KR20150060723A - 증기 발전 설비의 공정 폐수 회수 방법 - Google Patents

증기 발전 설비의 공정 폐수 회수 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20150060723A
KR20150060723A KR1020157007603A KR20157007603A KR20150060723A KR 20150060723 A KR20150060723 A KR 20150060723A KR 1020157007603 A KR1020157007603 A KR 1020157007603A KR 20157007603 A KR20157007603 A KR 20157007603A KR 20150060723 A KR20150060723 A KR 20150060723A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wastewater
water
partial
steam
waste water
Prior art date
Application number
KR1020157007603A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102095276B1 (ko
Inventor
안케 죌너
볼프강 글뤽
프란치스카 플라이쉬만
마르크 잣텔베르거
베르너 슈피스
우테 암슬링어
페터 비드만
Original Assignee
지멘스 악티엔게젤샤프트
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 지멘스 악티엔게젤샤프트 filed Critical 지멘스 악티엔게젤샤프트
Publication of KR20150060723A publication Critical patent/KR20150060723A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102095276B1 publication Critical patent/KR102095276B1/ko

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/40Mixing liquids with liquids; Emulsifying
    • B01F23/405Methods of mixing liquids with liquids
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/40Mixing liquids with liquids; Emulsifying
    • B01F23/49Mixing systems, i.e. flow charts or diagrams
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/90Heating or cooling systems
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/02Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • C02F1/04Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
    • C02F1/048Purification of waste water by evaporation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/42Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K13/00General layout or general methods of operation of complete plants
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K19/00Regenerating or otherwise treating steam exhausted from steam engine plant
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/02Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
    • F22B37/48Devices for removing water, salt, or sludge from boilers; Arrangements of cleaning apparatus in boilers; Combinations thereof with boilers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22DPREHEATING, OR ACCUMULATING PREHEATED, FEED-WATER FOR STEAM GENERATION; FEED-WATER SUPPLY FOR STEAM GENERATION; CONTROLLING WATER LEVEL FOR STEAM GENERATION; AUXILIARY DEVICES FOR PROMOTING WATER CIRCULATION WITHIN STEAM BOILERS
    • F22D11/00Feed-water supply not provided for in other main groups
    • F22D11/006Arrangements of feedwater cleaning with a boiler
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22DPREHEATING, OR ACCUMULATING PREHEATED, FEED-WATER FOR STEAM GENERATION; FEED-WATER SUPPLY FOR STEAM GENERATION; CONTROLLING WATER LEVEL FOR STEAM GENERATION; AUXILIARY DEVICES FOR PROMOTING WATER CIRCULATION WITHIN STEAM BOILERS
    • F22D11/00Feed-water supply not provided for in other main groups
    • F22D11/02Arrangements of feed-water pumps
    • F22D11/06Arrangements of feed-water pumps for returning condensate to boiler
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/90Heating or cooling systems
    • B01F2035/99Heating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/40Mixing liquids with liquids; Emulsifying
    • B01F23/48Mixing liquids with liquids; Emulsifying characterised by the nature of the liquids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/05Conductivity or salinity
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
    • Y02W10/37Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)

Abstract

본 발명은 물-증기 회로(2)를 포함하는 증기 발전 설비(1)를 운용하기 위한 방법에 관한 것이며, 본 방법에서 물-증기 회로(2)에서 생성되는 공정 폐수들(10)은 자신들의 각각의 오염도에 상응하게 복수의 부분 폐수량으로 분리되는 방식으로 집수된다. 이 경우, 제1 오염도를 갖는 하나 이상의 제1 부분 폐수량(11)과 제2 오염도를 갖는 하나 이상의 제2 부분 폐수량(12)이 형성된다. 제2 오염도는 제1 오염도보다 더 높다. 제1 부분 폐수량(11)과 제2 부분 폐수량(12)은, 본 발명에 따라서, 결합되어 폐수 처리 설비(19)로 공급되는 공정 폐수(21)가 생성되는 방식으로, 서로 혼합된다.

