華能海門電廠一期1號、2號機組

（21036MW）工程

鍋爐補給水處理系統(tǒng)設(shè)備（超濾、反滲透）2008年6月前言

以高分子分離膜為代表的膜分離技術(shù)作為一種新型的流體分離單元操作技術(shù)，由于具有高效率、無相變、低能耗、使用化學(xué)藥劑少、設(shè)備緊湊、自動化程度高、操作運行簡單和維護方便等突出的優(yōu)點，近幾十年來取得了令人矚目的發(fā)展。其中尤以超濾(UltraFiltration，簡稱UF)和反滲透(ReverseOsmosis，簡稱RO)技術(shù)在電力、石油、化工、鋼鐵、機械、電子、醫(yī)藥、食品等行業(yè)已得到廣泛的應(yīng)用，它即可應(yīng)用于脫鹽水、飲用水、海水和苦咸水淡化，也可應(yīng)用于廢水處理、物質(zhì)回收與濃縮等領(lǐng)域。自八十年代中期起，尤其是近年來電力行業(yè)長足的發(fā)展，超濾和反滲透技術(shù)在我國大型火力發(fā)電企業(yè)鍋爐補給水處理和廢水處理中得到越來越廣泛的應(yīng)用，并取得了預(yù)期的效果和成熟的應(yīng)用經(jīng)驗。超濾技術(shù)作為反滲透的預(yù)處理，它具有出水水質(zhì)穩(wěn)定，SDI值低，提高了反滲透膜的透水通量，節(jié)省延長了反滲透膜的壽命；反滲透技術(shù)作為補給水處理的預(yù)脫鹽裝置，大大減少了離子交換系統(tǒng)再生廢酸、廢堿的排放量，有利于環(huán)境保護，同時除去了水中的微粒、有機物和膠體物質(zhì)，對減輕離子交換樹脂的污染、延長離子交換樹脂的使用壽命都有著良好的作用。華能海門電廠在一期工程(2×1036MW)燃煤發(fā)電機組中，鍋爐補給水處理采用了先進的超濾和反滲透等膜分離技術(shù)+二級混合離子交換技術(shù)作為鍋爐補給水處理的系統(tǒng)，此系統(tǒng)共有2套UF裝置、2套RO裝置、2套一級混床裝置、2套二級混床裝置。

鍋爐補給水系統(tǒng)工藝流程：化學(xué)消防水池來的自來水→變頻升壓泵→自清洗過濾器→超濾裝置→超濾水箱→反滲透給水泵→反滲透保安過濾器→高壓泵→反滲透裝置→預(yù)脫鹽水箱→預(yù)脫鹽水泵→一級混床→二級混床→除鹽水箱→除鹽水泵→主廠房設(shè)計出力序號項目名稱取值計算或依據(jù)計算結(jié)果(t／h)1正常水汽循環(huán)損失（t/h）3040×1％×2612鍋爐吹灰用蒸汽損失（t/h）5×2103閉式循環(huán)冷卻水損失（t/h）3000×0.3%×2184凝結(jié)水精處理再生用水損失（t/h）2×245真空泵水封消耗及其它水耗（t/h）6×2126總計正常水汽損失（t/h）1057總計正常鍋爐補給水量（t/h）105正常制水時水量平衡圖14蓄水池139超濾裝置廢水池139超濾水箱2×250m31485%125反滲透19直接回用106混床系統(tǒng)

106除鹽3×3600m31105主廠房90%最大制水時水量平衡圖蓄水池196超濾裝置2×98廢水池196超濾水箱2×250m32085%176反滲透2×7526150混床系統(tǒng)

150除鹽水箱

3×3600m32148主廠房90%超濾系統(tǒng)超濾基本原理：超濾是一種流體在膜表面的切向流動，其利用較低的壓力驅(qū)動并按溶質(zhì)的分子量大小來分離和過濾，是一種物理分離過程，不發(fā)生任何相變。超濾膜的孔徑大約在0.002至0.1微米范圍內(nèi)（MWCO約為1,000-500,000）。溶解物質(zhì)和比膜孔徑小的物質(zhì)將作為透過液透過濾膜，不能透過濾膜的物質(zhì)被慢慢濃縮于排放液中。因此產(chǎn)水（透過液）將含有水，離子，和小分子量物質(zhì)，而膠體物質(zhì)，大分子物質(zhì)，顆粒，細菌，病毒和原生動物等將被膜截留，通過濃水排放、反沖洗和化學(xué)清洗而去除。超濾膜可反復(fù)使用并可用普通的清洗劑清洗。超濾系統(tǒng)的主要功能：除去水中的懸浮物、膠體、大分子有機物、細菌及病毒等，降低出水濁度及SDI值，改善反滲透系統(tǒng)的進水水質(zhì)。與傳統(tǒng)水處理技術(shù)相比，

