超超临界火力发电厂锅炉补给水处理系统反渗透技术研究

黄 清 栾九峰

（山东中实易通集团有限公司，济南 250002）

在传统的水处理技术中，离子交换技术和吸附技术被广泛使用，但是这些技术还存在一些不足。离子交换技术虽然可以去除水中的离子，但是需要频繁再生和更换药剂。吸附法能够有效去除水体中的有机物质和悬浮物质，但是对于离子、细菌等污染物的处理能力却不是很好。同时，吸附剂的再生和更换需要耗费大量的成本和时间[1]。因此，传统的水处理技术已经不能满足现代超超临界火力发电厂对锅炉补给水高品质、高效率、环保等方面的要求。

随着科技的不断发展，反渗透技术作为一种先进的膜分离技术，逐渐被应用于水处理领域。反渗透技术以其高效、节能、环保等优势，成为超超临界火力发电厂锅炉补给水处理系统中的重要技术之一。它能够很好地去除水体中的微粒和胶体污染，减少环境污染和对人体的危害[2]。因此，研究反渗透技术在超超临界火力发电厂锅炉补给水处理系统中的应用具有重要的现实意义和理论价值。

1 水处理系统反渗透技术

1.1 反渗透装置预处理

为保证反渗透技术在超超临界火力发电厂锅炉补给水处理系统中的研究效果，需要进行良好的预处理。反渗透装置如图1 所示。

图1 反渗透装置实物图

反渗透装置预处理一般分为两个步骤，一是物理预处理，二是化学预处理[3-4]。需要注意，采用气浮除油等物理方法去除水中的油脂、悬浮物等会产生对膜组成材料造成腐蚀和损害的污染物。

1.2 利用反渗透主机处理补给水水质

反渗透水处理主机设备以膜为核心技术，有效过滤悬浮物、溶解物、有机物、重金属和微生物等有害物质，同时还能够保护水源不受污染。一个反渗透（Reverse Osmosis，RO）膜单元通常由2 个或3 个膜元件（Membrane Elements，MEs）级联组成。在级联中，MEs 被组合成多个组，放置在一个过滤器支架上[5]。一组由4～7 种元素组成，通常为6 种元素。反渗透主机的工作原理是基于反渗透膜的膜电位现象。当含有盐分的水经过反渗透膜时，由于膜的半透性，水分子可以透过膜，而盐分则被排斥在膜的另一侧，从而形成膜电位。这个膜电位可以用来衡量膜的纯化效果，其值越大，说明透过膜的水质越纯。

下面研究火电厂锅炉补给水处理系统中反渗透主机装置膜内的物质。假设锅炉水脱盐滤液的总溶解固体为Cf，锅炉水脱盐滤液的流量为Qf，水滤液管线中离子i的通量为If=Cf×Qf。锅炉水浓缩液的总溶解固体为CC，锅炉水浓缩液的流量为QC，在浓缩液生产线中设离子i的通量为IC=CC×QC，溶剂（水）和溶解离子i在某一点的质量平衡方程组为

1.3 添加水处理药剂

在超超临界火力发电厂锅炉补给水处理系统中，提高补给水水质，需要添加水处理药剂。在反渗透技术中，通常需要添加几种不同的药剂，包括絮凝剂、阻垢剂和杀菌剂等，这些药剂的具体作用如表1 所示。

表1 反渗透技术中添加药剂具体内容

在超超临界火力发电厂锅炉补给水处理系统中，反渗透技术的加药部分是保证反渗透效果和保护反渗透膜的重要环节。因此，需要根据系统的工艺要求和原水水质来确定药剂的投加量、加药点、配制浓度和设备选择等参数，以保证系统的正常运行和水质的稳定。

