燃机电厂反渗透除盐系统简介

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1、燃机电厂反渗透除盐系统简介燃气轮机发电厂简称燃机电厂.与传统的火电厂相比它的发电更消洁其燃料匸鉴何燃料油*天然气或T业伴陀的气体等匚运疔过程中污染物排敵相对校少，咙声较小*栈心设备内燃机具冇裝机快、体枳小r运厅成木较低、春命较长等优点目前國内外应用非常广泛从丁艺流程上划分.燃肌电厂工艺叫以分为简氓循环和联仟循环.简恒衙坏就是利用空气和燃料混合气体燃烧时艰成的高温高压燃气推动发电机一起转动输出电能燃气在做功过程中温度和压力不斬卜降.最终排放到空气中“为了提高燃料的利用率，燃气轮机乂叫以细成獄令循环具流程是将简单循环屮汽轮机的高温捲气经过烟道排入余热锅炉利用热交换器的原理锅炉卩的水加热严即髙温a爪

2、的水英气推功浪汽轮机笈电口燃气枪机带动发电机发电的形式很參.匸娶电式有:简单特环发电：前置循环热电联产或发电联柞循环发电威热电联产：鉴休化循环：枚燃联仟循环，燃机辅助循环：燃r烟代联合術环；燃气热泵联介循坏；燃料电池蓉.1.V2电厂用水简介无论是国内还是国外，火力及燃机发电厂都是用永大户，座験机容就在1000JW的火电厂每天的耗水虽約在10万吨左右，与一座中小型城山的II用水处相怜从国内外对比来右,发达国家火电的平均水純仅仅相当于我国的55%（发达国家为1.64m7(SGW)叫随着科学技术的不断发展,我国的电厂水耗虽有所降低,但仍未能达到发达BI家的水平。总体上看，同规模的燃机电厂的用水要低于

3、火电厂。我国是水资源比较稀少的国家之一，随着农业用水就的逐年增加，加2各地水资源分布的不均衡和开采利用的不合理性，火电厂的用水问题将成为制约英发展的一个乘要因素，如何灾破这个发展“瓶颈”，将是火电厂发展中必须解决的一个问题.水在燃机电厂中是非常重要的在传统的燃机电厂中燃料与空气的混合物进入燃烧空燃烧，髙温裔斥气体经烟道排入余热锅炉，经热交换被锅炉中的水吸收，吸收了热能的水转变为具仃做功能力的蒸汽，导入汽轮机做功，推动发电机将机械能转变为电能。在整个发电过程中水是匝耍的介质，锅炉内的水是传递热能的介质，汽轮机的凝汽器需要大足冷却水使热机冷端保持恒定的低温.各种工艺对其用水的水质和水量都何不同的要

4、求,对于燃机电厂来说.锅炉用水在整个电厂用水中占很大比重而且对水质的要求也非常高.锅炉用水是供给锅炉生产煎汽用的，包括冋用的补充水和冷凝水，其中會仃制取岛纯的锅炉补充水时所消耗的n用水.锅炉补水处理乂称炉外水处理，其主耍内容包括原水预处理，除水源水中的悬浮物质、胶体朵质和仃机物等，并对净化水进行脱盐脱气处理.在现代化火力发电厂的设计和运行中.为高参数、大容僦锅炉制备高纯度的补给水是一个必不可少的组成部分.传统的预处理方法是混凝澄淸、机械过濾等。纯水的制备方法主耍仃离交换和化学除盐等方法或这些方法的联合方式.随着工业的发展,用水消耗日益增多,有的电厂不得不取用會盐虽比过去高的水.由于进水总含盐呈

