全膜法水处理技术在电厂锅炉补给水处理中的应用.pdf

全膜法水处理技 术 在电厂铭 炉补论 水处理中钓 应用 刘学军 (广州恒运 集团公司 , 广东广州 5 1073 0) 摘 共广 州恤运电厂将 原有出力为2 0 0 t /h的传统离子交换 水处理 系统改造为出力为32 0t /h的全膜 法水处理系统 , 实际应用表明 : (1 )全 膜法水处理工艺占地小 , 32 0 t /h的全膜法 水 处理 系统 与传 统 离子 交 换水处理系统相比 , 减少 占地约 3 0 0 0m Z, ( 2)海水倒灌期间仍 可正常运行 , 全年节约自来水用全达 15 0 万 t;(3 ) 工艺简单 , 容 易实现 自动控制 ; ( 4)产 水品质高,(5 ) 无度故城排放 , 有利环 保 。 【关健佣电厂 ; 锅炉补给水 ; 全膜法水处理 , 超滤 , 反渗透 , 电去离子ED I 中 圈分类号62一s文做标识码 A 文章摘号10 02 一 3364(20 06)12 一 0052 一04 广 州恒运 电厂原 有 3 台 50Mw和2 台 210Mw 供热发 电 机组 , 后 扩建2台 30 0 MW 供热发 电 机组 。 原 水处理车间采用传统离 子 交换 水处理工 艺 , 设计出 力为 20 0 t /h 。 扩建后 出力需 32 0 t /h(含供热用除盐 水) 。 若仍采用原水处 理 工艺 , 豁要扩 建 1 个占地 20 0 0m Z 的离子交换水处理车间和 1 个占地 10 0 0m Z 的 预处理 系统 . 但并无场地可建 。 后 经调研分析 , 将离 子交换水处理工艺改为全膜法水处理工艺 , 可满足扩 建豁求 , 取消 离子交换水处理工艺再生 用 的酸碱系统 , 腾 出的场地 可用 于布t 预 处理系统 。 1 原有水处理系统 原有水处 理车间工 艺 流 程 : 预处 理系统来水活 性炭过 滤器阳离子交换器除碳器阴离子交换器 混合离子交换器除盐水箱主厂房 。 预 处理系统 水源为珠江水(表” 。 在海水倒灌期间(每年n月 至 次 年 5 月)采用 自来水制除盐水 。 扩建后 水 处理系 统 出力计算结果 见表2 。 此外 , 脱硫系统 、 除灰系统及热 机 系统用一级 反渗透 处 理后 的淡水 为 11 3 t /h 。 衰1 水砚水肠 分析幼. 项目 无海水一抽有海水二 外观浅价徽钾 悦黄徽钾 PH 6 . 7 36 38 电导率/(25)/户s em一 3 7 290 0 浊度/PT U 3 . 3324 , 89 钠/n u n ol L 一 , 0 . 3 653 . 7 钾/m m ol L一 1 5 , 16X10 一2 7 . 6 7 溶娜固形物/m g L一 8 3 . 58763 . 5 全固形物/m . L一 2 8 7 . 08 7 16 . 4 悬浮固体/m g L一 203 . 54 7 . 1 灼烧 减皿/m g L一 5 3 . 0 173 7 . 2 全碱嫂Zm m o l L一 0 . 52 . 1 全硅/ n u n ol L 一 0 . 2730 . 103 活性硅/m m ol L一 0 . 2320 . 10 0 胶体硅/m m ol L一 0 . 0 4 10 . 00 3 铁/ mm ol L 一 2 . 54x1o 一 l . gXIO一3 钥/m m ol 一 L一 2 . 77X10 一呜 0 . 18XIO一, 铝/mm ol L 一 1 . 6 7X10 一2 l . 71X10 一3 钙离子/m m o l L一 0 . 53 . 52 俊离子/m rnol L一 0 . 2111 . 68 级根/m m ol . L一 0 . 5 77 51 24 . 8 硫吐根/m m ol L一 0 . 4 4 65 . 95 硝破根/mm ol L一 5 . 24X10 一, O . ZXIO一 3 亚鹅破根/mm ol L 一 2 . 43XIO一 0 . 04 化学耗暇t/m g L一115 . 22219 . 6 1 全硬度/m mo l o L 一 O , 7 1 15 . 2 谈酸盐硬度/m rn o卜 L一 0 . 5 0 2 . 1 非碳酸盐硬度/m m ol L 一 0 . 2 113 . 1 游离二暇化破/m m ol L 一 1 . 