Hệ thống xử lý nước ngưng nhà máy điện

Trong giai đoạn khởi động nhà máy điện, nước ngưng cần được xử lý liên tục để kiểm soát độ dẫn điện, sản phẩm ăn mòn, silica, amoniac và các ion hòa tan trước khi đưa trở lại đường ống condensate. Nguồn nước này có lưu lượng lớn, áp suất và nhiệt độ cao nên hệ thống xử lý phải vừa đáp ứng chất lượng nước nghiêm ngặt, vừa có khả năng bảo vệ thiết bị khi điều kiện đầu vào thay đổi.

Tại một dự án nhà máy điện ở Đồng Nai, Công Thành – Envitech triển khai tổ hợp xử lý nước ngưng và nước thải di động. Hệ thống Condensate Polishing Plant có lưu lượng trung bình 310 m³/giờ, dải vận hành từ 180–360 m³/giờ, gồm lọc tinh, trao đổi cation, anion và mixed bed. Nước rửa ngược, nước hoàn nguyên và nước xả rửa được thu gom sang hệ thống nước thải di động để xử lý hóa lý kết hợp RO.

Bài toán xử lý nước ngưng khi khởi động nhà máy điện

Nước ngưng trong chu trình hơi – nước cần duy trì chất lượng cao để hạn chế sự xâm nhập và tích tụ của các thành phần có thể ảnh hưởng đến thiết bị. Những chỉ tiêu như sắt, đồng, natri, chloride, sulfate và silica được kiểm soát ở đơn vị ppb thay vì mg/l như nhiều hệ thống nước công nghiệp thông thường.

Trong giai đoạn khởi động, điều kiện nguồn nước có thể thay đổi về lưu lượng, áp suất và nhiệt độ. Dự án đặt ra những yêu cầu đáng chú ý:

• Lưu lượng biến động từ 180 đến 360 m³/giờ.
• Áp suất nước ngưng đầu vào từ 37 đến 39 bara.
• Nhiệt độ vận hành trong khoảng 30–55°C.
• Hệ thống phải hoạt động liên tục 24 giờ/ngày.
• Thời gian đáp ứng nhu cầu nước xử lý kéo dài 14 ngày.
• Nước sau xử lý phải được hoàn trả vào đường ống condensate.

Với những điều kiện này, hệ thống không chỉ cần đáp ứng chất lượng nước đầu ra mà còn phải có cấu hình dự phòng, cơ chế bảo vệ áp suất – nhiệt độ và khả năng bảo trì mà không làm gián đoạn toàn bộ dây chuyền.

Quy trình xử lý nước ngưng nhà máy điện

Quy trình công nghệ của Mobile Temporary CPP:

Nước ngưng → Van bảo vệ áp suất và nhiệt độ → Lọc cartridge 5 µm → Cột cation → Cột anion → Cột mixed bed → Lọc cartridge 1 µm → Bơm tăng áp VFD → Hoàn trả đường ống condensate

Kiểm soát áp suất và nhiệt độ đầu vào

Nước ngưng từ bơm trích có áp suất từ 37–39 bara. Trước khi nước đi vào các bồn nhựa trao đổi ion, hệ thống được bố trí van giảm áp, van đóng ngắt và thiết bị đo nhiệt độ.

Hai ngưỡng bảo vệ được thiết lập theo yêu cầu của hệ thống:

• Van đóng khi phát hiện nhiệt độ cao đến ngưỡng 55°C nhằm bảo vệ hạt nhựa.
• Van bảo vệ áp suất phía sau cụm giảm áp được thiết kế với ngưỡng 9,5 bar để bảo vệ hạt nhựa và các bồn FRP.

Cách bố trí này giúp ngăn nước có nhiệt độ hoặc áp suất vượt giới hạn đi vào cột trao đổi ion.

Lọc cartridge 5 µm

Nước sau khi được kiểm soát áp suất và nhiệt độ đi qua 10 bộ lọc cartridge có cấp lọc 5 µm. Mỗi bộ được thiết kế cho lưu lượng 45 m³/giờ, hai bộ phối hợp đáp ứng một dây chuyền 90 m³/giờ.

Cấp lọc này giữ lại cặn và sản phẩm ăn mòn có kích thước lớn trước khi nước tiếp xúc với hạt nhựa. Việc giảm tải cặn giúp hạn chế tình trạng tắc lớp nhựa và tăng chênh áp trong cột.

