EDI在燃機電廠中的應用改進

丁志剛

摘 要：EDI作為一種先進、環保的水脫鹽技術在燃機電廠應用過程中遇到的問題，對這些問題進行分析并提出相應的建議措施，同時，根據措施進行了相應的改造。

關鍵詞：電廠；水處理；除鹽

EDI是在外接直流電場作用下，以電位差為推動力，利用離子交換膜的選擇透過性使溶液中的離子做定向移動以達到脫除電解質的膜分離操作[1]。在運行過程中無需酸堿再生，也沒有酸堿廢水排放，綠色環保，而且運行連續穩定，自動化程度高，占地面積小，投資少，因此在電廠中的應用越來越多。但是在使用過程中仍然存在一些問題，需要在設計之初來完善避免。

南方濱海某電廠為燃機電廠，鍋爐補給水系統流程為：一體化凈水器→機械過濾器→盤式過濾器→超濾→一級紫外殺菌器→一級反滲透→二級紫外殺菌器→二級反滲透→三級紫外殺菌器→EDI。使用的EDI品牌2005年—2011年為GE公司生產的MK-2ST，2012年至今為西門子公司生產的INOPURE系列的LX30。兩種品牌的EDI在濃水通道上采用的技術有較大的差異，在生產運行中都發現了一些缺陷，我們在使用過程中對所發現的問題進行了總結分析，有的問題是設計院在設計過程中按照業主要求對成本壓縮過高產生的，有的問題則是廠家對產品設計考慮不周產生的，現就這些問題做如下分析。

成本問題，有的EDI在設計上是1拖多類型，即一個總電源對應多個模塊，調節電源電壓，所有模塊的直流電壓都跟隨改變，這樣做的優勢就是在施工階段布線簡潔，投資成本低（只有一個電源模塊），但在實際運行中發現，這樣的設計出現的問題很多，根據兄弟電廠的反饋得知由于各個模塊個體上的差異，使用一個EDI直流電源對應多個模塊，由于每個模塊的內阻不同，在電壓相同的情況下，通過各個模塊的電流差異較大，離子遷移的速率不同，隨著運行時間的增加，有的模塊率先結垢，通道堵塞，產水量減低，離子遷移變慢，脫鹽率降低。此時的解決辦法，一是停下設備進行化學清洗，二是不停設備調大電源電壓，維持脫鹽率，最終結果就是膜堆燒毀。如果在設計上進行每個電源對應每個電源，雖然施工階段，投資會有所增加，但是在實際生產運行中，可以根據模塊的差異對加在兩邊的電源進行單獨調節，這樣做增加了模塊的運行時間，減少了模塊的清洗次數，延長了模塊的使用壽命，從而減少了運行費用，長遠上來看是劃算的。

EDI在設計階段進水要加裝精濾器（送水泵出口）和紫外殺菌器（送水泵入口），產水管出口加裝膜濾器。由于EDI屬于較貴重的設備，其對進水的要求比較嚴格，尤其是一些雜質、細菌等，如果進水指標沒有控制好，很容易發生污堵，從而導致膜堆的損壞，因此在送水泵出口加裝精濾器（1μm濾芯）可以避免水箱和管道中的腐蝕產物等雜質進入膜堆通道，而紫外線殺菌器則可以控制進入模塊的細菌和病毒等有機物（不可以加化學藥劑來殺除這些物質尤其是氯系殺菌劑，會對膜堆造成不可逆轉的傷害）。在產水側加裝膜濾器（0.22μm），膜濾器相當于傳統混床后面的樹脂捕捉器，因為EDI中也含有樹脂，隨著運行時間的增加，樹脂也會破碎，也有幾率通過管道進入鍋爐系統，造成爐水PH降低，而加裝了膜濾器，不但攔截管道中的其他雜質，而且對破碎的樹脂也進行了攔截，使其不能進入鍋爐，保障了機組的安全性。

不同廠家產品的固有特性對設備運行的影響，如該公司最先使用的是GE公司生產的MK-2ST模塊，該模塊采用了濃水加鹽循環技術。濃水室加鹽（主要為分析純氯化鈉）的意義是：

①減少濃水室鈣鎂離子攜帶電流的機會，降低鈣鎂離子的流動通量、降低結垢的速率；

②增加濃水室的電導率，促進離子的遷移，增加對垢類的溶解，減少濃水室結垢的趨勢。而濃水循環的意義在于提高設備的整體回收率（90-95%）。該公司的技術充分利用快速提高濃水的電導率，可以快速達到電離平衡，電壓波動較小。缺點是濃水加鹽需要一套加鹽設施和濃水循環泵，增加了投資、運行費用和維護費用，增加了濃水的TDS，在陽極產生了氯氣，產生鹽橋和電弧的機率增加[2]。還有就是由于加鹽裝置的原因，使得一些雜質從加鹽管道進入濃水通道，導致濃水通道的堵塞（該司還曾發生過供應商提供的氯化鈉藥劑含碘，發生了碘與水反應生成的羥基自由基對樹脂的氧化性破壞導致膜堆產水量的下降）。隨著運行年限的增加，設備逐漸老化，EDI膜堆的產水水質和產水量已經不能滿足生產的需要，需要進行整體的更換。該公司經過比較分析，最終選用了西門子公司生產的LX30膜堆，該膜堆采用的是全填充技術，即在濃水與極水室中也用樹脂進行填充，極水通道與濃水通道合為一個通道。正常情況下樹脂的導電率要高于溶液，而且還減少了加鹽造成的二次污染；就濃水再循環而言，LX30膜堆簡化了水路及電路的控制，降低了投資和運行維護成本，因此在運行上應該更為穩定，但在實際運行中，我們卻發現LX30膜堆運行的初始階段，電壓過高，大約在380V左右（GE的電壓在180V左右），隨著時間的增加，濃水電導逐漸上升，4個小時后，電壓才降到280V左右。每次啟動的間隔時間越長，啟動電壓越大（最高達到500V），達到平衡的時間越長，我們經過分析認為，進水電導過低，濃水中的樹脂長時間浸泡在超純水中，進行了樹脂交換，剛啟動時由于沒有加鹽系統的輔助，電阻過高，為了達到設定的運行電流，此時電源自動調節電壓來適應高電阻，隨著運行時間的增加，濃水中的導電離子逐步增加，電阻減少，電壓才慢慢降低，達到電離平衡，但是一般達到這個平衡時間需要4個小時左右，因此為了縮短這個時間，較快的達到合格的產水水質，我們建議還是增加濃水循環系統，但是不增加加鹽系統，使得較高電導的濃水在濃水通道的循環時間增加，來增加電導率降低電壓。

經過多年的運行表明，EDI在電廠中的應用前景非常廣闊，只要在設計階段根據選用的膜堆特性制定完整詳盡的方案，在日常運行時，多注意參數的變化，根據參數變化及時進行設備的優化調整，EDI的使用壽命完全可以達到要求，同時產水水質完全可以滿足鍋爐補給水的需要，保障機組的安全運行。

參考文獻：

[1]陸柱，蔡蘭坤，叢梅.給水與用水處理技術[M].北京：化學工業出版社，2004.

[2]IONPURE連續電去離子產品介紹說明書.