朱加生，張江生

（中電環(huán)保股份有限公司，江蘇南京 211102）

反滲透和EDI應(yīng)用于鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

朱加生，張江生

（中電環(huán)保股份有限公司，江蘇南京 211102）

本文介紹了全膜法中反滲透和EDI處理技術(shù)在某超超臨界機(jī)組鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用，詳細(xì)討論了反滲透和EDI的技術(shù)特點(diǎn)、運(yùn)行方式、控制參數(shù)和注意事項(xiàng)。運(yùn)行結(jié)果表明，該工藝系統(tǒng)出水水質(zhì)穩(wěn)定優(yōu)良，電導(dǎo)率＜0.10μs/cm，完全能滿足超超臨界機(jī)組鍋爐補(bǔ)給水水質(zhì)的要求。

反滲透；EDI；補(bǔ)給水；電導(dǎo)率；脫鹽率

離子交換除鹽技術(shù)比較成熟，工程經(jīng)驗(yàn)比較豐富，在傳統(tǒng)的鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，但其存在設(shè)備占地面積大、運(yùn)行維護(hù)操作頻繁、消耗酸堿并排放廢水等問題。目前，電廠原水來源日趨復(fù)雜，水質(zhì)日益惡化，現(xiàn)代高參數(shù)大容量火力發(fā)電機(jī)組的建設(shè)和投運(yùn)，對(duì)鍋爐水質(zhì)也提出了更為嚴(yán)苛的要求，傳統(tǒng)的離子交換除鹽對(duì)水質(zhì)變化適應(yīng)能力較差，存在局限性[1-5]。隨著環(huán)境保護(hù)和資源節(jié)約意識(shí)的逐漸強(qiáng)化，各種膜處理技術(shù)正逐步結(jié)合或取代離子交換除鹽技術(shù)，為現(xiàn)代高參數(shù)發(fā)電機(jī)組提供更為高品質(zhì)、穩(wěn)定可靠的補(bǔ)給水來源。其中超濾、反滲透、EDI系統(tǒng)在新建電廠鍋爐補(bǔ)給水處理中應(yīng)用較廣泛。反滲透水處理技術(shù)具有脫鹽率高、占地面積小、自動(dòng)化程度高，易操作等特點(diǎn)[6]，EDI因在水處理過程中不需酸、堿，操作方便，出水水質(zhì)好和性能穩(wěn)定等突出的優(yōu)點(diǎn)，在許多電廠中多有應(yīng)用。

本文以某電廠三期工程擬建設(shè)2×1 050MW級(jí)超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組為例，就全膜法中的反滲透與EDI技術(shù)在超超臨界機(jī)組鍋爐補(bǔ)給水中的應(yīng)用作初步分析和探討。該機(jī)組是在已有一期、二期機(jī)組擴(kuò)建端場(chǎng)地上進(jìn)行的擴(kuò)建工程，產(chǎn)水160m3/h。

1 工藝設(shè)計(jì)

1.1 進(jìn)出水水質(zhì)

原水水源采用循環(huán)水排污水，循環(huán)水補(bǔ)水為長(zhǎng)江水，由凈水站預(yù)處理后送至循環(huán)水系統(tǒng)。長(zhǎng)江水水質(zhì)報(bào)告見表1，循環(huán)水水質(zhì)表見表2，出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)見表3。

表1 長(zhǎng)江水水質(zhì)指標(biāo)

表3 出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

1.2 工藝流程

某電廠三期工程擬建設(shè)2×1 050MW級(jí)超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)采用全膜法水處理工藝，設(shè)計(jì)為2套系統(tǒng)，每套系統(tǒng)產(chǎn)水能力為80m3/h。處理系統(tǒng)為：超濾水箱→超濾水泵→一級(jí)保安過濾器→一級(jí)高壓泵→一級(jí)反滲透→一級(jí)淡水箱→一級(jí)淡水泵→二級(jí)保安過濾器→二級(jí)高壓泵→二級(jí)反滲透→二級(jí)淡水箱→二級(jí)淡水泵→EDI保安過濾器→EDI裝置→除鹽水箱→除鹽水泵→主廠房用水點(diǎn)。

