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大唐黄岛发电厂反渗透海水淡化技改创新的措施与效益
大唐山东电力检修运营有限企业 葛孚祥 / 时间:2012-06-25 07:47:52
  据中国电力资讯网2012年6月21日讯 反渗透水处理技术,目前被认为是最有效的水脱盐技术之一,是21世纪水处理的关键技术之一,是最有发展潜力的高新技术之一。它因具有低能耗、抗污染、耐高压、耐高温、特种分离的性能而被广泛采用和推广,已成为许多企业从海水和苦咸水中提取淡水的主流技术。特别是用水量大而淡水资源又紧缺的沿海火力发电厂纷纷采用了此项技术。位于山东西海岸胶州湾畔的黄岛发电企业,依托自主建设的3000吨/日海水反渗透系统和1万吨/日海水反渗透系统,分别于2006年5月和2007年10月先后安装完毕并投入运营。
  自黄岛发电企业将上述两套海水反渗透系统投入运营后,基本上解决了企业的淡水用水问题。但随着两套系统设备的长时间的运行,所带来的经济效益已不再明显,且系统设备的安全运行性能也有所下降。五年来,检修运营企业海水淡化运行人员(系统设备运行维护和操作人员)和有关检修人员以及黄岛发电企业发电部、设备部有关人员通过对两套系统设备的共同研究,认为这两套系统设备在最初的设计和安装方面存在着不足,应进行技术改造。随后,检修运营企业黄岛项目部在黄岛发电企业设备部的密切配合下,利用两年的时间先后对两套系统的部分设备进行了创新性改造。
  下面,就黄岛发电企业海水反渗透系统技改创新的过程做一下简要先容和分析。
  一、海水反渗透(SWRO)系统先容
  海水反渗透系统主要有原水预处理系统、超滤系统、反渗透系统、能量回收装置、压缩空气系统、系统加药部分、化学清洗系统、产水部分组成。其中,两套系统的超滤膜和反渗透膜均为美国海德能膜。
  ㈠.3000吨/日海水反渗透系统
  黄岛发电厂3000吨/日海水反渗透系统是由天津海水淡化研究所设计、安装的,于2006年5月安装完毕,并投入运营。开始3000吨/日海水反渗透系统中主要设备有:超滤取水泵为一台,叠片式自动清洗过滤器为两组,超滤过滤方式为死端过滤(亦称全量过滤),超滤(UF)系统为四组(总产水水量为312.5立方米/小时),每组28支超滤膜;超滤反冲洗水泵(立式液下泵)一台;中间水泵(立式液下泵)一台;高压泵(卧式泵)一台;增压泵(卧式泵)一台;反渗透系统为45个膜壳(系统回收率≥40%;出力125立方米/小时),每个膜壳装有6支反渗透膜,能量回收装置(PX)为4组。
  ㈡.10000吨/日海水反渗透系统
  黄岛发电厂10000吨/日海水反渗透系统是由新加坡凯发集团上海两家子企业分别设计和安装的,于2007年10月安装完毕,并投入运营。1万吨海水反渗透系统中主要设备有:超滤取水泵为两台;叠片式自动清洗过滤器为两组;超滤过滤方式为错流过滤,超滤系统为六组(系统回收率≥90%;出力950立方米/小时),每组60支超滤膜;超滤反冲洗水泵(立式液下泵,无变频器)一台;中间水泵(立式液下泵)一台;两台保安过滤器(中间水泵出口);高压泵(卧式)一台;增压泵(卧式)一台;反渗透系统为120个膜壳(系统回收率≥45%;出力420立方米/小时),每个膜壳装有7支反渗透膜;能量回收装置(PX)为11组。
  1万吨海水反渗透系统安装完毕后,3000吨/日海水反渗透和1万吨/日海水反渗透共用一套原水预处理系统(包括反应沉淀池、斜管沉淀池、原水箱)。3000吨/日海水反渗透中间水泵之后增加安装一台保安过滤器。
  二、系统设备运行异常情况及出现的关键性问题
  ㈠.系统运行异常情况
  1、3000吨/日海水反渗透运行异常情况。
  2007年6月,3000吨/日海水反渗透在运行一年后发现:叠片式自动清洗过滤器经常出现污堵;超滤系统框膜压差增长较快,运行周期由7天减少至5天,且出水余氯几乎都在3.0ppm以上(应保证在0.3ppm以下,最好不大于0.1ppm),出水SDI值大于5(应小于5); SWRO中间水泵严重损坏,返回厂家大修;反渗透产水量由开始100立方米/小时下降至70立方米/小时,产品水导电度由500us/cm升高到1000us/cm以上;能量回收装置经常在系统开机时出现不运转的现象。
  2007年10月,1万吨/日海水反渗透系统安装完毕后,有了新的原水预处理系统。3000吨/日海水反渗透中间水泵之后增装一台保安过滤器。在该系统设备后期的运行观察中发现,并没有在根本上解决淡水产量和品质的问题,在系统安全运行性能保障方面也不太理想。
  2、10000吨/日海水反渗透运行异常情况。
  1万吨/日海水反渗透自2007年10月运营至2009年10月后发现:超滤产水量由每小时900多吨下降到每小时700吨左右;超滤反冲洗水泵出现过多次维修;SWRO中间水泵也进行过3次维修,反渗透产品水导电度由450us/cm升高到800us/cm以上,产水量由360立方米/小时下降到200立方米/小时,冬季系统淡水产量更低。