Description

증기 발전 설비의 공정 폐수 회수 방법{METHOD FOR RECOVERING PROCESS WASTEWATER FROM A STEAM POWER PLANT}
본 발명은, 폐쇄된 물-증기 회로와, 공정수(process water)를 위한, 그리고 특히 물-증기 회로에서 폐수로 이루어진 공정수의 회수를 위한 재처리 설비를 포함하는 증기 발전 설비를 운용하기 위한 방법에 관한 것이다.
증기 발전 설비들은 전기 에너지의 생산에 이용된다. 증기 발전 설비들은 증기 발전소 설비들로서도 형성될 수 있으며, 증기는 화석연료 연소 보일러를 통해 생성된다. 이 경우, 증기 발전소 설비는 연소 보일러 외에도 실질적으로 증기 터빈과, 물-증기 회로와, 복수기도 포함한다.
마찬가지로 증기 발전 설비들은 가스 및 증기 터빈 복합 발전 설비(CCGT)로서 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 유형의 가스 및 증기 터빈 복합 발전 설비들은 하나 이상의 가스 터빈과, 물-증기 회로와, 증기 발생기와, 증기 터빈과, 제너레이터와, 복수기를 포함한다.
증기 발전 설비들은 집광형 태양열 발전 설비들(Concentrated Solar Power Plant - CSP)로서도 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 유형의 증기 발전소 설비들은 적어도 열 발생기로서의 태양과, 전달 매체로서의 오일과, 물-증기 회로와, 증기 발생기와, 증기 터빈과, 제너레이터와, 복수기를 포함한다.
증기 발전 설비들에서 작동 매체로서는 증기 발생기에서 증발되는 탈이온수가 이용된다. 생성되는 증기는 증기 터빈 내로 유입되어 이 증기 터빈에서 감압된다. 이와 동시에 방출되는 에너지는 샤프트를 통해 제너레이터로 전달된다. 이어서, 감압된 증기는 복수기로 공급되고 액상이 응축된다.
응축 공정의 보조를 위해, 복수기에는, 증기 발전 설비를 운전 개시할 때 복수기 내에서 진공을 생성하여 운용 동안 상기 진공을 유지하는 진공화 시스템(evacuation system)이 연결된다. 진공을 통해 증기 터빈 효율은 증가되고 응축할 수 없는 가스는 액체 흐름에서 제거된다.
에너지 생산 공정 동안, 작동 매체로 다양한 오염물질들이 유입될 수 있다. 또한, 작동 매체로는 상태 조절 또는 정화를 위해 다양한 물질들이 첨가된다. 오염물질들 또는 첨가물들을 통해 오염된 작동 매체는 공정 폐수로서 물-증기 회로에서 추출되어야 하는데, 그 이유는 오염물질들이 물-증기 회로 내에서 작동 매체로서 직접적인 재사용에 상충되기 때문이다.
암모니아는 급수의 상태 조절을 위한 알칼리화제로서 이용된다. 암모니아의 첨가를 통해, 작동 매체의 pH 값의 상승이 달성될 수 있으며, 그럼으로써 급수의 상대 부식률은 감소된다. 액체 및 증기 내에서 암모니아의 분배 계수는 서로 다르기 때문에, 증발 및 응축 공정들을 이용하는 시스템 부분들[예: 복수기, 진공화 시스템 및 드럼 블로우 다운 시스템(drum blow-down system)] 내에서 국소적으로 분명하게 증가된 암모니아 농도가 발생할 수 있다.
공정 폐수들은 물-증기 회로 내의 다양한 위치들에서 생성된다. 탈염 시스템에서 탈염수의 제조 동안 생성되는 공정 폐수는 오염된 공정 폐수 대부분을 형성하는 재생 폐수이다. 운전 개시 및 그 중지 시, 작동 매체의 (작동 매체의 재공급을 통한) 부족량과 그 (작동 매체의 배출을 통한) 초과량은 균형 유지되어야 한다. 추가로, 물-증기 회로에서 연속적인 시료 채취 및 누출을 통해서도 공정 폐수들이 생성된다. 전술한 수량 손실들로 인해, 물-증기 회로는 연속해서 탈염수(탈이온수)를 재공급 받아야 한다. 탈염 시스템에서의 역세정 및 재생 공정과 응축수 정화를 통해서도 마찬가지로 공정 폐수가 생성된다.
400MW 규모의 예시에 따른 가스 및 증기 터빈 복합 발전 설비는 매년 기본 부하 운용 모드에서 관류 보일러를 포함한 증기 발생기의 경우 14,000톤 안팎, 그리고 순환 보일러를 포함하는 경우는 22,000톤 안팎의 공정 폐수를 생성한다. 지금까지 상기 공정 폐수들 대부분은 폐기되었다.
그 외에, 자연 통풍식 냉각 타워 및 습식 석회석 연도가스 정화 시스템을 포함하는 2x1050MW 규모의 예시에 따른 화석연료 연소 증기 발전소는 기본 부하 운용 모드에서 공공 하천으로 배출되어야 하는 심지어 매년 최대 100,000톤의 공정 폐수를 생성하고 있다. 그 중 겨우 절반만이 냉각 타워에 할당된다.
더욱더 엄격해지고 있는 환경법규들로 인해, 그리고 물 부족이 우세한 나라들을 위해, 물-증기 회로의 내부에서 물 사용량의 감소와 그에 따른 폐수 및 공정수의 재사용은 그 중요성이 점점 더 증가하고 있다. 특히 공공 하천으로 폐수의 배출에 대한 지침은 더욱더 엄격해지고 있다. 그러므로 증기 발전 설비의 물 사용량은 가능한 감소되어야 한다.
