反渗透和EDI应用于锅炉补给水处理系统的设计

朱加生，张江生

（中电环保股份有限公司，江苏南京 211102）

反渗透和EDI应用于锅炉补给水处理系统的设计

朱加生，张江生

（中电环保股份有限公司，江苏南京 211102）

本文介绍了全膜法中反渗透和EDI处理技术在某超超临界机组锅炉补给水处理系统中的应用，详细讨论了反渗透和EDI的技术特点、运行方式、控制参数和注意事项。运行结果表明，该工艺系统出水水质稳定优良，电导率＜0.10μs/cm，完全能满足超超临界机组锅炉补给水水质的要求。

反渗透；EDI；补给水；电导率；脱盐率

离子交换除盐技术比较成熟，工程经验比较丰富，在传统的锅炉补给水处理系统中应用广泛，但其存在设备占地面积大、运行维护操作频繁、消耗酸碱并排放废水等问题。目前，电厂原水来源日趋复杂，水质日益恶化，现代高参数大容量火力发电机组的建设和投运，对锅炉水质也提出了更为严苛的要求，传统的离子交换除盐对水质变化适应能力较差，存在局限性[1-5]。随着环境保护和资源节约意识的逐渐强化，各种膜处理技术正逐步结合或取代离子交换除盐技术，为现代高参数发电机组提供更为高品质、稳定可靠的补给水来源。其中超滤、反渗透、EDI系统在新建电厂锅炉补给水处理中应用较广泛。反渗透水处理技术具有脱盐率高、占地面积小、自动化程度高，易操作等特点[6]，EDI因在水处理过程中不需酸、碱，操作方便，出水水质好和性能稳定等突出的优点，在许多电厂中多有应用。

本文以某电厂三期工程拟建设2×1 050MW级超超临界燃煤发电机组为例，就全膜法中的反渗透与EDI技术在超超临界机组锅炉补给水中的应用作初步分析和探讨。该机组是在已有一期、二期机组扩建端场地上进行的扩建工程，产水160m3/h。

1 工艺设计

1.1 进出水水质

原水水源采用循环水排污水，循环水补水为长江水，由净水站预处理后送至循环水系统。长江水水质报告见表1，循环水水质表见表2，出水水质标准见表3。

表1 长江水水质指标

表3 出水水质标准

1.2 工艺流程

某电厂三期工程拟建设2×1 050MW级超超临界燃煤发电机组锅炉补给水处理系统采用全膜法水处理工艺，设计为2套系统，每套系统产水能力为80m3/h。处理系统为：超滤水箱→超滤水泵→一级保安过滤器→一级高压泵→一级反渗透→一级淡水箱→一级淡水泵→二级保安过滤器→二级高压泵→二级反渗透→二级淡水箱→二级淡水泵→EDI保安过滤器→EDI装置→除盐水箱→除盐水泵→主厂房用水点。

经过预处理去除悬浮物、细小颗粒、胶体和微生物等物质后，进入超滤单元进一步去除水中的大分子有机物、胶体、蛋白质、部分菌类等，出水水质达到反渗透进水水质要求（SDI≤5，浊度＜1NTU）。出水进入超滤水箱后，经过5μm的一级保安过滤器，主要防止大颗粒物随加速水流冲击反渗透膜，再由一级高压泵提至一级反渗透单元，进一级反渗透前加入还原剂和阻垢剂，保持反渗透单元运行的稳定及减少膜污染、膜堵塞。一级反渗透出水经过二级保安过滤器，由二级高压泵提至二级反渗透单元，在进入二级反渗透前加碱调节pH至8.3左右，降低出水的电导率。二级反渗透的出水进入电除盐EDI装置，进一步降低含盐量，出水电导率可降低至0.1μs/cm。

2 主要处理单元

2.1 反渗透系统

本工程反渗透系统分为两级反渗透系统，包括一、二级保安过滤器、一、二级高压泵和反渗透膜组件，一级反渗透装置设置2个系列，每列产水量99t/h，系统脱盐率一年内≥99%，三年内≥97%，回收率≥75%。二级反渗透设置2个系列，每列产水量89t/h，系统脱盐率一年内≥95%，三年内≥90%，回收率≥90%。反渗透膜均按一级两段排列，膜元件采用美国DOW的8英寸低压抗污染复合膜。

为了保护高压泵和反渗透膜，在高压泵前后分别设置低压开关和高压开关，并在高压泵出口设置电动慢开阀门，防止高压水直接冲击膜元件。

为防止余氯破坏反渗透的性能，入口的余氯含量一般控制＜0.1mg/L，使用10%NaHSO3溶液作为还原剂，通过安装ORP表控制加药量。为防止结垢堵塞膜孔，加入2～4mg/L的10%的阻垢剂溶液。

