全膜法工艺制备锅炉补给水存在的问题及解决.pdf

2 0 1 0 年第 4 期 总 第 1 4 0期 冶 金 力 ME T A I ．I ．U R G I C A L P O WE R 5 7 全膜法工艺制备锅炉补给水存在的问题及解决 金 少宝 ( 沙钢集 团淮钢特钢有限公 司， 江苏淮安2 2 3 0 0 2 ) 【 摘要 】 ‘ ‘ 超滤+ 反渗透+ E D I ” 的全膜法工艺应用了最新的膜分离技术来制备锅炉补给水 ， 超滤良好的产 水水质能够给反渗透膜提供最佳的保护， 而替代传统混床的电除盐( E D I ) 技术则彻底消除了酸碱的使用和废 水排放。但因各地水源不同， 该系统在运行过程中也存在一定的缺陷， 应根据各地水源的不同作相应的改造， 经改造后的系统在热电厂的实际运行结果表明， 系统运行可靠， 管理方便， 产水水质完全能够满足锅炉用水要 求。 【 关键词 】 全膜法 ； 超滤( U F ) ； 反渗透( R O ) ； 电除盐( E D I 【 中图分类号】T K 2 2 3 ． 5 【 文献标识码】B 【 文章编号] 1 0 0 6 — 6 7 6 4 ( 2 0 1 0 ) 0 4 - 0 0 5 7 - 0 3 P r o b l e ms o f M a k i n g u p W a t e r f o r Bo i l e r s i n F u l l M e mb r a n e P r o c e s s a n d Th e i r S o l u t i o n s J I N S h a o b a o ( J i a n g s u S h a g ~g G r o u p H u a ig a n g S p e c i a l S t e e l C o ． ，L t d ． ，J i a n g s u ,Hu a i a n 2 2 3 0 0 2 ,C h i n a ) 【 A b s t r a c t ] T h e f u l l m e m b r a n e p r o c e s s o f” u l t r a f i h r a t i o n( U F )+r e v e r s e o s m o s i s( R O )+ E DI “a d o p t s t h e u p - t o - d a t e s e p a r a t i o n t e c h n o l o g y t o ma k e u p w a t e r f o r b o i l e r s ．Ul t r a f i h e r e d wa t e r wi t h h i g h q u a l i t y c a n p r o v i d e t h e o p t i mu m p r o t e c t i o n for the RO me mb r a n e ， a n d t h e s u b s t i t u t i o n o f ED I t e c h n o l o gy for t h e c o n v e n t i o n a l mi x e d b e d e l i mi n a t e s t h o r o u g h l y t h e u s a g e o f a c i d s ＆ a l k a l i s a n d s e wa g e d r a i n s ． T h i s s y s t e m a l s o h a s c e r t a i n d e f e c t s d u r i n g the o p e r a t i o n d u e t o d i f f e r e n t w a t e r s o u r c e s i n e v e r y r e g i o n ， S O mo d i f i c a t i o n for the s y s t e m s h o u l d b e ma d e a c c o r d i n g l y ． Th e a c t u a l o p e r a t i o n r e s u l t i n t h e the r mo — e l e c t r i c p l a n t s h o ws t h a t t h e s y s t e ．