چالش های مدیریت آب در عملیات نیروگاه زغال سنگ و راه حل

مقدمه: نقش حیاتی آب در تولید زغال سنگ

نیروگاه های برق زغال سنگ همچنان یک ستون اصلی از تولید برق جهانی، تامین برق پایه قابل اعتماد به صنایع، شهرها و جوامع روستایی است، با این حال عملیات این گیاهان به طور ذاتی به آب وابسته است - استفاده شده برای خنک سازی، تولید بخار، پردازش گاز مایع، و سایر فرآیندها است.یک زغال سنگ معمولی 500 مگاوات می تواند میلیون ها گالن آب را در هر روز کاهش دهد، و هیچ گونه مقررات سنگین آب در حال رشد، کاهش می دهد.

چالش های مدیریت آب عمده

آب و رقابت برای منابع

بسیاری از نیروگاه های زغال سنگ در مناطقی قرار دارند که به طور طبیعی تحت فشار آب قرار می گیرند یا خشکسالی های طولانی مدت را به دلیل تغییرات آب و هوایی تجربه می کنند، به عنوان مثال، گیاهان در ایالات متحده غربی، هند و چین اغلب به آب سطحی از رودخانه ها و دریاچه هایی که قبلا به کشاورزی، شهرداری ها و اکوسیستم ها اختصاص داده شده اند، وابسته هستند، ممکن است مجبور به کاهش تولید، خرید جایگزین، یا حتی کاهش آب موقت، اما کاهش می یابد.

علاوه بر این، تجزیه آب های زیرزمینی مشکل را ترکیب می کند.در مناطقی که آبریزها بیش از حد کاشته شده، یارانه و تخریب کیفیت آب بیشتر محدود کننده منابع موجود است. اپراتورهای نیروگاه برق باید در دسترس بودن آب بلند مدت را ارزیابی کنند و استراتژی های قوی را توسعه دهند که برای تنوع آب و هوا و تقاضاهای رقابتی حساب می شود.

آلودگی آب و اثرات زیست محیطی

نیروگاه های زغال سنگ چندین نوع فاضلاب تولید می کنند که خطرات محیطی را ایجاد می کنند:

[[۱] [۱۰] برج های پرولینگ [۱۰] را منفجر می کنند [۱۰] - شامل غلظت های بالا از جامدات حل شده، مهار کننده های مقیاس و biocides است.
] [Flue gas desulfurization (FGD) فاضلاب - با فلزات سنگین (مخف، آرسنیک، سلنیوم)، کلرید و سولفات.
و در این هنگام، آب را به صورت زیر و روی آب و هوا پرواز می کند.
آلودگی هوائی - آب تخلیه گرم باعث افزایش دمای بدن آب می شود، آسیب به زندگی آبزی.

درمان های غیر مولده یا نشت های تصادفی می تواند منجر به آلودگی رودخانه ها، دریاچه ها و آب های زیرزمینی شود، که منجر به آسیب های شدید زیست محیطی و نقض استانداردهای قانون آب پاک یا مقررات ملی معادل آن می شود. میراث حوضچه های بدون خط، به عنوان مثال، همچنان به ایجاد آلودگی آب زیرزمینی در بسیاری از سایت های سراسر جهان ادامه می دهد.

فشار های سازگاری تنظیم کننده

سازمان های زیست محیطی به طور فزاینده ای محدودیت های تخلیه را برای آلودگی های خاص در ایالات متحده، دستورالعمل ها و استانداردهای EPA (ELG) برای واحدهای تولید برق بخار برق تنظیم محدودیت های عددی دقیق در فلزات سنگین، کلرید و سایر اجزای تشکیل دهنده وجود دارد در اتحادیه اروپا (دستورالعمل انتشار صنعتی) و در کشورهایی مانند هند (محدودیت های اصلاح شده برای نظارت بر قدرت حرارتی)، نیاز به بهبود عملکرد قوی دارد و سایر اپراتورهای غیر قانونی دارند.

قابلیت عملیاتی و هزینه های عملیاتی

تجهیزات مدیریت آب -پچرها، برج های خنک کننده، سیستم های درمانی - انرژی را مصرف می کنند و نیاز به تعمیر و نگهداری دارند. مقیاس، خطا و خوردگی در مدارهای خنک کننده باعث کاهش کارایی انتقال گرما، افزایش مصرف سوخت و انتشار گازهای گلخانه ای در هر زیرساخت های پیری مگاوات اغلب فاقد انعطاف پذیری برای کنترل کیفیت آب متغیر یا برای پاسخگویی به مجوزهای جدید است، در همین حال محدودیت های بودجه ممکن است باعث ارتقاء گیاهان ضروری، ترک سرمایه گذاری مداوم یا مجازات های آب های عملیاتی شود.

راه حل های چالش های مدیریت آب

بازیافت آب و سیستم های بسته

یکی از موثرترین استراتژی ها کاهش خروج آب شیرین از طریق بازیافت و استفاده مجدد از سیستم های خنک کننده حلقه بسته است، مانند برج های خنک کننده طبیعی و مکانیکی، چندین بار آب را بازسازی می کند، اگرچه برخی از ضربه ها هنوز برای کنترل جامدات حل شده، فن آوری های درمانی پیشرفته می توانند بسیاری از آب را بازیابی کنند.

