平海電廠海水淡化一級(jí)反滲透裝置性能分析

何德明 沈旱嬌

（廣東惠州平海發(fā)電廠有限公司，廣東 惠州516363）

1 裝置概況

平海電廠海水淡化系統(tǒng)采用海水反滲透技術(shù)，包括預(yù)處理系統(tǒng)、超濾系統(tǒng)、一級(jí)反滲透系統(tǒng)、二級(jí)反滲透系統(tǒng)［1－3］。

1、2號(hào)機(jī)組工程設(shè)計(jì)3套一級(jí)反滲透裝置，每套出力為232m3／h。按一級(jí)一段配置，反滲透膜采用8″能耗海水膜，設(shè)計(jì)膜通量13.72L／（m2·h），每套裝置配65個(gè)壓力容器，每個(gè)壓力容器7支膜，每套裝置共455支膜。一級(jí)反滲透裝置按15℃設(shè)計(jì)，進(jìn)水SDI≤3，設(shè)計(jì)進(jìn)水壓力約6.2MPa，產(chǎn)水背壓按0.2MPa設(shè)計(jì)［1－2］。其中1、3號(hào)一級(jí)反滲透膜的品牌為美國(guó)海德能（HYDRANAUTICS），2號(hào)一級(jí)反滲透膜的品牌為美國(guó)陶氏（DOW）。一級(jí)反滲透膜的使用壽命保證期為3年，系統(tǒng)出水質(zhì)量（3年內(nèi)）為：DD≤500μS／cm（TDS≤350mg／L）、CL－≤180mg／L、B3＋≤0.9mg／L、回收率≥42%、反滲透脫鹽率≥99.4%［1］。一級(jí)反滲透裝置出水用于全廠雜用水和供二級(jí)反滲透用水。雜用水用戶主要有：脫硫工藝水、撈渣機(jī)爐底水封槽補(bǔ)水、運(yùn)煤系統(tǒng)沖洗水泵冷卻水、生產(chǎn)區(qū)及辦公區(qū)中央空調(diào)補(bǔ)水、生產(chǎn)區(qū)域地面沖洗水。二級(jí)反滲透裝置出水主要用于鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)供水，此外還供生活、消防用水及氫站冷卻用水。

2 存在問(wèn)題

平海電廠海水淡化一級(jí)反滲透系統(tǒng)于2010年4月調(diào)試產(chǎn)水后投運(yùn)，截至2014年9月運(yùn)行了4年多時(shí)間，已超過(guò)使用壽命的3年保證期，現(xiàn)在3套一級(jí)反滲透出水電導(dǎo)率最大值為790～1 350μS／cm、CL－最大值為215～296mg／L，出水質(zhì)量已超出設(shè)計(jì)指標(biāo)。出水水質(zhì)超出設(shè)計(jì)要求可能造成用戶系統(tǒng)設(shè)備腐蝕，影響使用壽命。由于海水淡化系統(tǒng)是電廠的主要水源，如果一級(jí)反滲透出水質(zhì)量繼續(xù)惡化最后造成系統(tǒng)癱瘓，機(jī)組將面臨降負(fù)荷甚至停機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)。而反滲透膜更換起來(lái)數(shù)量巨大、價(jià)格較高，如果在其性能良好的情況下提前更換，將降低反滲透膜的使用壽命，造成一定的經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)。所以需評(píng)估海水淡化一級(jí)反滲透裝置性能情況，為系統(tǒng)設(shè)備的維護(hù)檢修或反滲透膜元件的更換提供依據(jù)。

3 運(yùn)行參數(shù)分析

反滲透系統(tǒng)產(chǎn)水電導(dǎo)率、氯離子、脫鹽率是反映裝置是否正常運(yùn)行和判斷其性能的關(guān)鍵參數(shù)。所以日常工作中應(yīng)認(rèn)真做好運(yùn)行參數(shù)的記錄與分析，定期對(duì)水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行手工測(cè)試，并與在線儀表數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)［3］?，F(xiàn)將平海電廠海水淡化一級(jí)反滲透裝置運(yùn)行以來(lái)的重要運(yùn)行參數(shù)統(tǒng)計(jì)形成趨勢(shì)圖并進(jìn)行分析，用于趨勢(shì)圖中的各季度數(shù)據(jù)為算數(shù)平均值，未進(jìn)行數(shù)據(jù)“標(biāo)準(zhǔn)化”。脫鹽率根據(jù)近似估算公式得出，即：系統(tǒng)脫鹽率＝［（總的給水電導(dǎo)率－總的產(chǎn)水電導(dǎo)率）／總的給水電導(dǎo)率］×100%。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，近似估算公式得到的系統(tǒng)脫鹽率往往低于實(shí)際系統(tǒng)脫鹽率。

