần 03 Chất lượng nước Đạt Đạt 04 Hóa chất 4-6 tháng/lần ngày/lần 05 Thời gian ngừng hệ thống 06 Vận hành 07 Độc hại Ngừng tiếng để phục hồi sau vận hành 24h Đơn giản Phức tạp Rất Tiếp xúc với axit HCL NaOH 4.5.2 Đánh giá kinh tế: Từ kết đánh giá kỹ thuật trình bày trên, thấy sử dụng công nghệ thẩm thấu ngược (RO) hiệu q trình xử lý nước cấp lị hơi, nhiên đầu tư ban đầu có tốn gấp 1,5 lần, công nghệ sản xuất màng cịn nhiều khó khăn,làm cho giá thành màng cịn cao , mặt khác công nghệ màng thảm thấu ngược với động lực trình chênh lệch áp suất, suất đầu tư thiết bị ban đầu cho thiết bị màng cao đầu tư thiết bị trao đổi Ion Trang 93 PHẦN THỨ III: KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu tài liệu lý thuyết, nghiên cứu thực nghiệm, tính tốn từ thực tế kỹ thuật công nghệ làm nước cấp nhà máy nhiệt điện kỹ thuật trao đổi ion kỹ thuật thẩm thấu ngược, xin rút kết luận sau đây: Đã tổng quan tài liệu kỹ thuật trao đổi ion làm nước, tổng quát hóa đặc trưng vật liệu trao đổi ion trình bày số mơ tả động học trao đổi ion, sử dụng tính tốn q trình cơng nghệ trao đổi ion kỹ thuật làm mền nước cấp cho nhà máy nhiệt điện Đã tổng quan loại màng dùng kỹ thuật phân riêng màng: lọc (Microfiltration), siêu lọc (Ultrafitration), lọc nanô (Nanofiltration), thẩm thấu ngược (Reverse Osmosis), phương pháp công nghệ chế tạo loại màng đó, sở đưa tiêu chí để lựa chọn màng phù hợp với yêu cầu công nghệ Các màng sử dụng thực tế phải lắp ghép vào chi tiết chịu áp tạo thành modul, đưa số cấu trúc modul màng, phân tích ưu nhược điểm đưa sở lựa chọn modul màng thích hợp để sử dụng thực tế Kỹ thuật thẩm thấu ngược sử dụng ngày rộng rãi kỹ thuật tách muối khỏi nước Các màng Composite Polyamid sử dụng rộng rãi công nghiệp Đã nghiên cứu thực nghiệm xác định chất lượng nguồn nước cấp vào hệ thống xử lý làm nước nhà máy nhiệt điện Bà rịa Nhơn Trạch cho thấy độ cứng tổng nước nguồn khoảng 30ppm Đã xác định tiêu chất lượng nước sử dụng nhà máy (, nước cấp cho hệ thống xử lý thẩm thấu ngược nước sản phẩm) cho thấy độ dẫn điện sau qua RO khoảng 3,0 S/cm Trang 94 Đã tính tốn kiểm tra hệ thống thiết bị làm nước nhà máy nhiệt điện Nhơn Trạch công ty NITTO DENKO (Nhật Bản) thiết kế, trang bị tính bề mặt màng Am = 1479,5m2, thấp 5% so với bề mặt màng lắp đặt, trang bị.Điều cho tháy rằng: Bề mặt màng trang bị đảm bảo an toàn cho nhu cầu sản xuất Đã tính tốn độ chênh áp suất cần thiết, đảm bảo cho thiết bị vận hành ổn định, đạt chất lượng kỹ thuật cho thấy bơm dòng cấp phải tạo độ chênh áp lực đến P = 10bar Đã tính tốn tiêu hao lượng hệ thống xác định lượng cấp cho hệ thống thẩm thấu ngược modul ống, với bề mặt màng Am = 1558,2m2 17,85kw (sai lệch vào thực tế đo vận hành 17,5kw 2%) 10 Đã tính nồng độ muối trung bình dịng qua (Permeat) ̅ , thấp 5% so với giá trị trung bình đo Độ giữ muối lại hệ thống thiết bị thẩm thấu ngược nhà máy nhiệt điện Nhơn Trạch thực tế đạt 98% (so với số liệu chào bán màng công ty NITTO DENKO 99,6%) 11 Các kết tính tốn cho thấy rằng, mơ hình tính tốn gần sử dụng tính tốn cơng nghệ trình thẩm thấu