内蒙古京隆发电有限责任公司锅炉补给水处理工程

1、内蒙古京隆发电有限责任公司锅炉补给水处理工程工程概况内蒙古京隆发电有限责任公司位于内蒙古自治区乌兰察布丰镇市，由北京能源投资（集团）有限公司、中国华电集团公司、内蒙古蒙电华能热电股份有限公司共同出资建设。此次的“丰电三期”工程，建设两台2600MW亚临界燃煤直接空冷型机组，并留有扩建四期2600MW直接空冷机组的接点。工程总投资511268万元，占地75.1587hm2，两台机组计划分别于2006年和2007年投产，向京津唐电网送电。该项目被内蒙古自治区发展和改革委员会列入华北电网“十一五”电力规划，是保障北京2008年奥运会用电和解决今后京津唐地区发展用电的重要电源基地，在增加蒙西电网“西电

2、东送”能力，保证蒙西电网西电东送容量稳定方面有十分重要的地位。该项目在环保方面采用高效静电除尘和城市中水回收技术。此工程于2005年2月签定锅炉补给水处理系统采购合同。原合同中水处理工艺为超滤-反渗透-阳离子交换-阴离子交换-混床。但由于全膜法水处理工艺，即超滤-反渗透-反渗透-EDI的水处理工艺在此工程应用具有明显的技术优势，且在节能降耗方面可以为用户带来良好的经济效益。所以，经业主、设计单位、供货单位协商后，决定在不增加投资额度的前提下，将原工艺变更为技术更为先进且更为环保的全膜工艺。主体设备供货日期为2005年10月，2006年8月开始调试，2006年10月开始向后续设备供应合格水，至今

3、运行稳定。工程设计单位：北京国电华北电力工程有限公司，北京格兰特膜分离设备有限公司参与了部分设计。工程供货单位：北京格兰特膜分离设备有限公司工程施工单位：天津电力建设公司工程调试单位：北京格兰特膜分离设备有限公司、华北电力科学研究院有限责任公司本工程以中水再利用和全膜法水处理为主要特征。设计概要场所：施工位置在已建成的厂区扩建端。原水情况：本期工程的工业水源在运行初期主要为老厂工业排污水，待丰镇市污水处理厂系统完善后利用城市中水作为主要供水水源。在设计时，需考虑直接采用老厂工业排污水的可能。其水质分析见表1。产品水要求：水量为150 m3/h；水质满足高压锅炉补给水水质标准，二氧化硅(SiO2

4、)20g/L；电导率(25)0.1S/cm。工艺流程：预处理系统管道混合器(添加絮凝剂） 波节管换热器 丝网过滤器 超滤 超滤产水箱（2200 m3） 反渗透供水泵 （添加阻垢剂和还原剂及盐酸）管道混合器 5m保安过滤器 一级RO高压泵 一级RO装置（添加NaOH） 级间水箱级间水泵5m保安过滤器 二级RO高压泵 二级RO装置 反渗透水箱（200m3） EDI给水泵 EDI精密过滤器EDI装置 除盐水箱（22000 m3） 除盐水泵 主厂房供货范围：包括水处理设备主机、膜组件、水泵、阀门、管道、附属设备，以及控制设备、仪表等。其中控制系统中的工控机负责对系统的运行状态、报警和主要工艺参数进行监

5、视和管理，还可以实现对设备的联锁保护及设备的远程/就地切换等控制功能。平面布置：见图1。设施规模：超滤系统出力按454 m3/h、双级反渗透系统的出力按284 m3/h、EDI出力按275 m3/h设计。膜单元设备配置：超滤装置数 量： 4套 每套膜组件出力： 54 m3/h每套膜组件数量： 18支 膜件型号： SV-1060C膜组件品牌： 加拿大/Savier使用年限： 5年 中空膜内/外径： 1.2mm/1.8mm每支膜过滤面积： 40 过滤分子量： 45000道尔顿 膜材质： PS（modified） 单膜件出力： 3-6 m3/hr最大工作压力： 0.4Mpa最高工作温度： 45.0