6xlo 一2 0 . 05 4 碑酸根/m m ol I厂2 . 4 6xlo 一2 3 . 16火10一 l 碳酸根/t um ol L一 2 . 1 收稿日期 : 20 06 一06一 20 作者简介 : 刘学军(1 96 8 一), 男 , 湖南临武人 . 本科 ,学 士学 位 , 工程师 , 从事电 厂水处理技术工作 . .1热力发电 2006(12) ) 衰 2 扩准后水处理系统 出力计算结 果 项目耗水t/ t h 一 现有机组(2 X21 0 MW+3 X50MW) 50 扩建机组(2x3 0 0MW) 80 全厂供热 1 60 水处理系统自用水 3 0 合计 3 20 2 全膜法水处理改造 2 . 1 改造设计参数 全 膜 法 水 处 理 包 括 超 滤 、 反渗透及 电 去 离 子 (E DD 等工艺 。 改造完成 后 , 因无废酸碱排放 , 可减 少 废水排放对环境的 污染 。 另外 , 全膜法水处 理 系统 按 珠江 水 水 质设 计 , 允许 水源 最高含 盐 量 为 950 0 mg/L , 全年均可使用珠江 水制水 , 因此每年可减少 购 自来水量 15 0 万 t 以上 。 考虑 到水质可能进 一步恶化及海水倒灌现象日趋 严 重 , 系 统按最差 水质 指标进行设计 , 允许水源最高含 盐 量为 950 0mg/L 。 珠江水经混凝沉淀 、过滤 预处理后进人清水池 , 水 池 的水经清水泵升压 进 人全膜法水处 理 系统 , 工 艺流 程如下 : 清水池 清水泵自清洗过 滤器超滤装置 超滤水箱反渗透增压泵保安过滤器一 级高压 泵一 级反渗透装置除 二氧化碳器中间水 池二 级高压 泵二级反渗透装 置二级 反渗透产 品水箱 E D I给水泵ED I保安 过滤 器E D I装置 除盐水箱 除盐水泵发 电机组 。 根 据表 1 提供的进 水水质 , 通 过 全膜 法水处 理 系 统一 级反渗透 、 二级反渗透 处理后 的出水水质 指标见 表 3 。 裹 3 反渗组装工出水水质指标。 .1 亡J S 心U QJ勺Jh .0 : , 胜立. 巴J 八 6 l.工 C ,1 项目 Ca Z+ Mg Z+ N a+ K + NH才 S 尸+ E泊2+ FeZ+ Mn Z+ 以 - H CO了 洲 - CI一 NO矛 F一 5 10 2 C场 总溶解固形物 PH 值 无海水倒灌 原水一级反渗透出水二级反渗透出水 /m g L 一 /m g L 一 /m g L一 2 0 . 0 40 . 14 0 5 . 1 0 . 0 40 1 2 . 6 40 . 2 1 0 。 08 2 . 020 . 0 40 000 00 0 00 0 000 000 000 30 . 51 0 . 870 . 25 4 2 . 840 . 260 204 70 . 2 1 0 3 . 220 . 0 9 0 000 14 . 150 . 180 10 . 6110 . 310 . 2 2 135 . 471 . 5 90 . 22 6 . 75 . 1 76 . 31 原水 /m g L 一 141 . 0 8 2 83 . 8 8 23 12 . 79 299 . 8 8 有海水倒灌 一级反渗透 出水 /m g . L一 2 . 18 4 . 39 6 2 . 0 5 9 . 26 二级反渗透 出水 /m g L一 0 . 02 0 . 04 1 . 8 0 . 17 0 0 128 . 12 571 . 5 6 4424 . 16 1 . 24 0 6 . 28 101 . 5 9 8 109 . 1 1 6 . 38 0 . 08 0 0 0 0 0 . 01 2 . 6 5 0 . 08 1 . 49 0 101 . 14 201 . 1 2 5 0 2 . 67 4 . 9 1 6 . 28 二级反渗透前加碱调节 , pH 值为 8 . 由表 3 可见 , 二级反渗透 出 水水质完全 可满足 E D I进水要求(见2 . 2 . 3) , 经E D I处理后 , 水质可 达到 表 4的要求 。 衰 4 ED I 设计出水水质(.终除盐水水质要求 ) 项目 二载化硅/鸿 L一 电导率(25 )/ 拌s em一 ( 0 . 20 全膜法水处理 系统最终设计出力(EDI的出力)为 32om “/ h 。 