經(jīng)過預(yù)處理去除懸浮物、細(xì)小顆粒、膠體和微生物等物質(zhì)后，進(jìn)入超濾單元進(jìn)一步去除水中的大分子有機(jī)物、膠體、蛋白質(zhì)、部分菌類等，出水水質(zhì)達(dá)到反滲透進(jìn)水水質(zhì)要求（SDI≤5，濁度＜1NTU）。出水進(jìn)入超濾水箱后，經(jīng)過5μm的一級(jí)保安過濾器，主要防止大顆粒物隨加速水流沖擊反滲透膜，再由一級(jí)高壓泵提至一級(jí)反滲透單元，進(jìn)一級(jí)反滲透前加入還原劑和阻垢劑，保持反滲透單元運(yùn)行的穩(wěn)定及減少膜污染、膜堵塞。一級(jí)反滲透出水經(jīng)過二級(jí)保安過濾器，由二級(jí)高壓泵提至二級(jí)反滲透單元，在進(jìn)入二級(jí)反滲透前加堿調(diào)節(jié)pH至8.3左右，降低出水的電導(dǎo)率。二級(jí)反滲透的出水進(jìn)入電除鹽EDI裝置，進(jìn)一步降低含鹽量，出水電導(dǎo)率可降低至0.1μs/cm。

2 主要處理單元

2.1 反滲透系統(tǒng)

本工程反滲透系統(tǒng)分為兩級(jí)反滲透系統(tǒng)，包括一、二級(jí)保安過濾器、一、二級(jí)高壓泵和反滲透膜組件，一級(jí)反滲透裝置設(shè)置2個(gè)系列，每列產(chǎn)水量99t/h，系統(tǒng)脫鹽率一年內(nèi)≥99%，三年內(nèi)≥97%，回收率≥75%。二級(jí)反滲透設(shè)置2個(gè)系列，每列產(chǎn)水量89t/h，系統(tǒng)脫鹽率一年內(nèi)≥95%，三年內(nèi)≥90%，回收率≥90%。反滲透膜均按一級(jí)兩段排列，膜元件采用美國(guó)DOW的8英寸低壓抗污染復(fù)合膜。

為了保護(hù)高壓泵和反滲透膜，在高壓泵前后分別設(shè)置低壓開關(guān)和高壓開關(guān)，并在高壓泵出口設(shè)置電動(dòng)慢開閥門，防止高壓水直接沖擊膜元件。

為防止余氯破壞反滲透的性能，入口的余氯含量一般控制＜0.1mg/L，使用10%NaHSO3溶液作為還原劑，通過安裝ORP表控制加藥量。為防止結(jié)垢堵塞膜孔，加入2～4mg/L的10%的阻垢劑溶液。

為去除CO2，提高反滲透脫鹽率，在二級(jí)反滲透入口設(shè)置堿液投加系統(tǒng)，控制進(jìn)水pH在8.3左右，將CO2轉(zhuǎn)化為HCO3-通過二級(jí)反滲透去除。同時(shí)pH＞8時(shí)，硅酸電離為硅酸根SiO32-，阻止了硅在膜表面的沉積。

2.2 EDI系統(tǒng)

EDI系統(tǒng)主要包括EDI裝置以及EDI保安過濾器。離子交換樹脂的再生在EDI裝置中不再需要酸堿[7-9]。EDI裝置中的離子交換樹脂充夾在陰陽離子交換膜之間形成EDI單元。濃水室的形成是在EDI組件中用網(wǎng)狀物將一定數(shù)量的EDI單元間隔開。又把陰陽電極設(shè)置在單元組兩端。通過淡水室水流中的陰陽離子在直流電的推動(dòng)下分別穿過陰陽離子交換膜進(jìn)入到濃水室從而在淡水室中去除。通過濃水室的水將離子帶出系統(tǒng)，成為濃水。本工程EDI設(shè)備以反滲透（RO）產(chǎn)水作為EDI給水。RO純水電導(dǎo)率一般是40-2μS/cm(25℃)。EDI純水電阻率可以高達(dá)18MΩ·cm(25℃)，根據(jù)系統(tǒng)配置設(shè)置以及去離子水用途，EDI純水適用于制備電阻率要求在1～18.2MΩ·cm(25℃)的純水[10]。

