摘　要：本文通過工藝、運行、成本等方面，結(jié)合天可華余熱發(fā)電項目二期化水系統(tǒng)的實際運行結(jié)果，論述了離子交換法+反滲透工藝技術(shù)在余熱低壓鍋爐補給水處理系統(tǒng)中應(yīng)用的可行性、可靠性以及經(jīng)濟(jì)性。

關(guān)鍵詞：反滲透;鈉床;鍋爐補給水

一、前言

由于鍋爐補給水處理的工藝是根據(jù)不同的原水水質(zhì)和出水水質(zhì)要求而設(shè)計的，針對各地不同的原水水質(zhì)特點而設(shè)計補給水處理方案才是最經(jīng)濟(jì)最有效的方案，同時也是出水水質(zhì)長期穩(wěn)定達(dá)到要求的可靠保證。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，補給水處理的方式也由傳統(tǒng)單一的化學(xué)水處理向著多樣化處理方式轉(zhuǎn)變，比如反滲透技術(shù)、電滲析技術(shù)、電除鹽技術(shù)、連續(xù)除離子技術(shù)等。

本文主要通過工藝、運行、成本等方面，介紹離子交換法(鈉床)和反滲透技術(shù)相結(jié)合工藝在小型余熱電廠鍋爐補給水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用。

二、發(fā)電廠鍋爐補給水水處理技術(shù)現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的電廠用水制備工藝主要利用混凝、澄清、過濾來去除懸浮物，利用離子交換技術(shù)來去除水中各種鹽離子，其主要工藝流程如下圖：

傳統(tǒng)工藝存在的主要問題一是預(yù)處理系統(tǒng)的效率不高，流程長，效果不穩(wěn)定;二是離子交換樹脂需酸堿再生，大量耗用酸堿，大量排放酸堿廢水，污染環(huán)境。近些年，新的水處理技術(shù)發(fā)展勢頭很快，其中膜法水處理技術(shù)憑借其獨特的優(yōu)勢得到了迅速的推廣應(yīng)用，在各種膜分離技術(shù)中，反滲透技術(shù)是近年來在國內(nèi)應(yīng)用成功、發(fā)展快、普及廣的膜分離技術(shù)。在目前國內(nèi)的大型鍋爐補給水、各種工業(yè)純水、飲用水、電子、制藥、食品等行業(yè)反滲透膜的應(yīng)用都形成了一定的規(guī)模，今后反滲透有潛力的應(yīng)用領(lǐng)域還包括發(fā)電廠冷卻循環(huán)水的排污水處理、大型海水淡化、苦咸水淡化等。

目前，隨著國內(nèi)一些新建電廠的相繼建成并投產(chǎn)，反滲透水處理技術(shù)也廣泛應(yīng)用于電力生產(chǎn)鍋爐補給水的凈化處理中，從而替代或與傳統(tǒng)離子交換除鹽水處理技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用，大大提高了鍋爐補給水的制水經(jīng)濟(jì)性，減少了各種廢酸、堿液的排放，降低了環(huán)境污染。

三、鈉床+反滲透(RO)工藝在鄂爾多斯天可華余熱發(fā)電項目中的應(yīng)用

1.項目概況

鄂爾多斯天可華余熱發(fā)電項目位于鄂爾多斯市鄂托克旗棋盤井工業(yè)園，由鄂爾多斯天可華節(jié)能發(fā)展有限公司投資，對鄂爾多斯冶金集團(tuán)硅鐵爐群進(jìn)行余熱發(fā)電利用技術(shù)改造。本文僅就該余熱發(fā)電項目的化學(xué)水處理系統(tǒng)進(jìn)行討論。

2.進(jìn)水水質(zhì)及產(chǎn)水要求

該電站化學(xué)水系統(tǒng)主要水源為經(jīng)預(yù)處理后的黃河水，由冶金總廠總供水管接引至1#及2#余熱電站。

(1)原水水質(zhì)

