內(nèi)蒙古京隆發(fā)電有限責(zé)任公司鍋爐補給水處理工程

1、內(nèi)蒙古京隆發(fā)電有限責(zé)任公司鍋爐補給水處理工程工程概況內(nèi)蒙古京隆發(fā)電有限責(zé)任公司位于內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭察布豐鎮(zhèn)市，由北京能源投資（集團(tuán)）有限公司、中國華電集團(tuán)公司、內(nèi)蒙古蒙電華能熱電股份有限公司共同出資建設(shè)。此次的“豐電三期”工程，建設(shè)兩臺2600MW亞臨界燃煤直接空冷型機組，并留有擴建四期2600MW直接空冷機組的接點。工程總投資511268萬元，占地75.1587hm2，兩臺機組計劃分別于2006年和2007年投產(chǎn)，向京津唐電網(wǎng)送電。該項目被內(nèi)蒙古自治區(qū)發(fā)展和改革委員會列入華北電網(wǎng)“十一五”電力規(guī)劃，是保障北京2008年奧運會用電和解決今后京津唐地區(qū)發(fā)展用電的重要電源基地，在增加蒙西電網(wǎng)“西電

2、東送”能力，保證蒙西電網(wǎng)西電東送容量穩(wěn)定方面有十分重要的地位。該項目在環(huán)保方面采用高效靜電除塵和城市中水回收技術(shù)。此工程于2005年2月簽定鍋爐補給水處理系統(tǒng)采購合同。原合同中水處理工藝為超濾-反滲透-陽離子交換-陰離子交換-混床。但由于全膜法水處理工藝，即超濾-反滲透-反滲透-EDI的水處理工藝在此工程應(yīng)用具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢，且在節(jié)能降耗方面可以為用戶帶來良好的經(jīng)濟效益。所以，經(jīng)業(yè)主、設(shè)計單位、供貨單位協(xié)商后，決定在不增加投資額度的前提下，將原工藝變更為技術(shù)更為先進(jìn)且更為環(huán)保的全膜工藝。主體設(shè)備供貨日期為2005年10月，2006年8月開始調(diào)試，2006年10月開始向后續(xù)設(shè)備供應(yīng)合格水，至今

3、運行穩(wěn)定。工程設(shè)計單位：北京國電華北電力工程有限公司，北京格蘭特膜分離設(shè)備有限公司參與了部分設(shè)計。工程供貨單位：北京格蘭特膜分離設(shè)備有限公司工程施工單位：天津電力建設(shè)公司工程調(diào)試單位：北京格蘭特膜分離設(shè)備有限公司、華北電力科學(xué)研究院有限責(zé)任公司本工程以中水再利用和全膜法水處理為主要特征。設(shè)計概要場所：施工位置在已建成的廠區(qū)擴建端。原水情況：本期工程的工業(yè)水源在運行初期主要為老廠工業(yè)排污水，待豐鎮(zhèn)市污水處理廠系統(tǒng)完善后利用城市中水作為主要供水水源。在設(shè)計時，需考慮直接采用老廠工業(yè)排污水的可能。其水質(zhì)分析見表1。產(chǎn)品水要求：水量為150 m3/h；水質(zhì)滿足高壓鍋爐補給水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，二氧化硅(SiO2

4、)20g/L；電導(dǎo)率(25)0.1S/cm。工藝流程：預(yù)處理系統(tǒng)管道混合器(添加絮凝劑） 波節(jié)管換熱器 絲網(wǎng)過濾器 超濾 超濾產(chǎn)水箱（2200 m3） 反滲透供水泵 （添加阻垢劑和還原劑及鹽酸）管道混合器 5m保安過濾器 一級RO高壓泵 一級RO裝置（添加NaOH） 級間水箱級間水泵5m保安過濾器 二級RO高壓泵 二級RO裝置 反滲透水箱（200m3） EDI給水泵 EDI精密過濾器EDI裝置 除鹽水箱（22000 m3） 除鹽水泵 主廠房供貨范圍：包括水處理設(shè)備主機、膜組件、水泵、閥門、管道、附屬設(shè)備，以及控制設(shè)備、儀表等。其中控制系統(tǒng)中的工控機負(fù)責(zé)對系統(tǒng)的運行狀態(tài)、報警和主要工藝參數(shù)進(jìn)行監(jiān)

