中水作為水源的超臨界電廠水處理的工程實踐

孫霞

摘 ? 要：武漢某電廠是一個新建超臨界熱電廠，超臨界發電機組所用超純水配套的水處理面臨許多難題：所用水源為該市回收中水，含鹽量較高，夏季高溫，補給水含鹽量超標且pH值時高時低等一系列復雜工程問題。我們在多次現場試驗的基礎上，大膽引進水處理的新材料，探索復雜環境下的水處理工藝，實施水處理技術改造，嚴格控制了配套水處理的出水品質，保證了超臨界發電機組長期穩定運行，由此總結出幾點工程經驗，與國內外同行分享。

關鍵詞：水處理 ?反滲透 ?工藝優化

中圖分類號：X703 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）11（b）-0046-02

1 ?超臨界電廠對水質要求概述

超臨界機組給水中的鹽類物質幾乎全部被蒸汽溶解，當蒸汽被送至汽輪機膨脹做功，壓力逐漸下降，其溶解的雜質將析出并沉積在汽輪機葉輪上，特別是銅化合物在超臨界時很難除去，使汽輪機出力下降，并將會加快爐管的超溫，爆管事故。為此，必須采取以下二項措施：

其一、配備完善的補給水精處理系統，減少水汽腐蝕和消除銅鐵離子含量。

其二、在特定地區的電廠水處理采取特定的工藝優化，確保安全經濟運行。

2 ?反滲透（RO）系統

反滲透（RO）系統是水脫鹽工藝的核心裝置，只允許體積小于0.0001μm的水分子和溶劑通過。滲透膜類別為聚酰胺膜，膜型式為卷式復合膜，該種型式的膜的除鹽率可達99.5%，由于RO膜容易受到進水pH值，進水鹽濃度和水溫的影響，因此RO膜運行前對水質有嚴格的要求[1]。

2.1 進水pH值

進水pH值對RO膜脫鹽率有較大影響，由于水中溶解的二氧化碳受pH影響較大，pH低時，會以氣態二氧化碳形式存在，容易透過反滲透膜，脫鹽率較低。隨pH升高時，氣態二氧化碳會轉化為HCO3-離子，脫鹽率也逐漸上升。但當pH高于8.5時，脫鹽反而下降且結垢傾向十分明顯。進水pH在7.5 ～ 8.5之間時脫鹽率達到最高。為了保證進水的pH值在合理的范圍（7.5～8.5），我們建立了進水水質在線pH檢測及自動加藥系統，通過在線監測進水水質pH值，PLC控制實現自動化加堿或加酸，確保進水pH值在7.5 ～ 8.5之間。

2.2 進水鹽濃度

透鹽率正比于反滲透膜正反兩側鹽濃度差，進水含鹽量越高，濃度差也越大，透鹽率上升，從而導致脫鹽率下降。我們在RO反滲透膜系統前加裝了用陰離子交換樹脂（R-OH）以除去進入反滲透膜水中的SO42-離子和Cl-離子。實踐證明：增設離子交換裝置，極大地提高了反滲透膜脫鹽率的同時，還極大地延長了原設計反滲透后級水處理“陰陽混床”使用壽命。并使其總的經濟運行費用有所下降。

2.3 進水溫度

溫度對反滲透的脫鹽率，膜壓降影響最為明顯。夏季環境溫度很高，進入反滲透膜的水溫就更高了，高溫大大削弱了反滲透膜裝置水處理能力。控制水溫顯然難度比較大，但是我們可以通過在反滲透（RO）裝置前增加一套納濾裝置降低給水的含鹽度來保證反滲透（RO）裝置的脫鹽率[2]。

3 ?納濾系統

為解決高溫時反滲透膜脫鹽率降低的問題，在原設計反滲透膜系統之前加裝了一套耐高溫（70℃）的納濾系統（型號為PRO_NF8040HR）[3]。其優化后的工藝結構如圖1所示。

納濾系統與反滲透系統的水回收率不是第一級納濾系統水回收率乘以第二級反滲透系統水回收率，計算系統總水回收率應該采用以下公式：系統總的回收率=總的產水量/總的進水量×100%。

設兩級系統的進水量為Qr，二級系統回收率為Re2=Qp2/Qf2=Qp2/Qp1，一級系統回收率為Re1=Qp1/Qf1，則兩級系統回收率

式中Re2，Qp2，Qf2，分別為二級系統回收率，產水量，進水量;Re1，Qp1，Qf1分別為一級系統回收率，產水量，進水量;Qc1為一級濃水量，優化后系統回收率可達到85%以上，遠高于優化前65%[4]。

新增納濾一級系統的給水pH值在7～7.5，則產水的pH值將會低于7，即此時反滲透給水的pH值低于7，使得反滲透脫鹽率降低，這與提高脫鹽率相矛盾。因此必須調整二級系統給水pH值。在二級系統給水由PLC控制自動加堿使pH值調整為7.8 ～ 8.3之間。優化二級系統工藝尤為重要，絕不是簡單增設一級納濾系統得到的效果更好。只有精心優化工藝，才能得到預期的效果。

4 ?結語

本文聚焦于武漢地區某電廠水處理工藝優化及主要影響反滲透膜技術為核心水處理運行參數控制，擬解決關鍵問題：

（1）解決該電廠污水回用時的pH值時高時低的問題。

（2）解決該電廠含鹽量高的苛刻的條件下運行的問題。

（3）解決夏季高溫時，嚴重影響反滲透膜為核心水處理脫鹽率等問題。極力推廣應用水處理近年來迅速發展起來的納濾膜技術，充分利用其耐高溫、耐污染等突出特點，著重就反滲透膜致命缺點以及引進納濾膜技術的必要性進行闡述并實現了1+1>2 的效果。

參考文獻

[1] 靖大為，席燕林.反滲透系統優化設計與運行[M].化學工藝出版社，2016.

[2] 程達慶，姬廣勤.化學水處理設備與運行[M].北京：中國電力出版社，2008.

[3] 華能熱電廠初步設計，《電廠化學部分設計說明書上、下冊》，中國電力工程顧問集團中南電力設計院，2013： 2-15，52-57.

[4] 田正鑫.淺析反滲透技術在電廠中的應用[J].科技創新與應用，2012，23（52）：30-31.