此外 , 一级 反渗透装置还 要多制1 0 0m 3/ h 的水 , 用于脱硫 、 除灰 、 辅机 系 统冷却等 。 在 非海 水 倒 灌期 间 , 一级 反渗透 出水经脱碳后 , 可 满足E DI进水 要求 , ED I出水水质可满足系统要求 ; 在海水倒灌期 间 , 由于来水含盐量 较高 , 一级反渗透 出水含盐 量高达 2 0 0mg/L 以上 , E D I系统无法 承受 如此高的含 盐 量 , 需投人 二级 反渗透 系统 。 两 种情况 下 的运行方式不完 热力发 电 20 06(12) 姗 全相同 . 因此各级水处理装t 的处理水t也不完全相 同 。 两种情况下 的水t 平衡见图1和 图2 (图 中数字 的单位为t / h ) 。 所 设计的 全膜法水处理工艺无论海 水倒灌与否均能达到设计出水水质和 出力 。 全膜法水 处理 系统 主要设备技术参数见表 5 。 2 . 2 跳的选择 2 . 2 . 1 超滤膜 组件 超滤膜采用IN G E公司 生产的 以z z e r 膜件(中空 纤维超滤膜组件) , 其平均截断分子t为1 5 000 0 , 每个 组件包含1 80 0根M ultibor e 多孔毛细管纤维(图3) , 毛细管内径为0 . 8m m , 其中含有 7 根纤维(图4 ) 。 该 纤维成分为聚醚砚 , 可防止有机污垢生成 。 所选超滤 膜组件具有通t大的特点 。 圈3以 名跳r 5.阅旧a件 口4Mu lt ib or e乡孔毛姻,好二构示宜 圈2有海水侧班时全成法水处理系统水t平衡示意 农 S 全成法水处班系统主要设.技术.橄 设备名称 清水泵 自清洗过滋器 超毖装t 超毖水箱 设备舰格 反沙透增 压策 保安过滋 器 套台 套套 套台 台 台台台 台 台 1 a, d 几j口 , ,二J性J怪d且 3 J, 一级高压泵 一级反诊透系统 除二权化谈器 中间水池 二级高压系 二级反渗进袭t 二级反沙进产品水箱 ED I给水系 E DI保安过毖器 E D I狡I 除盐水箱 除盐水系 Q 20 0m 3/h, H, 0 . 45 MPa 3SKS 一 CS Q= 190m 3/h Q= 19 0m 3/h V20 0m 3 , d6 5 16mm Q= 17 0m 3 /h , H, 0 . 5MPa Q 13 5 m 3 /h , H“0 . 45MPa Q, 1 7 0m 3 /h Q 1 3 5m 3 /h Q 1 70m 3 /h , H, 1 . 8MPa Q, 135m 3 /h , H”1 . 8MPa Q= 1 10m 3 /h d Z 50 0m m , Q, 270m 3/h V= 50m a Q=22Om , /h , H二1 . 5MPa Q, 176 m , /h V = 20O m , , d 65 1 6m m Q9 0m 3/ h , H, 0 . 4MPa Q, 90m 3/ h Q80m 3/ h V,80 0m 3 Q, 100 I U s /h , H二0 . 8MPa 数t 4 台 4 套 4 套 2台 4台 1台 4 台 1台 4 台 2 . 2 . 2 反渗透膜 反渗透膜采用美国K (犯H公司生产的T FC 8832 H R 一 5 75M 型芳香聚跳胺 腆 , 脱盐率大于” . 5% , 直 径 为dZo3 . 2mm , 长度为 1 524mm 。 膜充长为6 0 00 mm , 共装 4 只T FC8832H R 一 575M型腆 。 这种膜具 有以下特点 : (l ) 脱盐率高 , (2 ) 抗污染性强 , (3 ) 因膜 较长 , 可以减少膜件数目 , 增加腆的有效面积 ; (4 ) 膜 流道宽 , 膜件压 差低 。 2 . 2 . 3E D I膜 ED I采用C an pu r e 公司 生产的 Ca np u reT M 一 360 0 膜组件 , 图5表示 ED I 的工作过程 。 在圈5中 , 离子交 换膜用竖线表示 。 A 表示阴离子交换腆 , 只允许阴离 子透过 , C表示 阳离子交换膜 , 只允许阳离子 进过 。 离 子交换膜不允许水穿过 , 可把淡水和浓水 隔开 . 在每 对 阴 阳离子交换膜之间充坟混合离子交换树脂 , 即形 成 了1个ED I单元 , 称之为 淡水室 . 