Hệ thống theo dõi áp suất trước và sau bộ lọc để đánh giá mức độ bám cặn. Tài liệu kỹ thuật quy định kiểm tra hoặc thay thế lõi khi mức cản qua bộ lọc tăng khoảng 1–1,5 bar.

Các dòng lõi lọc cartridge 5 micron được sử dụng trong xử lý nước công nghiệp với vai trò giữ cặn trước các công đoạn trao đổi ion hoặc lọc màng.

Trao đổi cation

Nước sau lọc 5 µm đi vào cột cation. Hạt nhựa cation dạng H⁺ trao đổi với các ion mang điện tích dương trong nước, hỗ trợ loại bỏ natri, kim loại và các thành phần ion hóa.

Hệ thống gồm 5 cột cation tương ứng với 5 dây chuyền. Trong đó, 4 dây chuyền vận hành và 1 dây chuyền dự phòng.

Theo chế độ thiết kế, cột cation vận hành khoảng 60 giờ mỗi chu kỳ trước khi hoàn nguyên. HCl được sử dụng trong quá trình khôi phục khả năng trao đổi của nhựa cation.

Trao đổi anion

Sau cation, nước tiếp tục đi qua cột anion. Nhựa anion dạng OH⁻ trao đổi với các ion âm như chloride và sulfate.

Cột anion được thiết kế để vận hành liên tục trong 14 ngày mà không cần hoàn nguyên trong thời gian phục vụ giai đoạn khởi động. NaOH được bố trí cho yêu cầu vận hành và hoàn nguyên của hệ thống theo thiết kế tổng thể.

Sự kết hợp giữa cation và anion giúp giảm nồng độ ion trước khi nước đi vào công đoạn mixed bed.

Mixed bed hoàn thiện chất lượng nước

Mixed bed là công đoạn polishing cuối của quá trình trao đổi ion. Trong một cột, hạt cation và anion được trộn đều, tạo ra nhiều lớp trao đổi liên tiếp để tiếp tục giảm lượng ion còn sót lại.

Dự án sử dụng hạt AmberTec UP6150 H/OH, hỗn hợp nhựa cation axit mạnh và anion bazơ mạnh dạng gel, có kích thước hạt đồng đều và được hoàn nguyên hoàn chỉnh.

Dòng hạt nhựa mixbed DuPont UP6150 được cung cấp cho những hệ thống yêu cầu nước có độ tinh khiết cao.

Cột mixed bed của hệ thống được thiết kế vận hành liên tục trong 14 ngày mà không cần hoàn nguyên. Chất lượng đầu ra đặt mục tiêu giảm:

• Độ dẫn điện cation từ 1 xuống 0,15 µS/cm.
• Đồng từ 100 xuống 10 ppb.
• Sắt từ 1.000 xuống 50 ppb.
• Chloride từ 50 xuống 1,5 ppb.
• Sulfate từ 50 xuống 2 ppb.
• Natri từ 50 xuống 1 ppb.
• Silica phản ứng từ 500 xuống 25 ppb.
• NH₃ từ 5.000 ppb về mức không phát hiện.

Lọc tinh 1 µm và bơm hoàn trả

Sau mixed bed, nước được dẫn qua 10 bộ lọc cartridge 1 µm. Công đoạn này có nhiệm vụ giữ lại hạt nhựa có thể rò rỉ khỏi cột, tránh đưa vật liệu trao đổi ion vào đường ống condensate.

Nước thành phẩm sau đó được bơm trở lại đường ống bằng bơm tăng áp có biến tần. VFD cho phép điều chỉnh lưu lượng theo nhu cầu vận hành thực tế của nhà máy.

Cấu hình vận hành dự phòng

Tổ hợp xử lý được chia thành 5 dây chuyền độc lập, mỗi dây chuyền có công suất 90 m³/giờ:

• 4 dây chuyền vận hành.
• 1 dây chuyền dự phòng.
• Mỗi dây chuyền sử dụng hai bộ lọc 5 µm.
• Mỗi dây chuyền có một cột cation, một cột anion và một cột mixed bed.
• Sau trao đổi ion, mỗi dây chuyền sử dụng hai bộ lọc 1 µm.