오염된 공정 폐수들은 예컨대 가스 및 증기 터빈 복합 발전 설비의 증기 드럼들에서 생성된다. 통상적으로 복수의 증기 드럼은 서로 다른 압력 레벨 상태로 존재한다. 가스 및 증기 터빈 복합 발전 설비는 벤슨 보일러(Benson Boiler)로서도 지칭되는 하나 또는 복수의 이른바 관류형 증기 발생기도 포함할 수 있지만, 관류형 증기 발생기들은 대부분 고압단에 연결되어 있다. 증기 드럼들에서 포화 증기의 추출로 인해, 증기 드럼들에는 비휘발성 물질들이 잔존한다. 이런 비휘발성 오염물질들은 증기 드럼들 내에 집중되며, 그로 인해 블로우 다운을 통해 회로에서 제거되어야만 한다. 이와 동시에 회로에서는 물이 소실되며, 이런 물은 보충수, 이른바 탈이온수를 통해 다시 균형 조정되어야 한다.
EP 1 706 188 B1호는 증기 발전 설비에서 블로우 다운 물(blown-down water)의 적어도 일부분을 회수하기 위한 방법을 기술하고 있다. 에너지 및 물의 손실을 줄이기 위해, 블로우 다운 물은 높은 압력 레벨을 갖는 증기 드럼에서 상대적으로 더 낮은 압력 레벨을 갖는 증기 드럼 내로 다시 유입되어 감압된다[이른바 보일러 캐스케이딩 블로우 다운(boiler cascading blowdown)]. 그러나 이 경우 단점은, 모든 오염물질이 일측 압력 레벨에서 후속 압력 레벨로 전달된다는 점에 있다. 그러므로 제안되는 점에 따르면, 높은 압력 레벨의 물-증기 분리 장치에서 분리된 증기가 상대적으로 더 낮은 압력 레벨의 증기 드럼으로 공급된다[진보형 캐스케이딩 블로우 다운(advanced cascading blowdown)]. 이는 물-증기 회로에서 증기의 적어도 일부분의 재사용과 우수한 에너지 활용을 가능하게 한다. 그러나 잔존하는 블로우 다운 물은 완전히 폐기 처리되어야 한다.
추가의 공정 폐수들은 배출수(drainage)를 통해 생성된다. 예컨대 운용이 진행되는 동안 응축수가 집수된 상대적으로 길게 폐쇄된 관로들에서 배수된다. 이를 위해, 해당 관로들은 단시간 개방되고 그에 따라 배수된다. 이 경우, 수회로(water circuit)에서 물이 소실되며, 이런 물은 보충수(탈이온수)를 통해 다시 공급되어야 한다. 배출수는 증기 발전 설비의 운전 개시 및 그 중지 시에 특히 증가되어 생성되는데, 그 이유는 예컨대 증기 발전소 설비의 운전 중지 시 수회로 내에 위치하는 증기가 점차로 응축되고 이렇게 생성된 액상수는 시스템 부분들 내에, 특히 가열 표면들 내에 존재하지 않아야 하기 때문이다. 운전 중지 시, 수회로에서는, 종국에 물이 더 이상 보충되지 않을 때까지 보충되는 것보다 더 많은 물이 배수된다.
EP 1 662 096 A1 및 US 7,487,604 B2호는 증기 발전 설비에서 배출수들(drainage)을 회수할 수 있게 하는 방법을 각각 기술하고 있다. 배출수들은 집수되어 함께 안내되며, 또한 부분적으로 단시간 탱크에 저장될 수 있다. 그 다음, 저장된 배출수들은 펌프를 통해 자연환경으로 버려진다. 이 경우, 탱크는, 펌프의 작동 시간 및 그 점검 주기 간격을 감소시키기 위해 이용된다. 또한, 배수된 물은, 물과 증기를 서로 분리하기 위해, 분리 탱크 내에서 감압될 수 있다. 이 경우, 분리된 증기와 배수된 탈이온수는 자연환경으로 배출된다. 그러므로 제안되는 점에 따르면, 물-증기 회로의 하나 이상의 압력단에서 모든 배수된 물을 집수하여 저장하고, 이렇게 집수되어 저장된 배수된 물은 실질적으로 완전하게 정수 시스템을 통해 수회로로 재순환시킨다.
그러나 종래 기술에서는 지금까지 발전 설비에서 모든 공정 폐수를 집수하여 다시 실질적으로 완전하게 물-증기 회로에서 재사용하게 하는 방법은 여전히 공지되지 않았다.
그러므로 본 발명의 과제는, 거의 공정 폐수가 더 이상 자연환경으로 배출되지 않는 정도로 공정 폐수를 통한 자연환경의 부담 가중 및 담수의 사용량이 최소화되는, 증기 발전 설비를 운용하기 위한 방법을 명시하는 것에 있다. 그 밖에도, 본 발명의 과제는, 탈염 시스템(탈이온수 공급 장치)을 통해 발생하는, 증기 발전 설비의 운영 비용(running costs), 및 상기 증기 발전 설비를 이용하여 전기 에너지를 생산하기 위한 발전 설비의 운영 비용을 최소화하는 것에 있다.
본 발명의 과제는 청구항 제1항의 특징들을 통해 해결된다. 증기 발전 설비를 운용하기 위한 방법은 물-증기 회로를 포함하며, 본원의 방법에 따라서 물-증기 회로에서 생성되는 모든 공정 폐수는 자신들의 각각의 오염도에 상응하게 복수의 부분 폐수량으로 분리되는 방식으로 집수된다. 이 경우, 제1 오염도를 갖는 하나 이상의 제1 부분 폐수량과 제2 오염도를 갖는 하나 이상의 제2 부분 폐수량이 분리되는 방식으로 집수된다. 이 경우, 제2 부분 폐수량의 제2 오염도는 제1 부분 폐수량의 제1 오염도보다 더 높다. 이어서 제1 부분 폐수량 및 제2 부분 폐수량은, 실질적으로 일정한 오염도를 나타내는 공정 폐수가 생성되는 방식으로, 서로 혼합된다. 이런 공정 폐수는 폐수 처리 설비로 공급된다.
이 경우, 폐수 처리 설비는 폐수를 증발시키는 증발기를 포함한다. 폐수의 증발을 위해 다양한 기술들이 존재한다. 증발 및 결정화를 통해 이론상 모든 용해된 구성성분이 폐수에서 제거된다. 상기 구성성분들은 이어서 고형물로서 폐기 처리될 수 있다. 증류액은 고순도의 품질이며, 증기 발전 설비에서 재사용될 수 있다. 원수 탱크 내로 증류액의 유입이 수행된다. 심하게 유해물질로 오염된 폐수들은 증발을 통해 완전하게 처리된다. 따라서 증기 발전 설비의 원수 요구량 및 그 폐수량은 감소된다.