将一定数t的 E D I单元罗列在一起 , 使阴离子交换腆和 阳离子交换 膜交替排列 , 并使用网状物将每个E D I单元隔开 , 2 个 ED I单元间 的空间被称 为浓水室 。 在 EDI组件的高 电压作用下 , 水会电解产生大t 的 H 十 和OH 一, 其对 离子交换树脂有连续再生 的作用 。 .热 力发电 2606(12) 力 为 16 0 t /h , 工艺流程 为 : 2 套超滤 2 套一级反渗透 2 套 E DI 。 临时水处理系统 调试和 投运 安排在非 海 水倒灌期间 , 水源仍采用 自来水 , 运行 时间约 4 个月 。 室内2套全膜法水处理系统正常运行后 , 临时 系 统退 出运行 , 将设备拆除后 , 移至水处 理车间 。 将重新 安装的2套装置调试成功后 , 整个全膜法水处 理 改造 工 程结束 。 4 套全膜法水处 理装置采用并联方式运 行 。 3 全膜法水处理系统运行结果 ED I 模组件具有如下特点 : (1 ) 出水 品 质高 , 可 生 产 出电阻率高达(10 18 . 2)Mn 。m 的纯 水 ; (2) 离 子交换膜容量高 , 选择 性强 ; (3 ) 低电压 , 低能耗 , 电流 效率高 ; (4 ) 进水条件要求高 : T EA(总可交换阴离子 , 以CaCO 3 计) 2 5mg/L , pH 值控制在 6 . 0 9 . 0 范 围 内 , 硬度(以C aCO: 计) 1 . 0mg/L;(5 ) 需采用浓 水循环来提高 E D I的导 电性 能和防止膜结垢 。 ED I运 行中要严格 控制 电流 、 电压 、 流 量等参数 。 为了保证内部泄漏 不 影 响纯水水质 , 产品水 出口压 力 应当比浓 水和极水出口压力高(0 . 0 3一0 . 07 ) MP a , 这 样使内部泄 漏 只稀释浓水 , 离子不会泄漏 到纯水中 。 另外 , 极水包含 危险气体H : , 应及时排出室外 , 防止 氢 气聚集爆炸 。 ED I 珍理 系统处于全膜 法 水 处 理 系统 的 末端 , 是 保证出力和水质的关键 。 2 . 3 废水排放 全膜 法水处 理 工艺 无 酸碱再生 , 因此没 有废酸碱 排放 。 然而 , 所排浓水含盐量在 2 0 0 00mg/L 以上 , 不 能直接排 放 。 将其与循 环冷却水排水混合后 一 起 排 放 , 不 会污染水域 。 即2台 30 0 MW 机 组循 环水排量 为82 94 4 t /h , 而浓水排放总量为 4 4 0 t /h , 两 股水混合 后水 中含盐量 约为 11 0 mg/L , 可 满足 排放要求 。 2 . 4 改造方案 实施步骤 为确保现有 机组 运 行 , 在 进行全膜法 系 统 安 装 时 先在水处理车间 外 检修场 地(面积 约 25 0m , )上建1 个临时水处理车间 , 安 装 1 套临时水处理 系统 , 设计出 广 州恒 运 热 电 厂 的全 膜法水处 理 改造工 程于 20 06 年 3 月1 5日完成 168h 的连续试运行 , 实际 出力 达 到设计出力 32 0 t / h , 出水 水质 达 到设计值 , 运 行结 果 见表6 。 由表 6 可 见 , 全膜法水处理系统出水水质 (E DI产水水质)优于设计值 。 全膜法水处理系统运行 成本见表 7 。 裹全腆法水处理1朋h连续试运行出水水质ED I产水水质) 时间二氧化硅/昭 L一 , 电导率(2 5 )/仁s cm 一 3月15日14 . 0 60 . 09 3月16日12 . 4 9 0 . 12 3月17日13 . 3 5 0 . 08 3月18日1 1 . 3 6 0 . 09 3月19日12 . 27 0 , 09 3月20日13 . 8 20 . 08 3月2 1日1 1 . 8 50 . 06 表7全腆法水处理系统运行成本万元/年 项目金额 备注 药品3 4 电费 286 人工 3 0 自来水费 O 组件更换 197 折旧 29 6 设备按1 0年折旧 合计 84 3 产水成本/元 t一 2 . 7 3年运行时间按 7。h 传统离子交换水处 理工艺产水成本为 2 . 