全膜水处理技术在热电厂中的应用

文章介绍了膜分离技术的定义，膜的种类、特点以及全膜水处理工艺在我厂2×135MW 机组锅炉补给水处理中的实际应用。结果表明：全膜水处理工艺的出水水质完全符合我厂锅炉补给水水质标准。全膜水处理可连续制水，出水质量好，节能环保。 1.电厂水处理的重要性 电厂生产过程中，水是主要的介质，汽水质量的好坏直接影响着锅炉和汽轮机的安全经济运行，如果水处理不当，就会对热力设备造成结垢、腐蚀、积盐。结垢直接影响传热和汽水正常循环，轻则造成垢下腐蚀、燃料浪费，严重则引发胀管、变形或爆管事故，影响热力设备的安全经济运行，所以选择合适的化学水处理工艺及严格监督汽水品质，非常重要。 2.全膜水处理技术 2.1 膜分离技术 膜分离技术是一类技术的总称，其原理是在外力推动下，利用一种具有选择透过性的特制薄膜作为选择障碍层，使混合物中某些组分易透过，其它组分难透过而被截留，来达到分离、提纯、浓缩作用的技术。根据膜上孔径大小可分为反渗透膜(0.0001～0.005μm)、纳滤膜(0.001～0.005μm)、超滤膜(0.001～0.1μm)微滤膜(0.1～1μm)、电渗析膜等。 2.2 全膜分离技术 以膜技术为主要水处理手段的水处理系统称为全膜水处理系统，该系统所涉及到的膜技术称全膜水处理技术。目前电厂水处理中，锅炉补给水已逐步采用全膜分离技术，即俗称的三膜处理工艺(UF-RO-EDI)，它的出水水质可以达到阴、阳、混床出水水质。 3.全膜水处理技术在我厂中的应用 我厂四期扩建工程为2×135MW 双抽凝汽式供热机组，2×440吨/小时循环流化床锅炉，锅炉补给水量115.2t/h (冬季采暖期最大)，锅炉补给水处理系统出力124t/h，原水为地下水。采用盘式过滤器-UF-双级RO-EDI 处理方式，设计产品水质量：二氧化硅≤20mg/L，电导率<0.2us/cm，YD≈0。 工艺流程：地下水→盘式过滤器→蒸汽混合式加热器→升压泵→超滤循环泵→超滤装置(UF)→超滤水箱→一级反渗透高压泵→一级反渗透装置→缓冲水箱→二级反渗透高压泵→二级反渗透装置→渗透水箱→EDI 升压泵→EDI 保安过滤器→EDI 装置→除盐水箱→除盐泵至厂房。现就主要设备及其运行情况做以介绍。 3.1 超滤 超滤(UF)是一种压力型驱动膜，属多孔膜上的机械节流，用以分离大分子物质、病毒、胶体等，属预处理设备。我厂选用美国进口KOCH 公司生产的超滤膜组件，中空纤维结构，能截留0.002～0.1 微米之间的大分子物质和杂质，切割分子量为10 万道尔顿。膜型号为V1072-35-PMC，材质为亲水性的聚砜(PS)。共设4 台，每台出力为53m3/h。 超滤是一个错流和切向流的过程，在一定的外界压力作用下，当待分离溶液以一定的流速沿着膜一侧表面流动时，溶剂和低分子溶质将透过膜微孔至膜的另一侧，而溶液中的高分子物质、胶体微粒、热原质及细菌、微生物等被膜截流下来，从而实现分离、浓缩与提纯、净化的目的。当超滤装置运行一段时间后，会有一些杂质粘附在膜表面，此时通过反冲洗将杂质冲出膜元件，使之恢复原有过滤性能。超滤装置采用定期反洗的办法，我厂根据调试确定每隔30min，自动进行冲洗，反洗水采用超滤的产品水，进行快速的冲洗，然后投入运行，根据时序控制，循环进行。经统计，从2007 年6 月至2011 年12 月，超滤出水最大浊度0.12NTU、SDI<1.0、余氯<0.1mg/L，保证后续设备长期稳定运行。 3.2 反渗透 RO 作为预脱盐设备，其原理为在外界压力作用下，浓溶液中的溶剂通过半透膜向稀溶液中渗透，即半透膜只透过水不透过溶质，从而使水得到净化。它可以将水中97-98%的盐类除去。 我厂一级反渗透膜元件选用美国DOW 公司生产的BW30-365FR 芳香聚酰胺复合膜，出力2×77m3/h。二级反渗透膜元件选用美国DOW 公司生产的BW30-LE440 芳香聚酰胺复合膜，出力2×69m3/h。 反渗透膜元件给水的流动与传统的过滤流方向不同，反渗透给水从膜元件端部引入，给水沿着膜表面平行的方向流动，被分离的产品水垂直于膜表面，透过膜进入产品水膜袋，如此形成一个垂直、横向相互交叉的流向，此时盐类及各种污染物被膜截留下来，被沿与膜面平行方向流动的剩余的另一部分原水携带出反渗透装置，也就是过滤和清洗同步进行但这种同步清洗方式并不能完全将膜表面污染物除掉，随着时间的推移，膜表面残留的污染物会逐渐增多，以至于膜透水速度下降，水流阻力增加，脱盐率降低，这时就需要化学清洗以恢复其性能。根据运行经验，为了保证RO 膜的使用寿命，一定要做好预处理工作，严格控制入口水各项指标并做好系统维护，避免频繁清洗，但如果设备运行正常但运行一年以上，也应清洗保养。实际运行过程中，经过二级反渗透后水质指标已经达到硬度≈0，电导率<0.5μs/cm，二氧化硅<300μg/l、TDS<3.1mg/l。 3.3 EDI EDI 为精除盐设备，其工作原理：以离子交换树脂作为离子迁移的载体，以阳膜和阴膜作为鉴别阳离子和阴离子通过的关卡，在直流电场推动下实现盐与水的分离。EDI 装置包括阴、阳离子交换膜、离子交换树脂、直流电源等设备，离子交换树脂充夹在阴阳离子交换膜之间形成单个处理单元，并构成淡水室，单元与单元之间用网状物隔开，形成浓水室，在单元组两端的直流电源阴阳电极形成电场。来水流经淡水室，水中的阴阳离子在电场作用下通过阴阳离子交换膜进入浓水室，在离子交换膜之间填充的离子交换树脂大大提高了离子被清除的速度，同时水分子在电场作用下产生氢离子和氢氧根离子，这些离子对离子交换树脂进行连续再生，使离子交换树脂保持最佳状态。EDI 设备由一系列模块并联组装而成，每个模块有一定的产水量，可根据需要进行组装，如果其中的一个模块出现故障，在不影响其他模块运行的情况下可对故障模块进行维修或更换。 我厂EDI 装置选用美国E-CELL 公司生产，本套装置由18 个MK-2ST 的模块组成，出力为2×62m3/h，采用浓水循环式。运行时产水回收率达90～95%，浓水排放量为5～10%全部回收至超滤水箱，只有1%极水排放，自耗用水量非常低。运行采用自动程序化操作控制，非常简单。经过本套水处理工艺制出的补给水硬度≈0、电导率<0.1μs/cm，二氧化硅<10μg/L。从2007 年12 月至2012 年11 月的运行数据看，给水、炉水、过热蒸汽品质都非常好而且稳定，合格率均达到99.8%，热力设备运行稳定。 4 .结束语 采用全膜水处理工艺生产出的水质完全能达到我厂对锅炉补给水的水质要求。设备运行自动化程度高，操作简单，可连续制水，节能环保，出水质量好。化学净水室每班仅一人值守，大大提高了生产效益和社会效益。