m a f t e r mo d i f i c a t i o n i s r e l i a b l e & c o n v e n i e n t a n d w a t e r q u a l i t y c a n c o mp l e t e l y me e t the r e q u i r e me n t s o f b o i l e r s i n w a t e r u s a g e ． 【 K e y w o r d s 】f u l l m e m b r a n e p r o c e s s ； u h r a f i l t r a t i o n ； r e v e r s e o s m o s i s ； e l e c t r i c d e s al in a t i o n 1 前言 电厂锅炉补给水通常要求较高的水质。 传统制 备工艺主要是通过一定 的预处理去 除水 中的悬 浮 物、 胶体、 有机物等， 通过离子交换的方法去除水中 的盐离子。 上述传统的流程应用相当广泛，但存在几个主 要不足 ： ( 1 ) 设备占地面积大， 厂房投资较高； ( 2 ) 运行中离子交换消耗大量酸碱， 排放酸碱废 水， 设备腐蚀， 污染环境。 近些年膜分离技术的发展给纯水制备提供了新 的解决方案。 膜分离技术是此类技术的总称。 与水处 理有关的主要包括微滤、 超滤、 钠滤、 反渗透及 E D I 等。 这些膜分离产品均是利用特殊制造的多孔材料． 选择性地分离水和水中的杂质。锅炉补给水制备工 艺中， 采用超滤替代传统的多介质和活性炭， 采用反 渗透替代阳阴床一级除盐 ， 采用 E D I 替代混床离子 交换 ， 构建如下流程 ： 超滤叶R O装置_ + 电除盐装置( E D I ) 上述流程中。超滤是利用物理截留的方式去除 水中一定大小颗粒的杂质，超滤的产水水质要好于 传统的多介质过滤； 反渗透是在压力驱动下， 选择性 地去除 9 8 ％以上的无机离子。但产水还不能满足 中、 高压锅炉的用水要求 ；E D I 技术则是依靠电场 作用， 去除水中的无机离子， 是近年来出现的一项革 新的高／ 超纯水制备技术， 它把传统的电渗析技术和 离子交换技术有机地结合起来。既克服了电渗析不 能深度脱盐的缺点，又弥补了离子交换不能连续工 作、 需消耗酸碱再生的不足。 其产水水质满足锅炉用 水对电阻率、 硬度和硅等要求。 5 8 冶 金 动 力 ME 『 r AI ．I ， U RGI ( L P O W E R 2 0 1 0 年第 4 期 总 第 1 4 0期 2 全膜法工艺的应用 2 ． 1 项目概况 淮钢集团发电厂在 2 0 0 2年新建项 目中． 锅炉补 给水系统设计规模为供水量 4 0 m a ] h 。 产水水质符合 中温中压锅炉给水规范，电导率< 0 ．2~ S ／ c m， S i O < 2 0 p p b ， 硬度 0 。 该锅炉补给水系统采用超滤、 反渗透、 电除盐等 先进的工艺技术， 控制系统设计为 P L C + 上位机 自 动 控制。 2 ． 2 原水水质 系统的原水是京杭大运河水经过澄清池沉淀 后 ， 再经过无阀滤池过滤后 的净化水 ， 水质如表 I 。 表 1 原水沉淀过滤后水质指标 项目 数值 项目 数值 p H 7 ～ 9 Cl - 1 6 8 mg ／ L S S 8 ．5 mg ／ L 总铁 0 ． 6m s t L 总硬 1 8 8 mg ／ L 电导率 6 4 0 s ／ c m 总碱 2 8 0 m g ／ L 余氯 0 ． 3 m g ／ L 2 ． 