電廠鍋爐補水系統(tǒng)增設反滲透脫鹽裝置可行性研究

范玉寶

（東北電力科學研究院有限公司,遼寧 沈陽 110006）

1 鍋爐補給水處理系統(tǒng)基本情況

蒙東某電廠工業(yè)水源地距電廠約10 km,取自地下200 m深層地下水,共有40口井。通過深井泵將地下水輸送到電廠。鍋爐補給水處理系統(tǒng)由過濾預處理設備及一、二級離子交換除鹽設備組成。其流程為：深層地下水→生水泵→生水加熱器→壓力式混合器2臺→重力式雙閥過濾器3臺→清水箱3個（V=150 m3）→清水泵→強酸陽離子浮動床4臺→除二氧化碳器2臺→除碳水箱→除碳水泵→強堿陰離子浮動床4臺→混合床3臺→除鹽水箱3個（V=800 m3）。

由工業(yè)水水質全分析報告（見表1）可以得出該廠工業(yè)水水質特點：

a.水質懸浮物低（0.7 mg/L）,含鹽量為中度;

b.為負硬度水（全堿度4.9mmol/L,硬度3.8mmol/L）;

c.水質含硅量高（全硅為45.9 mg/L,活性硅為13.9 mg/L）;

d.水質含鐵量高（全鐵為842μg/L）。

根據工業(yè)水水質含硅、鐵高的特點,更適宜采用反滲透裝置去除。

2 鍋爐補給水處理設備運行狀況

2.1 化學水處理設備出力核算

該廠兩期工程共為4臺200MW機組,分別于1985～1989年投產發(fā)電。鍋爐為超高壓參數(shù)帶一次中間再熱單汽包自然循環(huán)鍋爐,配200 MW汽輪發(fā)電機組,為哈爾濱鍋爐廠生產HG-670/140-6,額定蒸發(fā)量670 t/h,過熱蒸汽壓力13.72MPa,溫度540℃。

按照《火力發(fā)電廠化學設計技術規(guī)程》（DL/T5068-1996）中相關規(guī)定,鍋爐補給水處理設備的全部出力應根據發(fā)電廠全部正常水汽損失與機組啟動或事故而增加的水處理設備出力。該參數(shù)機組“規(guī)程”中規(guī)定正常水汽損失為鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量的2%;機組啟動或事故而增加的水處理設備出力（按4臺機組計）為全廠最大1臺鍋爐最大連續(xù)量的6%.

表1 工業(yè)水水質全分析報告

表2 4×200MW機組全年鍋爐補水量、蒸發(fā)量指標統(tǒng)計萬t

按上述規(guī)定,4臺670 t/h鍋爐所需水處理設備全部（最大）出力計算得出：4×670×2%+ 670×6%=93.8 t/h

2.2 鍋爐補給水處理設備運行狀況

統(tǒng)計4臺200MW超高壓機組每年每月鍋爐補給水處理設備制水量及鍋爐蒸發(fā)量等指標（見表2）,1年鍋爐補給水處理設備總制水量為48.53萬t,最高制水量為12月5.68萬t,鍋爐總蒸發(fā)量為1 609萬t。全年再生用酸量HCl（31%）為1 200 t,用堿量NaOH（40%）為500 t。

若按每年鍋爐補給水處理設備運行7 000 h計算,設備平均出力485 300÷7 000=69.3 t/h。

統(tǒng)計1年中鍋爐補給水處理設備最大制水量為12月,按設備每天運行20 h計算,設備最大出力為56 800÷（30×20）=94.7 t/h。

2.3 鍋爐補給水處理系統(tǒng)最大出力確定

化學水處理設備出力核算與設備實際運行最大出力基本吻合。考慮鍋爐補給水處理設備再生、反洗需消耗一定水量,最終確定的鍋爐補給水處理系統(tǒng)最大出力應以設備運行出力（最大）乘以1.2系數(shù)更為安全、合理：