超濾膜過濾的優(yōu)勢全自動系統(tǒng)占地面積小可簡易擴容的模塊化設(shè)計更少的人力需求化學(xué)清洗和監(jiān)控需要成熟的技術(shù)膜技術(shù)是一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)超濾系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)：

出力：2×98m3/h（25℃）裝置性能要求：水的回收率≥90%； 出水污染指數(shù)SDI≤2； 超濾膜使用壽命不少于5年（從制水成功之日起計算）超濾進水水質(zhì)要求：顆粒粒度：≤100μmpH：2-13超濾產(chǎn)水水質(zhì)：SDI：

≤1.0對大于1μm的顆粒的去除率：≥99.99%細菌、病毒的去除率：≥99.9999%污染指數(shù)(SDI)值污染指數(shù)(SDI)值，也稱之為FI(FoulingIndex)值是水質(zhì)指標(biāo)的重要參數(shù)之一。它表征了水中顆粒、膠體和其他能阻塞各種水純化設(shè)備的物體的含量。通過測定SDI值(根據(jù)ASTM方法4189-95，該方法在行業(yè)內(nèi)是公認的。)可以選定相應(yīng)的水純化技術(shù)或設(shè)備。在反滲透水處理過程中，SDI值是測定反滲透系統(tǒng)進水的重要指標(biāo)之一；是檢驗預(yù)處理系統(tǒng)出水是否達到反滲透進水要求的主要手段。它的大小對反滲透系統(tǒng)運行壽命至關(guān)重要。SDI值是測量通過47mm直徑，0.45μm孔徑的膜的流速的衰減。之所以選擇0.45μm孔徑的膜，是因為在這個孔徑下，膠體物質(zhì)比硬顆粒（如沙子、水垢等）更容易堵塞膜。流速的衰減被轉(zhuǎn)換成1到100之間的數(shù)值，即SDI值。SDI值越低，水對膜的污染阻塞趨勢越小。從經(jīng)濟和效率綜合考慮，大多數(shù)反滲透廠家推薦反滲透進水SDI值不高于5。超濾系統(tǒng)主要設(shè)備：變頻升壓泵、自清洗過濾器、超濾增壓泵、超濾裝置、超濾水箱、超濾反洗水泵、超濾反洗保安過濾器、凝聚劑加藥裝置、鹽酸加藥裝置、氧化劑加藥裝置、NaOH加藥裝置、控制儀表。超濾基本術(shù)語Cartridge–膜組件，為一密封的中空纖維膜組，F(xiàn)lux–通量，產(chǎn)水透過膜的流率，通常表達為每天每平方英尺膜面積產(chǎn)多少加侖的水（gfd），gfd=lmhx0.59Permeate

–超濾產(chǎn)水，也稱過濾出水Retentate

–濃水，也稱為濃縮物。進水中無法通過濾膜的部分，包括有濃度高于其進水中含量的被截留固體物。TMP–透膜壓差，為產(chǎn)水側(cè)和原水側(cè)進出口壓力平均值的差異，伴隨著運行時間的增加，膜污染的增加，TMP會逐漸升高，當(dāng)?shù)竭_設(shè)定值時，宜進行清洗。平均透膜壓差＝（P進＋P出）/2－P產(chǎn)水自清洗過濾器：100μm疊片式過濾器屬于精密過濾器，其工作原理是利用特級尼龍制成的疊片間的孔隙進行機械過濾。水中殘存的大于100μm的微量懸浮顆粒、膠體等顆粒，這種顆?？赡芏氯瑸V膜孔。隨著制水時間的增長，疊片因截留物的增多而污染，其運行阻力逐漸上升，當(dāng)運行至進出口水壓差達0.10MPa時，應(yīng)定時與超濾裝置同時進行反洗。每列超濾裝置配置一臺出力為108m3/h的100μm疊片式過濾器，采用強度較高的塑料外殼，內(nèi)裝4只濾元組合而成，外型為605X514X450mm，該疊片是由特級尼龍制成，它具有納污量大、壽命長、耐腐蝕、容易反洗的優(yōu)點。本工程采用的是以色列ARKAL公司的疊片式過濾器自動清洗過濾器