为去除CO2，提高反渗透脱盐率，在二级反渗透入口设置碱液投加系统，控制进水pH在8.3左右，将CO2转化为HCO3-通过二级反渗透去除。同时pH＞8时，硅酸电离为硅酸根SiO32-，阻止了硅在膜表面的沉积。

2.2 EDI系统

EDI系统主要包括EDI装置以及EDI保安过滤器。离子交换树脂的再生在EDI装置中不再需要酸碱[7-9]。EDI装置中的离子交换树脂充夹在阴阳离子交换膜之间形成EDI单元。浓水室的形成是在EDI组件中用网状物将一定数量的EDI单元间隔开。又把阴阳电极设置在单元组两端。通过淡水室水流中的阴阳离子在直流电的推动下分别穿过阴阳离子交换膜进入到浓水室从而在淡水室中去除。通过浓水室的水将离子带出系统，成为浓水。本工程EDI设备以反渗透（RO）产水作为EDI给水。RO纯水电导率一般是40-2μS/cm(25℃)。EDI纯水电阻率可以高达18MΩ·cm(25℃)，根据系统配置设置以及去离子水用途，EDI纯水适用于制备电阻率要求在1～18.2MΩ·cm(25℃)的纯水[10]。

本工程中EDI元件选用原装进口Electropure产品，装置共2套，正常工况下2套设备同时运行。单套EDI装置的出水为80m3/h，产水回收率≥90%，EDI系统及辅助系统为全自动运行，装置按浓水直流型系统设计，单个EDI模块出水采用不大于5t/h的模块。为防止浓水窜入产品水，EDI装置的设计避免浓水压力大于淡水压力。通过安装浓水排放控制阀，调节EDI的回收率。设计中设有断流时自动断电的保护措施。

3 运行效果

3.1 反渗透系统相关参数随时间的变化

反渗透运行期间运行参数变化情况如图1所示。

图1 反渗透进水、产水量和回收率随时间的变化

由图1可知，运行3个月反渗透的回收率较稳定，一直在75%左右波动，反渗透的进水水量比较稳定在130t/h左右，平均产水量为99t/h。总体来说，反渗透系统运行正常。

3.2 EDI系统相关参数随时间的变化

EDI运行期间运行参数变化情况如图2所示。

图2 EDI出水电导率、脱盐率随时间的变化

该系统自运行以来，设备运行良好，出水水质较稳定，由图2可知，运行3个月EDI的脱盐率较稳定，一直在99%以上，电导率＜0.1μS/cm。可满足超超临界机组锅炉补给水的水质要求。

4 结语

自投产以来，反渗透+EDI在超超临界机组中的应用中运行稳定，电导率＜0.10μS/cm，该水质已达到锅炉补给水的水质要求。相比传统的离子交换工艺，有系统简单、无酸碱废液排放、连续制水能力强的优点，越来越广泛的应用于超超临界机组中。

[1]彭巧玲,曹顺安,郑观文.超滤和反渗透技术在电厂中水回用中的应用[J].应用化工,2017(1):199-202.

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[3]仲惟雷,周艾蕾,康燕,等.反渗透技术在电厂大型水处理项目中的应用[J].工业水处理,2014(9):90-92.

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[6]曾杭成,熊婧慧,吕海烽.锅炉补给水处理系统工艺设计及运行[J].工业水处理,2014(4):90-92.

[7]何健康,郑彩平.全膜水处理技术在锅炉补给水处理系统中的应用[J].热力发电,2013(7):142-143,146.

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[10]许本辉.电厂锅炉补给水系统全膜水处理技术应用研究[J].科技情报开发与经济,2004(1):169-171.

Disign of the Boiler Feed Water Treatment System by Reverse-osmosis and Electrodeionization

Zhu Jia-sheng,Zhang Jiang-sheng
(CEC Environmental Protection CO.,Ltd,Jiangsu Nanjing 211102)

The application of reverse-osmosis and electrodeionization processing technology in an ultra supercritical boiler feed water treatment system is introduced.The technical characteristics,the operation mode,control parameters and precautions of reverse-osmosis and electrodeionization are discussed in detail.The running result shows that the effluent quality of the process system is stable and good,the conductivity is less than 0.10μs/cm,which can fully meet the requirement of water supply quality of boiler in ultra supercritical unit.

Reverse-osmosis;Electrodeionization;Feed water;Conductivity;Desalination rate

TM621.2 文献标志码：A

2096-0387（2017）06-0006-04

南京高端人才团队引进计划“抗污染反渗透膜产业化”（宁人才办〔2016〕2号）的阶段性研究成果。

朱加生（1967—），男，浙江富阳人，博士，工程师、技术总监，研究方向：工业水处理、反渗透膜研制、膜法水处理应用等。