无反渗透锅炉补给水处理系统去除TOC方案研究

李彬峰

摘 要：系统分析原锅炉补给水处理系统造成TOC超标的原因，并对各设备TOC去除率进行量化，系统的提出了锅炉补给水处理系统的改造方案，有效保证了出水水质满足建设机组的要求。

关键词：锅炉补给水处理；TOC；反渗透

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.24.063

北方某电厂一期建设有两台300MW亚临界燃煤机组，于2004年投产。近期拟扩建二期，二期拟采用超临界350MW燃煤供热机组。

一期锅炉补给水原水采用水库水，现有锅炉补给水处理系统流程为净水站来水（加热）——活性炭过滤器——阳离子交换器——除碳器——阴离子交换器——混合离子交换器——除盐水箱，净水站采用混凝澄清处理工艺。电厂现有锅炉补给水处理系统出水水质：

电导率（25℃）：0.07～0.08S/cm

二氧化硅：10g/L以下

TOC：440g/L

为了能最大限度的利用现有公用设施，电厂决定对现有锅炉补给水系统进行改造，改造后的系统出水水质能够满足一、二期机组的补水水质的要求。

对比《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》（GB/T 12145），现有锅炉补给水系统出水，TOC严重超标，需要降到200g/L以下。

1 现有系统中对TOC去除有贡献的设备分析

（1）混凝澄清过滤系统：有实验表明分子量在1k～10k的有机物通过混凝澄清过滤去除率约10%，分子量1k以下基本没有去除。

可见对于水库水混凝澄清过滤对TOC的去除贡献不大。

（2）活性炭过滤器。活性炭对于分子量500～1k的有机物有十分好的去除效果，去除率可达70%～80%。

其缺点是仅通过反洗，吸附的有机物不能洗脱，运行几个周期后，就会失去吸附能力，仅起到过滤的作用，又由于活性炭复苏工艺复杂，费用不菲，大多数电厂没有设置活性炭的再生复苏系统，设置的活性炭过滤器起不到去除有机物的作用，甚至成为细菌和微生物滋生的温床。

（3）阴离子交换器，强碱阴离子树脂对除去溶解性有机物分子组的强弱顺序为：<1k（～43%），5k～10k（～17%），10k～100k（～23%），但是运行一定时间后应进行复苏，以洗脱树脂吸附的有机物。

（4）阳离子交换器、混合离子交换器对TOC的去除没有贡献。

（5）现有除盐水箱采用浮球密封形式，空气或灰尘溶入可能引起TOC的增加。

2 现有系统可能引起TOC超标的环节分析

（1）由于水库水属低浊水，混凝澄清特别是在低温环境时效果不理想；

（2）活性炭运行时间过长，失去对有机物的吸附能力，需要再生复苏；

（3）阴树脂受有机物污染，需要复苏，恢复对有机物的去除能力；

（4）现有除盐水箱密封不严密，溶入杂质；

（5）原水在混凝前没有氯化。

3 针对以上问题采取措施来提高系统TOC的去除

（1）在原水净水站设原水加热器，在低温时提高原水水温，提高混凝效果；

（2）水库水在混凝前氯化，通过氯化处理对有机物进行氧化分解，使水中小分子有机物增多，以适应后续处理工艺的需要；

（3）将活性炭更换为大孔丙烯酸系阴树脂（SD500或D730吸附剂）

丙烯酸系大孔强碱阴树脂在合成中，由于亲水性的脂肪烃类替代了疏水性的芳香烃类，这样它和有机物之间的范德华力很弱，能更有效的克服有机物被树脂吸附的不可逆性，较苯乙烯强碱树脂更具有亲水性和抗有机物污染能力。

1）丙烯酸系大孔强碱树脂出水COD明显比活性炭好，SD500树脂对有机物去除率比活性碳高7%。而活性炭在开始吸附有机物还可以，经反洗再次投入使用时，已无吸附作用，只起过滤作用。

2）丙烯酸系大孔强碱树脂再生脱附率高，再生工艺简单，便于操作能够实现自动。

3）寿命长。

4）可保护后面的阴离子交换树脂。在纯水制造中，阴离子交换树脂极易受到水中有机物的污染，污染后的阴离子交换树脂色泽变深，交换能力下降，出水电导率上升，供水的水质恶化。阴离子交换树脂的这种有机物污染，往往是不可逆的，因而，使阴离子交换树脂使用周期缩短，更换频繁，造成巨大的经济损失。另外，带入纯水中的有机物质，会给用水设备带来危害，如锅炉用水，当有机物进入锅炉后，在高温下会分解成各种低分子有机酸，使炉水的pH下降，设备腐蚀严重。

5）运行费用低，活性炭一般一年更换一次，而丙烯酸系大孔强碱树脂寿命不低于5年。

（4）将除盐水箱改造为密封更严密的浮顶密封水箱。

通过以上技术措施，改造后的锅炉补给水处理系统出水水质达到《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》（GB/T 12145-2008）水质质量控制标准可能性极大。endprint