5、增加，致使离了交换树脂发生河染或降解，使除盐设备岀水能力大幅降低。交换容虽的降低.使总的酸、碱耗虽增加.水处理费用升高。化学除盐能适用的仏高进水含盐就一般为500800mg/L如超过此极限，处理效果将会极大降低。解决上述问题显适宜的办法就是采用反渗透及其组合工艺联合处理系统这种方式彼认为是一种节省能源和减少环境污染的有效除盐过程。目前该技术己在电子、化工、电力和医药等行业得到了广泛的应用。1.2反港透技术原理及影响因素反渗透技术原理反渗透技术是膜分离技术的一种.对透过的物两具仃选择性的薄膜称为半透膜，而将只能透过溶剂而不能透过溶质的薄膜视为理想的半透膜。当把相同体枳的稀、浓液分别放置在一容器的

6、两边,中间用半透膜隔开.稀溶液中的溶剂将fl然的穿过半透膜，向浓溶液侧流动，这样浓溶液侧的液血将会比稀溶液的侧液浙高出一定高度，形成一个斥力差虽终达到渗透平衡，该压力差称为港透H“滓透斥的大小决宦于浓液的种类、浓度及温度，而与半透膜的性质无关。若在浓洛液一侧侧施加人于浄透压的圧力时.浓溶液中的落剂会向稀溶液流动，此种溶剂的流动方向与原來袴透的方向相反.这一过程称为反港透。应用该原理将水分子然漳透方向逆转，便可以脫离浓溶液而得到净化。实践证明，半透膜上的孔与水分子相当,细菌和大部分的有机物以及水合形成的水合离子都比水分f要大,均不能透过半透膜，应用半透膜可以将上述物质巧通过反渗透膜的水相进行分离

7、ifU溶解在水中的盐类虽堆洁除，冈此常用脱盐的高低來衡虽反潅透的净水效果由此可见，反潼透技术的关键仃两个，一是右选择性的半透膜，二是在膜侧要有高于广|然潑透压的压力.而膜的性能好坏将直接影响到该技术的应用.一般对半透膜在性能方而仃如下要求占:(1) 水的渗透性要大.脱盐率要高。(2) 膜的压密要尽址小，流S：稳定性要好.(3) 在应用中有可能形成高强度的脱盐薄层.在一定压力和拉力卜.不至于发生变形和产裂纹。膜的结构耍均匀.并能制成具仃较大膜1(11枳的结构0能适用较大的处理范国，包括爪力、pH值、温度及对水源离了的除等。(5) 咐温、咐蚀、耐氧化、咐辐射、咐水解和耐生物侵找等性能耍好。反港透膜

8、的性能指标及影响因素通常用透水率、脱盐率及斥密系数來衡就膜的使用性能。透水率是指单位时间，单位膜浙枳的水体枳通呈。可由卜式计算：F.=A(APAn)其中,A膜的水湊透系数,cm5/(cm*sMPa)：AP-膜两侧的压力.MPa：An-膜两侧溶液的渗透压差，MPa.反潼透膜的透水率与膜材料、膜结构以及运行操作条件等因素有关.对于某一反持定的反港透膜，透水率一般随温度的升高和工作压力的增人而增人.随进水含盐星及回收率的增加両卜降。脱盐率是表征反溼透膜对水溶液的离子的脱除能力的一项指标，可由F而公式计算：SR=(CfCp)/C4X100%其中：Cf：给水溶质浓度：C,：产品水溶质浓度。一般來所反渗透

9、膜宙仃机高分f组成，这些膜长期工作卩高斥F会被越压越密.其结果是造成膜的透水率不断下降。而由该原因造成的膜的透水率F降是不可逆的。膜的压密系数可由卞式测定：lg(Ft/Ff1)=mlgt其中，甩一运行1小时后膜的透水率.mL/(cni=s)F*运彳ft小时后膜的透水率，mL/(cms):t操作时何，h：m-膜的压密系数(或压实系数).反海透工艺中的主要参数反港透脱盐系统运疔过枠中的上要操作参数仃：进水含盐斌、pH值、温度及运行压力、冋收率等冈(1) 进水含盐足一定运行斥力条件卜，随进水含盐虽升髙，进水-侧相对于产水侧的滓透压会升高.净驱动压力降低产水址减少，同时脱盐率也会降低。而在较低含盐就进