3.工藝流程

鍋爐補給水處理系統(tǒng)選用鈉離子交換器+反滲透為核心，系統(tǒng)設(shè)置雙介質(zhì)機(jī)械過濾器，活性炭過濾器作水質(zhì)預(yù)處理，加氨裝置加氨做后續(xù)水質(zhì)調(diào)節(jié)。主要工藝流程如下：

供水系統(tǒng)原水→原水箱→原水泵→雙介質(zhì)過濾器→活性炭過濾器→鈉離子樹脂交換器→濾芯式保安過濾器→高壓泵→一級反滲透裝置→除鹽水箱→除鹽水泵→加氨裝置加氨處理→真空除氧器→鍋爐

4.工藝系統(tǒng)描述

(1)預(yù)處理系統(tǒng)

本項目原水為經(jīng)冶金廠集中預(yù)處理后的黃河水，水雜質(zhì)大，因此須先經(jīng)過雙介質(zhì)、活性炭過濾器過濾才可進(jìn)入“鈉床+反滲透”系統(tǒng)。

多介質(zhì)過濾器是反滲透系統(tǒng)的重要預(yù)處理裝置,它的機(jī)械截留的原理來濾除原水中的細(xì)小顆粒、懸浮物、膠體、有機(jī)物等雜質(zhì)，可通過加藥裝置在過濾器前端加入絮凝藥劑，后形成大顆粒的礬花，進(jìn)一步提高過濾效果，該步工藝可明顯降低后續(xù)反各工藝階段的進(jìn)水濁度(檢測表明出水濁度<2mg/L，F(xiàn)e<0.3mg/L(以Fe表示))，可保證其出水SDI(污染指數(shù))<3，減少對后續(xù)反滲透膜的污堵。

所以反洗周期及反洗時間根據(jù)運行濁度而定，當(dāng)出水大于2mg/L或進(jìn)出口壓差大于0.01Mpa，過濾器需進(jìn)行反洗�？紤]現(xiàn)場無氣源，故多介質(zhì)過濾器的反洗為逆流水反洗，每次時間設(shè)定為20～25min。

將活性炭過濾器放在機(jī)械過濾器的后面，從而保證活性炭過濾器的進(jìn)水濁度滿足要求，提高活性炭的吸附效果�；钚蕴窟^濾器的主要作用是吸附水中殘余的游離氯和有機(jī)物，可降低進(jìn)水COD含量，殘余氯是強(qiáng)氧化劑，會對反滲透膜造成損害,通過活性炭可以很好的去除水中的余氯，經(jīng)活性炭過濾后，出水余氯<0.2mg/L，滿足工藝需求。

活性炭的反洗與多介質(zhì)相同，每次反洗時間為15～20min。

(2)鈉床+反滲透系統(tǒng)

鈉離子交換器是用于去除水中鈣、鎂離子，組成水中硬度的鈣、鎂離子與軟化器中的離子交換樹脂進(jìn)行交換，水中的鈣、鎂離子被鈉離子交換，使水中不易形成碳酸鹽垢及硫酸鹽垢，從而獲得軟化水。本項目為無頂壓逆流再生固定床，再生時間小反洗3～5min/次，小正洗5～10min/次，正洗水耗3～6m3/m3，大反洗10天左右進(jìn)行一次。

反滲透系統(tǒng)利用反滲透膜的特性來除去水中絕大部分可溶性鹽分、膠體、有機(jī)物及微生物，具有連續(xù)運行、操作簡便、運行費用低等優(yōu)點。根據(jù)工藝及水質(zhì)的需要設(shè)計計算，本反滲透系統(tǒng)設(shè)置為一級反滲透。前端鈉床產(chǎn)水進(jìn)入該反滲透裝置，在壓力作用下，大部分水分子和微量其它離子透過反滲透膜，經(jīng)收集后成為產(chǎn)品水，通過產(chǎn)水管道進(jìn)入后續(xù)設(shè)備;水中的大部分鹽分和膠體、有機(jī)物等不能透過反滲透膜，殘留在少量濃水中，由濃水管排出。

