锅炉补给水水处理工艺技术及实践研究.pdf

142技术应用与研究引言随着电力技术的持续应用于发展，各类大容量高压、超高压蒸汽锅炉开始得到普及应用。相较于传统蒸汽锅炉，大容量高压蒸汽锅炉对于锅炉补给水的水质有着更高要求，进而促使锅炉补给水水处理技术的进一步发展。全膜法作为一种新型锅炉补给水处理技术，其预处理部分利用微滤技术或者超滤技术替代传统机械过滤技术，结合反渗透技术和EDI（电去离子）技术实施补给水深度处理，共同保障锅炉补给水的产水水质。同时，相较于传统补给水处理工艺，全膜法具有占地面积小、化学药品使用量少、运行操作管理简单、自动化程度高等优势，更适用于当前电力设备自动化发展背景。因此，对全膜法锅炉补给水水处理工艺技术进行研究分析，将具有一定的现实意义。一、工程概况某热电厂燃气蒸汽联合循环供热机组建设工程包含2套220MW燃气蒸汽联合循环供热机组，项目设备制造以及材料选择均安装现行最新规范要求。项目中锅炉补水系统采用“超滤两级反渗透EDI”联合处理工艺，具体工艺流程如图1所示。净水区来清水超滤进水泵板式换热器超滤保安过滤器超滤装置超滤产水箱超滤产水泵一级反渗透保安过滤器一级反渗透升压泵一级反渗透膜组件一级反渗透产水箱二级反渗透给水泵二级反渗透保安过滤器二级反渗透升压泵二级反渗透膜组件二级反渗透产水箱电除盐给水泵电除盐保安过滤器电除盐装置除盐水箱除盐水泵锅炉用水点图1“超滤两级反渗透EDI”联合处理工艺流程示意图整体联合处理工艺系统共包含超滤系统、两级反渗透系统、EDI电除盐装置各2套。其中，超滤系统的设计产水量约为2165m3/h；两级反渗透系统的设计产水量分别为2132m3/h、2105m3/h；EDI电除盐装置的设计产水量为2100m3/h。联合处理工艺中每套系统均相互独立并联运行，避免在某一系统出现故障后，对联合处理工艺中其他正常运行系统造成影响。二、锅炉补给水水处理系统的超滤工艺技术设计1.原水水质锅炉补给水原水主要来源为热电厂周边区域地表河水，实际原水处理量约为500m3/d（20.83m3/h）。原水进水水质中浊度、SS、BOD、COD等指标分别为50NTU、30mg/L、30mg/L、120mg/L，出水水质指标分别为1NTU、5mg/L、5mg/L、30mg/L，设计回收率约95%。2.超滤装置超滤装置中膜单元采用TARGA、V10072-35-PMC滤膜系统，该系统单套包含膜单元数量为34只，两套超滤系统共包含68只膜单元。超滤装置的滤膜系统设计水通量为5160L/m2h，运行水通量为6275L/m2h。膜单元为过30min实施40s反洗，并于反洗前后各进行一次持续时间为10s的正洗。其中正洗用水为原水，反洗用水为超滤产水。根据理论计算分析确认，超滤装置设计产水量为23.08m3/h，由此选取超滤原水泵的泵流量为25m3/h。结合项目实际计算后，确认超滤原水泵设计扬程为20m，综合分析后设计选择超滤原水泵型号为IS80-65125A，此原水泵的进口、出口直径分别为80nn、65mm，流量为28.5m3/h，扬程为20m、电机型号为Y132S1-2。三、锅炉补给水水处理系统的反渗透工艺技术设计1.反渗透保安过滤器反渗透保安过滤器的基本结构应满足滤元快速检修更换等基本要求，于过滤器的进水管最低点处设置排放阀；过滤器过滤速度控制在10m3/m2h（滤芯表面积）以内；选择S30408不锈钢作为过滤器本体材料，过滤器锅炉补给水水处理工艺技术及实践研究杨涧广东省特种设备检测院【摘要】以某热电厂燃气蒸汽联合循环供热机组建设工程为例，介绍一种全膜法锅炉补给水水处理工艺技术。此技术主要包括超滤系统、反渗透系统以及EDI系统三部分内容。其中，超滤系统用于补给水原水预处理，反渗透系统用于补给水预脱盐，EDI系统用于补给水的精脱盐。结合工程应用结果可知，应用此锅炉补给水水处理工艺技术后，产水水质优良，可满足热电厂锅炉用水要求。【关键词】锅炉补给水；水处理；工艺技术；应用实践；全膜法【DOI】10.12316/j.issn.1674-0831.2023.18.048143技术应用与研究滤芯选用精度为5m的PALL滤芯产品。2.