此出力作為前級反滲透裝置設計出力。

3 反滲透脫鹽裝置與離子交換除鹽工藝的聯(lián)合應用

3.1 反滲透裝置運行特點

目前,在東北地區(qū)鍋爐補給水處理系統(tǒng)采用反滲透預脫鹽有赤峰、朝陽、阜新、北票、南票、大連等電廠。通過現(xiàn)場十幾年的運行考核及實驗室反滲透復合膜性能試驗,可以得出以下結論。

a.反滲透脫鹽率可達95%以上。試驗表明,中等含鹽量水經反滲透脫鹽后出水電導率可降為15～20μs/cm。

b.反滲透更易于去除水中有機物、高含量鐵、硅等離子及膠體物質,出水更有利于離子交換除鹽及減輕樹脂污染,延長其使用壽命。

c.反滲透脫鹽技術是利用物理方法使水中離子得以分離,系統(tǒng)無酸堿再生廢液排放,有利于環(huán)境保護。

d.系統(tǒng)運行費用低,操作簡單、維護工作量小。

3.2 聯(lián)合應用的經濟性

對現(xiàn)有預處理設備進行改造,增設反滲透脫鹽裝置,并配備相應加藥裝置、膜清洗裝置,形成三級除鹽系統(tǒng)。改造后的鍋爐補給水處理系統(tǒng)流程為：深層地下水→生水泵→生水加熱器→多介質過濾器3臺（Φ2 524）→5μm過濾器→高壓泵→反滲透除鹽裝置→清水箱3臺（V=150 m3）→清水泵→強酸陽離子浮動床4臺→除二氧化碳器2臺→除碳水箱→除碳水泵→強堿陰離子浮動床4臺→混合床3臺→除鹽水箱3個（V=800m3）。

工業(yè)水中含鹽量95%以上由反滲透裝置去除,剩余不到5%含鹽量由一、二級離子交換除鹽完成。更改后的鍋爐補給水處理系統(tǒng)出水質量將進一步提高,一、二級離子交換除鹽設備周期制水量提高15倍以上,再生用酸堿量大大降低。表3為現(xiàn)有鍋爐補給水處理系統(tǒng)與更改后反滲透裝置與現(xiàn)有離子交換除鹽工藝聯(lián)合應用主要經濟指標比較。

由表3可知,改造后的鍋爐補給水處理系統(tǒng)（增設反滲透裝置）與現(xiàn)有水處理系統(tǒng)相比,在制水量相同的條件下每年可節(jié)約酸堿量1 500 t以上,節(jié)省酸堿費用130萬元。改造后的鍋爐補給水處理系統(tǒng)投運2年即可收回新增反滲透裝置的一次性投資。反滲透脫鹽裝置與離子交換除鹽工藝的聯(lián)合應用,大大降低再生廢液的排放量,對環(huán)境保護極為有利。

3.3 新增設備現(xiàn)場布置

根據鍋爐補給水處理現(xiàn)有廠房空間,在不影響離子交換除鹽設備運行的基礎上,將多介質過濾器、反滲透裝置安裝在預處理廠房內較為合理。預處理廠房面積為9×35m2,并設有加藥泵間,完全可以滿足設備的安裝空間。

表3 改造后鍋爐補給水處理系統(tǒng)與現(xiàn)有水處理系統(tǒng)制水經濟指標

4 結論

a.反滲透脫鹽裝置更易于去除水中有機物、高含量鐵、硅等離子及膠體物質,出水更有利于離子交換除鹽,減輕樹脂污染,延長離子交換樹脂使用壽命。

b.反滲透脫鹽裝置與離子交換除鹽工藝的聯(lián)合應用（三級除鹽）,可大大提高鍋爐補給水的質量,降低系統(tǒng)再生廢液的排放量,對環(huán)境保護極為有利。

c.反滲透裝置一次性投資可在設備投運2年內收回成本。改造后鍋爐補給水處理系統(tǒng)與現(xiàn)有設備相比,每年可節(jié)約酸堿量1 500 t以上,節(jié)省酸堿費用130萬元。

d.新增反滲透脫鹽裝置出力為120 t/h即可滿足現(xiàn)場供水要求。

[1] DL/T5068—1996.火力發(fā)電廠化學設計技術規(guī)程[C].北京：電力工業(yè)出版社,1997.

[2] 范玉寶,單志宏.反滲透除鹽技術試驗研究[J].東北電力技術,1999（4）.

[3] 李增元.火力發(fā)電廠水處理及水質控制[M].北京：中國電力出版社,2000.