6、工作形式： 内压式 pH范围： 反冲洗过程总耗时： 30-60sec反洗强度： 298-340 L/h反冲洗周期： 15-60min反冲洗过程投加药品： NaClO化学清洗周期： 180天 化学清洗时间： 30-60min外壳材质： PVC/ABS一级反渗透膜装置系列数量： 2套 单套设备出力： 99m3/h单套排列方式： 12-6膜元件型式及型号： 卷式LFC3-LD 平均脱盐率： 99.6%最低脱盐率： 99.5%有效膜面积： 400ft2 材料： 芳香族聚酰胺复合材料 最高操作压力： 600psi最高进口温度： 45 给水余氯:0.1ppm给水SDI5使用PH值范围： 膜元件总数量： 1

7、082支 使用年限： 5年 制造商： 美国海德能 膜壳:Codeline/美国 数量： 182套 材质： 玻璃钢 二级反渗透装置系列数量： 2套 单套设备出力： 84m3/h单套排列方式： 6-2膜元件型式及型号： 卷式ESPA4-8040平均脱盐率： 99.2%最低脱盐率： 99.0%有效膜面积： 400ft2 材料： 芳香族聚酰胺复合材料 最高操作压力： 600psi最高进口温度： 45 给水余氯:0.1ppm给水SDI5使用PH值范围： 膜元件总数量： 322支 使用年限： 5年 制造商： 美国海德能 膜壳:Codeline/美国 EDI装置系列数量： 2套 单套设备出力： 75m3/h

8、膜组件： 型式及型号： 板式CP-3600最高操作压力： 60psi最高进口温度： 45 进水TEA25ppm进水PH总硬度:0.5ppm膜组件总数量： 252块 使用年限： 5年 制造商： 加拿大/Canpure工艺设计特点针对低污染水源选取相应抗污染过滤元件超滤组件选定品牌为加拿大Savier /SV-1060C，工作形式为内压，有利于污堵物质的反洗去除；截留分子量为45000道尔顿，产水质量好，有利于后续设备的稳定运行；膜丝采用软浇注专利技术，韧性更强；膜丝为电中性材质，通量恢复更容易；膜丝亲水性处理，过滤通量高，运行压力低；采用较粗内径的毛细管超滤丝，抗污染和可恢复能力更强。一级反渗透

9、膜选定品牌美国海德能抗污染膜LFC3-LD，浓水采用宽通道（31mil）形式，以减少阻力并增加抗污染能力；膜表面呈电中性，增加了抗污染能力；降低了适膜表面与水的接触角度，提高了膜的亲水性；平均99.7%的高脱盐率。利用二级反渗透代替复床利用二级反渗透代替复床除盐具有下述优点：无化学废液及废酸碱排放，无废酸碱的中和处理过程，无环境污染；水的处理仅依靠水的压力作为推动力，其能耗在许多处理方法中最低；系统简单，操作方便；设备占地面积少；运行维护和设备维修工作量极少；可连续产水，无运行中停止再生等操作，使产品水质无忽高忽低的波动。对高参数锅炉补给水处理，反渗透更具有常规离子交换处理方式难以比拟的优异特

10、色：二氧化硅脱除率可达99.5%，有效地防止了高参数发电机组随压力升高对SiO2选择性携带所引起的硅垢，避免了天然水中硅对离子交换树脂的污染，造成再生困难、运行周期短的影响，为后续设备的可靠运行提供保障。利用大通量反渗透膜组件降低成本二级反渗透膜采用美国海德能低压大通量膜ESPA4，具有超低的运行压力（比常规的低压复合膜的运行压力降低了2540%）；较高的水通量，节省运行电耗。本项目二级反渗透系统经特殊设计，单支膜平均产水量达到2.65 m3/h，运行入水压力1.40MPa，减少了膜组件的数量，有效降低了投资成本和运行费用。利用EDI代替混合离子交换器利用EDI代替混合离子交换器除盐具有下述优

