某1000MW超超临界机组锅炉补给水处理系统除盐方案探讨

某1000MW超超临界机组锅炉补给水处理系统除盐方案探讨

摘要：根据某1000MW超超临界机组水源水质情况，提出了2种锅炉补给水处理系统除盐方案，其中方案1为超滤+反渗透+一级除盐+混床系统，方案2为超滤+一级反渗透+二级反渗透+EDI。通过从技术性能、技术参数、总投资、运行费用等4个方面进行比较，认为方案1成熟可靠，投资成本低，运行费用少，出水水质稳定，是最适用于该机组锅炉补给水处理系统的除盐方案。

关键词：锅炉补给水处理系统清洗

随着大容量、高参数机组的应用以及社会环保意识的增强，锅炉补给水处理系统设计要求越来越高。在相同水质条件和保证机组安全、经济运行的条件下选择工艺系统合理、经济技术指标优良的锅炉补给水处理系统显得尤为重要。本文根据某1000MW超超临界机组水源水质情况，对该机组锅炉补给水处理系统的除盐方案进行了探讨。

1、基本情况

某电厂拟建设2台1000MW超超临界燃煤发电机组，安装2台超超临界变压直流锅炉，锅炉连续蒸发量为3065t/h，给水温度为307.4℃。

该电厂水源为湘江水，取水口位于高溪市镇北，水质总溶解固体、硬度、碱度都较低，水质良好。

根据水质数据分析，锅炉循环水处理系统采用加高效复合稳定剂和杀菌剂的方案，循环水浓缩倍率为6;机组锅炉补给水处理系统水源采用经弱酸离子交换器软化后的循环冷却水排水。

2、锅炉补给水处理系统出力

2.1机组各项水汽损失量机组各项正常水汽损失量。

2.2系统出力确定根据相关规程规定及机组厂内水汽损失资料，锅炉补给水处理系统出力为65t/h。设置2套设备，每套出力65t/h，正常情况下2套设备1运1备，在机组启动或事故期间，2套设备同时运行。设置容量为4500m3的除盐水箱2台，既能满足正常运行锅炉补水要求，又能满足锅炉启动及非正常情况下用水要求。

3、锅炉补给水处理系统除盐方案

超超临界参数机组的热力系统与水工况有极为密切的联系，补给水中的杂质、凝气器的泄漏、热力系统腐蚀产物、机组运行维护不当等均会使锅炉水质恶化。因此，控制好补给水的水质，是保证机组安全运行的前提条件u。

随着社会环保意识的提升以及国内水处理系统技术的不断发展，超滤、反渗透、连续电除盐(EDl)等新型水处理方法得到广泛应用，锅炉补给水处理系统可选择的除盐方案更加多了。源水水质、机组对补给水系统出水水质的要求、药品供应情况、当地的环保要求、场地布置条件等是除盐方案选择需考虑的因素。

3.1反渗透预脱盐装置的优势循环水排污水作为锅炉补给水水源，含盐量高，若设置反渗透预脱盐装置，可以确保锅炉补给水处理系统安全稳定运行，提高出水品质，对于后续采用离子交换法的除盐系统，可延长离子交换系统的运行周期。设置反渗透预脱盐装置的离子交换处理系统提高了除盐水的质量，为超超临界直流炉机组长期安全可靠运行提供更为坚实的保证。

由于超滤、反渗透装置能有效去除水中绝大部分的胶体、有机物及离子，使其后续离子交换系统运行周期变长、酸碱耗量减小、酸碱废水产量变少，同时也减少了酸、碱等危险品的运输量，降低运行人员的劳动强度.有利于电厂减员增效。

根据超超临界直流炉对水质的高标准要求，以及本工程设计水源为循环水排水的特点.结合已投运的1000NW及以上机组锅炉补给水处理系统配置，为保证机组长期安全稳定运行，该机组锅炉补给水处理系统选用设有超滤、反渗透装置的预除盐系统是安全合理的。

3.2反渗透预脱盐后的除盐方案

选择结合该机组参数及水源水质特点，反渗透预脱盐后可以选用的除盐处理技术主要有两种：

(1)一级除盐加混床技术。该技术成熟可靠，出水水质稳定，投资成本低廉，运行经验丰富。其缺点是系统较复杂，需酸碱贮存及再生设备，且占地面积较大。根据该机组水质特点，经反渗透预脱盐系统处理后的水质接近常规一级除盐出水水质。

若后续处理采用混床作为精除盐设备，虽然设备数量稍微减少，但是混床对进水的要求较高且再生次数较频繁，再生操作也比较复杂，故不使用混床作为一级反渗透的后续处理设备。该机组可考虑将反渗透+一级除盐+混床系统作为主选方案。

(2)连续电除盐技术(EDl)。该技术是利用离子交换选择性膜、离子交换树脂及直流电生产高纯水的新技术。EDI是常规反渗透装置的后续离子交换处理工艺的替代设备，其除盐率达99%.其产水电导率<0.luS/am、Si02<10mg/l;多级EDl产水离子浓度甚至可达10*级，接近甚至低于可探测极限。在TOC的去除方面，EDI也优于离子交换树脂。

EDI结合了电渗析技术与离子交换技术的优点，具有出水水质好、连续运行、无需酸碱再生、无需排放酸碱废水、自动化水平高、运行操作方便简单等优点。EDI采用结构紧凑的模块化设计.使得其对厂房高度和占地面积的要求大大减小。但目前EDI设备费用较高.在一定程度上限制了该技术的推广。此外，通过对该机组水质的计算分析以及对国内现有系统的调研，二级反渗透装置的出水才可满足EDI进水水质要求。

