全膜法在火力发电厂锅炉补给水处理系统中应用

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全膜法在火力发电厂锅炉补给水处理系统中应用　　摘要：本文阐述了火力发电厂锅炉补给水采用的先进的水处理技术----全膜法，通过工程实例研究了将大量的酸碱废液排放到零排放的方法，从而实现节约用水量，节省药剂，零污染排放，确保锅炉/汽机安全稳定运行，取得较好的环境效益和经济效益。关键词：火力发电厂；全膜法；处理系统；锅炉补给水Abstract:Thispaperdescribestheadvancedwatertreatmenttechnologyofboilermake-upwaterinthermalpowerplantusing-membrane,throughengineeringexamplesdiscussedmethodsofacid-basewasteemissionstozeroemissions,thussavingwater,savingmedicine,zeropollutionemissions,toensurethesafeandstableoperationoftheboiler/steamturbine,betterenvironmentalandeconomicbenefits.Keywords:thermalpowerplant;membrane;processingsystem;boilerfeedwater中图分类号：TM6210前言7 在火力发电厂中，水质的优劣直接影响着火电厂的安全运行与经济效能，其中，锅炉补给水的水质关系着火电厂机组运行的安全指标和经济指标，优化锅炉补给水处理系统能有效的提高火电厂安全运行，获得更大的经济效益。下面介绍了我国锅炉补给水处理系统使用的新技术全膜法，全膜法的除盐方式,彻底摆脱了酸碱的使用,实现了整个过程的绿色无污染,其核心是RO技术和EDI技术的应用。全膜工艺的最大优点是环境污染少、劳动强度低和易于实现制水全过程的自动化。1、全膜法水处理技术全膜法是指火力发电厂锅炉补给水处理系统采用的膜处理新工艺，即超滤（UF）+反渗透（RO）+电除盐（EDI）工艺，用以取代传统的多介质过滤和离子交换工艺。以高分子分离膜为代表的膜分离技术是一种新型的流体分离单元操作技术，一般可分为微滤、超滤、纳滤、反渗透4类，其分离精度按顺序越来越高，EDI因其应用了电渗析技术实现离子交换树脂的连续再生，通常也被纳入膜法分离技术之列。图1-1流程图1.1UF技术7 UF是以机械筛分原理为基础，以膜两侧压差为驱动力的膜分离技术。它是一种流体切向流动和压力驱动的过滤过程，并按分子量大小来分离颗粒，通常超UF的孔径为25～30nm。UF能够有效去除水中的悬浮物、胶体、有机大分子、细菌、微生物等杂质。由于UF过滤性能优良，被广泛应用于各种水处理系统中。1.2RO技术RO技术主要用于水除盐系统中，基本解决了再生后废酸碱污染环境的问题。RO膜是一种具有选择性透过性能的半透膜，某些分子透过膜的速率较大，其他分子透过膜的速率则相对较小，从而达到淡化、净化或浓缩分离的目的。目前国内大部分电厂仅把RO当作预脱盐，后面仍然采用离子交换技术，即RO+二级除盐系统或RO+混床除盐系统。此时废酸碱的排放量与原来离子交换系统相比减少了约90％。1.3EDI技术EDI技术解决了酸碱再生的问题，更符合环保要求。EDI是将电渗析与离子交换相结合的新型水处理方法，利用选择性膜和离子交换树脂组成填充床，通过电渗析中的极化现象对离子交换树脂进行电化学持续再生，从而制取超纯水。2、工程实例7 某火力发电厂总装机容量97MW，于90年投运，该厂2号水处理系统设计产水量为30m3/h,但实际产水量不到20m3/h，冬季热网补水达到高峰期，也是除盐水补水量最大时期。同时水质指标不能达到锅炉对高纯水的要求，需要对2号水处理系统进行改造。2.1全膜法水处理工艺系统为了节约酸碱药剂，选用反渗透（RO）脱盐系统，针对原水水质，为确保RO的安全可靠运行采用超滤（UF）预处理技术。