5、視和管理，還可以實現(xiàn)對設(shè)備的聯(lián)鎖保護(hù)及設(shè)備的遠(yuǎn)程/就地切換等控制功能。平面布置：見圖1。設(shè)施規(guī)模：超濾系統(tǒng)出力按454 m3/h、雙級反滲透系統(tǒng)的出力按284 m3/h、EDI出力按275 m3/h設(shè)計。膜單元設(shè)備配置：超濾裝置數(shù) 量： 4套 每套膜組件出力： 54 m3/h每套膜組件數(shù)量： 18支 膜件型號： SV-1060C膜組件品牌： 加拿大/Savier使用年限： 5年 中空膜內(nèi)/外徑： 1.2mm/1.8mm每支膜過濾面積： 40 過濾分子量： 45000道爾頓 膜材質(zhì)： PS（modified） 單膜件出力： 3-6 m3/hr最大工作壓力： 0.4Mpa最高工作溫度： 45.0

6、工作形式： 內(nèi)壓式 pH范圍： 反沖洗過程總耗時： 30-60sec反洗強度： 298-340 L/h反沖洗周期： 15-60min反沖洗過程投加藥品： NaClO化學(xué)清洗周期： 180天 化學(xué)清洗時間： 30-60min外殼材質(zhì)： PVC/ABS一級反滲透膜裝置系列數(shù)量： 2套 單套設(shè)備出力： 99m3/h單套排列方式： 12-6膜元件型式及型號： 卷式LFC3-LD 平均脫鹽率： 99.6%最低脫鹽率： 99.5%有效膜面積： 400ft2 材料： 芳香族聚酰胺復(fù)合材料 最高操作壓力： 600psi最高進(jìn)口溫度： 45 給水余氯:0.1ppm給水SDI5使用PH值范圍： 膜元件總數(shù)量： 1

7、082支 使用年限： 5年 制造商： 美國海德能 膜殼:Codeline/美國 數(shù)量： 182套 材質(zhì)： 玻璃鋼 二級反滲透裝置系列數(shù)量： 2套 單套設(shè)備出力： 84m3/h單套排列方式： 6-2膜元件型式及型號： 卷式ESPA4-8040平均脫鹽率： 99.2%最低脫鹽率： 99.0%有效膜面積： 400ft2 材料： 芳香族聚酰胺復(fù)合材料 最高操作壓力： 600psi最高進(jìn)口溫度： 45 給水余氯:0.1ppm給水SDI5使用PH值范圍： 膜元件總數(shù)量： 322支 使用年限： 5年 制造商： 美國海德能 膜殼:Codeline/美國 EDI裝置系列數(shù)量： 2套 單套設(shè)備出力： 75m3/h

8、膜組件： 型式及型號： 板式CP-3600最高操作壓力： 60psi最高進(jìn)口溫度： 45 進(jìn)水TEA25ppm進(jìn)水PH總硬度:0.5ppm膜組件總數(shù)量： 252塊 使用年限： 5年 制造商： 加拿大/Canpure工藝設(shè)計特點針對低污染水源選取相應(yīng)抗污染過濾元件超濾組件選定品牌為加拿大Savier /SV-1060C，工作形式為內(nèi)壓，有利于污堵物質(zhì)的反洗去除；截留分子量為45000道爾頓，產(chǎn)水質(zhì)量好，有利于后續(xù)設(shè)備的穩(wěn)定運行；膜絲采用軟澆注專利技術(shù)，韌性更強；膜絲為電中性材質(zhì)，通量恢復(fù)更容易；膜絲親水性處理，過濾通量高，運行壓力低；采用較粗內(nèi)徑的毛細(xì)管超濾絲，抗污染和可恢復(fù)能力更強。一級反滲透

