反滲透在電廠鍋爐給付水處理中的應(yīng)用

反滲透在電廠鍋爐給付水處理中的應(yīng)用

越南第一個(gè)發(fā)電廠，擁有2600mw亞臨界蒸汽輸送裝置，位于越南茶榮省茶榮市?？拷虾?，在兩條支流通往大海的海上交匯處形成平原。該區(qū)域平原淡水資源比較缺乏,內(nèi)部有很多河流和水渠,形成了錯(cuò)綜復(fù)雜的地表水河道網(wǎng)絡(luò)。一般每年的10月至次年3月,地表水水源經(jīng)常會(huì)周期性受到海水倒灌的侵?jǐn)_,地表水受到海水的鹽度影響,該電廠鍋爐補(bǔ)給水水源呈現(xiàn)出周期性的惡化,海水倒灌期間高含鹽量對(duì)后續(xù)離子交換除鹽造成很大的影響。為了解決沿海及內(nèi)陸類似電廠的鍋爐補(bǔ)給水水源受海水倒灌影響期間除鹽系統(tǒng)的運(yùn)行困難及壓力,反滲透預(yù)脫鹽裝置是首選設(shè)備。1水體中氯離子含量越南某電廠運(yùn)行用淡水水源取自距離廠址西北方的LaBang壩上游約500m的河流位置,水源受海水倒灌較嚴(yán)重,水質(zhì)很不穩(wěn)定,海水倒灌期間河水含鹽量顯著增加。在每年4月下旬至10月上旬豐水季節(jié),溶解固形物最低為608mg·L-1,水中氯離子質(zhì)量濃度為260.56mg·L-1;而在每年枯水季節(jié)尤其是12月下旬開始至次年2月水中氯離子質(zhì)量濃度最高可達(dá)3580.45mg·L-1,溶解固形物高達(dá)6355mg·L-1。運(yùn)行用淡水水質(zhì)分析結(jié)果見(jiàn)表1。2鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)根據(jù)水源水質(zhì)特點(diǎn)和亞臨界燃煤機(jī)組對(duì)水質(zhì)的要求,本工程鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)設(shè)置反滲透膜裝置為化學(xué)除鹽系統(tǒng)的預(yù)脫鹽設(shè)施,以應(yīng)對(duì)水源的高含鹽量特性,減少再生藥劑消耗。采用離子交換器系統(tǒng)作為主脫鹽工藝,保證系統(tǒng)出水質(zhì)量。系統(tǒng)流程為:經(jīng)混凝、澄清后的清水→清水泵→細(xì)砂過(guò)濾器→活性炭過(guò)濾器→清水箱→反滲透給水泵→5μm保安過(guò)濾器→反滲透高壓泵→反滲透裝置→陽(yáng)離子交換器→陰離子交換器→混合離子交換器→除鹽水箱→除鹽水泵→主廠房。本工程鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)出力為110m3·h-1,反滲透系統(tǒng)的出力按正常出力的130%~150%設(shè)計(jì),一級(jí)除鹽+混床自用水率取8%。該電廠(2×600MW)各項(xiàng)汽水損失及鍋爐補(bǔ)給水量如表2所示。工程設(shè)置2套反滲透裝置,每套出力85m3·h-1,反滲透的水回收率取75%,總脫鹽率不低于96.5%(3年內(nèi)),設(shè)計(jì)溫度為25℃,設(shè)計(jì)膜組件采用一級(jí)二段(12:6),膜元件總數(shù)為216支。2列反滲透系統(tǒng)采用單元制,每列包括1臺(tái)保安過(guò)濾器、1臺(tái)高壓泵和1套反滲透裝置。反滲透膜采用美國(guó)陶氏DOW公司的BW30-365FR的抗污染膜。該膜片為復(fù)合結(jié)構(gòu),由聚酯材料增強(qiáng)無(wú)紡布、聚砜材料多孔中間支撐層和聚酰胺材料超薄分離層組成。反滲透抗污染復(fù)合膜的有效膜面積比較大、產(chǎn)水量很高。該膜的通道比較寬,低壓運(yùn)行工況,抗污染能力很強(qiáng);膜表面比較光滑,不容易被污堵,是一種大面積、高生產(chǎn)率的膜組件。反滲透抗污染復(fù)合膜在水通量、脫鹽率、脫出有機(jī)物和抗生物降解方面具有極高的性能表現(xiàn),適應(yīng)較寬的運(yùn)行和清洗pH范圍,具有極高的抗壓密化能力,最高使用溫度可達(dá)45℃,能夠承受pH為1~12的無(wú)機(jī)酸堿強(qiáng)力清洗,極其耐磨損,在非常惡劣的使用條件下,表現(xiàn)出比較穩(wěn)定長(zhǎng)久的無(wú)故障運(yùn)行性能。本工程鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)水源的COD偏高,最大12mg·L-1。預(yù)處理采用細(xì)砂過(guò)濾器和活性炭過(guò)濾器,可以有效去除懸浮物等雜質(zhì)和有機(jī)物,使得反滲透裝置進(jìn)水達(dá)到要求SDI<5。