为了彻底摆脱酸碱消耗和改善环境，选用电脱盐（EDI）精处理技术。最终选定UF-DRO-EDI全膜法水处理工艺系统。2.2主要设备选型（1）为保证反渗透膜入水温度控制在25，选择换热器加热给水，同时达到保护反渗透膜的作用。（2）为保护超滤膜，去除水中的悬浮物、胶体、有机物，选择多介质过滤器。（3）由于原水是自来水，预处理选用简单的丝网过滤器，防止沙粒划伤超滤膜。（4）超滤（UF）膜元件。为了将水中的悬浮物、胶体、蛋白质和微生物等大分子物质截留，达到净化和分离的目的。（5）双级反渗透（DRO）膜元件。（6）EDI装置。3、UF-DRO-EDI水处理系统设计原则3.1UF系统设计3.1.1确定超滤（UF）的适用性和运行条件7 1）错流过滤。针对自来水的水质情况，采用错流过滤减低UF膜表面的污染倾向，增长反洗周期，增加膜的运行稳定性和膜的寿命，还可能由于反洗周期和化学清洗周期的增长而降低运行能耗和化学品消耗。2）反冲洗方式。超滤膜组件在运行中，原水中的胶体、悬浮物、细菌等被膜内表面截留，这些物质会造成膜的污染。为了维持膜的性能和保持膜透水量的相对稳定，需要定期用水对膜丝进行冲洗。考虑电厂的原水水质情况选用简单反冲洗方式。3）预处理选择。由于原水是自来水，预处理选用安装简单的100μm丝网过滤器。有效的避免颗粒物质对超滤膜的划伤。3.1.2超滤膜设计1）超滤膜内径。超滤系统给水是经过预处理的自来水，指标达到5＜COD＜20或5＜浊度＜20，选用内径为1.2mm的超滤膜。2）超滤膜组件数量确定：每支超滤膜组件通量为2.4m3/hr，反冲洗时间30秒，需水量40m3/h，浊度3NTU15℃。3.2EDI系统设计3.2.1预处理水（1）EDI提供较好的预处理水，组件的清洗频率将会降低。反渗透将给水分成反渗透纯水和浓水，只有反渗透纯水才能进入EDI。7 （2）渗透刚刚开始几分钟内水质很差，这一部分水不能进入EDI，因此反渗透设置开机自动排放装置。（3）为防止EDI被堵塞，在EDI前安装精密过滤器。3.2.2EDI系统保护和控制（1）为了保护EDI组件，使之具有较长寿命，最关键的保护是当水流量过低时，要断电停机。否则会对EDI组件造成致命的损坏。（2）EDI正常运行的控制条件：预处理正常、极水流量超过最小值、浓水流量超过最小值、EDI的入水TEA及其他指标低于允许最大值、温度在限制范围内。4、EDI系统技术经济分析EDI作为电厂补给水的精处理与传统的离子交换复床加混床或二级混床相比较，不论是投资费用还是运行费用，相比较EDI的优越性均显而易见。4.1基建投资（1）二级混床系统。按40m3/h出力进行分析，混床系统包括离子交换器、阴阳离子交换树脂、酸碱贮存计量系统、树脂混合压缩空气系统、控制系统等。（2）EDI系统。包括EDI装置、电源装置、控制装置等。4.2运行费用（1）EDI运行费主要就是电能消耗，每吨水耗电量约为400W，其次人工费。两项合计约为0.3元/吨。7 （2）离子交换混床运行费主要就是树脂再生用酸碱，消耗量与给水水质成正比关系，其次就是电耗和人工费，电费、人工费两项合计与EDI不相上下。（3）EDI、混床运行费用比较。当EDI给水用二级RO产水，盐量TOS＜5mg/L，混床运行费比EDI高2倍。当EDI给水用一级RO产水，盐量TOS常达15-20mg/L，这种情况下，混床总运行费往往高出EDI的3-4倍。5、结束语随着水处理技术的发展，我国电力事业发展的必然趋势是绿色环保。RO+EDI没有酸碱贮存及再生，大大降低了运行人员的劳动强度，增强了运行的安全性。以UF+RO+EDI组成的全膜水处理技术，具有出水质量高、连续生产、使用方便、不用酸碱、不污染环境、占地面积小、运行经济等优点，今后必将替代二级离子交换除盐系统，成为电厂锅炉补给水精处理的主流。参考资料：[1]DL5000—2000火力发电厂设计技术规程[S].[2]周柏青.全膜法水处理技术[M].北京：中国电力出版社，2006.7