9、膜選定品牌美國海德能抗污染膜LFC3-LD，濃水采用寬通道（31mil）形式，以減少阻力并增加抗污染能力；膜表面呈電中性，增加了抗污染能力；降低了適膜表面與水的接觸角度，提高了膜的親水性；平均99.7%的高脫鹽率。利用二級反滲透代替復(fù)床利用二級反滲透代替復(fù)床除鹽具有下述優(yōu)點：無化學(xué)廢液及廢酸堿排放，無廢酸堿的中和處理過程，無環(huán)境污染；水的處理僅依靠水的壓力作為推動力，其能耗在許多處理方法中最低；系統(tǒng)簡單，操作方便；設(shè)備占地面積少；運行維護(hù)和設(shè)備維修工作量極少；可連續(xù)產(chǎn)水，無運行中停止再生等操作，使產(chǎn)品水質(zhì)無忽高忽低的波動。對高參數(shù)鍋爐補給水處理，反滲透更具有常規(guī)離子交換處理方式難以比擬的優(yōu)異特

10、色：二氧化硅脫除率可達(dá)99.5%，有效地防止了高參數(shù)發(fā)電機組隨壓力升高對SiO2選擇性攜帶所引起的硅垢，避免了天然水中硅對離子交換樹脂的污染，造成再生困難、運行周期短的影響，為后續(xù)設(shè)備的可靠運行提供保障。利用大通量反滲透膜組件降低成本二級反滲透膜采用美國海德能低壓大通量膜ESPA4，具有超低的運行壓力（比常規(guī)的低壓復(fù)合膜的運行壓力降低了2540%）；較高的水通量，節(jié)省運行電耗。本項目二級反滲透系統(tǒng)經(jīng)特殊設(shè)計，單支膜平均產(chǎn)水量達(dá)到2.65 m3/h，運行入水壓力1.40MPa，減少了膜組件的數(shù)量，有效降低了投資成本和運行費用。利用EDI代替混合離子交換器利用EDI代替混合離子交換器除鹽具有下述優(yōu)

11、點：無化學(xué)廢液及廢酸堿排放，無廢酸堿的中和處理過程，無環(huán)境污染；自動化程度高，操作方便；設(shè)備占地面積少；模塊化組件，運行維護(hù)和設(shè)備維修簡單且工作量?。豢蛇B續(xù)產(chǎn)水，無運行中停止再生等操作，使產(chǎn)品水質(zhì)無忽高忽低的波動；對SiO2的清除有較好的效果。 利用先進(jìn)工藝和技術(shù)保證產(chǎn)水質(zhì)量 EDI膜組件選定品牌加拿大Canpure/ CP-3600板式組件，在組件設(shè)計和系統(tǒng)應(yīng)用上，擁有多項專利，技術(shù)成熟，產(chǎn)品水質(zhì)穩(wěn)定，性價比高。在系統(tǒng)正常工作的條件下，出水水質(zhì)可以穩(wěn)定運行在電導(dǎo)率0.07S/cm（電阻率14Mcm以上），二氧化硅(SiO2)6g/L，完全滿足高壓鍋爐補給水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。 離子交換工藝與全膜法工藝

12、的比較占地面積原設(shè)計中離子交換工藝的陽、陰、混床體、樹脂清洗罐、脫碳塔、酸堿儲罐、酸堿計量箱、酸霧吸收裝置，以及再生水泵和中和水池，共計占地面積約為990m2左右。取而代之的是全膜法工藝中的加堿裝置、過濾器、二級反滲透和EDI設(shè)備，共計占地面積約為150m2左右。設(shè)備投資 一般來說，全膜法工藝的設(shè)備投資成本會高于包括離子交換的原設(shè)計工藝。但是由于該工程利用大通量的二級反滲透膜和性價比較高的EDI組件，加之土建投資上的差距，使業(yè)主的總投資費用相對于原工藝略有降低。運行成本運行成本低于傳統(tǒng)離子交換工藝。離子交換工藝運行成本見表2。全膜法運行成本見表3。自動化程度傳統(tǒng)離子交換工藝操作較復(fù)雜，且難以實