通過(guò)圖1可以看出：（1）3套反滲透裝置的產(chǎn)水電導(dǎo)率和氯離子隨運(yùn)行時(shí)間逐漸升高，至2013年第3季度電導(dǎo)率略超過(guò)設(shè)計(jì)值、氯離子接近設(shè)計(jì)值。（2）2014年第2季度開始電導(dǎo)率和氯離子均超出設(shè)計(jì)值且上升趨勢(shì)逐漸加劇。產(chǎn)水電導(dǎo)率和氯離子隨季節(jié)變化較大，每年第2季度呈上升趨勢(shì)，到第3季度達(dá)到峰值，隨后呈下降趨勢(shì)，說(shuō)明反滲透的性能受海水溫度變化影響較大。（3）通過(guò)比較可以發(fā)現(xiàn)2號(hào)一級(jí)反滲透產(chǎn)水電導(dǎo)率、氯離子明顯比其他兩套裝置數(shù)據(jù)大，說(shuō)明其性能相對(duì)較差。

圖1 1、2、3號(hào)一級(jí)反滲透產(chǎn)水電導(dǎo)率、氯離子趨勢(shì)圖

通過(guò)圖2可以看出：（1）3套反滲透裝置的脫鹽率隨運(yùn)行時(shí)間逐漸下降，2014年第1季度開始下降趨勢(shì)加劇，目前1、2、3號(hào)反滲透的脫鹽率最低為98.30%、97.07%、98.04%，均已低于質(zhì)保期的脫鹽率99.4%，且下降趨勢(shì)加劇。（2）反滲透系統(tǒng)脫鹽率隨季節(jié)變化較大，每年第2季度呈下降趨勢(shì)，到第3季度達(dá)到谷值，隨后呈上升趨勢(shì)，說(shuō)明反滲透的性能受海水溫度變化影響。（3）通過(guò)比較可以發(fā)現(xiàn)2號(hào)一級(jí)反滲透裝置脫鹽率明顯比其他兩套裝置低，說(shuō)明其性能相對(duì)較差。

圖2 1、2、3號(hào)一級(jí)反滲透裝置脫鹽率趨勢(shì)圖

4 探針試驗(yàn)分析

2014年8月中旬，分別對(duì)3套一級(jí)反滲透裝置進(jìn)行了探針試驗(yàn)，試驗(yàn)分別對(duì)每套反滲透65個(gè)壓力容器的1 365支膜元件進(jìn)行探針取水樣，以測(cè)量電導(dǎo)率。探針試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果為：1、3號(hào)一級(jí)反滲透每支膜的電導(dǎo)率大部分在300～600μS／cm之間，少數(shù)在600μS／cm以上，但2號(hào)一級(jí)反滲透每支膜的電導(dǎo)率大部分在600μS／cm以上。探針試驗(yàn)同時(shí)對(duì)壓力容器進(jìn)行了電導(dǎo)率監(jiān)測(cè)，1、3號(hào)一級(jí)反滲透每個(gè)壓力容器電導(dǎo)率基本在500～700μS／cm之間，但2號(hào)一級(jí)反滲透每個(gè)壓力容器電導(dǎo)率基本在800～1 200μS／cm之間。所以可以得出：2號(hào)一級(jí)反滲透產(chǎn)水電導(dǎo)率明顯比其他兩套裝置高，說(shuō)明其性能相對(duì)較差。

通過(guò)探針試驗(yàn)排除了膜進(jìn)、出水端及膜間連接件損壞或密封圈老化等設(shè)備缺陷影響產(chǎn)水電導(dǎo)率，使氯離子偏高、系統(tǒng)脫鹽率降低的因素［4］。