超濾裝置設(shè)置了2套裝置，每套裝置設(shè)計處理量為98m3/h，其運行情況為：運行20-30分鐘，反沖洗30秒。超濾膜可通過定期反洗和化學(xué)清洗，以恢復(fù)超濾膜的透水能力。化學(xué)清洗頻率為2~3個月，與反滲透裝置共用一套化學(xué)清洗系統(tǒng)。超濾膜分離技術(shù)具有占地面積小、出水水質(zhì)好、自動化程高等特點。采用德國MembranaSPES-55超濾膜作為反滲透系統(tǒng)的預(yù)處理，MembranaSPES-55超濾膜采用材質(zhì)為親水性的SPES/PES/PVP共混的中空纖維，其平均截留分子量為80,000Dalton，纖維尺寸(內(nèi)徑/外徑)為0.7mm/1.0mm，組件尺寸(外徑/長度)為12”組件(Φ310×1308mm)，具有耐壓、抗污染、使用壽命長等特點，且能長期保證產(chǎn)水水質(zhì)，對膠體、懸浮顆粒、色度、濁度、細菌、大分子有機物具有良好的分離能力。采用獨特的“七芯”設(shè)計，防止反洗過程對膜絲的沖擊，使反洗時水流分布更均勻。超濾裝置采用錯流過濾、定時頻繁反洗的全自動連續(xù)運行方式。原水是在中空纖維的內(nèi)部從一端流向另一端，而產(chǎn)水則是在原水流經(jīng)膜的過程中逐漸由內(nèi)壁向外壁透過（稱為內(nèi)壓式）收集后從產(chǎn)水端排出。被截留的懸浮物、細菌、大分子有機物、膠體等就堆積在纖維內(nèi)表面，此時UF膜的膜前與膜后的壓差會逐漸增加，需進行反沖洗，反沖洗水可利用超濾產(chǎn)水，反沖洗排出的水排放。但經(jīng)多次反沖洗后，可能在膜表面粘附著不易沖洗掉的污染物和微生物，經(jīng)運行一段時間后，當(dāng)其壓差增加到一定的值后，此時就采用含有一定濃度的化學(xué)藥劑的水進行加強反沖洗，以增強反洗效果，并起到清洗作用。一般化學(xué)藥品用鹽酸、次氯酸鈉、氫氧化鈉等。超濾裝置

超濾系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備是超濾裝置，而超濾裝置的核心部分為進口的超濾膜元件。本工程超濾膜組件采用德國MEMBRANA公司的UltraPES內(nèi)壓式中空纖維膜，每套超濾裝置由24根膜組件組成。超濾系統(tǒng)膜組件結(jié)構(gòu)中空纖維UF的結(jié)構(gòu)種類進水從纖維中間進入產(chǎn)品水透過膜外側(cè)反洗水內(nèi)壓式內(nèi)壓操作的過濾方式組件的運行方式正常產(chǎn)水程序：（產(chǎn)水時間為30min）產(chǎn)水1→正沖1→反洗→正沖2→產(chǎn)水2正沖1狀態(tài)描述打開反洗上排放閥，5s內(nèi)打開進水調(diào)節(jié)閥至一個定值（此值在現(xiàn)場安裝調(diào)試的時候調(diào)節(jié)至最合理狀態(tài)），確認閥門打開后打開殺菌劑泵→30s后關(guān)殺菌劑泵，2s后關(guān)反洗上排放閥、進水調(diào)節(jié)閥。反洗狀態(tài)描述打開反洗上排放閥、反洗進水閥，確認閥門打開后，打開超濾反洗泵→30s后打開反洗下排放閥，確認后關(guān)反洗上排放閥→30s后停反洗泵，關(guān)反洗進水閥、反洗下排放閥?；瘜W(xué)加強反洗①化學(xué)加強反洗1(加殺菌劑/堿)：此步驟在每完成十五次過濾后反洗時進行，控制NaClO投加量為3~5ppm。啟動反洗水泵時同時啟動加堿(NaOH)、殺菌劑(NaClO)計量泵，反洗完成停反洗泵和堿、殺菌劑計量泵，浸泡600s。

