电厂锅炉补水系统增设反渗透脱盐装置可行性研究

范玉宝

（东北电力科学研究院有限公司,辽宁 沈阳 110006）

1 锅炉补给水处理系统基本情况

蒙东某电厂工业水源地距电厂约10 km,取自地下200 m深层地下水,共有40口井。通过深井泵将地下水输送到电厂。锅炉补给水处理系统由过滤预处理设备及一、二级离子交换除盐设备组成。其流程为：深层地下水→生水泵→生水加热器→压力式混合器2台→重力式双阀过滤器3台→清水箱3个（V=150 m3）→清水泵→强酸阳离子浮动床4台→除二氧化碳器2台→除碳水箱→除碳水泵→强碱阴离子浮动床4台→混合床3台→除盐水箱3个（V=800 m3）。

由工业水水质全分析报告（见表1）可以得出该厂工业水水质特点：

a.水质悬浮物低（0.7 mg/L）,含盐量为中度;

b.为负硬度水（全碱度4.9mmol/L,硬度3.8mmol/L）;

c.水质含硅量高（全硅为45.9 mg/L,活性硅为13.9 mg/L）;

d.水质含铁量高（全铁为842μg/L）。

根据工业水水质含硅、铁高的特点,更适宜采用反渗透装置去除。

2 锅炉补给水处理设备运行状况

2.1 化学水处理设备出力核算

该厂两期工程共为4台200MW机组,分别于1985～1989年投产发电。锅炉为超高压参数带一次中间再热单汽包自然循环锅炉,配200 MW汽轮发电机组,为哈尔滨锅炉厂生产HG-670/140-6,额定蒸发量670 t/h,过热蒸汽压力13.72MPa,温度540℃。

按照《火力发电厂化学设计技术规程》（DL/T5068-1996）中相关规定,锅炉补给水处理设备的全部出力应根据发电厂全部正常水汽损失与机组启动或事故而增加的水处理设备出力。该参数机组“规程”中规定正常水汽损失为锅炉最大连续蒸发量的2%;机组启动或事故而增加的水处理设备出力（按4台机组计）为全厂最大1台锅炉最大连续量的6%.

表1 工业水水质全分析报告

表2 4×200MW机组全年锅炉补水量、蒸发量指标统计万t

按上述规定,4台670 t/h锅炉所需水处理设备全部（最大）出力计算得出：4×670×2%+ 670×6%=93.8 t/h

2.2 锅炉补给水处理设备运行状况

统计4台200MW超高压机组每年每月锅炉补给水处理设备制水量及锅炉蒸发量等指标（见表2）,1年锅炉补给水处理设备总制水量为48.53万t,最高制水量为12月5.68万t,锅炉总蒸发量为1 609万t。全年再生用酸量HCl（31%）为1 200 t,用碱量NaOH（40%）为500 t。

若按每年锅炉补给水处理设备运行7 000 h计算,设备平均出力485 300÷7 000=69.3 t/h。

统计1年中锅炉补给水处理设备最大制水量为12月,按设备每天运行20 h计算,设备最大出力为56 800÷（30×20）=94.7 t/h。

2.3 锅炉补给水处理系统最大出力确定

化学水处理设备出力核算与设备实际运行最大出力基本吻合。考虑锅炉补给水处理设备再生、反洗需消耗一定水量,最终确定的锅炉补给水处理系统最大出力应以设备运行出力（最大）乘以1.2系数更为安全、合理：

此出力作为前级反渗透装置设计出力。

3 反渗透脱盐装置与离子交换除盐工艺的联合应用

3.1 反渗透装置运行特点

目前,在东北地区锅炉补给水处理系统采用反渗透预脱盐有赤峰、朝阳、阜新、北票、南票、大连等电厂。通过现场十几年的运行考核及实验室反渗透复合膜性能试验,可以得出以下结论。

a.反渗透脱盐率可达95%以上。试验表明,中等含盐量水经反渗透脱盐后出水电导率可降为15～20μs/cm。

b.反渗透更易于去除水中有机物、高含量铁、硅等离子及胶体物质,出水更有利于离子交换除盐及减轻树脂污染,延长其使用寿命。

c.反渗透脱盐技术是利用物理方法使水中离子得以分离,系统无酸碱再生废液排放,有利于环境保护。

d.系统运行费用低,操作简单、维护工作量小。

3.2 联合应用的经济性

对现有预处理设备进行改造,增设反渗透脱盐装置,并配备相应加药装置、膜清洗装置,形成三级除盐系统。改造后的锅炉补给水处理系统流程为：深层地下水→生水泵→生水加热器→多介质过滤器3台（Φ2 524）→5μm过滤器→高压泵→反渗透除盐装置→清水箱3台（V=150 m3）→清水泵→强酸阳离子浮动床4台→除二氧化碳器2台→除碳水箱→除碳水泵→强碱阴离子浮动床4台→混合床3台→除盐水箱3个（V=800m3）。

工业水中含盐量95%以上由反渗透装置去除,剩余不到5%含盐量由一、二级离子交换除盐完成。更改后的锅炉补给水处理系统出水质量将进一步提高,一、二级离子交换除盐设备周期制水量提高15倍以上,再生用酸碱量大大降低。表3为现有锅炉补给水处理系统与更改后反渗透装置与现有离子交换除盐工艺联合应用主要经济指标比较。

由表3可知,改造后的锅炉补给水处理系统（增设反渗透装置）与现有水处理系统相比,在制水量相同的条件下每年可节约酸碱量1 500 t以上,节省酸碱费用130万元。改造后的锅炉补给水处理系统投运2年即可收回新增反渗透装置的一次性投资。反渗透脱盐装置与离子交换除盐工艺的联合应用,大大降低再生废液的排放量,对环境保护极为有利。

3.3 新增设备现场布置

根据锅炉补给水处理现有厂房空间,在不影响离子交换除盐设备运行的基础上,将多介质过滤器、反渗透装置安装在预处理厂房内较为合理。预处理厂房面积为9×35m2,并设有加药泵间,完全可以满足设备的安装空间。

表3 改造后锅炉补给水处理系统与现有水处理系统制水经济指标

4 结论

a.反渗透脱盐装置更易于去除水中有机物、高含量铁、硅等离子及胶体物质,出水更有利于离子交换除盐,减轻树脂污染,延长离子交换树脂使用寿命。

b.反渗透脱盐装置与离子交换除盐工艺的联合应用（三级除盐）,可大大提高锅炉补给水的质量,降低系统再生废液的排放量,对环境保护极为有利。

c.反渗透装置一次性投资可在设备投运2年内收回成本。改造后锅炉补给水处理系统与现有设备相比,每年可节约酸碱量1 500 t以上,节省酸碱费用130万元。

d.新增反渗透脱盐装置出力为120 t/h即可满足现场供水要求。

[1] DL/T5068—1996.火力发电厂化学设计技术规程[C].北京：电力工业出版社,1997.

[2] 范玉宝,单志宏.反渗透除盐技术试验研究[J].东北电力技术,1999（4）.

[3] 李增元.火力发电厂水处理及水质控制[M].北京：中国电力出版社,2000.