3 工艺流程 工艺流程采用了“ 超滤+ 单级反渗透+ E D I ” 的全 膜法流程 ： 原水 原水箱一 自清洗过滤器- 中空纤维超级 过滤器 保安过滤器 高压泵_ + R O装置 中间水 箱 中间水泵 R O装置( E D I ) 2 ． 4 系统在运行过程 中存在 问题 由于该套系统在淮钢首次使用，工艺上存在一 定的缺陷， 在系统投运之后问题便逐步暴露出来 ， 主 要有以下几点： 2 ．4 ． 1 起初超滤与 R O ( 反渗透装置) 之间没有中间 水箱， 超滤部分被 R O前的高压泵抽成负压， 导致超 滤接头管道破裂严重。后来在超滤与 R O之间加中 间水箱。 使得超滤损坏问题得到有效解决。 2 ．4 ． 2 由于投产之初原水浊度波动较大，导致超滤 经常出现污堵 ， S D I 值无法检测 ， 对 R O膜也造成污 堵， 需经常清洗。 2 -4 ．3 原水的余氯波动较大，有残留的余氯进入到 R O和 E D I 中。对 R O膜和 E D I 膜造成 了无法恢复 的损伤。 后在 R O膜前投加 N a H S O 3中和多余的余 氯， 使得该问题得到了解决。 2 ． 5 解决方法 淮钢于 2 0 0 6 年又新上了一套 2 5 M W发电机 组， 与之配套新上了一套 6 0 m 3 ／ h 化水系统， 该系统 吸收了上一套系统的经验， 结合当地原水条件， 对系 统进行了进一步的优化， 系统流程如下： 管网来水一 原水箱一 十多介质过滤器_ 超滤保 安过滤器_ 超滤膜组件 超滤产水箱 一级反渗透 升压泵 一级反渗透保安过滤器 一级高压泵 一 级反渗透膜组件 中间水箱 二级反渗透保安过滤 器 二级高压泵 二级反渗透膜组件 纯水箱 纯水泵 E D I ( 电去离子) 组件 除盐水箱_ 用水点 该工艺 流程 与 4 0 m 3 ／ h工艺相 比主要 特点在 于： 在超滤前增加了多介质过滤器过滤 ， 有效的解决 了原水不稳定问题 ，并将一部分过滤后的水接到原 来 4 O 系统作为原水，使得两个化水系统的原水 相对稳定的多 ；反渗透部分采用两级反渗透( R O ) ， 经此出来 良好 的水质有效地保证了进 E D I 的水质 要求， 最终保证了整个系统产水水质。 2 ． 6 系统运行情况 2 ．6 ． 1 反渗透脱盐率 6 0 t ／ h化水系统从 投运至今 已 3年多时间， 反 渗透脱盐率一直保持在 9 8 ％ 左右， 如图 1 ： ％ 9 9 9 8 ． 8 9 8 ． 6 9 8 ．4 9 8 ． 2 9 8 9 7 ． 8 9 7 ． 6 图 1 反渗透脱盐 率变化 曲线 从图 1 中可看出，反渗透脱盐率随时间的变化 稍有下降并趋于平稳。 2 ． 6 ． 2 E D I 出水 电阻 6 0 t ／ h化水系统的 E D I 出水电阻一直保持在 1 5 M Q以上， 如图2 ： Mn 1 9 1 8 1 7 1 6 l 5 1 4 时间 图 2 ． E DI 出水电阻率变化 曲线 从图2中可以看出， 由于使用了二级反渗透， 保 证了 E D I 进水始终处于良好状态 。 E D I 出水也一直 比较稳定。 3 结语 在总结 4 0 m 3 ／ h化水系统经验的基础上．新上 的6 0 m 3 ／ h 化水系统运行稳定 ，反渗透的脱盐率经 过三年多运行后仍能 ( 下转第 6 0 页) 6 0 冶 金动 力 ME ．r A 1 ．I ．I JI i G I C A L P ( ) wE R 2 0 1 0 年第 4 期 总 第 1 4 0期 2 低加空气系统改造的必要性 上述情况的存在．极大的影响了低加回热系统 及整个机组的经济运行， 降低了给水温度， 增加了汽 耗和煤耗， 低加空气系统改造势在必行。 据考察江苏 某热电厂同样两台 5 0 M W 的抽汽机组，通过对回 热系统优化运行， 其中包括低加空气系统改造后， 获 得节约标准煤 9 3 5 ． 6 k g ／ h 的经济效益，产生的效益 非常可观。所以， 有成功经验可借鉴， 此项目值得实 施 ， 可行性较大。 