  ㈡.系统运行中出现的关键性问题
  1万吨/日海水反渗透系统安装完毕后,有了新的原水预处理系统,3000吨/日海水反渗透叠片式自动清洗过滤器不再出现污堵,增装保安过滤器后,解决了能量回收装置在系统开机时不运转的现象。但经过黄岛项目部海水淡化运行人员和有关专业人员讨论,还有以下几个关键性问题:
  1、一开始发现3000吨超滤系统开始框膜压差增长过快。后期框膜压差几乎不增长,但打开膜壳后发现内部超滤膜丝损坏断裂。
  2、两套海水反渗透系统的超滤产水量不足以维持反渗透的用水量。
  3、初设计的1万吨超滤反冲洗水泵是无变频器的立式液下泵,且安装在1万吨超滤产水池(中间水池)的顶面,在1万吨超滤运行过程中,超滤单套膜组反冲洗间隔时间是30分钟(初设计),1万吨超滤的反冲洗水泵要连续不断地对六组超滤膜组进行冲洗,致使反冲洗水泵因频繁启动(初设计每5分钟启动一次)而被过早的损坏。
  4、两套海水反渗透系统的中间水泵分别安装在两系统中间水池的顶面,且都是立式液下泵,由于其泵体本身重量和运转所带的负荷,导致其在长时间的运行过程中出现震动过大、电流过载、温度过高的现象,致使其跳闸,这样也往往会导致整套海水反渗透系统停机,无法再启动运行。
  5、冬季,作为原水的海水因是直接从海水泵房出来的,水温较低,导致海水反渗透产水量过低。
  三、解决系统设备运行中问题的主要措施
  2010年7月至今年5月份,检修运营企业黄岛项目部在黄岛发电企业设备部的配合下,对存在关键性问题的设备,在安装技术方面进行了创新性改造。
  1、将3000吨超滤由死端过滤方式改为错流过滤方式,1万吨超滤仍保持原来的错流过滤方式。
  2、对使用寿命到期的两套海水反渗透系统的超滤膜进行全部更换。3000吨超滤膜和1万吨超滤膜都由进口膜改为技术过关、质量合格、价格低廉的国产膜,并且进行了“增容(水容量)”。
  3、对使用寿命到期、维护成本高、产水量低的两套海水反渗透系统的反渗透膜进行更换。分别由进口膜改为技术过关、质量合格、价格低廉的国产膜。3000吨反渗透45个膜壳中的270支膜全部更换,对1万吨反渗透80个膜壳中的560支膜进行了更换。
  4、针对1万吨超滤反冲洗水泵因频繁启动所带来的危害,给1万吨超滤反冲洗水泵安装变频器。将1万吨超滤反冲洗水泵有立式液下泵改为卧式泵,并从1万吨中间水池顶面移到地面安装。
  5、针对两套海水反渗透中间水泵运行中出现的问题,对中间水泵进行彻底改造。分别将原来设计使用的立式液下泵改为卧式泵,并把两套中间水泵分别从中间水池顶面移至地面安装。
  6、超滤取用水采用电厂三期脱硫循环水。脱硫循环水是指海水进入脱硫系统工作后再进入曝气池进行曝气处理排出的水。这部分海水进入脱硫系统工作后,温度都会大幅度升高,即使是在冬季也能达到20℃以上,完全能达到海水反渗透取用水的要求。
  四、海水反渗透系统设备创新性技改后所带来的经济效益
  1、将3000吨超滤膜全部更换为国产膜,将过虑方式由死端过虑改为错流过虑,并且进行了“增容”,使3000吨超滤运行时的产水量达到300t/h以上,其出水SDI值均在5.0以下。将1万吨超滤膜全部更换国产膜,也进行了“增容”,使其在运行过程中产水达到850立方米/小时以上,出水品质也满足生产要求。
  2、将两套海水反渗透的反渗透膜进行更换后,使3000吨反渗透产水量达到100t/h以上,1万吨反渗透产水量达到350立方米/小时以上,且使淡水导电度由800us/cm以上降到500us/cm左右。
  3、1万吨超滤反冲洗水泵技改后,杜绝了反冲洗水泵因频繁启动所造成过早损坏的现象发生。
  4、3000吨反渗透中间水泵和1万吨反渗透中间水泵技改后,有效的避免了中间水泵因在中间水池上面运行不平稳所造成的振动过大、电流过载、温度过高的现象发生。
  通过系统设备的创新性改造,在很大程度上,不仅增强了系统的安全运行性能,而且降低了系统设备的运行维护成本,同时也大大提高了淡化水的产量和品质,使3000吨海水反渗透系统由日产1500吨增加到日产2000吨以上,使1万吨海水反渗透由日产4500吨增加到日产8000吨以上。淡化水产量的增加,不仅为黄岛发电企业4台机组安全运行提供了可靠性保障,还为海水淡化水的综合利用提供了更为广阔的空间。
  五、结束语
  1、沿海地区是淡水资源最为紧缺的地区,有效地将海水资源转化为淡水资源是一种非常重要的途径。
  2、反渗透技术在未来淡水资源的开发和利用中将扮演越来越重要的角色。
  3、创新是企业的生命,技术创新能为企业的发展提供动力,技改重新更能为企业的发展带来活力。

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