برج های سرد، درمان را از بین می برد - زیست بوم شناسانه های حرارتی (MBRs)، اسمز معکوس (RO)، و فرآیندهای پیشرفته اکسیداسیون آلاینده ها را حذف می کنند، اجازه می دهد آب تصفیه شده به حلقه خنک کننده بازگردانده شود یا در سایر فرآیندهای گیاهی مانند پردازش خاکستر استفاده شود.
[LD] تخلیه مایع (ZLD) - یک رویکرد دقیق که در آن همه فاضلاب درمان و بازیافت، تنها زباله جامد برای دفع فن آوری مانند عایق های brine، کریستال های کریستالی، و برگشت الکترولیز (EDR) نزدیک به 100٪ بازیابی آب، در حالی که ZLD انرژی فشرده و هزینه است، به طور فزاینده ای حساس به آب است.

استفاده از منابع آب جایگزین

برای کاهش فشار بر منابع آب شیرین، گیاهان زغال سنگ می توانند منابع آب غیر سنتی را جذب کنند:

فاضلاب شهری - بسیاری از گیاهان در حال حاضر از آب تصفیه شده از گیاهان تصفیه شده در نزدیکی فاضلاب استفاده می کنند، اغلب ارزان تر از آب آشامیدنی و در مقادیر پایدار در دسترس است.
آب زیرزمینی – Desalination of brackish (<۱۰۰۰۰ ppm کل جامد حل شده) aquifers می تواند یک منبع قابل اعتماد به ویژه در مناطق خشک که آب شیرین کمیاب است را فراهم کند.
(FLT:0) آب دریا - گیاهان ساحلی می توانند از آب دریا برای خنک سازی یک بار (با غربالگری مناسب و بیوکالید) یا به عنوان تغذیه برای نمک زدایی (RO یا حرارتی) استفاده کنند، زمانی که آب شیرین برای آرایش چرخه بخار مورد نیاز است.
آب شیرین - گیاهان واقع در نزدیکی معادن زغال سنگ می توانند از آب زدایی استفاده کنند که اغلب قبل از استفاده مجدد فقط نیاز به حداقل درمان دارند.

تکنولوژی های پیشرفته درمان برای کنترل آلودگی

محدودیت های تخلیه دقیق نیاز به سیستم های درمان با عملکرد بالا دارد:

Membrane فیلتراسیون - Ultrafiltration (UF) و نانوfiltration (NF) حذف جامد معلق، colloids، و برخی ترکیبات آلی، محافظت از غشای جریان RO.
[RO] osmosis (RO) - حذف نمک های حل شده، فلزات و بسیاری از آلاینده های ردیابی استفاده می شود.
مبادله Ion (IX) - حذف انتخابی فلزات خاص (به عنوان مثال، جیوه، سلنیوم) یا سختی.
] بارش های نظری - روش سنتی برای حذف فلزات به عنوان هیدروکسیدها یا سولفات ها، اغلب به عنوان درمان اولیه استفاده می شود.
درمان مستقیم - تبخیر و کریستال سازی برای برنامه های ZLD، و همچنین تخلیه بخار برای حذف آمونیاک از فاضلاب FGD.

ترکیب این تکنولوژی ها در یک قطار درمانی – مانند بارش شیمیایی – تصفیه شنی – UF – RO – عایق بندی های ادرار – گیاهان قابل تحمل برای پاسخگویی به بیشترین محدودیت های مفید در حالی که به حداکثر رساندن بهبود آب است.

مدیریت یکپارچه آب و بهینه سازی دیجیتال

فراتر از تکنولوژی های فردی، یک رویکرد مدیریت آب جامع برنامه ریزی، نظارت و اتوماسیون را به ارمغان می آورد:

] ممیزی آب و معیار [FLT 1 ] - ارزیابی منظم شناسایی فرصت های صرفه جویی در آب، نشت و مصرف بیش از حد. شاخص های عملکرد کلیدی (به عنوان مثال، گالن در هر مگاوات) بهبود مستمر.

] نظارت بر زمان واقعی - سنسورها برای جریان، pH، هدایت، و آلودگی های خاص اجازه می دهد تا اپراتورهای برای تنظیم فرآیندهای درمان به صورت پویا، کاهش استفاده شیمیایی و مصرف انرژی.

تجزیه و تحلیل پیش بینی - مدل های یادگیری ماشین می توانند پیش بینی مقیاس پذیری یا حوادث ناخوشایند، بهینه سازی نرخ های ضربه و تعمیر و نگهداری برنامه قبل از شکست رخ می دهد.

دوقلوهای دیجیتال - شبیه سازی های مجازی سیستم آب تست و بهینه سازی سناریو را بدون مختل کردن عملیات فعال می کند.

نتیجه گیری: راهی به سوی قدرت زغال سنگ پایدار

چالش های مدیریت آب با نیروگاه های زغال سنگ بسیار نیرومند هستند، اما آنها قابل تحمل نیستند، با در نظر گرفتن ترکیبی از بازیافت حلقه بسته، منابع آب جایگزین، فن آوری های پیشرفته درمان و بهینه سازی دیجیتال، اپراتورهای می توانند به طور قابل توجهی مصرف آب شیرین، کاهش آلودگی و انطباق با مقررات در حال تحول، اغلب صرفه جویی مشترک را انجام دهند: هزینه های انرژی پایین، بهبود بهره وری حرارتی و کاهش مسئولیت زیست محیطی، به عنوان یک سیستم های تصفیه آب حیاتی، به کار می رود، به عنوان یک سیستم های تصفیه آب تمیز کننده پایدار و تصفیه آب، به طور دقیق تر، به کار می کنند.

در ادامه بخوانید: به آیات قرآن کریم و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات و روایات