이 경우, 본 발명은, 증기 발전 설비의 모든 공정 폐수가 폐수 처리 설비로 공급되고, 이와 동시에 공정 폐수들은, 폐수 처리 설비 내로의 유입 전에, 서로 상이한 오염도를 갖는 2개 이상의 부분 폐수량이 형성되는 방식으로 분리되고 집수된다는 고려 사항을 출발점으로 한다. 그 결과, 모든 공정 폐수는 증기 발전소 설비에서 회수될 수 있다.
이 경우, 본 발명에 따라서, 오염된 공정 폐수들을 포함하는 2개 이상의 부분 폐수량 외에도, 깨끗한 공정 폐수들을 포함하는 추가 부분 폐수량도 집수된다. 이 경우, 깨끗한 공정 폐수들로서 간주되는 경우는, 오염물질들을 함유하지 않거나, 낮은 허용 오염도만을 갖는 공정 폐수이다. 깨끗한 공정 폐수들은 예컨대 물-증기 회로에서 측정을 위해 추출되었지만, 측정을 통해 품질 저하되지 않은 정해진 부분 물 흐름들이다. 마찬가지로 깨끗한 공정 폐수들로서 배출수들도 고려될 수 있다. 이런 점에서, 상태 조절제인 암모니아는 오염물질로서 고려되지 않는다.
깨끗한 공정 폐수들을 포함하는 추가 부분 폐수량은 극미한 오염물질들(예: 철 입자 및 암모니아)만을 함유한다. 그러므로 물-증기 회로 내로의 재순환 전에, 상기 공정 폐수들은 응축수 정화 시스템을 통해 정화되기만 하면 된다.
재순환된 공정 폐수들은 상황에 따라 맨 처음 냉각되어야 한다. 응축수 정화 시스템의 유효 수명은 상대적으로 더 높은 이온 부하를 통해 감소된다. 탈염 시스템을 통해 공급되어야 하는 탈이온수의 양은 더 적어지는데, 그 이유는 더 적은 보충수가 소요되기 때문이다. 순환 보일러의 경우, 깨끗하고 정화된 공정 폐수들은 곧바로 탈염수를 위한 탱크 내로 유입된다. 관류 보일러의 경우에는, 폐수들은 기존의 응축수 정화 시스템을 통해 물-증기 회로 내로 안내된다.
상대적으로 더 적은 물 요구량 또는 최적화된 정수를 통해, 화학약품 사용량도 감소될 수 있으며, 그럼으로써 발전 설비의 환경 균형은 자원을 더욱 보호하는 방식으로 형성될 수 있다.
폐수 처리 설비에서 증발을 통해 생성되는 응축수를 탈염 시스템 내로 재순환시키는 것을 통해, 예시로서 언급한 증기 발전소 설비의 경우, 매년 최대 75,200톤의 더 적은 탈이온수가 탈염 시스템을 통해 처리되기만 하면 된다. 그 중 매년 약 15,000톤이 보일러 세척에서 생성되는, 회수 가능한 공정 폐수들과 운전 개시에 할당되고, 매년 약 4,300톤이 보조 보일러의 회수 가능한 블로우 다운에 할당되고, 매년 최대 6,000톤이 시료 채취의 공정 폐수에 할당되며, 매년 약 50,000톤은 복수기의 회수에 할당된다.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 개선예의 경우, 폐수 처리 설비를 통해 정화된 공정 폐수는 다시 실질적으로 완전하게 물-증기 회로 내로 재순환된다. 재순환은 바람직하게는 탈염 시스템을 통해 수행된다. 물-증기 회로 내로 정화된 공정 폐수들을 재순환시키는 것을 통해, 폐쇄된 회로가 형성된다. 이는, 연속해서 원수가 자연환경에서 공급될 필요 없이, 또는 공정 폐수가 자연환경으로 배출될 필요 없이, 증기 발전 설비의 운용을 가능하게 한다. 따라서 본 발명에 따른 증기 발전 설비는 특히 물 부족이 우세하거나, 환경 보호를 위해 자연에 대한 개입이 최소화되어야 하는 지역들을 위해 적합하다.
특히 바람직하게는, 제2 부분 폐수량은, 증기 발전 설비에 포함되는 탈염 시스템에서 추출되는 공정 폐수가 그 제2 부분 폐수량에 공급되는 것을 통해 형성된다. 이처럼 탈염수를 공급하기 위한 시스템들은 비교적 심하게 오염된 공정 폐수를 생성한다. 추가로 응축수 정화 시스템에서 제2 부분 폐수량 내로 공정 폐수의 공급도 제공될 수 있다. 제2 부분 폐수량은 별도의 집수 탱크로 공급되고 이 집수 탱크에 집수되어 임시 저장된다.
제1 부분 폐수량에는, 바람직하게는 증기 발전 설비에 포함되는 진공화 시스템에서 추출되고, 물-증기 회로에서의 연속적인 시료 채취에 기인하는 공정 폐수가 공급된다. 이 경우, 진공화 시스템 및 시료 채취에서 생성되는 공정 폐수들은 비교적 적게 오염되어 있지만, 암모니아를 함유한다. 제1 부분 폐수량도 별도의 집수 탱크로 공급되고 이 집수 탱크에 집수되어 임시 저장된다. 제1 부분 폐수량은 암모니아 외에 또 다른 음이온들 및 양이온들도 함유한다.
폐수 처리 설비는, 결합되어 실질적으로 일정한 오염도를 갖는 공정 폐수가 폐수 처리 설비로 공급될 수 있는 방식으로 제1 부분 폐수량과 제2 부분 폐수량이 서로 혼합될 때, 특히 효율적으로 운용된다. 혼합비는 제어 장치에 따라서 설정된다. 일정한 오염도를 통해, 폐수 처리 설비는 균일한 부하를 받으며, 실질적으로 일정한 레벨에서 운용될 수 있다. 폐수 처리 설비는, 변함없는 오염도로 작동되는 증발기를 포함한다.
제1 부분 폐수량 및 제2 부분 폐수량의 오염도는 바람직하게는 각각 전도도의 측정을 통해 결정된다. 이런 측정들은 연속해서 수행될 수 있다. 그 다음, 측정 결과들은 실시간으로 제어 장치에 의해 평가될 수 있으며, 혼합비의 조절로 구현될 수 있다.
바람직하게 폐수 처리 설비는, 결합된 공정 폐수 외에도 첨가물이 공급되는 증발기를 포함하며, 그럼으로써 고형물, 예컨대 황산암모늄이 발생한다. 이런 고형물들은 비료 산업에서 추가 이용될 수 있다.
