反滲透在電廠鍋爐給付水處理中的應用

反滲透在電廠鍋爐給付水處理中的應用

越南第一個發(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。靠近南海，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,形成了錯綜復雜的地表水河道網(wǎng)絡。一般每年的10月至次年3月,地表水水源經(jīng)常會周期性受到海水倒灌的侵擾,地表水受到海水的鹽度影響,該電廠鍋爐補給水水源呈現(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給水水源受海水倒灌影響期間除鹽系統(tǒng)的運行困難及壓力,反滲透預脫鹽裝置是首選設備。1水體中氯離子含量越南某電廠運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3580.45mg·L-1,溶解固形物高達6355mg·L-1。運行用淡水水質(zhì)分析結果見表1。2鍋爐補給水處理系統(tǒng)根據(jù)水源水質(zhì)特點和亞臨界燃煤機組對水質(zhì)的要求,本工程鍋爐補給水處理系統(tǒng)設置反滲透膜裝置為化學除鹽系統(tǒng)的預脫鹽設施,以應對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→細砂過濾器→活性炭過濾器→清水箱→反滲透給水泵→5μm保安過濾器→反滲透高壓泵→反滲透裝置→陽離子交換器→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%設計,一級除鹽+混床自用水率取8%。該電廠(2×600MW)各項汽水損失及鍋爐補給水量如表2所示。工程設置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)),設計溫度為25℃,設計膜組件采用一級二段(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臺保安過濾器、1臺高壓泵和1套反滲透裝置。反滲透膜采用美國陶氏DOW公司的BW30-365FR的抗污染膜。該膜片為復合結構,由聚酯材料增強無紡布、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,低壓運行工況,抗污染能力很強;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。反滲透抗污染復合膜在水通量、脫鹽率、脫出有機物和抗生物降解方面具有極高的性能表現(xiàn),適應較寬的運行和清洗pH范圍,具有極高的抗壓密化能力,最高使用溫度可達45℃,能夠承受pH為1~12的無機酸堿強力清洗,極其耐磨損,在非常惡劣的使用條件下,表現(xiàn)出比較穩(wěn)定長久的無故障運行性能。本工程鍋爐補給水處理系統(tǒng)水源的COD偏高,最大12mg·L-1。預處理采用細砂過濾器和活性炭過濾器,可以有效去除懸浮物等雜質(zhì)和有機物,使得反滲透裝置進水達到要求SDI<5。反滲透裝置的膜采用抗污染復合膜,具有光潔度高、抗污染能力強的優(yōu)點,可以很好的去除進水的COD。而且地表水的有機物含量相對比較高,該膜可以去除有機物,并且具有高脫鹽率的優(yōu)點。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,可以很好的應對尤其是夏季期間的進水水溫工況。3段間增壓泵ros每套反滲透裝置采用一級兩段排列,并在每套反滲透裝置一、二段間增設段間增壓泵,即在對第一段膜組件的濃水進行增加后再進入第二段反滲透膜組件進行脫鹽處理。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保安過濾器→反滲透高壓泵(變頻泵)→一級反滲透裝置一段→反滲透段間增壓泵→一級反滲透裝置二段→反滲透水箱。設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置段間增壓泵的2種情況對膜元件產(chǎn)水量的影響,使用美國DOW公司的ROSA軟件對反滲透系統(tǒng)做了詳細計算。3.1級ro片段的通量及比降反滲透裝置未增加段間增壓泵時,一段及二段運行壓力及產(chǎn)水量情況計算結果見表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,說明二段的膜元件沒有發(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,進入二段的進水凈驅(qū)動力很低,使得二段的膜通量很低,造成了二段膜的浪費。造成二段膜通量降低的主要原因是,二段膜的進水是一段膜產(chǎn)生的濃水,濃水含鹽量較之進入反滲透一段膜的進水增大很多,進入二段RO的TDS質(zhì)量濃度高達17668.03mg·L-1(一段RO進水的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,即進入一級RO二段進水的凈驅(qū)動力。當濃水含鹽量增大,滲透壓升高,二段膜的水通量會比較低,將會造成二段膜未充分利用,從而造成系統(tǒng)的不經(jīng)濟運行。3.2分段及片段ro設置反滲透段間增壓泵的壓力,即調(diào)整第二段膜堆進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到相對平衡。本工程將反滲透段間增壓泵的壓力調(diào)整為0.9MPa時,一段及二段運行壓力及產(chǎn)水量情況計算結果如表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種運行情況下,添加段間增壓泵不僅沒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到了相對平衡,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置對于受海水倒灌影響比較嚴重的地表水,可以使用反滲透裝置作為預脫鹽處理,后續(xù)除鹽系統(tǒng)采用一級除鹽加混床。反滲透預脫鹽裝置如采用一級二段組件,兩段之間推薦設置段間增加泵,可以提高反滲透系統(tǒng)