Suolanpoiston toiminnan optimointi voimalaitosympäristössä

Abstract

Työn tarkoituksena oli kartoittaa Martinlaakson voimalaitokselle marraskuussa 2008 hankitun käänteisosmoosilaitteiston vaikutuksia lisäveden valmistusprosessiin ja laatuun sekä optimoida suolanpoiston toimintaa.

Työn teoriaosassa käytiin läpi ioninvaihtohartsien ominaisuuksia, ioninvaihdon toimintaa ja käänteisosmoosiin liittyvää teoriaa. Kokeellisessa osassa selvitettiin raakaveden koostumus kahden raakavesianalyysin perusteella ja suoritettiin kapasiteettiajo sekä muita mittauksia, joiden avulla tutkittiin ioninvaihtosarjan ja hiilidioksidin poistotornin toimintaa käytännössä. Lisäksi arvioitiin käänteisosmoosin vaikutusta suolanpoiston käyttökustannuksiin.

Raakavesianalyysien tulosten pohjalta määritettiin tarkasteltavalle ioninvaihtosarjalle laskennalliset jakson pituudet eri vesijakeita käytettäessä. Kapasiteettiajon perusteella saatiin määritettyä sarjalle kokeellinen jakson pituus ilman käänteisosmoosia. Todettiin myös kationinvaihtimen elvytystason olevan riittävä ja anioninvaihtomassojen rajoittavan kokonaisjakson pituutta. Kapasiteettiajon jälkeen kerättiin vertailuarvoja ioninvaihtosarjalta käänteisosmoosin ollessa käytössä ja havaittiin raakaveden johtokyvyn olevan mahdollisesti liian alhainen ioninvaihdon toiminnan kannalta. Todettiin käänteisosmoosin pidentävän jaksoa huomattavasti ja vähentävän ioninvaihtosarjojen elvytystiheyttä. Hiilidioksidin poistotornin toiminnasta ei saatu näyttöä ja sen arveltiin olevan melko hyödytön käänteisosmoosia käytettäessä.

Käyttökustannusten todettiin laskeneen merkittävästi ioninvaihtosarjojen harvemman elvytystarpeen myötä ja käänteisosmoosilaitteiston takaisinmaksuajaksi saatiin reilu vuosi.

The purpose of this final year project was to examine the effects of the 2008-purchased reverse osmosis facility on the production of supplementary water in Martinlaakso’s power plant and to optimize the performance of deionization. The theoretical part of the project report includes theory about ion exchange resins, the performance of ion exchange and reverse osmosis. In the experimental part, the composition of raw water was determined and a capacity test run as well as some other measurements were made. The performance of the carbon dioxide tower and the effects of reverse osmosis on capital costs were also studied.

On the basis of the raw water analyses, the period length for ion exchange with different water fractions was determined. By means of the capacity test run an empirical cycle length without reverse osmosis was found for the ion exchange process. The results of the capacity test run showed that the regeneration level of the cation exchange resin was sufficient and that the limiting factor in the total cycle length was anion exchange resins. After the capacity test run some parameters of ion exchange were observed when reverse osmosis was used and it was noticed that the conductivity of the raw water may be too low for efficient performance of ion exchange. In addition, reverse osmosis makes the period length very much longer and reduces the regeneration frequency of ion exchange. The tests did not yield any evidence of the efficiency or necessity of the carbon dioxide tower when reverse osmosis is used. The capital costs of deionization have decreased significantly, thanks to reverse osmosis and the less frequent need for regeneration. The payback period for reverse osmosis was a little over one year.