본 발명의 추가의 바람직한 실시예의 경우, 증기 발전 설비는 그 밖에 관류 보일러로서 형성되는 증기 발생기도 포함한다. 관류 보일러의 하류에는 응축수 정화 장치가 연결된다. 응축수 정화 장치는, 비교적 심하게 오염되고 그로 인해 바람직하게는 제1 부분 폐수량으로 공급되는 공정 폐수를 생성한다.
하기에서 본 발명은 도면들에 따라 더 상세하게 설명된다.
도 1은 관류 보일러를 포함하는 증기 발전 설비를 운용하기 위한 방법이다.
도 2는 순환 보일러를 포함하는 증기 발전 설비를 운용하기 위한 방법이다.
도 1에는, 물-증기 회로(2)를 포함하는 증기 발전 설비(1)가 도시되어 있다. 물-증기 회로(2)는 여기에 개략적으로만 도시되어 있다. 물-증기 회로(2)는, 그 내부에서 증기가 생성되고 여기서는 별도로 도시되어 있지 않은 관류 보일러(3)와, 증기 터빈과, 복수기를 포함한다. 또한, 증기 발전 설비(1)의 운전 개시 및 그 중지를 위해, 복수기는 진공을 설정하는 진공화 시스템도 포함한다.
그 밖에도, 증기 발전 설비(1)는, 담수원에서 원수 라인(6)을 통해 물이 공급되는 원수 탱크(5)도 포함한다. 물은 연속해서 보충되어야 하는데, 그 이유는 누출을 통해 시스템에서 계속해서 물이 소실되기 때문이다.
원수 탱크(5)는 라인을 통해 탈염 시스템(7)과 연결된다. 탈염 시스템(7)은 이온교환기(이온 교환 수지)를 포함하고, 이 이온교환기를 통해서는 원수 탱크(5)에서 유출되는 원수가 탈염되며, 탈염수(8)가 생성된다. 탈염수(8) 외에도, 재생 폐수(17)의 형태인 공정 폐수(10)가 생성된다. 탈염수(8)는 탱크(9)에 임시 저장되고, 이어서 물-증기 회로(2) 내로 전달된다.
물-증기 회로(2)에서, 탈염수(8)는 관류 보일러에서 증발되고, 증기 터빈에서 감압되며, 복수기에서 진공화 시스템에 의해 다시 응축된다.
물-증기 회로(2)에서는 연속해서 공정 폐수들(15)이 시료의 형태로 추출된다. 측정들을 통해, 오염된 공정 폐수(15a)와 깨끗한 공정 폐수(15b)가 형성된다. 전체적으로 물-증기 회로(2)에서는 깨끗하고 오염된 공정 폐수들(10)이 배출된다.
진공화 시스템에서 생성되는 공정 폐수들(14)과 시료 채취에서 생성되는 오염된 공정 폐수들(15a)이, 오염된 공정 폐수들(10)에 속한다.
시료 채취에서 생성되는 공정 폐수(15b)는 깨끗한 공정 폐수이면서, 공정 폐수(10)와 함께, 깨끗한 공정 폐수들을 위한 집수 탱크(18)로 유입되며, 깨끗한 공정 폐수들을 포함하는 부분 폐수량(13)을 형성한다. 깨끗한 공정 폐수들을 포함하는 상기 부분 폐수량(13)은 응축수 정화 장치(24)를 통해 물-증기 회로 내로 재순환된다.
진공화 시스템에서 생성되는 공정 폐수(14)는, 오염된 시료 채취의 공정 폐수(15a)와 마찬가지로, 비교적 심하게 오염된다. 공정 폐수들(14 및 15a)은 제1 집수 탱크에서 결합되어 제1 부분 폐수량(11)을 형성한다. 탈염 시스템(7)에서 생성되는 공정 폐수(17) 및 응축수 정화 장치(24)에서 생성되는 재생 폐수(16)는 제2 집수 탱크로 공급되어 제2 부분 폐수량(12)을 형성한다.
이제, 제1 부분 폐수량(11)과 제2 부분 폐수량(12)에서 생성되는 공정 폐수들은 배출되면서 서로 혼합되며, 그럼으로써 결합되어 폐수 처리 설비(19)로 공급되는 공정 폐수(21)가 생성된다. 이 경우, 혼합비는 증기 발전 설비의 운용 동안 계속해서 매칭된다. 매칭의 목적은, 제1 부분 폐수량(11) 및/또는 제2 부분 폐수량(12)의 오염도가 변동하더라도, 혼합비의 매칭을 통해, 결합되어 그 오염도가 실질적으로 일정한 공정 폐수(21)가 달성되게 하는 것에 있다. 그 결과, 폐수 처리 설비(19)는 일정하게 운용될 수 있다. 이 경우, 부분 폐수량들의 오염도는 전도도 측정을 통해 결정된다.
폐수 처리 설비(19)는 결합된 공정 폐수(21)가 증발되는 증발기를 내부에 포함한다. 그 다음, 증기의 응축을 통해, 정화된 공정 폐수(20)가 형성되며, 이 공정 폐수는 다시 원수 탱크(5) 내로 배출되며, 그에 따라 다시 물-증기 회로로 공급된다. 정화된 공정 폐수(20)의 응축을 통해, 폐수 처리 설비(19) 내에서는, 실질적으로 황산암모늄을 함유하는 고체 잔류물(22)이 생성된다. 이런 잔류물은 배출되어 추가 사용부로 공급될 수 있다.
부분 폐수량(12)은 순환 보일러의 경우 탈염 시스템(7)의 재생 폐수(17)로만 구성된다.
도 2에는, 도 1의 증기 발전 설비가 도시되어 있지만, 물-증기 회로(2)는 관류 보일러를 포함하는 것이 아니라, 여기서 개략적으로만 도시되어 있는 순환 보일러(4)를 포함한다. 그 밖에도, 도 2의 증기 발전 설비(1)는 응축수 정화 장치(24)를 포함한다.
관류 보일러(3)의 경우, 응축수(23)는 응축수 정화 장치(24)로 공급된다.
제2 집수 탱크 내로는 탈염 시스템(7)에서 생성된 공정 폐수들(17)과 응축수 정화 장치(24)에서 생성된 재생 폐수들이 유입되어, 제2 부분 폐수량(12)을 형성한다.
깨끗한 부분 폐수량(13)은 응축수 정화 장치(24)를 통해 정화되어 물-증기 회로(2) 내로 재순환된다.
본 발명을 통해, 자연환경으로 배출되는 폐수의 양은 최소화될 수 있다. 그 결과, 증기 발전 설비에는 더 적은 담수가 추가로 공급되기만 하면 되고, 그럼으로써 마찬가지로 더 적은 작동 매체가 처리되기만 하면 된다.

