二級RO和EDI新工藝組合在天然氣熱電廠中的應用

張 俊

（中電環保股份有限公司，江蘇 南京 211100）

1 工程概述

黃埔電廠天然氣熱電聯產工程建設2臺400 MW級（F級改進型）燃氣-蒸汽聯合循環熱電聯產機組鍋爐補給水系統，其采用“超濾+一級反滲透RO+二級反滲透RO+EDI除鹽”工藝。本工程鍋爐補給水處理系統的水源采用廣州市珠江水，根據進水水質的分析和鍋爐對補給水的水質要求，該工程項目在建設中采用了“全膜法工藝”[1]。該工藝穩妥地利用先進技術和設備，確保水系統的處理效果，并在設計中采用適合我國國情的自動化儀器及監測儀表，提高了自動控制及管理水平。該工藝還采用模塊化標準系統，占地面積小，可有效減少土建投資。整個鍋爐補給水處理系統設備經調試和實際運行，其出水水質穩定達標，且系統運行操作簡單、維護量小。

2 設計方案

2.1 原水水質

原水采用廣州市珠江水，在不同時期對其進行采樣，水質報告見表1。

表1 廣州市珠江水采樣水質情況表

2.2 設計產水水量

根據黃埔天然氣熱電聯產項目鍋爐補給水的要求，系統設計為4×215 t/h超濾裝置（凈出力）+4×184 t/h一級反滲透裝置+4×171 t/h二級反滲透裝+4×154 t/h EDI裝置，并且要3用1備。

2.3 設計產水水質

根據鍋爐補給水的要求，設計除鹽水的產水品質需要達到如下標準：硬度：≈0 mol/L；二氧化硅：≤10 g/L；電導率（25℃）：≤0.10 S/cm；TOC：≤200 g/L。

2.4 GETM EDI 進水技術要求

2.4.1 使用條件

最高運行壓力：4.14 MPa；最高運行溫度：45 ℃；連續運行pH值范圍：2～10.6；短期清洗pH值范圍：1～12；單只膜組件最大壓差：0.07 MPa；允許游離氯含量：＜0.1 mg/L。

2.4.2 裝置運行時脫鹽率（10℃時）

機組168 h期間≥97%，三年內≥96%，五年內≥95%，除滿足脫鹽率外，產水化學指標還需滿足EDI裝置進水要求，具體指標如下：活性硅＜250 g/L；二氧化碳＜2 mg/L；鐵＜50 g/L；錳＜50 g/L；TOC＜500 g/L；硬度（以CaCO3計）＜500 g/L；電導率<20 μS/cm（25 ℃）；pH值范圍為5～9；SDI15＜1。

2.4.3 特別說明

各類進水水質指標不能獨立分析，各進水水質指標相互之間有很強的邏輯關系和制約關系，需要綜合分析各類進水指標存在的條件，選擇穩定和經濟性的工藝手段解決EDI的進水負荷。

2.5 系統工藝

結合以往項目經驗和使用方對工藝的要求，我公司最終在該項目確定采用“超濾UF+一級RO+二級RO+EDI”的工藝流程[2]。該工藝的特點有：運行程序簡單，實現自動化容易，自控閥門少，故障點少；不需要酸、堿、中和系統及樹脂罐，沒有酸堿廢污水排放；連續產水且水質穩定無波動。

本工程鍋爐補給水處理系統的詳細工藝流程如下：

水工來混凝、澄清、過濾后的清水→超濾升壓泵→自清洗過濾器→超濾裝置→超濾產水箱→一級反滲透升壓泵→一級反滲透保安過濾器→一級反滲透高壓泵→一級反滲透裝置→一級反滲透產水箱→二級反滲透高壓泵→二級反滲透保安過濾器→二級反滲透裝置→二級反滲透產水箱→EDI升壓泵→EDI保安過濾器→EDI裝置→除鹽水箱→除鹽水泵→主廠房[3]。

2.6 部分設備設計參數

2.6.1 二級反滲透系統

（1）反滲透裝置

數量：4套；系統設計出力：171 m3/h；套；系統回收率：90%；系統設計溫度：25 ℃；

運行壓力：0.8～1.4 MPa 。

（2）膜元件

膜型號：AK8040F-440；單根元件的有效膜面積：37 m2/ 根；膜元件總數量（4套）：600根；膜品牌：美國GE。

2.6.2 EDI 除鹽系統

（1）EDI裝置

數量：4套；設計出力：154 m3/h；套；回收率：90%（10℃）；產水電導率：≤0.1 mS/cm（10℃）；產水二氧化硅（SiO2）：≤10 μg/L；運行壓力：0.3～0.5 MPa。

（2）EDI模塊

數量：27塊/套，4套共計108塊；型號：L3X；單模塊設計出力：5.7 m3/h·塊；單模塊最大出力：8.0 m3/h.塊；模塊品牌：美國GE。

3 現場運行數據

3.1 二級 RO 設備運行分析

（1）膜回收率達到83.3～85.5%；（2）膜進出水段間壓力差為0.10 MPa；（3）膜脫鹽率為98%以上,見表2。

表2 二級RO運行數據表

3.2 EDI 設備運行分析

（1）EDI設備回收率為88.3～90%，達到設計回收率要求；（2）EDI產水電導率達到設計產水水質；（3）EDI產水二氧化硅達到設計產水水質。見表3。

表3 EDI設備運行數據表

4 結論和建議

在對本項目的原水水質進行完整分析的條件下，采用“二級RO+EDI”的主體工藝技術，實現了節省初期工程投資、節約土地、減少運行電能消耗及生產高品質除鹽水的目的[3]。EDI技術憑借其獨特的技術優勢，在國內的應用時間也已經超過20年，EDI技術可以真正減少酸堿、并實現節能環保，但是要想讓更多的企業能夠應用EDI技術，必須研發科學的EDI應用工藝技術，針對不同的水系，采用不同的EDI整體工藝技術，這樣才能實現EDI的投資價值。

相信EDI技術在水處理工藝中能夠完全替代混床，其應用范圍也日益廣闊。