本工程中EDI元件選用原裝進(jìn)口Electropure產(chǎn)品，裝置共2套，正常工況下2套設(shè)備同時(shí)運(yùn)行。單套EDI裝置的出水為80m3/h，產(chǎn)水回收率≥90%，EDI系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)為全自動(dòng)運(yùn)行，裝置按濃水直流型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，單個(gè)EDI模塊出水采用不大于5t/h的模塊。為防止?jié)馑Z入產(chǎn)品水，EDI裝置的設(shè)計(jì)避免濃水壓力大于淡水壓力。通過安裝濃水排放控制閥，調(diào)節(jié)EDI的回收率。設(shè)計(jì)中設(shè)有斷流時(shí)自動(dòng)斷電的保護(hù)措施。

3 運(yùn)行效果

3.1 反滲透系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)隨時(shí)間的變化

反滲透運(yùn)行期間運(yùn)行參數(shù)變化情況如圖1所示。

圖1 反滲透進(jìn)水、產(chǎn)水量和回收率隨時(shí)間的變化

由圖1可知，運(yùn)行3個(gè)月反滲透的回收率較穩(wěn)定，一直在75%左右波動(dòng)，反滲透的進(jìn)水水量比較穩(wěn)定在130t/h左右，平均產(chǎn)水量為99t/h?？傮w來說，反滲透系統(tǒng)運(yùn)行正常。

3.2 EDI系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)隨時(shí)間的變化

EDI運(yùn)行期間運(yùn)行參數(shù)變化情況如圖2所示。

圖2 EDI出水電導(dǎo)率、脫鹽率隨時(shí)間的變化

該系統(tǒng)自運(yùn)行以來，設(shè)備運(yùn)行良好，出水水質(zhì)較穩(wěn)定，由圖2可知，運(yùn)行3個(gè)月EDI的脫鹽率較穩(wěn)定，一直在99%以上，電導(dǎo)率＜0.1μS/cm?？蓾M足超超臨界機(jī)組鍋爐補(bǔ)給水的水質(zhì)要求。

4 結(jié)語

自投產(chǎn)以來，反滲透+EDI在超超臨界機(jī)組中的應(yīng)用中運(yùn)行穩(wěn)定，電導(dǎo)率＜0.10μS/cm，該水質(zhì)已達(dá)到鍋爐補(bǔ)給水的水質(zhì)要求。相比傳統(tǒng)的離子交換工藝，有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、無酸堿廢液排放、連續(xù)制水能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，越來越廣泛的應(yīng)用于超超臨界機(jī)組中。

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Disign of the Boiler Feed Water Treatment System by Reverse-osmosis and Electrodeionization

Zhu Jia-sheng,Zhang Jiang-sheng
(CEC Environmental Protection CO.,Ltd,Jiangsu Nanjing 211102)

The application of reverse-osmosis and electrodeionization processing technology in an ultra supercritical boiler feed water treatment system is introduced.The technical characteristics,the operation mode,control parameters and precautions of reverse-osmosis and electrodeionization are discussed in detail.The running result shows that the effluent quality of the process system is stable and good,the conductivity is less than 0.10μs/cm,which can fully meet the requirement of water supply quality of boiler in ultra supercritical unit.

Reverse-osmosis;Electrodeionization;Feed water;Conductivity;Desalination rate

TM621.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

2096-0387（2017）06-0006-04

南京高端人才團(tuán)隊(duì)引進(jìn)計(jì)劃“抗污染反滲透膜產(chǎn)業(yè)化”（寧人才辦〔2016〕2號(hào)）的階段性研究成果。

朱加生（1967—），男，浙江富陽人，博士，工程師、技術(shù)總監(jiān)，研究方向：工業(yè)水處理、反滲透膜研制、膜法水處理應(yīng)用等。