1.4 控制火力发电厂锅炉补给水处理系统的产水量

为确保系统的正常运行，需要有效控制以下两个方面。一方面，进水压力是反渗透系统产水量的重要影响因素之一。在一定范围内，随着进水压力的增加，产水量也会相应增加。但是，当进水压力超过一定值时，产水量的增加会变得缓慢，甚至会出现下降的情况，需要合理控制进水压力，以避免对膜元件造成过大的压力。另一方面，温度对反渗透系统产水量也有很大的影响。当温度上升时，分子的移动加速，从而提高了透过率。当温度过高时，膜元件的性能会受到影响，导致产水量下降，需要合理控制温度，以保持膜元件的最佳性能。以反渗透技术处理高含硅量的水为例，由表2 中温度与SiO2溶解度的关系可知，SiO2的溶解度随温度升高而增大。

表2 温度与SiO2 溶解度的关系

综上所述，反渗透技术可以有效控制火力发电厂锅炉补给水处理系统的产水量。通过合理控制进水压力、温度和膜元件性能等因素，可以保证系统的正常运行，提高产水量和脱盐率，从而确保锅炉补给水的质量和安全。

1.5 清洗反渗透装置

首先，停止反渗透设备的运行，打开设备的产水回流阀，冲洗化学水桶后加水3～4 格。其次，打开化学清洗进水阀和出水阀，开启化学清洗机，进行1 h的循环清洁。关闭化学清洗泵以及进水阀门和出水阀门，放置1 h。再次，打开化学清洗进水阀和出水阀，启动化学清洗泵，循环清洗1 h。最后，每隔10 min检测水桶内的pH，直至连续3 次pH 值无明显变化。为防止沉淀，低压冲洗温度为20 ℃，直到清洗排放口排水pH 与电导接近进水指标。清洗反渗透装置流程，如图2 所示。

图2 清洗反渗透装置流程

反渗透膜在使用过程中会受到各种污染，定期清洗可以消除膜表面的沉积物和杂质，保持反渗透膜的通透性和稳定性，有效防止膜污染，延长使用寿命，而且可以提高净水质量的稳定性，提升产水量。

2 对比实验

2.1 实验准备

本实验旨在对比研究反渗透技术、离子交换技术和吸附技术在超超临界火力发电厂锅炉补给水处理系统中的性能表现。在实验准备阶段，选取某市超超临界火力发电厂作为实验基地，该厂的锅炉补给水处理系统以地下水为原水水源。实验中，保持控制因素一致，仅改变处理方法，以便客观评估各种技术的优劣。同时，密切关注系统的运行状态、水质变化以及能源消耗等情况。为保证实验顺利进行，配备专业技术人员进行现场指导和监控。为保证实验结果的准确性和可靠性，应严格监控与记录整个实验过程，对所有数据进行统计和分析，从而得出最终的评估结果。

2.2 实验结果

为验证反渗透技术在超超临界火力发电厂锅炉补给水处理系统中的杂质去除效果，进行反渗透技术与离子交换技术、吸附技术的对比实验，分别取某市超超临界火力发电厂锅炉补给水100 mL。实验结果如表3 所示。

表3 反渗透技术与离子交换技术、吸附技术对比结果单位：个

根据表3 可知，反渗透技术能够有效去除水中的溶解盐类、胶体和微生物污染，离子交换技术和吸附技术虽然也可以去除这些污染物，但是效果并不理想。

3 结语

超超临界火力发电厂锅炉补给水处理系统反渗透技术研究，凸显了反渗透技术在电厂水处理中的关键地位和巨大价值。通过深入研究和了解反渗透技术，能够更清楚地认识到其在提高锅炉补给水品质、节约水资源、降低运行成本以及保护环境等方面的多重作用。由于具有效率高、能耗低、对环境友好等特点，反渗透技术已经成为目前水处理中的一项重要技术。在超超临界火力发电厂中，反渗透技术能够有效去除水中的多种杂质，显著提高补给水的品质，确保锅炉的安全稳定运行。随着电力产业的持续发展，反渗透技术将在超超临界火力发电厂锅炉补给水处理系统中发挥越来越重要的作用。因此，应继续加大反渗透技术的研究力度，推动其在电力产业中的广泛应用。