ngược sử dụng để tính luận văn chấp nhận được,có thể sử dụng để tính tốn kiểm tra thiết kế sơ bộ, nghiệm thu thiết bị vận hành thiết bị thẩm thấu ngược làm nước 12 Các kết nghiên cứu tính tốn cho thấy rằng, dùng công nghệ thẩm thấu ngược để làm nước cấp nhà máy nhiệt điện hiệu so với trao đổi ion Có điều đầu tư ban đầu cho thiết bị thẩm thấu ngược cao Trang 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO I Tài liệu tham khảo tiếng Việt: Nguyễn Quang Dương- Kỹ thuật xử lý nước lò - NXB CNKT Hà Nội 1996 II.Tài liệu thao khảo tiếng anh: Bhave R.R Inorganic membranes USP4277344 Characteristics and Application van Nostrand Reinhold NY1991 Burggaaf A.J, Cot L, Zeolite molecular sieve: structure chemistry and use Wiley NY 1974 Cadotte JE Interfacially synthesized reverse osmosis membrane USP 4,277,344 DartonE.G Membran chemical Research: Centuries apart.- Desalination 132, 121-131 Geister P., Krum W, Peter T.A, Reduction of Energy demand for seawater RO with pressure exchange system PES.- Desalination B5, 207 210 Harries R.C Afied trial of seeded Reverse Osmosis for the desalination of a Scaling- type Mine water- Desalination 56( 1985) 227-236 Loebs, Sourirajan S; High flow porous membranes for separation of water from saline solution USP.3.3133.132 O’neal T.M et al Achieving high recovery from Barkish water with seed reverse osmosis system 42nd Annual meeting Int water conf Pittsburgh 10 Vermeulen T., Adv Chem Engng 2(1958) 147 III Tài liệu tham khảo tiếng Đức: 11 Axt G, Die Kohlensaeure Gleichgewichte in Theorie und Praxis vom WasserAbwasser XXVIII Verlag Chemie 12 Dahm W, Kollenbach J, Gebel J, Sickerwasserreinigung EF-Verlag fuer Energie und Umwelttechnit 1998 13 Deutsche Einheitsverfahren zur Wasser-Abwasser und Schlammuntersuchung DIN 3840943 14 Helfferich F, Ionenaustauscher, Verlag Chemie GmbH 1968 Trang 96 15 Helfferich F Ullmann Encyclopedia 1967 16 MelinT., R Rautenbach Membranverfahren, Springer verlag 2007 17 Rautenbach R Groeschl A Umkehrosmose fuer Trennung Organisch-Wasser Loesungen Dechema Ausschuss “Membrantechnik” 18.Rautenbach R Membranverfahren-Grundlagen Anlagenauslegung, Springer verlag Berlin-Heidelberg 1997 der Modul-und 19 Schuler P., Degner R Wiss Techn Warkstaetten GmbH: Kleines handbuch photometrische CSB- Bestimmung und Analysen Von Wasserinhaltstoffen permasep products/Engng Trang 97 ... công nghệ xử lý nước cấp cho nhà máy nhiệt điện, đồng thời xuất phát từ vị trí công tác học viên, chọn đề tài “ Tính tốn Hệ thống xử lý nước (xử lý nước bên ngồi) cấp cho Lị thu hồi nhiệt? ?? cơng suất... kéo dài tuổi thọ đặc biệt đảm bảo an tồn cho lị tua bin Xử lý nước cho lò chia thành xử lý nước bên xử lý bên lị Xử lý nước bên ngồi lị để loại bỏ tạp chất nước cách làm đông tụ, lắng đọng phân... KHOA HÀ NỘI - LÊ PHƯỚC SANG TÍNH TỐN HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CUNG CẤP CHO LÒ THU HỒI NHIỆT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THU? ??T CHUYÊN NGÀNH: KỸ THU? ??T HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HOC: TS NGUYỄN