反滲透系統(tǒng)在一五○發(fā)電廠的應(yīng)用
一五○發(fā)電廠始建于1970年，原水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)為3×40 t/h的一級(jí)除鹽加混床。近幾年來(lái)，水源水質(zhì)嚴(yán)重惡化，含鹽量由原來(lái)的276 mg/l增加到現(xiàn)在的585 mg/l，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)原水處理除鹽系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)。除鹽系統(tǒng)投產(chǎn)初期運(yùn)行周期達(dá)20 h左右，目前僅為6 h左右。運(yùn)行周期的縮短，再生頻繁，酸、堿耗升高，工作量大大增加，再加上機(jī)組老化而引發(fā)的補(bǔ)水率上升，原水處理系統(tǒng)已難以滿足一五○發(fā)電廠補(bǔ)給水的需要。
反滲透作為一種先進(jìn)的膜處理技術(shù)逐漸成熟，在國(guó)內(nèi)多家電廠應(yīng)用效果良好。目前，水處理系統(tǒng)中采用反滲透作為前置預(yù)除鹽方式的比較多，原有的單純離子交換除鹽方式逐步被反滲透作為預(yù)脫鹽的方式所取代。因此，通過(guò)研究和論證，一五○發(fā)電廠的水處理改造采用了先進(jìn)的反滲透膜技術(shù)。
1反滲透系統(tǒng)簡(jiǎn)介
1.1系統(tǒng)構(gòu)成
一五○發(fā)電廠選用了2×40 t/h反滲透系統(tǒng)。由深井水經(jīng)雙料過(guò)濾器后加入阻垢劑以防止反滲透濃水區(qū)結(jié)垢，通過(guò)5 μm保安過(guò)濾器后出水經(jīng)升壓泵進(jìn)入反滲透裝置。每套反滲透裝置配置1臺(tái)升壓泵，流量64 m3/h，揚(yáng)程151.4 m。反滲透裝置由壓力容器、反滲透膜元件、配套儀表和PLC控制系統(tǒng)構(gòu)成，每套反滲透有6個(gè)壓力容器，采用4∶2布置，每個(gè)壓力容器內(nèi)裝6根膜元件，膜元件為渦卷式復(fù)合膜，型號(hào)為BW330-400，膜材料為芳香族聚酰胺膜。反滲透產(chǎn)品水管上裝設(shè)爆破膜和逆止閥，防止產(chǎn)生的背壓破壞膜元件，當(dāng)產(chǎn)品水壓力超過(guò)規(guī)定值時(shí)，爆破膜自動(dòng)破裂泄壓，以防止膜元件背壓過(guò)高而影響壽命，同時(shí)在淡水管路上安裝排放閥，停運(yùn)時(shí)打開(kāi)以消除淡水管的靜壓。
反滲透設(shè)自動(dòng)啟停裝置，啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)沖洗管道內(nèi)不合格水，然后沖洗反滲透排除反滲透內(nèi)的空氣，防止形成氣錘損壞膜。
高壓泵出口裝有電動(dòng)慢開(kāi)門，當(dāng)高壓泵啟動(dòng)后電動(dòng)慢開(kāi)門才緩慢開(kāi)啟，以保證膜元件壓力平緩上升，避免膜元件因突然升壓而受損。同時(shí)高壓泵出口還設(shè)高壓保護(hù)開(kāi)關(guān)，壓力過(guò)高時(shí)，壓力高限報(bào)警停泵；泵入口設(shè)低壓報(bào)警，壓力過(guò)低時(shí)，低限報(bào)警停泵；電流過(guò)載自動(dòng)開(kāi)關(guān)可在高壓泵電流過(guò)載時(shí)，自動(dòng)跳閘斷電，防止燒壞高壓泵。
1.2反滲透裝置進(jìn)水水質(zhì)要求及運(yùn)行條件
工作壓力：1.1～1.8 MPa
設(shè)計(jì)水溫：18 ℃
給水流量：54 m3/h
產(chǎn)水流量：40 m3/h
SDI≤4.0
余氯≤ 0.1 mg/L
脫鹽率≥97%
回收率<75%
反滲透裝置進(jìn)水的預(yù)處理對(duì)反滲透的正常運(yùn)行和延長(zhǎng)膜壽命非常重要，如處理不當(dāng)則會(huì)后患無(wú)窮。一五○發(fā)電廠引用深井水，濁度較低，故采用雙層濾料過(guò)濾器，濾料由石英砂和無(wú)煙煤組成，運(yùn)行中嚴(yán)格控制出水污染指數(shù)SDI，水質(zhì)變差時(shí)立即停運(yùn)反洗。
壓力是反滲透脫鹽的推動(dòng)力，應(yīng)按反滲透組件的要求維持一定壓力，若壓力過(guò)小會(huì)影響脫鹽率和水的回收率，而壓力達(dá)到一定程度后脫鹽率趨于穩(wěn)定，且膜的壓密是不可逆的，因此為延長(zhǎng)膜的使用壽命，應(yīng)在脫鹽率和產(chǎn)水率滿足的情況下，盡量采用低壓力，一五○發(fā)電廠反滲透壓力為1.1～1.8 MPa。
2反滲透應(yīng)用的問(wèn)題分析和改進(jìn)情況
2.1問(wèn)題分析
按廠家設(shè)計(jì)為反滲透后直接加混床，但反滲透建成投運(yùn)后，混床只能運(yùn)行7～15 h，頻繁的再生使工作量不但沒(méi)有減少反而比原除鹽系統(tǒng)工作量更大，酸、堿用量節(jié)省也達(dá)不到預(yù)期要求，分析原因如下。