5 總結(jié)與建議

通過(guò)對(duì)比分析運(yùn)行參數(shù)及探針試驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出平海電廠海水淡化一級(jí)反滲透裝置的性能情況及建議如下：（1）3套一級(jí)反滲透裝置的產(chǎn)水電導(dǎo)率和氯離子隨運(yùn)行時(shí)間逐漸升高，至2014年第2季度開始電導(dǎo)率和氯離子均超出設(shè)計(jì)值且上升趨勢(shì)加劇。（2）3套反滲透裝置的脫鹽率隨運(yùn)行時(shí)間逐漸下降，2014年第1季度開始下降趨勢(shì)加劇，目前1、2、3號(hào)反滲透的脫鹽率最低為98.30%、97.07%、98.04%，均已低于設(shè)計(jì)質(zhì)保期的脫鹽率99.4%，且下降趨勢(shì)加劇。（3）反滲透裝置的產(chǎn)水電導(dǎo)率、氯離子及脫鹽率等重要指標(biāo)隨季節(jié)變化較大，說(shuō)明其性能受海水溫度變化影響較大。（4）通過(guò)運(yùn)行參數(shù)分析比較可以得出：2號(hào)一級(jí)反滲透裝置性能相對(duì)其他兩套裝置較差。（5）通過(guò)對(duì)3套一級(jí)反滲透裝置進(jìn)行探針試驗(yàn)排查了系統(tǒng)設(shè)備缺陷問(wèn)題，說(shuō)明出水水質(zhì)超出設(shè)計(jì)值主要原因是運(yùn)行時(shí)間超出使用壽命保證期后裝置性能逐漸衰減［4］。（6）3套一級(jí)反滲透裝置的產(chǎn)水水質(zhì)已超標(biāo)，但第3季度海水溫度相對(duì)較高，對(duì)裝置性能影響較大，轉(zhuǎn)入第4季度后性能可以得到一定的恢復(fù)，建議繼續(xù)加強(qiáng)分析海水溫度相對(duì)較低季節(jié)時(shí)反滲透裝置的性能情況。（7）由于3套一級(jí)反滲透裝置的性能進(jìn)入衰減加速階段，建議及時(shí)開展更換一級(jí)反滲透膜的工作，立項(xiàng)申請(qǐng)采購(gòu)一套一級(jí)反滲透膜。（8）反滲透膜采購(gòu)到位后根據(jù)進(jìn)一步分析的性能情況，建議適時(shí)全部更換2號(hào)一級(jí)反滲透裝置的膜元件，更換下來(lái)的探針試驗(yàn)電導(dǎo)率較低的膜元件作為備件，替換1、3號(hào)一級(jí)反滲透裝置探針試驗(yàn)電導(dǎo)率較高的膜元件。（9）要求日常工作中定期對(duì)反滲透裝置的產(chǎn)水水質(zhì)、脫鹽率等進(jìn)行分析，建立歷史數(shù)據(jù)庫(kù)和趨勢(shì)圖，為系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)和反滲透膜元件的更換提供科學(xué)依據(jù)。

6 結(jié)語(yǔ)

為提高海水淡化反滲透系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)水平，日常必須做好相關(guān)數(shù)據(jù)記錄，定期進(jìn)行反滲透裝置性能分析，與原設(shè)計(jì)的產(chǎn)水水質(zhì)、脫鹽率、系統(tǒng)回收率等性能指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析，掌握性能發(fā)展趨勢(shì)，為系統(tǒng)設(shè)備的維護(hù)或反滲透膜元件的更換提供科學(xué)依據(jù)，確保海水淡化系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。

［1］平海電廠.1 000MW超超臨界壓力燃煤發(fā)電機(jī)組化學(xué)運(yùn)行規(guī)程，2014

［2］平海電廠.1 000MW超超臨界壓力燃煤發(fā)電機(jī)組化學(xué)檢修規(guī)程，2014

［3］南京工程學(xué)院.1 000MW超超臨界壓力燃煤發(fā)電機(jī)組培訓(xùn)教材化學(xué)分冊(cè)，2010

［4］竇照英，張烽，徐平.反滲透水處理技術(shù)應(yīng)用問(wèn)答.化學(xué)工業(yè)出版社，2004