丁衛(wèi)華，劉紅興，于海全，鄭輝

(1.江蘇方天電力技術(shù)有限公司，江蘇南京211102;2.國(guó)電科學(xué)技術(shù)研究院，江蘇南京210023)

火電廠超濾裝置的系統(tǒng)改進(jìn)與優(yōu)化

丁衛(wèi)華1，劉紅興1，于海全1，鄭輝2

(1.江蘇方天電力技術(shù)有限公司，江蘇南京211102;2.國(guó)電科學(xué)技術(shù)研究院，江蘇南京210023)

主要介紹了超濾膜的性能、過(guò)濾機(jī)理和膜污染原因，分析了超濾裝置運(yùn)行中存在的主要問(wèn)題，提出了膜系統(tǒng)裝置改進(jìn)和運(yùn)行程序的優(yōu)化措施，提高了膜系統(tǒng)的安全性，可以為同類(lèi)型裝置的系統(tǒng)完善提供參考。

超濾裝置;膜污染;改進(jìn)與優(yōu)化

1 設(shè)備概況

超濾處理裝置因其出水水質(zhì)好、設(shè)備緊湊占地面積小、易于操作和維護(hù)、水利用率高等特點(diǎn)而多作為反滲透的前置處理技術(shù)。

某電廠超濾裝置采用荷蘭Norit公司生產(chǎn)的SXL225FSFC中空醋酸纖維膜，膜內(nèi)徑＜0.8mm，孔徑25nm。超濾裝置主要由2組過(guò)濾裝置、1套運(yùn)行加藥裝置、1套反洗裝置、1套化學(xué)清洗裝置組成。膜裝置額定操作壓力0.2MPa，額定流量110m3/h，反洗水泵流量為300～400m3/h。主要配備儀表有進(jìn)水余氯儀、出水氧化還原電位儀、溫度和壓力表。為了保證后續(xù)預(yù)脫鹽系統(tǒng)不同季節(jié)的正常運(yùn)行，超濾進(jìn)口設(shè)置了混合式熱交換器，系統(tǒng)流程見(jiàn)圖1。

2 超濾膜性能

超濾膜的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)包括純水通水量、截留率和截留分子量、適用水質(zhì)pH及允許使用溫度、操作壓力。在實(shí)際使用中由于濃差極化的影響，膜的實(shí)際截留率要遠(yuǎn)小于廠家給予的值［1］。進(jìn)水溫度對(duì)膜的通水量有顯著的影響，一般水溫升高1℃，透水速率約增加2%，但考慮到膜的使用壽命和外殼體的使用材料，超濾膜的長(zhǎng)期使用溫度不得超過(guò)40℃，否則可能導(dǎo)致膜性能的裂化和膜壽命縮短［1］。在操作壓力的選擇上，除以膜及外殼耐壓強(qiáng)度為依據(jù)外，還要考慮膜的壓密性和耐污染能力。應(yīng)盡量在較低的壓力下運(yùn)行膜組件，以利于長(zhǎng)期膜通量的保持，運(yùn)行壓力通常選擇不超過(guò)0.2MPa。

超濾膜能夠截留溶質(zhì)的原因主要是吸附、架橋和篩分，其中篩分為關(guān)鍵原因。隨著透過(guò)水的增加，水中的微粒、膠體和溶質(zhì)大分子通過(guò)物理吸附、化學(xué)作用或機(jī)械截留在膜表面或膜孔內(nèi)吸附、沉積造成膜孔堵塞，造成膜污染。因此超濾運(yùn)行一段時(shí)間需要對(duì)其進(jìn)行清洗，以恢復(fù)膜性能。膜的清洗包括水清洗和化學(xué)清洗，化學(xué)清洗通常有鹽酸清洗、次氯酸鈉和氫氧化鈉復(fù)合清洗交替進(jìn)行［2］。

圖1 超濾系統(tǒng)流程

3 系統(tǒng)存在的問(wèn)題

3.1 過(guò)濾器易于污堵

超濾運(yùn)行一段時(shí)間后，超濾進(jìn)水壓力和流量波動(dòng)大，檢查發(fā)現(xiàn)自清洗過(guò)濾器清洗后差壓仍然較大，清洗動(dòng)作頻繁，造成了超濾進(jìn)口流量和壓力的波動(dòng)。事后將過(guò)濾器不銹鋼過(guò)濾碟片拆卸檢查，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部污物較多，主要為進(jìn)水中殘留的細(xì)小絮狀礬花、輸送管內(nèi)的雜物和腐蝕產(chǎn)物等。