a. 反滲透系統(tǒng)出水電導(dǎo)率為20～24 μS／cm，而原來(lái)的一級(jí)除鹽系統(tǒng)出水電導(dǎo)率最大不超過(guò)5 μS/cm，故現(xiàn)在混床運(yùn)行時(shí)間大大縮短，由原來(lái)的8、9 d減為現(xiàn)在的7～15 h（由供給機(jī)房的水量而定，冬季用水量大，運(yùn)行時(shí)間有可能更短），嚴(yán)重影響著安全生產(chǎn)。
b. 混床和一級(jí)除鹽系統(tǒng)相比雖具有出水水質(zhì)好的特點(diǎn)，但同時(shí)也存在如下缺點(diǎn)：樹(shù)脂交換容量利用率低；反洗、混合造成樹(shù)脂損耗大；再生操作復(fù)雜，需用時(shí)間長(zhǎng)。如果混床如此頻繁再生，樹(shù)脂損耗率將非常高，甚至?xí)^(guò)原來(lái)沒(méi)有用反滲透時(shí)的樹(shù)脂損耗率；此外混床樹(shù)脂交換容量利用率低，故酸、堿用量增大；再加上混床再生操作復(fù)雜，時(shí)間長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)技術(shù)都沒(méi)有優(yōu)勢(shì)。
c. 再生混床一般需用質(zhì)量非常好的除鹽水，而一五○發(fā)電廠由于混床出水直接進(jìn)機(jī)房，故再生混床只能用淡水箱的水即反滲透出水，水質(zhì)較差，造成混床再生效果不好，故混床出水水質(zhì)不如以前。
d. 反滲透出水存在硬度和一些陰離子雜質(zhì)，如長(zhǎng)期用此水，再生混床將造成樹(shù)脂交叉污染。運(yùn)行一段時(shí)間后，運(yùn)行時(shí)間還將進(jìn)一步縮短，出水水質(zhì)進(jìn)一步變差。
e. 如3個(gè)混床都失效，將無(wú)法象以前那樣直接供一級(jí)除鹽水，安全系數(shù)低。
2.2改進(jìn)情況
鑒于以上問(wèn)題的存在，一五○發(fā)電廠對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，即利用上一級(jí)除鹽系統(tǒng)。系統(tǒng)流程如下：
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雙層濾料過(guò)濾器→高壓泵→反滲透裝置→淡水箱→淡水泵→一級(jí)除鹽系統(tǒng)→除鹽水箱→除鹽水泵→混床→機(jī)房
現(xiàn)在一些電廠采用反滲透加混床，并且取得了良好的經(jīng)濟(jì)效果。但一五○電廠的反滲透系統(tǒng)在原系統(tǒng)基礎(chǔ)上改進(jìn)，利用一級(jí)除鹽系統(tǒng)，并不用增加投資，而從運(yùn)行情況來(lái)看，不論是安全性、穩(wěn)定性還是節(jié)約酸、堿用量來(lái)說(shuō)，采用反滲透加一級(jí)除鹽加混床都比反滲透加混床要好。
3綜合評(píng)價(jià)
3.1技術(shù)可行
改進(jìn)的反滲透系統(tǒng)延長(zhǎng)了制水運(yùn)行周期，節(jié)省了酸、堿用量。采用反滲透加一級(jí)除鹽系統(tǒng)加混床后，其顯著優(yōu)點(diǎn)是一級(jí)除鹽系統(tǒng)的運(yùn)行周期成倍增加，再生次數(shù)大大減少，節(jié)省大量酸、堿。原一級(jí)除鹽運(yùn)行周期6 h，而采用反滲透加一級(jí)除鹽系統(tǒng)加混床后，一級(jí)除鹽運(yùn)行周期達(dá)8～10 d，周期制水量從240 t增至8 600 t左右，混床運(yùn)行時(shí)間可達(dá)1個(gè)月以上。
3.2除鹽水質(zhì)量提高
利用反滲透后發(fā)現(xiàn)一級(jí)除鹽出水電導(dǎo)率降至0.8 μS／cm以下，SiO2含量也降低,混床出水水質(zhì)更好，有效地保證了為鍋爐提供優(yōu)質(zhì)的除鹽水。
3.3運(yùn)行維護(hù)量減少
采用反滲透后，離子交換器的運(yùn)行周期增加，再生次數(shù)減少，運(yùn)行維護(hù)減少，工作條件得到改善，勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低。
3.4保護(hù)環(huán)境
從環(huán)境保護(hù)的角度來(lái)看，采用反滲透后，廢酸、堿的排放量大大減少，其環(huán)境效益和社會(huì)效益十分明顯。
3.5經(jīng)濟(jì)效益可觀
原水處理除鹽系統(tǒng)周期制水量為240 t，現(xiàn)在為8 600 t，酸、堿用量減少97.2%。以2001年酸耗量1 200 t、堿耗量1 000 t計(jì)算，1 a可節(jié)省酸堿費(fèi)87萬(wàn)元，運(yùn)輸費(fèi)12萬(wàn)元，每 a補(bǔ)充樹(shù)脂費(fèi)約2萬(wàn)元，系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)可節(jié)約資金6萬(wàn)元；利用反滲透后每年阻垢劑用10萬(wàn)元，設(shè)備費(fèi)215萬(wàn)元，故可在2 a多的時(shí)間內(nèi)收回成本，以后每a可節(jié)省約90萬(wàn)元。
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