10、水条件下,在一定范围内脱盐率随含盐圮増加何一定増加,超过该范围含盐圮继续升高，脱盐率会何所降低。(2) 进水pH值一般來说，进水pH值的改变不但会引起反港透膜的水解，而且会形响溶解组分的离f形态.从而形响其脱盐率。例如：对FlKffi纤维膜,进水偏酸性为宜,pH值-般控制在56之间最佳,超出此范围则会加速膜的水解与老化.(3) 进水温度进水温度的改变.会影响到水的粘度及水分f的扩散速率。-般來说，进水温度升高产水量也会相应増加.但同时带来的负面形响是,温度的升高导致溶解在水中的盐类扩散速度也相应增大，这样导敘反渗透的拖延率仃所降低。会导致溶解盐的扩散速度堀大，降低脱盐率。因此，-般反渗透系统温

11、度都控制在不高于30*C.(4) 系统运行压力在其他条件淀的情况卜，产水虽的增加与净報动爪力成线性关系，脱盐率逐浄趋于稳定.从另一方面来说.运行压力过高会导致膜破进一步压实.超过一定限度时加剧了膜的变形，导致透水率卜降.(5) 运行回收率压力-定的情况卜，馳看运行冋收率提岛，反渗透膜衣血浓差极化度也会相应提高,净驱动压力降低.导致产水址减小脱盐率降低.反渗透系统冋收率的礙制因索一般仃浓差极化和难溶盐结垢由雄溶盐饱和度限定的膜系统极隨冋收率为难溶盐极限回收率z实际情况下，应使运行回收率尽量靠近高值,以达到赧大水利用率.124反港透朕材料与形式目前用于制造反潅透膜的材料很多，但以侑机高分子材料应用

12、最为广泛。常用的膜材料何:醋酸纤维素材质（CA膜）、芳香聚酰胺材质（PA膜）和复合材质三斡。而宜介膜的出现引领反湊透膜制造匸艺出现了重大的变革。与其他膜相比，址合膜具仃更大的透水虽、更高的脱盐率和较小的衰减系数，复合膜的应用降低了反渗透运行的压力，从而延长了膜的寿命，使反潅透技术更加经济适用。膜组件是膜材料的组装形式，也是反渗透系统的皋木分离单元。丨I询，被广泛使用的膜元件主要有管式、板框式、中空纤维式和螺旋卷式凶。早期反港透结构形式以管式和板框式居多。随着结构的不断改进和发展，目前以中空纤维式和螺旋#式应用较为广泛。尤其是复合膜应用最为普追国1.3反港透技术在电厂中的应用电厂中的常用工艺流程

13、在反渗透技术没右出现以前，电厂通常采用离子交换的方法获得锅炉补给水。其缺点是该工艺用到大&的交换树脂，而交换树脂需要定期用酸碱进行再生,酸碱再生工艺会仃人呈的酸碱废液排出，对工厂周閑环境的莎响校人.反渗透技术出现后，越来越多的电厂锅炉补给水处理应用了该项技术。电力行业中要求锅炉补洽水的电导率C0.2PS/cm,但由于反渗透工艺出水的电导率通常在10-50uS/cm,主要应用于电力行业锅炉补给水的预脱盐.这样可以大大降低离子交换系统进水的含盐虽，延长工作周期lUK1a反渗透和离子交换结合起來的工艺一般为R0混床（或R0阳床阴床混床）系统冋X进水水质中的巫碳酸根含址较少时,可将除碳器加装到阳床之后

14、.否则要加装到阳床之前,经反濯透工艺的出水起接进入除碳器脫除碳酸根和咆碳酸根。至于亜碳痕根含就达到苏少为界限,现在仍无定论,需要在实践中进一步研究。反渗透技术应用的范围在传统的离f交换处理前是否引入反漆透系统应该从进水水质和制水成木等方面进行综合考虔。矣国DOW化学公司经技术经济比较后认为：山于复合膜的出现，适宜采用反渗透预处理的含盐盘分界点从19T8年的325mg/L降到1982年的130mg/L.II前国外认为含盐虽人于：5mg/L以上采用反渗透系统进行处理是经济的在IN内的学术界就该问题还没仃一致的存法。2000年颁发的火力发电厂设计技术规程指出：I原水溶解固形物为（500-700）mg