Cấu hình N+1 giúp duy trì khả năng xử lý khi một dây chuyền cần kiểm tra, thay lõi lọc hoặc thực hiện hoàn nguyên cation. Đây là yêu cầu quan trọng đối với hệ thống xử lý nước ngưng nhà máy điện hoạt động liên tục.

Quy trình hoàn nguyên cột cation

Cột cation được hoàn nguyên sau khoảng 60 giờ vận hành. Thời gian dành cho một chu kỳ hoàn nguyên là khoảng 3 giờ.

Nước phát sinh trong quá trình rửa ngược, châm hóa chất và xả rửa không được đưa trực tiếp ra ngoài mà được thu gom vào bồn nước thải để xử lý bằng hệ thống di động.

Hệ thống xử lý nước thải di động

Hệ thống nước thải di động được thiết kế để xử lý ba dòng chính:

• Nước rửa ngược.
• Nước hoàn nguyên hạt nhựa.
• Nước xả rửa sau hoàn nguyên.

Quy trình xử lý:

Bồn nước thải → Điều chỉnh pH → Keo tụ/tạo bông – lắng → Bể trung gian → RO → Bồn nước sau RO → Xả theo yêu cầu tiếp nhận

Bùn và dòng cô đặc được thu gom riêng để quản lý định kỳ.

>> Xem chi tiết công nghệ xử lý nước thải nhà máy điện bằng hóa lý kết hợp RO

Điều chỉnh pH và xử lý hóa lý

Nước hoàn nguyên có thể chứa axit, kiềm, ion kim loại, cặn lơ lửng và thành phần tách ra từ hạt nhựa. NaOH được sử dụng để điều chỉnh pH trước công đoạn hóa lý.

Các hóa chất PAC, polymer và hóa chất xử lý kim loại được châm vào cụm keo tụ – tạo bông. Mục tiêu là loại bỏ ion kim loại và chất rắn lơ lửng trước khi nước đi vào RO.

Bông cặn được tách tại bể lắng và chuyển sang bồn chứa bùn. Phần nước sau lắng tiếp tục đi vào bể trung gian.

Xử lý bằng màng RO

Nước từ bể trung gian được bơm qua hệ thống RO. Màng bán thấm giữ lại phần lớn các ion hòa tan và cho dòng nước có nồng độ ion thấp đi qua.

Hệ thống tạo ra hai dòng:

• Nước thấm qua màng: Được chứa trong bồn nước sau RO trước khi xả theo yêu cầu của khu công nghiệp.
• Dòng cô đặc: Có nồng độ ion và tạp chất cao hơn, được đưa vào bồn chứa riêng để xử lý định kỳ.

Việc tách riêng hệ thống nước thải giúp trạm CPP di động không phụ thuộc hoàn toàn vào trạm xử lý cố định của nhà máy trong giai đoạn khởi động.

Giải pháp xử lý nước cho nhà máy nhiệt điện

Hệ thống Condensate Polishing Plant cần được thiết kế dựa trên lưu lượng, áp suất, nhiệt độ, chất lượng nước ngưng và yêu cầu vận hành của chu trình hơi – nước. Việc lựa chọn hạt nhựa, số lượng dây chuyền, chu kỳ hoàn nguyên và phương án xử lý nước thải phải được tính toán đồng bộ.

Với hơn 28 năm kinh nghiệm, Công Thành – Envitech cung cấp giải pháp xử lý nước cấp công nghiệp từ khảo sát, thiết kế, lựa chọn thiết bị đến chế tạo, lắp đặt, hiệu chỉnh và vận hành.

Đối với nước rửa ngược, nước hoàn nguyên và nước thải từ quá trình xử lý nước cấp, Công Thành có thể tích hợp dịch vụ thiết kế và thi công hệ thống xử lý nước thải trong cùng một phương án tổng thể.

Công Thành – Envitech có ba chi nhánh tại TP.HCM, Hà Nội và Đà Nẵng, đồng thời triển khai dự án trên toàn quốc và tại các thị trường nước ngoài như Thái Lan, Lào, Campuchia. Đội ngũ kỹ thuật có khả năng thực hiện các hệ thống xử lý nước cố định hoặc di động cho nhà máy điện, khu công nghiệp và công trình hạ tầng quy mô lớn.