化學(xué)加強反洗②化學(xué)加強反洗2(加鹽酸)：加酸(HCl)反洗，控制HCl為10mg/L，浸泡600s，投加頻率為每常規(guī)反洗十五次后進行一次。啟動反洗水泵時同時啟動加酸(HCl)計量泵，反洗30S。絮凝劑加藥裝置絮凝劑PAC(堿式氯化鋁)的作用是將水中微小的膠體、懸浮物，甚至大分子有機物通過電中和、混凝、架橋、網(wǎng)捕使之形成較大顆粒的懸浮物。較大顆粒的懸浮物在通過超濾裝置時能截留下來。殺菌劑加藥裝置超濾裝置在加強反洗時，需添加一定量的殺菌劑以殺死附著在超濾膜面的細菌、微生物和藻類，在反洗時排出，以免堵塞超濾膜孔，從而恢復(fù)膜透水性能。以NaClO作為殺菌劑，加藥量為3-5mg/L。鹽酸加藥裝置鹽酸加藥裝置主要由鹽酸計量泵和控制柜組成并安裝在組合架上。主要是超濾裝置在加強反洗時根據(jù)需要添加一定量的鹽酸，以增強超濾反洗時對污物的去除。鹽酸投加量根據(jù)調(diào)試而定。NaOH加藥裝置NaOH加藥裝置主要由計量泵和控制柜組成并安裝在組合架上。主要是超濾裝置在加強反洗時根據(jù)需要添加一定量的NaOH，以增強超濾反洗時對污物的去除。NaOH投加量根據(jù)調(diào)試而定。超濾日常運行檢查

檢查周期檢查項目檢查方法或檢查點備注每班一次檢查有否漏水設(shè)備的各密封部位及附屬閥門等各處是否漏水如有漏水，找出漏水點位置及原因，及時止漏超濾系統(tǒng)的停用保護：超濾裝置停用一段時間，為了保護組件，其內(nèi)部應(yīng)浸泡在保護液中，以防細菌滋生。系統(tǒng)停用在3天以內(nèi)，每天應(yīng)以超濾透過液沖洗系統(tǒng)半小時以上，超過3天使用3～5wt‰的福爾嗎啉溶液作為保護液。反滲透系統(tǒng)反滲透基本原理及主要功能：當(dāng)在濃溶液上外加壓力（該壓力大于滲透壓）時，濃溶液中的溶劑就會通過半透膜流向稀溶液的一側(cè)，而溶質(zhì)由于半透膜的作用仍留在濃溶液的一側(cè)，這種現(xiàn)象就是反滲透。膜元件的水通量越大，回收率越高則其膜表面濃縮的程度越高，由于濃縮作用，膜表面的物質(zhì)濃度與主體水流中物質(zhì)濃度不同，產(chǎn)生濃差極化現(xiàn)象。濃差極化會使膜表面鹽的濃度增大，膜的滲透壓增大，鹽的透過率也增大，為提高給水的壓力而需要消耗更多的能量。反滲透系統(tǒng)是整個鍋爐補給水處理系統(tǒng)中最主要的脫鹽設(shè)備，主要功能是除去水中的陰/陽離子、溶解性膠體、小分子有機物等。反滲透系統(tǒng)對離子的除去率可以達到98%以上。反滲透現(xiàn)象圖解

(a)滲透；(b)滲透平衡；(c)反滲透本工程采用2套出力為75m3/h的一級三段反滲透處理裝置，每套裝置有14根壓力容器按8：4：2方式排列。壓力容器選用美國CODELINE的產(chǎn)品，材質(zhì)為優(yōu)質(zhì)增強玻璃鋼。每根壓力容器內(nèi)裝有6支美國海德能公司PROC10型復(fù)合膜元件，每套裝置使用PROC10復(fù)合膜元件84支，兩套裝置共使用168支膜元件，單支膜元件脫鹽率可達到99.5%以上，裝置脫鹽率為97%以上。PROC10復(fù)合膜元件具有低壓、高通量、高脫鹽率的優(yōu)點，從而可降低系統(tǒng)的運行壓力、降低了運行能耗、維持長期高產(chǎn)水量，延長了膜元件的使用壽命。某電廠反滲透裝置膜組件反滲透系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)：出力：2×75m3/h裝置性能要求：水回收率：≥85%脫鹽率：運行前三年≥97%，運行三年后≥95%膜的使用壽命及使用性能保證：≥5年（從制水成功之日起計算）反滲透進水水質(zhì)要求：余氯：≤0.1mg/L(控制為0)SDI：

