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                  兩級RO+EDI在低壓余熱鍋爐補給水制備中的應用

                  作者:陸明宇1,2 ,謝 麗2 ,紀烈勇1發表時間:2020-05-11

                  摘要:西藏某水泥廠配套工業級余熱發電工程,余熱鍋爐補給水制備采用兩級RO+EDI組合工藝,目前該余熱發電項目已成功并網發電。運行結果表明,兩級RO+EDI組合工藝在工業余熱鍋爐補給水制備中的應用是可行的,且出水水質優良穩定、運行維護便捷高效、綜合工程投資經濟合理。

                  前言

                         傳統的低壓余熱發電鍋爐補給水的制備常采用反滲透(RO)+混床(MB)組合工藝,混床作為該工藝的終端深度除鹽設備具有其本身的缺陷,即需要周期性的樹脂再生,這種應用酸堿的化學再生過程存在一定的不安全性。不但操作不便,而且會產生大量的廢酸廢堿,成為污染水體和土壤的污染源,兩級RO+EDI組合工藝較之基本上解決了酸堿消耗、再生污染、運行繁瑣、綜合成本高等問題。本工程即為西藏某水泥廠配套工業級余熱發電配套工程,其中余熱鍋爐補給水采用兩級RO+EDI組合工藝制備,系統制水能力為6m3/h。

                  1工程概況
                  1、1原水水質
                         本工程以水泥廠現有給水管網為水源,水源經兩級RO+EDI組合工藝處理后管送到主廠房各用水點,原水水質見表1。

                  1、2

                         出水水質要求該系統出水水質應滿足《火力發電機組及蒸汽動力設備水汽質量標準》(GB/T12145-2016)中規定的水質要求,EDI最終產水水質需滿足表2要求。

                  2工藝流程
                         鍋爐補給水采用預處理+二級RO+EDI處理工藝,其主要工藝流程如下:管網供水→原水箱→原水泵(1用1備)→熱交換器→多介質過濾器→活性炭過濾→保安過濾器→一級反滲透高壓泵(1用1備)→一級反滲透裝置→一級反滲透產水箱→二級反滲透高壓泵(1用1備)→二級反滲透裝置→中間水箱→中間水泵(1用1備)→紫外線殺菌器→精密過濾器→EDI裝置→除鹽水箱→除鹽水泵(1用1備)→熱力系統系統輔助工藝流程有:過濾器反洗系統、RO清洗系統、混凝劑投加系統、殺菌劑投加系統、阻垢劑投加系統、還原劑加藥系統、加堿系統和加氨系統等。

                  3主要設備
                  3、1原水箱
                         由于市政管網存在供水量和供水壓力不足的可能,原水箱的設置能起到很好的緩沖作用,可保證后續用水的穩定性,本系統原水箱為圓形立式水箱,采用優質碳素鋼現場焊接制作,工藝尺寸為Φ4800mm×H4500mm,穩定蓄水體積為80m3。
                  3、2原水泵
                  設置原水泵的目的是將原水增壓到0、35MPa以上,以滿足多介質過濾器進水壓力,本系統設置2臺(1用1備)原水泵,流量11m3/h,揚程40m,電機功率2、5kW。

                  3、3多介質過濾器
                         多介質過濾器主要用于去除水中較大固體顆粒、懸浮物、膠體等以降低水濁度。本系統設置1臺處理水量為11m3/h的單流壓力式多介質過濾器。本體材質為碳鋼襯膠,襯膠厚度≥3mm。濾料采用石英砂(層高≥400mm)及無煙煤(層高≥800mm),填料高度不包含墊層高度,濾料粒徑0、6~1、2mm,排水帽采用不銹鋼材質。設備工藝要求:濾速<6m/h,出水水質懸浮物≤1mg/L,手動反洗。

                  3、4活性炭過濾器
                         活性炭過濾器主要用于去除水中有機物、膠體硅、余氯等,能夠去除氨氮和亞硝酸鹽[1],對臭味、色度、重金屬離子的吸附能力很強。本系統設置1臺處理水量為11m3/h的單流壓力式活性炭過濾器,本體材質為碳鋼襯膠,襯膠厚度≥3mm。濾料采用精制活性炭(層高≥2000mm,填料高度不包含墊層高度),排水帽采用不銹鋼材質。設備工藝要求出水水質:SDI<4,濾速<6m/h,TOC<2、0ppm,余氯<0、1ppm,手動反洗。出水口設置SDI測定儀1臺。

                  3、5熱交換器
                         由于當地年平均氣溫僅為7、4℃,年平均最低氣溫低至-14、6℃,本系統設置1臺熱交換器。過流材質:SUS304,處理水量:11m3/h,交換后水溫約25℃,配套溫控器、溫控閥、疏水閥、壓力表等管閥件,能自動調節水溫。熱源采用AQC鍋爐低壓蒸汽,低壓蒸汽參數:0、2MPa,170℃,9t/h。