11、点：无化学废液及废酸碱排放，无废酸碱的中和处理过程，无环境污染；自动化程度高，操作方便；设备占地面积少；模块化组件，运行维护和设备维修简单且工作量小；可连续产水，无运行中停止再生等操作，使产品水质无忽高忽低的波动；对SiO2的清除有较好的效果。 利用先进工艺和技术保证产水质量 EDI膜组件选定品牌加拿大Canpure/ CP-3600板式组件，在组件设计和系统应用上，拥有多项专利，技术成熟，产品水质稳定，性价比高。在系统正常工作的条件下，出水水质可以稳定运行在电导率0.07S/cm（电阻率14Mcm以上），二氧化硅(SiO2)6g/L，完全满足高压锅炉补给水水质标准。 离子交换工艺与全膜法工艺

12、的比较占地面积原设计中离子交换工艺的阳、阴、混床体、树脂清洗罐、脱碳塔、酸碱储罐、酸碱计量箱、酸雾吸收装置，以及再生水泵和中和水池，共计占地面积约为990m2左右。取而代之的是全膜法工艺中的加碱装置、过滤器、二级反渗透和EDI设备，共计占地面积约为150m2左右。设备投资 一般来说，全膜法工艺的设备投资成本会高于包括离子交换的原设计工艺。但是由于该工程利用大通量的二级反渗透膜和性价比较高的EDI组件，加之土建投资上的差距，使业主的总投资费用相对于原工艺略有降低。运行成本运行成本低于传统离子交换工艺。离子交换工艺运行成本见表2。全膜法运行成本见表3。自动化程度传统离子交换工艺操作较复杂，且难以实

13、现自动化控制，特别是树脂由于频繁接触酸碱导致的老化失效，以及反复擦洗导致的破碎损失等定期补充工作，需要配备相应操作和保全人员。而建立在全自动化控制模式基础上的全膜法工艺，运行维护和设备维修简单且工作量小，劳动强度低，顺应现代化企业的发展要求。产品水质全膜法工艺和离子交换工艺的出水水质，在正常条件下属于同一水平。但离子交换设备的再生周期会随着原水水质波动、再生液纯度变化、再生操作质量不同而发生变化，产品水的质量也因此难以保证。而全膜法工艺因为有超滤、双级反渗透为预处理，使EDI进水条件得到有力保障；再加上加拿大Canpure/EDI成熟技术的依托，通过简单又可靠的操作控制，即可使出水水质维持在较

14、高水平。水回收率离子交换工艺流程的回收率为65.5%左右，水量平衡图见图2。全膜法工艺流程的回收率为67.8%左右，水量平衡图见图3。值得注意的是：由于二级反渗透浓水和EDI浓水水质远远好于源水，且水量约占一级反渗透给水的20%，由此混合水作为一级反渗透给水使得一级反渗透的水利用率提高到80%。总结 此此工程于2006年10月开始投入运行，并向后续设备供应合格水。稳定运行数据如下：超滤系统入水压力0.1MPa，浓水0.08MPa，产水0.07MPa，产水量210 m3/h，SDI平均值为1.0左右；一级反渗透入水压力1.21MPa，段间1.15MPa，浓水出1.05MPa，产水量198 m3/

15、h；入水电导780S/cm，产水电导6.2S/cm，脱盐率为99.2%；二级反渗透入水压力1.40MPa，段间1.25MPa，浓水出1.06MPa，产水量168m3/h，加碱后入水电导为16S/cm，产水电导0.58S/cm，脱盐率为96.4%；EDI系统直流电压200V，单组件电流2A，产水量150m3/h，电阻率14Mcm，二氧化硅6g/L。缺少运行数据的截止时间？全膜法水处理工艺在此工程得到了成功的应用。与传统的离子交换水处理工艺相比较，全膜法水处理工艺具运行稳定、出水水质好、运行成本低、自动化程度高、节水、占地小等诸多优点。随着我国环保事业的不断发展，人们对环境保护意识的提高，全膜法水

