全膜法工艺在宁东地区电厂锅炉补给水处理中的应用

2018-10-19马学礼党立晨

电力科技与环保 2018年4期

郑龑, 马学礼, 党立晨

(1.宁夏枣泉发电有限责任公司, 宁夏银川 750411；2.中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司, 陕西西安 710075)

0 引言

随着电力工业的不断发展和电力技术的不断进步，火力发电机组正朝着大容量、高参数的方向发展，超超临界、高效超超临界蒸汽锅炉不断出现，这对锅炉水汽质量及锅炉补给水处理技术均提出了更高的要求。如《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》(GB/T12145-2016)对过热蒸汽压力大于18.3MPa的直流炉，要求控制氢电导率(25℃)≤0.10μS/cm，SiO2≤10μg/L。全膜法水处理工艺将超滤、反渗透、电去离子(EDI)等膜技术有机组合在一起，达到高效去除污染物和深度脱盐的目的。因该工艺具有设备占地面积小、现场安装工程量小、化学药品用量少、无酸碱废水等污染物排放且运行操作简单、运行费用较低等诸多优点，在电厂水处理中得到大量采用[1-8]。

1 研究对象

宁夏宁东能源化工基地作为国务院批复的 “西电东送”火电基地之一，现有及在建火电装机容量近2000万kW，电厂工业及生活用水主要通过水权转换取用黄河地表水，由宁东供水工程予以解决。

以枣泉电厂为例，该电厂地处宁夏回族自治区宁东能源化工基地灵州综合工业园A区，一期工程建设2×660MW超超临界间接空冷燃煤机组，配超超临界变压直流蒸汽锅炉，锅炉补给水通过水权转换取用黄河地表水，由宁东供水工程鸭子荡水库供给。锅炉补给水原水水质见表1，原水pH为8.21，电导率为990μS/cm，原水经处理后水质需满足《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》(GB/T12145-2016)中的锅炉给水质量标准。

2 水处理工艺选择

针对上述原水水质及出水水质要求，在锅炉补给水处理工艺设计时，初步选择三种方案，以全膜法，即预处理+超滤+两级反渗透+EDI为方案一，以预处理+超滤+两级反渗透+混床为方案二，以预处理+超滤+反渗透+一级除盐+混床为方案三。各方案技术特点见表2。

通过技术经济比较可以看出，方案三技术先进、出水水质高且稳定，设备运行自动化程度高，安装运行及操作维护简单，占地面积小，运行期基本无酸碱废水排放，虽系统基建投资及运行电耗相对较高，但运行中省去了酸碱消耗，同时省去了再生用水、废水处理和污水排放等费用，故设计推荐采用方案三。

表1 宁夏枣泉电厂锅炉补给水原水水质 mg/L

表2 各方案技术特点比较

项目方案一方案二方案三出水水质EDI结合了电渗析和离子交换的双重优点,出水水质高采用两级反渗透预脱盐处理,出水水质高结合了反渗透和传统离子交换的优势,但由于阴阳床需周期性再生,出水水质可能存在周期性波动抗冲击能力系统运行稳定,连续制水能力强,不需要单独再生系统运行稳定,抗冲击能力强系统运行稳定,抗冲击能力强酸碱废水排放系统基本无酸碱废水排放仅混床再生需排放酸碱废水,但混床制水周期较长,故酸碱废水平均排放量较小阴床、阳床、混床均需定期再生,酸碱废水排放量较大操作复杂程度设备操作工序少,程序简单,但需严格监控系统压力、压差、电导率、流量等的变化,对操作人员素质要求较高系统启停方便,运行和控制相对简单,操作复杂度介于方案一与方案三之间系统工艺较为复杂,阴阳床需经常性再生,设备操作工序多,控制较复杂检修及维护计量泵、化学仪表数量多,系统中需要定期化学清洗和保养的设备较多系统工艺简单,设备、阀门数量较少,检修维护工作量较小设备、阀门数量多,检修维护工作量较大

3 全膜法工艺介绍

枣泉电厂锅炉补给水处理系统推荐采用全膜法水处理工艺，即预处理+超滤+两级反渗透+EDI除盐处理工艺。原水经自清洗过滤器过滤悬浮物、细小颗粒等杂质，经超滤截留颗粒、悬浮物、细菌、病毒、胶体、高分子有机物杂质后，再经两级反渗透(RO)进行预脱盐处理后进入EDI深度除盐，最终出水达到锅炉补给水要求。系统运行过程中，配以杀菌剂、还原剂、阻垢剂加药系统、化学清洗系统以及空气压缩系统等。具体工艺流程如图1。全厂共安装锅炉补给水处理设备2套，最大处理能力达140m3/h。

图1 水处理工艺流程

4 主要构筑物及设备参数控制

锅炉补给水处理系统为一独立的建筑区域，包括过滤除盐间、水泵间、室外水箱、酸碱贮存间等。过滤除盐间跨距13.5m，长48m，主要布置有自清洗过滤器、超滤装置、一级反渗透装置、二级反渗透装置、EDI装置及精处理再生设备等。除盐间一侧设7.0m跨距的毗间，作为水泵间和酸碱计量间。室外布置有各类水箱等。

4.1 自清洗过滤器

电厂选用叠片式自清洗过滤器，设置在超滤膜组件之前，过滤精度≤100m，能有效滤除原水中的细小颗粒、悬浮物等杂质，具有全自动控制自清洗和反洗过滤功能。

4.2 超滤

超滤系统共配置2套，每套配36支超滤膜，有效膜面积77m2，单套设计出力150m3/h。超滤系统采用DCS控制，全自动运行，系统中设置自动反洗程序，采用压缩空气擦洗，同时设置化学加强反洗CEB1酸洗和CEB2碱洗、CIP酸洗和CIP碱洗程序，保证超滤膜清洁、高效稳定运行，确保产水水质合格，即浊度≤0.10，SDI15≤2.5。

4.3 反渗透

一级反渗透采用东丽TML20D-400复合膜，每套膜数量21组，每组6支膜件，采用一级两段布置，一、二段膜数量比为14∶7，单支膜理论脱盐率≥98%，回收率≥75%，单套设计出力91t/h，产水电导率≤100μS/cm。

二级反渗透每套膜数量14组，每组6支膜件，采用一级两段布置，一、二段膜数量比为10∶4，单支膜理论脱盐率≥98%，回收率≥88%，单套设计出力80t/h，产水电导率≤40μS/cm，浓水回收至超滤水箱，以高效利用。

反渗透系统采用DCS控制，全自动运行，系统中设置停机保护和高低压保护，保证系统安全运行。反渗透停运后，冲洗系统自动启动，完成膜冲洗。

4.4 EDI装置

EDI装置由EDI模块、控制系统、流量计、压力表、测量仪表、阀门管件组成。EDI采用全填充式膜堆，进水采用二级反渗透产水为水源，EDI装置设置两个系列，每个系列都能单独运行，设计出力为2×70t/h(10℃)，每套膜块16台，每台理论产水量1.7～4.5 m3/h，回收率≥90%，出水水质SiO2≤10g/L，电导率(25℃)≤0.10μS/cm。