≤4TOC：

≤2mg/LPH：4-11總Fe：≤0.05mg/l反滲透產(chǎn)水水質(zhì)：TDS：＜10ppm(三年內(nèi))SiO2：＜2%生水SiO2反滲透系統(tǒng)主要設(shè)備：反滲透給水泵、保安過濾器、高壓泵、反滲透裝置、預(yù)脫鹽水箱、反滲透沖洗水泵、還原劑加藥裝置、阻垢劑加藥裝置、堿加藥裝置、清洗裝置、控制儀表。保安過濾器：

5μm保安過濾器屬于精密過濾器，其工作原理是利用PP濾芯5μm的孔隙進行機械過濾。水中殘存的大于5μm的微量懸浮顆粒、膠體、微生物等顆粒，這種顆粒經(jīng)高壓泵加速后可能擊穿反滲透膜組件，造成大量漏鹽的情況，或堵塞膜孔，同時劃傷高壓泵的葉輪。隨著制水時間的增長，濾芯因截留物的增多而污染，其運行阻力逐漸上升，當(dāng)運行至進出口水壓差達0.10MPa時，應(yīng)更換濾芯。每列反滲透裝置配置一臺出力為88m3/h的5μ保安過濾器，采用304不銹鋼外殼，內(nèi)裝52根長40″的5μ濾芯，該濾芯是由聚丙烯噴熔制成，錐形結(jié)構(gòu)，深層過濾，它具有納污量大、壽命長、容易更換的優(yōu)點。在超濾裝置調(diào)試合格后，5μm保安過濾器可以投入使用。膜單元（RO模塊）由標(biāo)準(zhǔn)支架和壓力容器、連接管道及進水、濃水和產(chǎn)水總管組成。膜元件安裝在壓力容器中。壓力容器兩端有產(chǎn)水出口，位于端板的中心，進水和濃水口分別位于容器相對兩端。每只膜殼壓力容器可串連1－7只膜元件。產(chǎn)水濃水密封圈接管接管進水濃水壓力容器卷式膜元件斷面圖進水出水淡水淡水剛性支撐層超薄脫鹽層支撐織物進水出水反滲透運行要點及工藝參數(shù)◆環(huán)境溫度最低不得低于5℃,最高不得高于38℃。當(dāng)溫度高于35℃時，應(yīng)加強通風(fēng)措施。◆脫鹽系統(tǒng)的回收率80%。較低的系統(tǒng)回收率易于防止結(jié)垢和膜的污染，有利于延長膜的使用壽命?！艨刂汽}的透過量：鹽透過量與膜兩側(cè)的濃度差和溫度有關(guān)。因此應(yīng)控制系統(tǒng)回收率在80%左右，水溫最高不得大于30℃，最佳溫度22～25℃?！粽＿\行中膜元件受到滲透水的沖洗，所以只有在RO出水量下降10%或壓降增加15%或脫鹽率明顯下降或人為要求時，才對系統(tǒng)進行化學(xué)清洗。但為了保證系統(tǒng)長時間的安全運行，通常三個月至半年清洗一次。清洗時需要分段清洗，清洗方向與運行的方向相同，不允許反向清洗，以免發(fā)生膜卷伸出而損壞膜元件。還原劑加藥裝置本系統(tǒng)所采用的反滲透膜元件對余氯有較為嚴(yán)格的要求，為了確保RO系統(tǒng)正常的進水余氯指標(biāo)，向進入RO裝置的水中投加一定量的還原劑，使之發(fā)生脫氯反應(yīng)，以除去前處理漏過的殘余氯。本系統(tǒng)投加的還原劑為亞硫酸氫鈉（NaHSO3）。阻垢劑投加裝置采用的阻垢劑為高分子聚合物阻垢劑，該藥劑是一種分散型不含磷有機阻垢藥劑，它具有優(yōu)良的阻垢性能、細菌及微生物不易滋生、加藥量小等特點，特別適合于以地表水為水源的水處理系統(tǒng)。

加堿裝置投加堿（NaOH）以調(diào)節(jié)反滲透給水pH值，使CO2轉(zhuǎn)為HCO3-再通過反滲透裝置除去，以降低后續(xù)混床陰樹脂的負擔(dān)。

保安過濾器日常運行檢查

檢查周期檢查項目檢查方法或檢查點備

注每班一次檢查有否漏水設(shè)備的各密封部位及附屬閥門等各處是否漏水如有漏水，找出漏水點位置及原因，及時止漏檢查進出口壓力計算進出口壓力的壓差，壓差是否超過0.12MPa壓差超過0.12MPa,需要更換濾芯