15、/L时,应进行系统技术经济比较，确定是否采用反渗透等预除盐装世；、勺原水溶解同形物人+700mg/L时，可采用反渗透等预除盐装迎，总Z，进水含盐虽越高，反潘透预除盐优势越明显。反海透技术在电厂中应用的发展趋势（1）超濾和微濾在反渗透预处理工艺中的应用反港透技术净水工艺中对进水的水质耍求较高，进水水质中非常关键的-个技术指标是淤泥密度指数（SDI）o它表征的是水中的颗粒物和淤泥的含童,反应水中濾膜汚染和阻塞情况.反渗透进水中该指标耍求小于4。II前-般常规的混凝、澄消、过濾水处理匸艺很难达到这一指标，而水库水或高仃机物含呈水，则更雄满足上述指标1=11.超滤膜的截留粒子粒径为0.005-10Pm

16、.微谑膜截留粒径为0.03-15如果将超濾（UF）或微濾（MF）加装到反渗透系统前.可以有效地去除水中的颗粒物，从而保证反渗透进水的水质可以达标.山东I里泉电厂起初原水预处理工艺设计简单,不能满足反渗透要求，于2001年投运超濾水处理装置。运行表明,超濾装迓出水水质稳定，完全达到反渗透进水水质耍求，确保了反渗透运行正常汽(2) EDI技术在反灌透后处理中的应用近年来电去离子技术(EDI)被广泛的重视和应用。该方式采用电能进行脱盐,可连续运行.乂称连续电去离子技术CDICEDI(ContinueusDeionization).,该技术集介了离(交换和电渗析的优点，可以对水进行深度脱盐叱巴由于该技

17、术采用的树脂不能进行反洗、再生，所以EDI对进水水质耍求也极其严格。另外EDI充填的树脂阮很少，进水含盐量要求也必独要小，所以最适合安装在反潅透麻运行。许多专家对反渗透电去离了技术系统应用F电厂锅炉补给水的可行性进行滋入研究，錚遍认为电去离子技术应用反渗透后续处理仃如卜优点：技术先进;水的回收率高;产水水质好;运行费用低;对环境污染小;操作简单【5.从发展角度石，电去离了技术収代离f交换作为反渗透的后续处理匸艺将会是发展趋势.(3) 全膜处理艺随着膜工艺的不断发展,许多电厂采用了全膜处理即三膜处理工艺,即微滤或趙濾加反浊透加电去离f(MF/UF-RO-EDI)I=，.许本枠等旳对黄河水采用MF

18、-RO-EDI全膜工艺进行了除盐中试试验，结果表明经过砂濾-MF-2级RO-EDI的工艺处理后，出水孑项指标完全能够满足电厂锅炉补给水的水质耍求。H前该丁艺已经被国内-些电厂釆用.1.4本课题研究内容本课题是研究某燃机电厂水处理工艺的技术改造.该电厂是从笑国通用电气公司引进建设的MS-6001B型燃气轮机组发电厂，总装机容fi97MW,是全国石油系统加人的重型燃气轮发电机组。原有水处理系统有两个,分别为传统的离子交换（1号）和反滓透加离子空换系统（2号）其中反渗透加离f交换系统已经运彳jrr年，设备严霾老化，故障频发，出水水质变差，已经不能满足生产耍求。因此改造的内容为原2号浄水系统。全面工艺典型组合为趙濾+反渗透+电除盐，该工艺具仃除盐率高，出水水质稳定,操作简单,系统维护容易等特点.在国内的电厂中逐步被采用肌。工厂组织相关人员进行了广泛调研，充分考电了匸艺运行的卷定性、先进性和经济性，决定采用全膜处理工艺。