Claims (10)

  1. 물-증기 회로(2)를 포함하는 증기 발전 설비(1)를 운용하기 위한 방법이며, 물-증기 회로(2)에서 생성되는 공정 폐수들(10)은 자신들의 각각의 오염도에 상응하게 복수의 부분 폐수량으로 분리되는 방식으로 집수되는, 상기 방법에 있어서, 제1 오염도를 갖는 하나 이상의 제1 부분 폐수량(11)과 제2 오염도를 갖는 하나 이상의 제2 부분 폐수량(12)이 형성되고, 상기 제2 오염도는 상기 제1 오염도보다 더 높으며, 제1 부분 폐수량(11)과 제2 부분 폐수량(12)은, 결합되어 폐수 처리 설비(19)로 공급되는 공정 폐수(21)가 생성되는 방식으로, 서로 혼합되는, 증기 발전 설비의 운용 방법.
  2. 제1항에 있어서, 폐수 처리 설비(19)를 통해 정화된 공정 폐수(20)는 다시 실질적으로 완전하게 물-증기 회로(2) 내로 재순환되는, 증기 발전 설비의 운용 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제2 부분 폐수량(12)에는, 증기 발전 설비(1)에 포함된 탈염 시스템(7)에서 추출되는 공정 폐수(17)가 공급되는, 증기 발전 설비의 운용 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 부분 폐수량(11)에는, 물-증기 회로(2)에 포함된 진공화 시스템(14)에서 추출되고, 물-증기 회로(2)에서 추출되는 물 시료(15)에 기인하는 공정 폐수(10)가 공급되는, 증기 발전 설비의 운용 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 부분 폐수량(11)과 제2 부분 폐수량(12)은, 결합되어 실질적으로 일정한 오염도를 갖는 공정 폐수(21)가 폐수 처리 설비(19)로 공급될 수 있는 방식으로, 서로 혼합되는, 증기 발전 설비의 운용 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 부분 폐수량(11) 및 제2 부분 폐수량(12)의 오염도는 각각 전도도의 측정을 통해 결정되는, 증기 발전 설비의 운용 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 폐수 처리 설비(19)는 실질적으로 연속적인 작동을 위해 구성되는 증발기를 포함하는, 증기 발전 설비의 운용 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 그 밖에도, 물-증기 회로(2)에 포함된 복수기에서 추출되고 그리고/또는 물-증기 회로(2)에서 추출되는 물 시료(15b)에 기인하는 깨끗한 공정 폐수들을 포함하는 부분 폐수량(13)이 분리되는 방식으로 집수되는, 증기 발전 설비의 운용 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 증기 발전 설비(1)는 관류 보일러(3)로서 형성되는 증기 발생기를 포함하며, 제2 부분 폐수량(12)에는, 관류 보일러(3)에 포함된 응축수 정화 장치(24)에서 추출되는 공정 폐수(10)가 공급되는 것을 특징으로 하는, 증기 발전 설비의 운용 방법.
  10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 증기 발전 설비는, 순환 보일러(4)로 형성되는 증기 발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는, 증기 발전 설비의 운용 방법.
KR1020157007603A 2012-09-28 2013-09-16 증기 발전 설비의 공정 폐수 회수 방법 KR102095276B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201210217717 DE102012217717A1 (de) 2012-09-28 2012-09-28 Verfahren zur Rückgewinnung von Prozessabwässern einer Dampfkraftanlage
DE102012217717.5 2012-09-28
PCT/EP2013/069095 WO2014048779A1 (de) 2012-09-28 2013-09-16 Verfahren zur rückgewinnung von prozessabwässern einer dampfkraftanlage