3 改造技术措施及方案 ( 1 ) 将 1 低加原来引至母管的空气管道和阀门 拆除。 ( 2 )在 1 低加本体上原来的孑 L 口处接入新管 子， 直接引至凝汽器喉部。 ( 3 )空气管道上阀门接在便于运行人员操作的 地方。 ( 4 ) 原来的 低加到 1 低加的空气管子和阀门 可保留， 以备不时之需， 运行期间 2 低加空气到 1 低加的空气阀门可长期关闭。 即2 # 低加的空气不再 导向 1 低加， 直接走母管到凝汽器。 ( 5 ) 实际运行中及时调整低加疏水水位， 始终保 持水位在合理位置， 保持换热状况良好。 ( 6 ) 对低加、 高加系统阀门加强维护与检修， 消 除堵管、 结垢现象。 最大程度的缩小管子结垢情况和 周期。 改造后的低加空气系统见图2 。 图 2 改造后的低加空气系统连接图 4 改造后运行效果 5 、 机的低加空气系统改造在本年度的七月 和十一月分别随机组检修时实施。从机组运行后有 关记录参数可以看出。改造前 1 低加平均温升 5 ~ 8 ℃，改造后为 8 ～ 1 4℃，凝结水平均温升增加 3 - 6 ℃， 间接保证了给水温度的提高。 而且低加的端差减 小了， 换热效果得到了提高 ， 回热系统的经济性得到 了保证 ， 尤其明显的是， 改造前 1 低加的回热抽汽 量仅为 1 ．7 3 t ／ l l ， 而改造后为 2 ． 1 7 t ／ h ， 提高了0 ．4 4 t／ 11 ， 这样以来， 冷源损失得到了缓解， 机组效率得到 了有效提高。 5’ 经济效益分析 机组投入运行后，对其有关参数进行了记录和 分析 ， 并对其产生的效益进行了计算 ： 按平均提高凝结水温度 4℃计算： 效益= 凝结水量 凝 结水温升 凝结水 比热 标 煤发热量 标煤单价 =1 3 0 t ／ h x 4 ~ C x 4 ． 1 8 1 9 k j ／ k g ． o C+ 2 9 ． 2 7 3 3 k j ／ t x 2 3 2 ． 6 ： F r Jt = 1 7 ． 2 7元．／ } l 按每天 2 4 h ， 全年 3 6 0 天计算 效益= 1 7 ． 2 7 2 4 3 6 0 = 1 4 ． 9 2 万元 另外，机组改造后 1 低加大约增加了0 ．4 J4 t／ h 的回热抽汽量： 效益= 抽汽量 抽汽焓值 标煤单价 标煤发热 量 =0 ． 4 4 x 2 6 3 6 ． 8 x 2 3 2 ． 6 + 2 9 。 2 7 3 3 x 1 0 0 0 =9 ． 2 2 元． ， h 按全年 3 6 0 天， 每天 2 4 h 计算， 效益= 7 ．9 6 6 万 元 每台机组总效益= 1 4 ． 9 2 + 7 ． 9 6 6 = 2 2 ． 8 8 6 万元 可见。每台机组全年可以产生二十多万元的经 济效益， 而它的改造投入资金每台低加不足千元， 耗 费的工时、 人力、 物力、 财力都极其少。 所产生的效益 却是长远的。 6 结束语 本改造的成功实施，为同类机组提供了可借鉴 经验， 对我公司的其它高压机组具有推广利用价值， 也是电厂节能降耗的一个不容忽视的环节。 收 稿 日期 ： 2 0 1 0 —0 1 —2 5 作者简 介： 卢红玲( 1 9 7 3 一 ) ， 女， 大学本科， 工程师， 现从事电厂热力 试验工作 ( 上接第 5 8页 ) 保持在 9 8 ％左右 。 E D I 出水电阻 率也一直保持在 1 5 M Q左右， 产水电导率小于 0 ．2 tz S ／ e m ， 总硬度 0 ， 完全满足了锅炉的用水要求。 而 4 0 t ／ h 化水系统在对原水改造后 。运行一年多也比 较平稳， 但从 2 0 0 9 年下半年起， 反渗透脱盐率下降 比较明显 ， 目前只有 8 0 ％ 左右， 需要对膜元件进行 更换方能满足锅炉补水要求。 收稿 日期 ： 2 0 1 0 — 0 3 — 1 8 作者简介： 金少宝( 1 9 7 8 一 ) ， 男， 毕业于安徽工业大学环境与工程学 院。 工程师， 现从事设备及水处理管理工作。