4、锅炉补给水处理系统除盐方案的比较

根据以上分析，结合水源水质条件，拟定了以下2个锅炉补给水处理系统除盐方案。

4.1方案1：超滤+一级反渗透+二级反渗透+EDI

(1)系统流程：循环水排污水处理系统来软化水→保安过滤器→超滤装置→超滤水箱→清水泵一—级保安过滤器→一级高压泵→一级反渗透装置→一级淡水箱→二级反渗透给水泵一二级保安过滤器→二级高压泵→二级反渗透装置一二级淡水箱一EDI给水泵→精密过滤器-→EDI装置→除盐水箱一除盐水泵→热力系统。

(2)出水水质：SiO-≤10ug/L.;电导率<0.1us/em(25℃)。

(3)系统连接方式：保安过滤器、超滤、一级反渗透、二级反渗透及电除盐设备均采用母管制连接。

(4)废水排放。超滤反洗排水悬浮物含量较高，直接排至全厂废水处理系统，处理后综合再利用。一级反渗透浓水水质清，因原水的含盐量较高，此部分水直接用于脱硫系统用水;二级反渗透及电除盐的浓水均回收至超滤水箱。

(5)水处理站布置。锅炉补给水处理车间为独立的建筑物，水处理室跨度l3.5m，柱距6m，8档，下弦高6m。水处理室内布置超滤装置、一级反渗透装置、二级反渗透装置、EDl等设备。水处理室外布置有预脱盐水箱、超滤水箱、除盐水箱、废水池、压缩空气储罐等。披屋跨度6.3m.柱距6m.6档.

下弦高5.50m.布置有水泵间和设备加药间。

(6)主要设备技术参数。

4.2方案2：超滤+反渗透+一级除盐+混床系统

(1)系统流程：循环水排污水处理系统来软化水→保安过滤器→超滤(UF)→超滤水箱→精密过滤器一反渗透给水泵一反渗透装置一淡水箱一淡水泵一强酸阳离子交换器→除碳器→中间水泵→强碱阴离子交换器一混床一除盐水箱。

(2)出水水质：Si0x10ug/L.;电导率60.1u/cm(25℃)。

(3)系统连接方式：自清洗过滤器、超滤、保安过滤器、反渗透及阳阴床采用单元制连接;混床设备采用母管制连接。

(4)废水排放。超滤反洗排水悬浮物含最较高，直接排至全厂废水处理系统，处理后综合再利用。一级除盐设备需要再生，每次阳阴床再生的废液量约为501.此部分水含盐量较高，排至废水处理系统处理后送至脱硫岛再利用。

(5)水处理站布置。水处理室跨度13.5m.柱距6m.8档，下弦高100m。水处理室内布置超滤装置、反渗透装置、二套离子交换除盐设备(包括阳离子交换器、除二氧化破器、除碳水箱、阴离子交换器、混合离子交换器)。水处理室外布置有酸碱贮存系统、超滤水箱、淡水箱、除盐水箱、废水池、压缩空气储罐等。披屋跨度6.3m，柱距6m.8档，下弦高5.50m，布置有水泵间、酸碱计量间、预脱盐设备加药间。

(6)主要设备技术参数。为了选出最优除盐方案，下面从技术性能、技术参数、总投资、运行费用4个方面对方案1、方案2进行比较。运行费用未计入设备折旧及人工工资.由于膜系统设备折旧率较高，方案l的耗水量和实际运行费用比方案2的高很多。

4.3方案比较

(1)方案1采用二级反渗透+EDI系统。该方案出水水质稳定、连续生产、自动化程度，但一次性投资高，耗水量大，运行电耗多，虽然前5年运行费用不是很高，但5年后膜需逐步进行更换，运行费用会直线上升。且EDl对水质适应性差，对进水水质要求高，应急功能弱，当水源变化较大或反渗透装置出现严重问题时，有可能出现断水的情况。据调研，系统运行几年后，EDI出水水质存在不稳定现象，设备运行一段时间后水处理最及处理水质均会下降。反渗透装置出现问题时，EDI膜块运行不稳定，EDl故障率逐渐显现出来，面且电极损坏往往需返厂检修更换，工期较长。从电厂全寿命周期考虑，方案1的运行费用比方案2的要高很多。

(2)方案2采用一级除盐+混床系统，是电厂应用最多的传统除盐方案。该方案技术成熟，出水水质稳定，正常运行时可实现无人值班，对水质适应性强，灵活性好，应急功能强，水源变化较大或反渗透装置出现严重问题时，可以旁路反渗透应急，不会影响供水的需要。考虑到一级反渗透预脱盐后，水中含盐量已较低且水质稳定，此时采用一级除盐+混床系统，交换器设备再生周期将较长，再生次数较少。反渗透后的离子交换器可采用较高的运行流速，投资及运行费用明显节省。该系统如采用性能可靠的阀门及仪表，自动化程度也很高。再生废水通过酸碱中和可满足环保要求，运行中加强管理和监督可将对环境的影响降低到最低程度。

5、结语

综上所述.超滤+反渗透+一级除盐+混床系统的方案具有运行可靠、系统稳定、经济适用等优点，是最适用于该电厂锅炉补给水处理系统的除盐方案。