电厂反渗透运行方式的技术改造

2022-09-10

1××电厂反渗透装置设备参数

××电厂的目前反渗透装置设备参数如表1所示。

2 反渗透系统目前存在的问题及解决对策

2.1 反渗透给水水质情况

污染指数 (SDI) ≤3, 细菌含量:10个/mL, 给水有机物含量 (TOC) :<3mg/L, 悬浮物<1mg/L, 浓度≤0.2NTU, Fe≤0.05mg/L。

2.2 反渗透进水水质情况

污染指数 (SDI) 在3~4之间, 细菌含量<5个/mL, 给水有机物含量 (TOC) <3mg/L, 悬浮物<1mg/L, 浓度≤0.2NTU, Fe:0.1mg/L~0.15mg/L, 水温:4℃~100℃.有时加和NaHSO2比不合适, 余氯值有时>0.1mg/L。

2.3 反渗透运行中存在的问题

给水水质个别项目指标不合适:给水SDI值高达3~4 (要求≤3) , Fe含量高达0.1mg/L~0.15mg/L (要求≤0.05mg/L) 。水温太低4℃~10℃ (要求15℃~30℃) 。给水余氯有时超标 (要求<0.lmg/L) 。

反渗透给水压力太高:反渗透给水压力太高达2.2MPa, 超出规定值1.7MPa~2.0MPa.

反渗透正常运行周期短:反渗透正常运行周期短, 一段和二段压差增值过快, 脱盐率下降, 产品水产量下降, 存在膜的污染现象。

2.4 针对反渗透存在问题的对策

改造细砂过滤器:减轻滤料自重.由石英砂单介值滤料, 改造为无烟煤、石英砂双级滤料, 以改善反渗透给水水质。

提高反渗透给水温度:通过给反渗透给水加入蒸汽, 提高给水温度, 来提高扫渗透膜的水通量, 降低反渗透压差值。

改造高压泵降低反渗透给水压力:更换或改造高压泵, 降低反渗透给水压力值2.2MPa到正常值1.7MPa~2.0MPa, 避免反渗透膜压实作用, 提高水的通透量。

化学清洗反渗透膜:对反渗透膜进行及时的化学清洗, 以提高反渗透膜的产水率, 降低压差, 避免反渗透膜的污染损毁。

增建曝气一锰砂除铁装置:针对原水铁含量高, 而细砂过滤器除铁效率不明显, 后续工程加建“曝气一锰砂除铁”装置, 以使铁含量下降, 至反渗透给水要求值, 即簇0.0 5 m/L。

解除原加药系统:解除NaC10和NaHSO2加药系统, 避免余氯以及反渗透出水钠含量超标。

3 反渗透运行方式的技术整改

反渗透膜的水通量是在一定操作条件下膜的生产能力, 它是膜的一个重要的经济性特性指标, 膜的通透量是指单位时间内, 单位膜面积上透过的渗透物的量, 其定义为:

式中J为膜的通量, V为透过液的体积, s为膜的有效面积, T为操作时间。

在较窄的使用温度内, 以25℃为基准温度, Pohland提出如下渗透通量的温度修正, 即

式中T为实际运行温度, JT为实际运行温度下的渗透通量, J23为25℃下的渗透通量, 1.03为修正系数。

3.1 提高反渗透给水温度的技术措施

由公式 (2) 知, 提高给水温度, 可降低给水粘度, 从而使渗透通量增局。由于生水经细砂过滤器直接进入反渗透, 原设计没采取加热措施, 因而反渗透给水温度偏低, 一般在8℃~12℃, 若取平均水温为10℃, 则可由公式 (2) 计算出10℃时渗透通量为25℃时渗透通量的比率:J10=1.0310-25, J26=0.64J26。即从理论上来讲, 10℃时渗透通量为25℃时渗透通量的0.64倍, 反之, 若将给水温度由10℃提高到25℃, 则由J26=1.56J10知, 渗透通量增为10℃的1.5倍之多, 净增原渗透通量的一半之多。根据以上理论计算结果, 作出技改方案。

购置生水加热器, 将汽轮机低压抽汽引接生水加热器, 将反渗透给水水温由原来10℃左右提高到25℃左右。

3.2 降低反渗透给水压力的技术措施

由以上分析计算知, 若要提高给水温度到25℃, 反渗透的渗透通量可增加约50%。因此, 在保证同一渗透通量的要求下, 可以通过提高给水温度措施, 来降低用来补偿温度过低而调高的给水压力。现在反渗透给水压力在2.2MPa, 而厂家设计反渗透膜元件的标准操作压力为14Kgf/cm2 (1.37MPa) , 通过MPa给水压力计算来验证实际应给定的给水压力值, 计算过程如下:

反渗透给水压力的理论计算:已知条件为原水为地下井水, 原系统给水为软化后井水, 改造后系统直接为井水;井水的TDS平均水平值为800mg/L;SDI值为3;单套反渗透处理水量30m3/h;回收率75%;每个压力容器内装6个膜元件;BW30-330 (Ф8”×40”) 膜元件;在测试条件为25℃, 225psi (1.55MPa) , 2000mg/LNaCl情况下, 渗透水量为Q=28m3/h膜元件浓水/渗透水最小比值为6∶4;反渗透装置为一级两段, 4-2排列;反渗透注入的淡水箱入水口高度5m;水温为20℃时, 净运行压力的温度校正系数为T=1.235;按设计说明书知单根膜元件渗透水流量, 即产水量 (设计值) 为q=19.5m3/day;每根膜元件压降<10psi (0.07Mpa) 。

由以上分析知, 若要提高给水温度到25℃, 反渗透膜的渗透通量可增加50%。因此若提高给水温度, 在相同渗透通量下, 可降低给水压力。现系统给水压力为2.2MPa~2.4MPa, 大于计算得出的要求值2.0MPa, 因此必须降低给水压力到2.0MPa, 从而避免高给水压力给渗透膜产生的压实作用, 反而又使渗透通量下降情况的发生。因此, 决定执行降低给水压力措施, 方案确定为, 拆撤原多级高压给水泵的两级叶轮, 由原5级撤减为4级, 从而降低给水压力在要求值范围内, 即2.0MPa。