反渗透高压泵所有反渗透高压泵均配置有变频装置，以避免膜单元受到高压水冲击；高压泵本体材料和附件材料均为31608不锈钢；反渗透高压泵出口区域配置止回阀，所采用的电机需满足变频运行要求，根据原水的温度和含盐量变化而动态化调整高压泵系统出力；反渗透高压泵进口和出水均配置有压力开关，在进口、出口压力较低时及时报警和停止高压泵运行。反渗透高压泵选用ITT卧式离心泵，每个离心泵配置有1台变频器。3.反渗透装置反渗透装置设置为2套可独立运行、同时运行的反渗透系列单元，并且2套反渗透装置的出水管均配置有止回阀；膜单元设计时需重点考虑膜单元配置数量、膜单元整体膜通量以及膜单元相互排列方式，不同参数应结合膜单元的进水水质、膜通量衰减情况等多种因素进行综合设置。具体设计中膜单元的进水水温可按照20进行考虑，所设计的实际膜通量不应超过生产厂商提供的额定膜通量范围区间值；反渗透装置采用两级反渗透膜，分别选用陶氏BW30-400/34i-FR超宽流道抗污染复合膜、陶氏BW30-LE440i低压复合膜。其中，一级反渗透膜按照168排列，单套反渗透膜的数量为144只，共设置288只。二级反渗透膜按照95排列，单套反渗透膜的数量为84只，共设置168只。反渗透装置共设置28个膜壳，根据膜单元生产厂商所提供的技术参数资料，合理设定膜单元的清洗周期；为避免反渗透膜氧化，反渗透装置进水中添加亚硫酸氢钠还原剂，并于每列反渗透保安过滤器前端水中添加阻垢剂。二级反渗透装置进水管上设置pH酸碱度调节设施，反渗透装置中各类附件材料均采用S30408不锈钢，夹具采用维特利公司生产的夹具。反渗透装置采用分段清洗工艺，各分段给水、浓水进出水总管上均配置有接口及其对应的阀门，以便于反渗透装置清洗时清洗药剂的进水管连接。每套二级反渗透装置进出水口均配置有自动止回阀、自动关断阀以及自动泄放口。为有效监控和诊断反渗透装置的具体运行情况，反渗透装置的高压容器产品水管和浓水管上均配置有取样点，具体取样点配置输入根据管路长度以及介质差异进行动态化确定。反渗透装置浓水排水管上应配置稳流阀，以便于控制水回收率。4.一级反渗透膜产水箱一级反渗透膜产水箱主体材料采用S30408不锈钢，水箱容积为50m3，水箱壁厚和直径分别为6mm、4000mm。水箱设置区域为车间内部，水箱顶部配置超声波液位计，另设置磁翻板液位计，做好水箱保温措施和空气隔绝措施。5.反渗透冲洗水泵反渗透系统冲洗水泵流量及扬程均需要满足单台反渗透装置的冲洗水量要求，防腐性能应满足冲洗用水使用要求。反渗透冲洗水泵冲洗水过流区域及附件材料均采用S30408不锈钢。冲洗水泵的密封方式选用机械密封，并且在密封设计中重点考虑介质防腐要求。6.反渗透预脱盐系统管道及水箱反渗透预脱盐系统管道设计中应尽可能避免出现管道死角，并综合考虑冲洗系统需求。法兰部件采用凸面板式钢制法兰，超滤膜组件和反渗透膜组件给水系统均需重点考虑布水的均匀性；反渗透预脱盐系统水箱与依据反渗透膜产水箱规格及设置方式基本一致。7.药品注入单元单个溶液箱的容积应满足反渗透系统约3天的加药量。对于需要现场配置的药剂溶液，现场应配置2个溶液箱，并为溶液箱设置配药口，方便现场工作人员的药剂配置操作。药品注入单元计量泵主要选用电磁隔膜计量泵和液压隔膜计量泵两种计量泵。其中，电磁隔膜计量泵主要用于出力低于10L/h的药品注入单元，液压隔膜计量泵则适用于出力超过10L/h的药品注入单元。在线调整系统根据药品注入单元中配置的在线监测仪表数量实现药剂添加量的自动化、动态化调节。药品注入单元计量泵进口区域均配置有滤网和进口阀门，出口则配置有稳压装置和泄压阀，并为稳压装置设置压力表。四、EDI工艺技术设计1.电除盐装置进水泵EDI装置电除盐装置进水泵补给水流经区域及其附件材料均选用S30408不锈钢，泵体密封形式选用机械密封，并在设计中重点考虑本体及机械密封区域的防腐要求。为满足电除盐装置进水动态化控制要求，进水泵需要配置变频装置，所采用的电机设备也应满足变频运行要求。2.EDI装置保安过滤器EDI装置的保安过滤器选用立式圆筒型过滤器，滤芯选用过滤精度为3m的PALL滤芯，本体材料选用S30408不锈钢。过滤器的过滤速度控制在10m3/m2h（滤芯表面积）。过滤器水管最低点处配置耐腐蚀排放阀，方便腐蚀介质排除和检修使用。144技术应用与研究3.EDI装置EDI装置膜块选用低能耗、高可能性的膜块，具体膜块输入应根据系统实际需求以及EDI最大出力和膜块标准产水能力进行综合确定。