                  3、6反滲透系統
                         操作電流一定時,EDI出水電導率將隨著進水電導率增加而增加[2],考慮到本工程水源水質的浮動性,為確保EDI進出水水質,本工程采用兩極反滲透系統,其中一級反滲透,單根膜脫鹽率達99、75%。當設計水溫在25℃,反滲透裝置的回收率為75%時,每套RO裝置配置9根膜元件,每根膜元件有效膜面積為400m2,分別裝在3根FRP壓力容器內,成1∶2排列,每支膜管裝3個膜元件。二級反滲透,單根膜脫鹽率達99、75%。當設計水溫在25℃,反滲透裝置的回收率為85%時,每套RO裝置配置6根膜元件,每根膜元件有效膜面積為400m2,分別裝在2根FRP壓力容器內,成1∶1排列,每支膜管裝3個膜元件。反滲透進水需滿足:余氯≤0、1mg/L,SDI≤4,TOC≤2mg/L,濁度<1、0NTU[3],4<pH<11。為充分保證進水水質,在反滲透模件進水口設置5μm精密過濾器。反滲透系統出水水質滿足EDI裝置進水要求:電導率<40μS/cm,總硬度(CaCO3計)<0、5mg/L,余氯<0、05mg/L,SiO2≤0、5mg/L。反滲透成套集成在同一模架上,包括精密過濾器、一級高壓進水泵、二級高壓進水泵、膜組件、壓力容器、一級反滲透產水箱等。

                  3、7中間水箱
                         設置1臺容積為3m3的中間水箱,材質為PE。水箱配套磁翻板液位計,與中間水泵形成液位連鎖控制。

                  3、8中間水泵
                         配置2臺(1用1備)中間水泵,中間水泵的作用是為后續EDI系統提供穩定的進水壓力和水量,流量8m3/h,揚程40m,電機功率5、5kW。


                  3、9EDI系統
                         EDI出力為6m3/h,產水回收率>90%,工作溫度:5℃~35℃,pH耐受范圍:2~11。EDI濃水循環利用,濃水壓頭>0、2MPa,回收至原水箱。EDI產水壓頭>0、25MPa使產水進入除鹽水箱。單模塊設計出力3m3/h,產水電導率≤0、1μS/cm。當設計水溫在25℃,EDI裝置的回收率為90%時,每套EDI裝置配置2塊模塊,組成1套EDI裝置,為保證EDI的最大使用壽命,在進水口依次設置紫外線殺菌器、1μm微孔過濾器。EDI系統成套集成在同一模架上,包括EDI模塊、1μm微孔過濾器、紫外線殺菌器等。

                  3、10純水箱
                         設置純水箱的目的是保證本車間可儲蓄一定量的除鹽水,以防止緊急狀況下向余熱電站大量供水,本系統純水箱為圓形立式水箱,采用優質碳素鋼現場焊接制作,工藝尺寸為Φ4800mm×H4500mm,穩定蓄水體積為80m3。

                  3、11除鹽水泵
                         系統設置2臺(1用1備)除鹽水泵,除鹽水泵揚程45m,流量6m3/h,電機功率2、2kW。水泵應配套水箱液位連鎖控制系統。水泵形式為立式離心泵,電動機能效一級,葉輪為全金屬結構,并配有油位指示器和聯軸器罩,機械密封。所有水泵均為不銹鋼。

                  3、12附屬系統
                         輔助工藝系統包括:過濾器反洗系統、RO清洗系統、混凝劑投加系統、殺菌劑投加系統、阻垢劑投加系統、還原劑加藥系統、加堿系統和加氨系統等。

                  4運行狀況
                         本工程使用的預處理+兩級RO+EDI水處理系統產水水質據業主反饋完全滿足表2中水質要求。系統藥品化學成分及投加量見表3,預處理系統中多介質過濾器和活性炭過濾器均采用手動反洗操作,當系統壓差達到0、05MPa時,進行反沖洗15min,然后正沖洗10min。兩級RO開機沖洗,運行期間間隔1h沖洗一次??缒翰钤黾樱保埃ァ保担セ虍a品水的脫鹽率下降10%~15%再或者產品水膜透過量下降10%~15%時,進行在線化學清洗,先用質量分數0、1%的NaOH循環清洗15min,再用質量分數0、2%的HCl循環清洗15min,清洗后系統效能可恢復至98%以上。兩級反滲透需分開清洗,不能同時清洗。

                  5結論
                         該工程的成功穩定運行表明兩級RO+EDI組合水處理工藝完全滿足低壓余熱鍋爐補給水的制水性能要求,出水電導率可長期穩定<0、1μs/cm。與傳統RO+MB相比較,本工藝系統具有顯著的自動化程度高、運行成本低、制水連續性強、環境友好等諸多優點。


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