16、处理工艺二十一世纪水处理技术的最佳组合将得到更加广泛的应用。表1：水质分析项目 单位 数据 全硬度 mmol/L3.96pH值 9.0溶解固形物 mg/L570.77悬浮物 mg/L1含盐量 mg/L529二氧化硅 mg/L41.77CODMnmg/L25BOD5mg/L2氨氮 mg/L2.5油 mg/L2表2：传统离子交换工艺运行成本 序号 费用来源 单位时间 用量 估算单价元 成本 元/吨 1.运行电耗 157KW0.400.421.阻垢剂 0.648Kg/小时 60.000.261.超滤膜 72支/5年 150000.161.5um过滤芯 70支/6月 500.011.反渗透膜更换 19

17、2支/5年 59500.181.阳床酸再生费用 0.261.阴床碱再生费用 0.091.混床酸再生费用 0.011.混床碱再生费用 0.011.树脂补充 10%/年 阳树脂6800/吨 阴树脂14400/吨 0.061.复床再生水耗量 200吨/次 5.420.041.混床再生水耗量 200吨/次 5.420.021.复床再生电耗量 90KW0.650.0261.混床再生电耗量 50KW0.650.0131.废水处理费 250吨/次 4.00.071.人工费用 12人 240000/年 0.19合计 注：酸碱运输费未计入运行成本中。 5.42表3：全膜法运行成本 序号 费用来源 单位时间 用量

18、 估算单价元 成本 元/吨 1.运行电耗 210KW0.650.911.阻垢剂 kg/小时 60.000.481.超滤膜 72支/5年 190000.201.微米过滤芯 70支/6月 500.011.一级反渗透膜更换 204支/5年 59500.181.二级反渗透膜更换 60支/8年 55000.031.EDI组件更换 50块/8年 210000.091.人工费用 4人 80000/年 0.06合计 4.91图1：平面布置图2：离子交换工艺水量平衡图图3：全膜法工艺水量平衡图5、主要设计描述 以山东利津利华益集团第三期工程为例：5.1 超滤装置 系统设计超滤装置6套，设计出力144m3/h，产

19、水SDI3，系统利用率90%。采用全自动控制方式，根据用户需求，6套超滤装置即可同时运行，也可单独运行。本工程超滤系统采用高水通量、特殊结构设计的抗污染、高强度和高恢复性的Savier超滤膜元件。超滤膜的过滤精度、抗污染性和膜破损（断丝）是选择超滤膜组件首先要考虑的三个关键问题。较高的过滤精度可以保证产品水的质量；较高的抗污染性和污染后的可恢复性可以延长超滤膜及组件的寿命；降低膜破损和避免断丝更对产水质量和膜组件寿命起到至关重要的作用。而Savier超滤膜可以很好的解决以上三方面的问题，使该产品具有如下特点：（1）较高的过滤精度 用于水处理的超滤膜截留分子量一般为30000300000 道尔顿

20、。Savier超滤膜截留分子量为45000 道尔顿。这样的截留分子量大大地提高了Savier超滤膜过滤水的水质。在用于反渗透预处理时，Savier超滤膜产水的SDI一般小于1，可以保证小于2。通常情况下，截留分子量越低的超滤膜水通量越低，但是，Savier超滤膜具有良好的亲水性和理想的孔隙结构，因此Savier超滤膜在保证高水通量的同时，提高了过滤精度。（2）较强的抗污染性及可恢复性 永久亲水性Savier超滤膜采用永久改性聚砜材料制成。Savier超滤膜经过成膜液共混亲水专有技术和成膜后亲水后处理专利技术，使得膜表面的亲水性得到深化和固定。这样处理得到的超滤膜在干燥、有机污染和油污染后其亲水性仍然得以保留。因此Savier超滤膜的抗污染性和被污染后的可恢复性均得到明显提高。另外，由于亲水性的提高与深化，膜的通量也同时得到较大的提高。较大的毛细管膜内径不难想象较粗的毛细管内径在同等条件下具有更好的抗污染性和可恢复性，但是同样外形尺寸的超滤膜组件，内部填充的毛细管膜直径越大，其中填充的毛细管膜的膜面积就越小。事实上在众多的实例中发现同样外形的膜组件，虽然较粗的毛细管膜组件膜面积较小，但是在同样的组件产水量的情况下其抗污染能力明显高于较细的毛细管膜组件。Savier超滤膜彻底摒弃了抗污染能力较差的小内径（0.6mm-0.8mm