反滲透裝置的膜采用抗污染復(fù)合膜,具有光潔度高、抗污染能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),可以很好的去除進(jìn)水的COD。而且地表水的有機(jī)物含量相對(duì)比較高,該膜可以去除有機(jī)物,并且具有高脫鹽率的優(yōu)點(diǎn)。本工程水源常年取水水溫比較高,BW30-365FR膜的耐高溫性能比較好,可以很好的應(yīng)對(duì)尤其是夏季期間的進(jìn)水水溫工況。3段間增壓泵ros每套反滲透裝置采用一級(jí)兩段排列,并在每套反滲透裝置一、二段間增設(shè)段間增壓泵,即在對(duì)第一段膜組件的濃水進(jìn)行增加后再進(jìn)入第二段反滲透膜組件進(jìn)行脫鹽處理。反滲透段間增壓泵為反滲透第二段提供壓力,在咸潮期間啟用。該段間增壓泵可以克服咸潮期間增加的滲透壓,增加第二段水通量,保證一、二段水通量平衡,使得兩段反滲透膜組件都能得到充分利用。其工藝流程如下:反滲透給水泵→5μm保安過(guò)濾器→反滲透高壓泵(變頻泵)→一級(jí)反滲透裝置一段→反滲透段間增壓泵→一級(jí)反滲透裝置二段→反滲透水箱。設(shè)置段間增壓泵的主要原因是為了平衡一、二段膜元件的產(chǎn)水量?，F(xiàn)就反滲透裝置是否設(shè)置段間增壓泵的2種情況對(duì)膜元件產(chǎn)水量的影響,使用美國(guó)DOW公司的ROSA軟件對(duì)反滲透系統(tǒng)做了詳細(xì)計(jì)算。3.1級(jí)ro片段的通量及比降反滲透裝置未增加段間增壓泵時(shí),一段及二段運(yùn)行壓力及產(chǎn)水量情況計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。從表3中可以看出,一段的產(chǎn)水流量為72.41m3·h-1,給水壓力為2.175MPa,平均通量為29.66L·m-2·h-1;二段產(chǎn)水流量為12.58m3·h-1;給水壓力為2.073MPa;平均通量為10.31L·m-2·h-1。從表3數(shù)據(jù)可以看出,第二段膜通量較之一段膜的水通量小很多,說(shuō)明二段的膜元件沒(méi)有發(fā)揮全部的作用,水通量比較低;表明反滲透一段濃水含鹽量很高,進(jìn)入二段的進(jìn)水凈驅(qū)動(dòng)力很低,使得二段的膜通量很低,造成了二段膜的浪費(fèi)。造成二段膜通量降低的主要原因是,二段膜的進(jìn)水是一段膜產(chǎn)生的濃水,濃水含鹽量較之進(jìn)入反滲透一段膜的進(jìn)水增大很多,進(jìn)入二段RO的TDS質(zhì)量濃度高達(dá)17668.03mg·L-1(一段RO進(jìn)水的TDS質(zhì)量濃度為6355mg·L-1),所以二段膜表面的滲透壓增大。一級(jí)一段RO膜的濃水壓力減去膜的滲透壓,再減去膜表面的阻力,即進(jìn)入一級(jí)RO二段進(jìn)水的凈驅(qū)動(dòng)力。當(dāng)濃水含鹽量增大,滲透壓升高,二段膜的水通量會(huì)比較低,將會(huì)造成二段膜未充分利用,從而造成系統(tǒng)的不經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。3.2分段及片段ro設(shè)置反滲透段間增壓泵的壓力,即調(diào)整第二段膜堆進(jìn)水壓力的原則是使得第一段和第二段的產(chǎn)水流量大約為75%:25%~70%:30%;使得一段和二段膜的平均通量達(dá)到相對(duì)平衡。本工程將反滲透段間增壓泵的壓力調(diào)整為0.9MPa時(shí),一段及二段運(yùn)行壓力及產(chǎn)水量情況計(jì)算結(jié)果如表4所示。由表4可以看出,一段RO平均膜通量為23.89L·m-2·h-1,二段RO平均膜通量為21.86L·m-2·h-1,膜的平均通量相對(duì)比較平衡,可以最大限度的利用所有的膜元件,使得每一支膜元件盡量在最大水通量的工況下運(yùn)行。由表3和表4可以看出,未添加段間增壓泵和添加0.9MPa的段間增壓泵2種運(yùn)行情況下,添加段間增壓泵不僅沒(méi)有引起電耗和能耗的增加,反而使得系統(tǒng)能耗由1.02kWh·m-3下降為1.00kWh·m-3,有效降低了系統(tǒng)的能耗,而且二段膜通量與一段膜通量相比較達(dá)到了相對(duì)平衡,充分提高了反滲透系統(tǒng)膜的利用效率。4反滲透裝置段間增壓泵的設(shè)置對(duì)于受海水倒灌影響比較嚴(yán)重的地表水,可以使用反滲透裝置作為預(yù)脫鹽處理,后續(xù)除鹽系統(tǒng)采用一級(jí)除鹽加混床。反滲透預(yù)脫鹽裝置如采用一級(jí)二段組件,兩段之間推薦設(shè)置段間增加泵,可以提高反滲透系統(tǒng)