平海电厂海水淡化一级反渗透装置性能分析

2015-03-14何德明沈旱娇

机电信息 2015年12期

何德明沈旱娇

（广东惠州平海发电厂有限公司，广东惠州516363）

1 装置概况

平海电厂海水淡化系统采用海水反渗透技术，包括预处理系统、超滤系统、一级反渗透系统、二级反渗透系统［1－3］。

1、2号机组工程设计3套一级反渗透装置，每套出力为232m3／h。按一级一段配置，反渗透膜采用8″能耗海水膜，设计膜通量13.72L／（m2·h），每套装置配65个压力容器，每个压力容器7支膜，每套装置共455支膜。一级反渗透装置按15℃设计，进水SDI≤3，设计进水压力约6.2MPa，产水背压按0.2MPa设计［1－2］。其中1、3号一级反渗透膜的品牌为美国海德能（HYDRANAUTICS），2号一级反渗透膜的品牌为美国陶氏（DOW）。一级反渗透膜的使用寿命保证期为3年，系统出水质量（3年内）为：DD≤500μS／cm（TDS≤350mg／L）、CL－≤180mg／L、B3＋≤0.9mg／L、回收率≥42%、反渗透脱盐率≥99.4%［1］。一级反渗透装置出水用于全厂杂用水和供二级反渗透用水。杂用水用户主要有：脱硫工艺水、捞渣机炉底水封槽补水、运煤系统冲洗水泵冷却水、生产区及办公区中央空调补水、生产区域地面冲洗水。二级反渗透装置出水主要用于锅炉补给水系统供水，此外还供生活、消防用水及氢站冷却用水。

2 存在问题

平海电厂海水淡化一级反渗透系统于2010年4月调试产水后投运，截至2014年9月运行了4年多时间，已超过使用寿命的3年保证期，现在3套一级反渗透出水电导率最大值为790～1 350μS／cm、CL－最大值为215～296mg／L，出水质量已超出设计指标。出水水质超出设计要求可能造成用户系统设备腐蚀，影响使用寿命。由于海水淡化系统是电厂的主要水源，如果一级反渗透出水质量继续恶化最后造成系统瘫痪，机组将面临降负荷甚至停机的风险。而反渗透膜更换起来数量巨大、价格较高，如果在其性能良好的情况下提前更换，将降低反渗透膜的使用寿命，造成一定的经济浪费。所以需评估海水淡化一级反渗透装置性能情况，为系统设备的维护检修或反渗透膜元件的更换提供依据。

3 运行参数分析

反渗透系统产水电导率、氯离子、脱盐率是反映装置是否正常运行和判断其性能的关键参数。所以日常工作中应认真做好运行参数的记录与分析，定期对水质指标进行手工测试，并与在线仪表数据进行比对［3］。现将平海电厂海水淡化一级反渗透装置运行以来的重要运行参数统计形成趋势图并进行分析，用于趋势图中的各季度数据为算数平均值，未进行数据“标准化”。脱盐率根据近似估算公式得出，即：系统脱盐率＝［（总的给水电导率－总的产水电导率）／总的给水电导率］×100%。根据经验，近似估算公式得到的系统脱盐率往往低于实际系统脱盐率。

通过图1可以看出：（1）3套反渗透装置的产水电导率和氯离子随运行时间逐渐升高，至2013年第3季度电导率略超过设计值、氯离子接近设计值。（2）2014年第2季度开始电导率和氯离子均超出设计值且上升趋势逐渐加剧。产水电导率和氯离子随季节变化较大，每年第2季度呈上升趋势，到第3季度达到峰值，随后呈下降趋势，说明反渗透的性能受海水温度变化影响较大。（3）通过比较可以发现2号一级反渗透产水电导率、氯离子明显比其他两套装置数据大，说明其性能相对较差。

图1 1、2、3号一级反渗透产水电导率、氯离子趋势图

通过图2可以看出：（1）3套反渗透装置的脱盐率随运行时间逐渐下降，2014年第1季度开始下降趋势加剧，目前1、2、3号反渗透的脱盐率最低为98.30%、97.07%、98.04%，均已低于质保期的脱盐率99.4%，且下降趋势加剧。（2）反渗透系统脱盐率随季节变化较大，每年第2季度呈下降趋势，到第3季度达到谷值，随后呈上升趋势，说明反渗透的性能受海水温度变化影响。（3）通过比较可以发现2号一级反渗透装置脱盐率明显比其他两套装置低，说明其性能相对较差。

图2 1、2、3号一级反渗透装置脱盐率趋势图

4 探针试验分析

2014年8月中旬，分别对3套一级反渗透装置进行了探针试验，试验分别对每套反渗透65个压力容器的1 365支膜元件进行探针取水样，以测量电导率。探针试验数据结果为：1、3号一级反渗透每支膜的电导率大部分在300～600μS／cm之间，少数在600μS／cm以上，但2号一级反渗透每支膜的电导率大部分在600μS／cm以上。探针试验同时对压力容器进行了电导率监测，1、3号一级反渗透每个压力容器电导率基本在500～700μS／cm之间，但2号一级反渗透每个压力容器电导率基本在800～1 200μS／cm之间。所以可以得出：2号一级反渗透产水电导率明显比其他两套装置高，说明其性能相对较差。

通过探针试验排除了膜进、出水端及膜间连接件损坏或密封圈老化等设备缺陷影响产水电导率，使氯离子偏高、系统脱盐率降低的因素［4］。

5 总结与建议

通过对比分析运行参数及探针试验数据，得出平海电厂海水淡化一级反渗透装置的性能情况及建议如下：（1）3套一级反渗透装置的产水电导率和氯离子随运行时间逐渐升高，至2014年第2季度开始电导率和氯离子均超出设计值且上升趋势加剧。（2）3套反渗透装置的脱盐率随运行时间逐渐下降，2014年第1季度开始下降趋势加剧，目前1、2、3号反渗透的脱盐率最低为98.30%、97.07%、98.04%，均已低于设计质保期的脱盐率99.4%，且下降趋势加剧。（3）反渗透装置的产水电导率、氯离子及脱盐率等重要指标随季节变化较大，说明其性能受海水温度变化影响较大。（4）通过运行参数分析比较可以得出：2号一级反渗透装置性能相对其他两套装置较差。（5）通过对3套一级反渗透装置进行探针试验排查了系统设备缺陷问题，说明出水水质超出设计值主要原因是运行时间超出使用寿命保证期后装置性能逐渐衰减［4］。（6）3套一级反渗透装置的产水水质已超标，但第3季度海水温度相对较高，对装置性能影响较大，转入第4季度后性能可以得到一定的恢复，建议继续加强分析海水温度相对较低季节时反渗透装置的性能情况。（7）由于3套一级反渗透装置的性能进入衰减加速阶段，建议及时开展更换一级反渗透膜的工作，立项申请采购一套一级反渗透膜。（8）反渗透膜采购到位后根据进一步分析的性能情况，建议适时全部更换2号一级反渗透装置的膜元件，更换下来的探针试验电导率较低的膜元件作为备件，替换1、3号一级反渗透装置探针试验电导率较高的膜元件。（9）要求日常工作中定期对反渗透装置的产水水质、脱盐率等进行分析，建立历史数据库和趋势图，为系统设备的运行维护和反渗透膜元件的更换提供科学依据。