13、現(xiàn)自動化控制，特別是樹脂由于頻繁接觸酸堿導(dǎo)致的老化失效，以及反復(fù)擦洗導(dǎo)致的破碎損失等定期補充工作，需要配備相應(yīng)操作和保全人員。而建立在全自動化控制模式基礎(chǔ)上的全膜法工藝，運行維護(hù)和設(shè)備維修簡單且工作量小，勞動強度低，順應(yīng)現(xiàn)代化企業(yè)的發(fā)展要求。產(chǎn)品水質(zhì)全膜法工藝和離子交換工藝的出水水質(zhì)，在正常條件下屬于同一水平。但離子交換設(shè)備的再生周期會隨著原水水質(zhì)波動、再生液純度變化、再生操作質(zhì)量不同而發(fā)生變化，產(chǎn)品水的質(zhì)量也因此難以保證。而全膜法工藝因為有超濾、雙級反滲透為預(yù)處理，使EDI進(jìn)水條件得到有力保障；再加上加拿大Canpure/EDI成熟技術(shù)的依托，通過簡單又可靠的操作控制，即可使出水水質(zhì)維持在較

14、高水平。水回收率離子交換工藝流程的回收率為65.5%左右，水量平衡圖見圖2。全膜法工藝流程的回收率為67.8%左右，水量平衡圖見圖3。值得注意的是：由于二級反滲透濃水和EDI濃水水質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于源水，且水量約占一級反滲透給水的20%，由此混合水作為一級反滲透給水使得一級反滲透的水利用率提高到80%?？偨Y(jié) 此此工程于2006年10月開始投入運行，并向后續(xù)設(shè)備供應(yīng)合格水。穩(wěn)定運行數(shù)據(jù)如下：超濾系統(tǒng)入水壓力0.1MPa，濃水0.08MPa，產(chǎn)水0.07MPa，產(chǎn)水量210 m3/h，SDI平均值為1.0左右；一級反滲透入水壓力1.21MPa，段間1.15MPa，濃水出1.05MPa，產(chǎn)水量198 m3/

15、h；入水電導(dǎo)780S/cm，產(chǎn)水電導(dǎo)6.2S/cm，脫鹽率為99.2%；二級反滲透入水壓力1.40MPa，段間1.25MPa，濃水出1.06MPa，產(chǎn)水量168m3/h，加堿后入水電導(dǎo)為16S/cm，產(chǎn)水電導(dǎo)0.58S/cm，脫鹽率為96.4%；EDI系統(tǒng)直流電壓200V，單組件電流2A，產(chǎn)水量150m3/h，電阻率14Mcm，二氧化硅6g/L。缺少運行數(shù)據(jù)的截止時間？全膜法水處理工藝在此工程得到了成功的應(yīng)用。與傳統(tǒng)的離子交換水處理工藝相比較，全膜法水處理工藝具運行穩(wěn)定、出水水質(zhì)好、運行成本低、自動化程度高、節(jié)水、占地小等諸多優(yōu)點。隨著我國環(huán)保事業(yè)的不斷發(fā)展，人們對環(huán)境保護(hù)意識的提高，全膜法水

16、處理工藝二十一世紀(jì)水處理技術(shù)的最佳組合將得到更加廣泛的應(yīng)用。表1：水質(zhì)分析項目 單位 數(shù)據(jù) 全硬度 mmol/L3.96pH值 9.0溶解固形物 mg/L570.77懸浮物 mg/L1含鹽量 mg/L529二氧化硅 mg/L41.77CODMnmg/L25BOD5mg/L2氨氮 mg/L2.5油 mg/L2表2：傳統(tǒng)離子交換工藝運行成本 序號 費用來源 單位時間 用量 估算單價元 成本 元/噸 1.運行電耗 157KW0.400.421.阻垢劑 0.648Kg/小時 60.000.261.超濾膜 72支/5年 150000.161.5um過濾芯 70支/6月 500.011.反滲透膜更換 19