反滲透系統(tǒng)包括5μm濾芯式保安過濾器、高壓泵、反滲透裝置、反滲透清洗系統(tǒng)等。本工程中，采用陶氏公司的BW30-400型復(fù)合膜，單根膜脫鹽率大于99.6%。

在進(jìn)入反滲透系統(tǒng)前還設(shè)置阻垢劑加藥裝置，其作用是在經(jīng)過預(yù)處理后的原水進(jìn)入反滲透系統(tǒng)之前,加入高效率的專用阻垢劑,以防止反滲透濃水側(cè)產(chǎn)生結(jié)垢。

(3)后處理系統(tǒng)

經(jīng)“鈉床+RO”處理后產(chǎn)出的水進(jìn)除鹽水箱，根據(jù)鍋爐用水情況，進(jìn)入主廠房熱力系統(tǒng)前還需要設(shè)置加氨系統(tǒng)，保證出水的pH值控制為符合補給水要求的8.5～9.2之間。

4.可行性、穩(wěn)定性及經(jīng)濟(jì)性分析

(1)可行性

根據(jù)本工程鍋爐補給水量需求，設(shè)計整個系統(tǒng)最大出力為每小時制水30t。余熱鍋爐工作壓力1.40MPa，屬于低壓鍋爐范疇，參照《低壓鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》，出水主控參數(shù)為硬度、二氧化硅、電導(dǎo)率等三項，對比水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，表2中的實際值符合標(biāo)準(zhǔn)要求，滿足余熱鍋爐工況要求，完全可適用于該余熱發(fā)電化學(xué)水系統(tǒng)。

(2)穩(wěn)定性

該套系統(tǒng)調(diào)試并投入運行10個月，系統(tǒng)出水水質(zhì)穩(wěn)定，設(shè)備故障率低，主要的泵等設(shè)備雖采用人工

手動啟停，但從操作人員反饋的使用情況來看，該套系統(tǒng)裝置易于操作，化水車間新近員工經(jīng)過適當(dāng)?shù)纳蠉徟嘤?xùn)，即可上手運行操作。同時本系統(tǒng)中各設(shè)備單元均設(shè)置為一備一用，正常的反洗、再生及檢修，均不影響系統(tǒng)的連續(xù)運行。

(3)經(jīng)濟(jì)性

本系統(tǒng)采用“鈉床+RO”，相較于該余熱發(fā)電項目一期化水系統(tǒng)而言，沒有采用“RO+混床”，也沒有采用“UF+RO+EDI”工藝，主要基于：當(dāng)?shù)厮釅A等物料不便于采購，且存儲、配制等還需有酸堿儲罐及溶解稀釋等設(shè)備，且廢酸、堿液等排放污染較大，而本系統(tǒng)樹脂再生用的工業(yè)鹽從再生頻率及用量、采購及儲存等綜合考慮，費用較為節(jié)省;化水系統(tǒng)均為手動操作較多，采用本系統(tǒng)較混床更易于操作;而使用“UF+RO+EDI”的全膜法前期一次性投資較大(參考其他工程投資情況)，且本系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)含鹽量為300mg/L以下，運行過程中雖有工業(yè)鹽等物料消耗，但從能耗及操作維護(hù)等因素分析，在實現(xiàn)相同功效的基礎(chǔ)上，使用本工藝低成本運行便可實現(xiàn)鍋爐補給水處理要求。

5.結(jié)束語

“鈉床+反滲透”處理技術(shù)作為低壓余熱鍋爐補給水處理工藝，在天可華余熱發(fā)項目中具有較高的應(yīng)用價值，由于其建設(shè)投資小，同時對當(dāng)?shù)卦|(zhì)有較好的適應(yīng)性，因此該工藝作為低壓余熱鍋爐補給水處理工藝的一種，對其他的此類項目有一定的參考意義。

參考文獻(xiàn)：

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