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150060723A true KR20150060723A (ko) 2015-06-03
KR102095276B1 KR102095276B1 (ko) 2020-04-01

Family

ID=49182256

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157007603A KR102095276B1 (ko) 2012-09-28 2013-09-16 증기 발전 설비의 공정 폐수 회수 방법

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9962664B2 (ko)
EP (1) EP2885578B1 (ko)
KR (1) KR102095276B1 (ko)
CN (1) CN104813102B (ko)
DE (1) DE102012217717A1 (ko)
ES (1) ES2625797T3 (ko)
WO (1) WO2014048779A1 (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014217280A1 (de) * 2014-08-29 2016-03-03 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Anordnung einer Dampfturbinenanlage in Kombination mit einer thermischen Wasseraufbereitung
CN107208880A (zh) * 2015-01-23 2017-09-26 西门子公司 发电设施中的原水预热
JP5925371B1 (ja) * 2015-09-18 2016-05-25 三菱日立パワーシステムズ株式会社 水質管理装置、水処理システム、水質管理方法、および水処理システムの最適化プログラム
US10138139B2 (en) 2016-02-12 2018-11-27 Babcock Power Environmental Inc. Wastewater treatment systems and methods
WO2017157488A1 (de) * 2016-03-15 2017-09-21 Siemens Aktiengesellschaft Ammoniumreduktion im abwasser von kraftwerken
DE102016218347A1 (de) 2016-09-23 2018-03-29 Siemens Aktiengesellschaft Kraftwerksanlage

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040000058A (ko) * 2002-06-21 2004-01-03 한국전력공사 역삼투막법/전극법을 이용한 폐수 탈염장치
KR20070089837A (ko) * 2004-11-30 2007-09-03 지멘스 악티엔게젤샤프트 증기 발전 장치, 특히 적어도 전기 에너지를 발생시키기위한 발전 설비의 증기 발전 장치 작동 방법 및 이에사용되는 증기 발전 장치
KR20100027293A (ko) * 2008-09-02 2010-03-11 허만 발전 시스템