EDI装置的设计回收率为90%95%，结构形式应满足运行操作和膜块更换便利性要求。综合分析后，EDI装置的膜块选用GE公司生产的MK-3膜块。浓水室供水管路上配置自动调节控制阀，用于控制水回收率。EDI装置的管道均采用艾普勒公司生产的化工级别UPVC管，并且管道上配置对应的阀门，设计后进出水母管流速均应控制在1.5m/s以内。EDI装置极室产气应及时排除，以保障EDI装置的运行安全性。由于EDI装置采用多组独立膜块并联安装方式，为保障EDI装置的持续稳定运行，需为各独立膜块配置均匀的流量，并于每一个膜块进出水支管、母管处配置隔离门，实现某一膜块故障时的快速隔离处理，避免对整个EDI系统运行造成影响。EDI装置配置有程序启停功能，并且针对EDI装置启动初期出水不合格问题，于出水端配置排放管路和自动排放阀，水洗棉不合格出水自动排放处理。高位EDI膜块设置放气口，防止EDI装置快速排水时出现内部真空。每个膜块出水管上均配置有取样阀门和取样口，用于工作人员定期出水取样以及EDI系统故障诊断分析。EDI装置控制柜进线处配置1台隔离变压器，每2台EDI装置配置1台独立式整流电源。4.除盐水箱及水泵EDI系统配置有2台容积为500m3的除盐水箱，整个水箱均采用高防腐性能的钢制材料，水箱均配置有排污阀、就地液位计、液位变送器。其中液位变送器与生产厂商控制系统相连，采集数据均作为液位监测以及故障分析数据。除盐水箱布置区域为车间相邻室外区域；除盐水泵采用带控制柜的变频除盐水泵。水泵本体水流流经区域及其附件均采用S30408不锈钢材料。除盐水泵密封形式选用机械密封，并在密封设计中重点考虑除盐水泵机械密封防腐性能是否可满足使用要求。除盐水泵配置有变频装置，电机应满足变频运行要求。五、全膜法技术在工程案例中的应用成效现如今，全膜法锅炉补给水水处理工艺技术已经在某热电厂中得到应用。原水的主要来源为热电厂周边区域地表河水，经过空气擦洗滤池和混合反沉淀池处理后，原水水浊度低于3NTU，余氯浓度约为0.2mg/L，并且水中有机物含量、含盐量相对较低，悬浮物含量较不稳定，为有效保障锅炉补给水水处理效果，提高产水水质，综合分析后补给水预处理系统采用超滤系统，脱盐工艺选用两级反渗透工艺；精脱盐工艺选用EDI工艺。经过长达一年时间的持续运用分析后发现，联合工艺应用后补给水中分子量超过10万的物质基本无法透过膜，并实现补给水中各类藻类、病原体、细菌、消毒剂和杀虫剂残留物的有效滤除。处理后的产水水质优良，并且过滤系统和反渗透系统的处理效率提高约15%25%，反渗透膜污染率有所下降，化学清洗次数可从1次/1月调整为1次/1年。综合分析后确认，通过全膜法工艺技术进行过滤补给水水处理后，产水水质的各项参数均可以满足热电厂超高压、亚临界锅炉补给用水水质要求，并且结合实际应用情况确认有利于降低维修、养护等方面应用成本，因而具有较强的应用价值。六、结束语综上所述，以某热电厂燃气蒸汽联合循环供热机组建设工程为例，介绍一种全膜法锅炉补给水水处理工艺技术。此工艺技术主要包含超滤预处理工艺技术、两级反渗透脱盐处理工艺技术以及EDI精脱盐工艺技术三种工艺技术。结合工程应用成效来看，此三种工艺技术集成应用后可有效保障锅炉补给水处理后水质满足热电厂超高压、亚临界过滤补给用水水质要求，因而可确认相关工艺技术具有较强可行性和应用价值，可以在后续其他同类工程项目中进行参考应用。参考文献：1姜东升，戚更生.全膜法水处理技术在电厂锅炉补给水处理中的应用J.江苏电机工程，2012，31(05):82-84.2张晶晶，吴梦怡.探讨电厂锅炉补给水处理中全膜法处理工艺的应用J.清洗世界，2022，38(06):24-2592.3傅瑞叶.电厂锅炉补给水处理方案设计与技术经济分析J.区域治理，2023(10):174-176.4程会芹，田国良.全膜法水处理技术在电厂锅炉补给水处理中的应用J.现代工业经济和信息化，2022，12(11):142-144.5顿小宝，郑勃，郭云飞，等.反渗透膜污染原因分析及清洗技术在电厂的应用J.工业水处理，2022，42(2):187-190.6陈玉强，杨杰，陈阳，等.再生水全膜法处理工艺在热电厂锅炉补给水中的应用研究J.给水排水，2022，48(7):70-7581.作者简介：杨涧（1992），男，汉族，江西上饶人，硕士研究生，研究方向：锅炉介质处理。