17、2支/5年 59500.181.陽床酸再生費用 0.261.陰床堿再生費用 0.091.混床酸再生費用 0.011.混床堿再生費用 0.011.樹脂補充 10%/年 陽樹脂6800/噸 陰樹脂14400/噸 0.061.復(fù)床再生水耗量 200噸/次 5.420.041.混床再生水耗量 200噸/次 5.420.021.復(fù)床再生電耗量 90KW0.650.0261.混床再生電耗量 50KW0.650.0131.廢水處理費 250噸/次 4.00.071.人工費用 12人 240000/年 0.19合計 注：酸堿運輸費未計入運行成本中。 5.42表3：全膜法運行成本 序號 費用來源 單位時間 用量

18、 估算單價元 成本 元/噸 1.運行電耗 210KW0.650.911.阻垢劑 kg/小時 60.000.481.超濾膜 72支/5年 190000.201.微米過濾芯 70支/6月 500.011.一級反滲透膜更換 204支/5年 59500.181.二級反滲透膜更換 60支/8年 55000.031.EDI組件更換 50塊/8年 210000.091.人工費用 4人 80000/年 0.06合計 4.91圖1：平面布置圖2：離子交換工藝水量平衡圖圖3：全膜法工藝水量平衡圖5、主要設(shè)計描述 以山東利津利華益集團(tuán)第三期工程為例：5.1 超濾裝置 系統(tǒng)設(shè)計超濾裝置6套，設(shè)計出力144m3/h，產(chǎn)

19、水SDI3，系統(tǒng)利用率90%。采用全自動控制方式，根據(jù)用戶需求，6套超濾裝置即可同時運行，也可單獨運行。本工程超濾系統(tǒng)采用高水通量、特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計的抗污染、高強度和高恢復(fù)性的Savier超濾膜元件。超濾膜的過濾精度、抗污染性和膜破損（斷絲）是選擇超濾膜組件首先要考慮的三個關(guān)鍵問題。較高的過濾精度可以保證產(chǎn)品水的質(zhì)量；較高的抗污染性和污染后的可恢復(fù)性可以延長超濾膜及組件的壽命；降低膜破損和避免斷絲更對產(chǎn)水質(zhì)量和膜組件壽命起到至關(guān)重要的作用。而Savier超濾膜可以很好的解決以上三方面的問題，使該產(chǎn)品具有如下特點：（1）較高的過濾精度 用于水處理的超濾膜截留分子量一般為30000300000 道爾頓

20、。Savier超濾膜截留分子量為45000 道爾頓。這樣的截留分子量大大地提高了Savier超濾膜過濾水的水質(zhì)。在用于反滲透預(yù)處理時，Savier超濾膜產(chǎn)水的SDI一般小于1，可以保證小于2。通常情況下，截留分子量越低的超濾膜水通量越低，但是，Savier超濾膜具有良好的親水性和理想的孔隙結(jié)構(gòu)，因此Savier超濾膜在保證高水通量的同時，提高了過濾精度。（2）較強的抗污染性及可恢復(fù)性 永久親水性Savier超濾膜采用永久改性聚砜材料制成。Savier超濾膜經(jīng)過成膜液共混親水專有技術(shù)和成膜后親水后處理專利技術(shù)，使得膜表面的親水性得到深化和固定。這樣處理得到的超濾膜在干燥、有機污染和油污染后其親水性仍然得以保留。因此Savier超濾膜的抗污染性和被污染后的可恢復(fù)性均得到明顯提高。另外，由于親水性的提高與深化，膜的通量也同時得到較大的提高。較大的毛細(xì)管膜內(nèi)徑不難想象較粗的毛細(xì)管內(nèi)徑在同等條件下具有更好的抗污染性和可恢復(fù)性，但是同樣外形尺寸的超濾膜組件，內(nèi)部填充的毛細(xì)管膜直徑越大，其中填充的毛細(xì)管膜的膜面積就越小。事實上在眾多的實例中發(fā)現(xiàn)同樣外形的膜組件，雖然較粗的毛細(xì)管膜組件膜面積較小，但是在同樣的組件產(chǎn)水量的情況下其抗污染能力明顯高于較細(xì)的毛細(xì)管膜組件。Savier超濾膜徹底摒棄了抗污染能力較差的小內(nèi)徑（0.6mm-0.8mm