8 7 元/ t , 比全膜法水处理 工艺产水成本稍高 , 主要 原 因在于传 统离子交换水处理 系统在 海水倒灌期间因珠江水含 盐 量高不能正常运行 , 需改用自来水做水源制水 , 每年需 支付 自来水费 30 0 万元以上 。 全膜法水处理 系统初始 投资比较 大 , 但其中一部分可 由节约 的自来水费抵消 , 因此 , 与传统离子交换 水处 理工艺相比 , 其在经济上 是 可行 的 。 (上转第 2 2 页) !热 力发 电 20 06(12) . L in e _ c on n e c ti o n 表记 录 与节点的连接关系 , 这 两 张表 分别在图形建模组 态 时被保存到数据库中 。 P IP eL in e 表记 录管路随时 间 变化而 改 变 的各参量 。 P IP eL in e _ Po sitio n表与Pip eL i ne _ C onn eetion 表为一 对一关系 , 与 Pip eLine 表 为 一 对多关系 。 Pip eLin eID 为 3 个表 之间 的索引 。 守恒方程 、 动t 守恒和能t守恒方程 , 建立了 流体网络 压力流t通道和治温通道算法 。 所开发的流体网络图 形建模软件可用 于火电厂单相可压缩及不 可压缩流体 网络 , 其主要特点 : (l ) 采用 面向对象技术 , 应用 C# . NET开发工 具 编程 。 软件可扩展性强 , 可重 用性高 。 (2 ) 压力 流t通道考虑高度差 的影响 , 其有更高 的精度 。 (3 ) 增加了治温通道 , 可连续建立 不同的设备模 型 , 完善了流体网络建模软件通用性 。 经过侧试证明 , 图形建棋软件所采用的算法称定 且高效 , 适用于火 电厂仿真系统的开发和设备运行工 况分析 。 ,.J f.Jtw e J门e s , l曰,11 110 六j孟任 哎JbrL lr aLLw el L e eL 一 e e J尸l 2 . 3 软件计算的实 现 在建模组 态完成且初始化各节点或设备参数后 , 按下运行键 , 程序根据压力流t 通道求解方法 , 列 出矩 阵方程 , 求解流体网络压 力和流t , 而 后根 据工质流 向 , 按 照熔温 通道求解方法求出各节点的熔温 。 同时 , 可以实时监视参数变化(图1 ) 。 监视参数类型是可选 的 , 并且 可通 过动态趋势曲线 的形式进行显 示 , 以便参 数调整 。 3 结语 今考 文橄 吴靖 . 适用于仿真培训 系统 的滚体网络的动态 实时仿真 方法Jj . 热力发电 , 1999 , (4) . 谢茂 清 , 朱文 , 任挺 进 . 热工流体网格的 自动 趁棋算法 Jj . 清华大学学报 , 19 ,7 , 37(6) . 于荣生 , 离建强 . 流体网络仿宾棋纽及其自动生 成软件 J . 华北电力大学学报 , 19 99 , 26(2) . 陈道轮 , 冷伟 . 可压编旅体网络圈形建棋软件的开发【J . 机电信息 , 2004 . 19 . 韩琪 , 李 长青 . 火电站仿真机颐理及应用M . 天津科学 技 术出版社 , 1 998 . 葛斌 . 可压编流休网络技 术 在电站仿真 系统中的应用 厂J . 动力工程 20 02 , 22 . (6 ) . 针对当前流体网络计算中存在的不 足 , 根据质量 (下接第55页) 4 结论 一起排放 , 不会污染水城环境 。 (4 ) 对于沿海某些 电厂 , 全膜水处理工艺运行成 本低于传统离子交换 , 经济可行 。 应用全膜法水处理 技术是水处理行业发展趋势 。 ( 1) 全膜法水处理是 一种 先进的水处 理技术 , 水 源适 用范围广 , 且 工艺简单 , 容易实现 自动控制 。 (2 ) 全膜水处理系统 占地 面积 小 , 将传统 离子 交 换水 处理工艺改造为全膜法水处理工艺 , 容易实现 原 址扩容 , 而且改造不会影响生产的连续性 。 (3 ) 全膜水处理工艺不用酸碱再生树脂 , 因而无 废酸碱排放 。 生成的浓水可与循环冷却水排水混合后 lj 参 考文橄 武汉凯迪水务有限公司 . 广州值运热 电厂全 膜法水处理 系统设计说明书Z工 美国 K (X二H 科氏撼腆系统产品使用说明书【 Z . IN G E 公司超抢产品使用说明书【 Z . C an pu re 公司E DI产 品使用说明书z . 一!一!一 J I 乃沈U月, 厂 二 尸 I L 一 I L .J 热 力发电 20 06(12)