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE422862C (de) * 1925-02-11 1925-12-14 Allg Elek Citaets Ges Fa Verfahren zur Destillation von Kesselspeisewasser
DE1058072B (de) * 1958-05-12 1959-05-27 E H Dr Fritz Marguerre Dr Ing Einer Hauptdampfkraftanlage zugeordnete Dampfkraftanlage mit einem ueber Waermeaustauschflaechen aufgeladenen Gefaellespeicher
JPS5630583A (en) * 1979-08-21 1981-03-27 Hitachi Ltd Operation of side stream type condensation system and apparatus for flushing device in side stream type condensation system
FI68458C (fi) 1980-12-23 1985-09-10 Sulzer Ag Tvaongsstyrdaonggeneratoranlaeggning
FR2674290B1 (fr) * 1991-03-18 1993-07-09 Gaz De France Systeme a turbine a gaz naturel a vapeur d'eau fonctionnant en cycle semi ouvert et en combustion stóoechiometrique.
US7487604B2 (en) 2002-09-11 2009-02-10 Perron Jr J Edward Soccer shoe component or insert made of one material and/or a composite and/or laminate of one or more materials for enhancing the performance of the soccer shoe
US7753993B2 (en) * 2004-01-20 2010-07-13 Siemens Aktiengesellschaft Method and device for treating contaminated water
ES2523848T3 (es) * 2004-01-20 2014-12-02 Siemens Aktiengesellschaft Procedimiento y dispositivo para la eliminación de agua en una central de vapor
EP1806533A1 (de) * 2006-01-05 2007-07-11 Siemens Aktiengesellschaft Wasserdampfkreislauf einer Kraftwerksanlage
ITMI20102121A1 (it) * 2010-11-16 2012-05-17 Ansaldo Energia Spa Impianto a ciclo combinato per la produzione di energia e metodo per operare tale impianto

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040000058A (ko) * 2002-06-21 2004-01-03 한국전력공사 역삼투막법/전극법을 이용한 폐수 탈염장치
KR20070089837A (ko) * 2004-11-30 2007-09-03 지멘스 악티엔게젤샤프트 증기 발전 장치, 특히 적어도 전기 에너지를 발생시키기위한 발전 설비의 증기 발전 장치 작동 방법 및 이에사용되는 증기 발전 장치
KR20100027293A (ko) * 2008-09-02 2010-03-11 허만 발전 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014048779A1 (de) 2014-04-03
ES2625797T3 (es) 2017-07-20
KR102095276B1 (ko) 2020-04-01
EP2885578A1 (de) 2015-06-24
EP2885578B1 (de) 2017-02-22
DE102012217717A1 (de) 2014-04-03
CN104813102B (zh) 2017-06-09
US9962664B2 (en) 2018-05-08
US20150251144A1 (en) 2015-09-10
CN104813102A (zh) 2015-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102095276B1 (ko) 증기 발전 설비의 공정 폐수 회수 방법
US4347704A (en) Thermal power plant water treatment process
US20200001197A1 (en) Stacked type falling film evaporator, zero liquid discharge system comprising the same, and zero liquid discharging method using the same
JP4688842B2 (ja) 排水処理方法
CN107857321B (zh) 一种用于火力发电厂废水零排放处理的工艺
KR101915066B1 (ko) 열수 처리와 함께 증기 터빈 플랜트를 동작시키기 위한 방법 및 어레인지먼트
KR101860295B1 (ko) 진공증발을 이용한 탈황폐수 처리장치 및 그 방법
KR101753295B1 (ko) 고온 연수화를 이용한 피처리수 증발농축 장치 및 이를 이용한 증발농축 방법
EA022491B1 (ru) Система и способ термической дистилляции
KR101781521B1 (ko) 고온 연수화를 이용한 피처리수 증발농축 장치 및 이를 이용한 증발농축 방법
CN105060601A (zh) 一种专门针对火电厂零排放的综合处理系统
CN106746129B (zh) 垃圾渗滤液蒸发结晶系统
KR100733696B1 (ko) 해수담수화장치
AU2011364094B2 (en) Exhaust gas treatment system and exhaust gas treatment method
JPH0932513A (ja) 洗煙排水発電システム
Heins Technical advancements in SAGD evaporative produced water treatment
JP2009162514A (ja) 加圧水型原子力発電所の2次系系統水浄化システム
JPH10169907A (ja) ボイラプラント
CN113582278A (zh) 一种脱硫废水综合处理系统
US20160208658A1 (en) Method for the recovery of process wastewaters of a fossil-fueled steam power plant and fossil-fueled steam power plant
Dhoble et al. Effect of increase in cycle of Concentration for a Coal based Thermal Power Plant on Water Conservation
JP5917348B2 (ja) 浄水設備の運転方法及び発電設備を併設した浄水設備
CN215439742U (zh) 一种脱硫废水综合处理系统
KR100745963B1 (ko) 해수담수화장치
KR100726066B1 (ko) 폐열을 이용한 해수담수화장치

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant