反渗透膜在锅炉给水和冷却水处理中的应用实例

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1、反渗透膜在锅炉给水和冷却水处理中的应用实例徐平、张烽一、核电站海水淡化系统在美国第一次将海水反渗透应用于锅炉给水的例子是太平洋气体和电力（PG&E）公司的DiabloCanyong 核电站。该厂的装机容量为2200MW，位于沿太平洋加利福尼亚中部海岸，靠近SanLouisObispo城。该反渗透系统由海德能公司（Hydranautics）于1985年安装和投入运转，自那时起已连续运行至今。当海水用于反应器冷却时，需向系统补水以供锅炉及其它用途，如生活用水和消防用水。Diablo河是主要补水水源，但却不能长年供应。同

2、时，PG&E选择了海水反渗透脱盐装置作为最佳方案，利用该装置，向该工厂供应补充水。海德能公司做为反渗透装置的供应商，负责提供一套日产水量为2200立方米的海水淡化反渗透装置，并承担安装、维护及运行服务。DiabloCanyon核电站反渗透装置设计为两级水处理系统（产水再处理），其流程如图1-1和1-2所示。主要设计参数见表1-1。表1-1DiabloCanyon核电站反渗透装置设计参数给水水质35600ppmTDS取水方式由海中吸取温度10℃产品水出力2180立方米/日水质小于350ppmTDS水回收率45%操作条

3、件第一级压力70巴第一级回收率50%第二级压力25巴第二级回收率90%总脱盐率＞99%耗电量7.4千瓦/立方米水图1-1DIABLOCANYON核电站反渗透预处理流程海水去反渗透系统化学加药图1-2DIABLOCANYON核电站反渗透系统预处理系统包括第一级及第二级压力过滤器、紫外杀菌仪和精密过滤器，海水从进水口泵入水箱。为了改善过滤效果，将凝聚剂和聚合电解质加在第一级过滤器的进口。将有机阻垢剂加在过滤后的水中以防止钙盐沉积在膜元件表面上。过滤后的水送入紫外杀菌仪和精密过滤器。系统设有间断加氯装置，但必须在把给水送

4、入反渗透系统前用亚硫酸氢钠把余氯还原掉。采用两级反渗透是为了提高产水的质量和考虑到生产的灵活性。预处理后的海水加压到70巴，并送到第一级海水反渗透系统。该系统的回收率一般为50%，每天生产含盐量小于600TDS的脱盐水2420立方米。DiabloCanyon核电站的第二级反渗透系统是高回心率的脱盐系统。该系统的给水压力为25巴，回收率一般为90%。反渗透系统以第一级产水为其给水，处理能力可达到每天1550立方米。苦咸水反渗透系统的产品水含盐量通常小于100ppm。第一级和第二级产水混合后就能生产不同数量和质量的水。

5、该灵活性可允许业主在降低生产量的情况下获得高质量的产水，或在设计通量下产出较多的水。DiabloCanyon核电厂海水反渗透系统的运行是非常成功的。大部分时间工厂无需按每天2180立方米出力运行，然而当需要时，也可超过设计出力工作。这是由于两级设计的灵活性所致。二、锅炉冷却水的零排放系统Bayswater/Liddell电力联合企业有在南半球最大的反渗透系统。该反渗透系统用于控制一个大型零排放系统的冷却水的化学工况。Baywater/Liddell火力发电厂位于澳大利亚新南威尔士的HunterValley,总装机容

6、量为4640MW，它包括于1971年投产的Liddell电站2000MW（4×500MW），和1986年投产的Bayswater电站的264MW（4×66MW）。该联合企业是世界上最大的零排放水系统之一。为达到“零排放”，每年必须将大约24000吨的溶解盐从电力联合企业的水系统中除掉。完成该项任务的处理系统实际上是一个在设计和操作方面的典范。该水处理系统主要包括以下工艺流程：1.传统的石灰软化2.双介质过滤3.用离子交换法降低碱度4.反渗透5.曝晒蒸发池6.蒸汽压缩蒸发器Bayswater/Liddell电厂冷却废

7、水处理系统的示意流程见图2-1。两台大型抛物面的湿式冷却塔用于冷却发电站的冷凝器。由于水的蒸发和泄露损失，将会增加冷却水主回路的总含盐量。因而必须补充新水和将部循环冷却水脱盐，以保持主冷却水回路的适当的化学工况。冷却塔中的水化学成分最大极限值见表2-1。图2-1Bayswater电厂冷却水处理系统表2-1冷却水极限值pH值7～8.5朗格利尔指数+1.0钙毫克/升170硫酸盐毫克/升1,200硅毫克/升150TDS毫克/升2,500冷却水控制系统的主要设备为采用弱酸离子交换器降低碱度和使用石灰软化及反渗透降低总含盐量

8、。此外，从每个主要流程中来的浓缩水或排水在一个公共的水回收厂进行处理。水回收厂由蒸汽压缩蒸发器和曝晒池组成。降低总含盐量系统的设计本论文将着重论述反渗透系统的设计和操作问题。该系统用于控制冷却水回路的旁流处理中的总溶解固形物（TDS）的含量。脱盐系统的流程主要包括石灰软化澄清池，过滤器和反渗透设备。反渗透系统前的预处理为传统的石灰/苏打软化澄清池。共有四台设