原水是長(zhǎng)江水經(jīng)過(guò)平流式沉淀池混凝、沉降后，直接進(jìn)入化學(xué)水池，經(jīng)化學(xué)水泵提升至超濾裝置自清洗過(guò)濾器進(jìn)口，水源輸送管道為碳鋼管。盡管沉淀池出水濁度滿足要求，但仍難避免細(xì)小絮狀礬花隨水流進(jìn)入水池，吸附在不銹鋼過(guò)濾碟片上，造成自清洗過(guò)濾器的污堵并持續(xù)不斷的進(jìn)行無(wú)效反洗，從而影響系統(tǒng)的出力。

3.2 原水加熱時(shí)，系統(tǒng)易超溫

超濾裝置進(jìn)水溫度需加熱時(shí)，從運(yùn)行轉(zhuǎn)換到反洗過(guò)程中，蒸汽進(jìn)口門(mén)提前1min關(guān)閉，管道內(nèi)的余汽仍然可以將超濾膜進(jìn)口的水溫加熱到50℃左右，蒸汽門(mén)關(guān)閉與清洗泵停運(yùn)同時(shí)動(dòng)作時(shí)，超濾膜進(jìn)口的溫度可達(dá)到65℃，組件壓力達(dá)到0.3MPa，超出膜組件運(yùn)行參數(shù)，易造成膜組件損壞。

3.3 短期運(yùn)行后，反洗效果差

超濾系統(tǒng)運(yùn)行多個(gè)周期后，跨膜壓差明顯增大，膜運(yùn)行差壓大于0.07MPa。在對(duì)超濾運(yùn)行與反洗工況進(jìn)行檢查后，發(fā)現(xiàn)超濾反洗過(guò)程設(shè)置存在缺陷。超濾反洗水泵一般設(shè)置變頻電機(jī)或在水泵出口設(shè)電動(dòng)慢開(kāi)門(mén)，為了降低水耗，反洗時(shí)間設(shè)定取中間值即45s。實(shí)際上在變頻泵或電動(dòng)慢開(kāi)門(mén)啟動(dòng)到需要達(dá)到的反洗流量時(shí)需要花費(fèi)一段時(shí)間，特別電動(dòng)慢開(kāi)門(mén)在開(kāi)足時(shí)需20s以上，此時(shí)應(yīng)扣除電動(dòng)慢開(kāi)門(mén)的開(kāi)啟時(shí)間，才能保證反洗效果。

3.4 殺菌劑加藥泵出力不匹配

超濾系統(tǒng)殺菌劑設(shè)計(jì)2臺(tái)變頻加藥計(jì)量泵，額定流量為200L/h，用于超濾進(jìn)水殺菌處理和化學(xué)加強(qiáng)清洗［2］。事實(shí)是，超濾化學(xué)加強(qiáng)反洗殺菌劑含量在0.1%左右，而在超濾運(yùn)行過(guò)程中，進(jìn)水殺菌劑理論加藥量在3～5mg/L。根據(jù)流量計(jì)算，正常運(yùn)行出力100m3/h時(shí)加藥量需10%的次氯酸鈉為3～5L，顯然系統(tǒng)僅配置200L/h出力的殺菌劑計(jì)量泵是不合理的，容易造成泵損壞。

4 超濾系統(tǒng)改進(jìn)與處理

依據(jù)超濾系統(tǒng)存在的問(wèn)題和產(chǎn)生的原因，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化(見(jiàn)圖2)。在自清洗過(guò)濾器前增設(shè)氣動(dòng)排污蝶閥;由于受場(chǎng)地限制，在增加1套小流量殺菌計(jì)量泵沒(méi)有條件的基礎(chǔ)上，將1臺(tái)出力為200L/h殺菌劑計(jì)量泵改為20L/h。

圖2 優(yōu)化后的超濾系統(tǒng)

系統(tǒng)停運(yùn)反洗提前關(guān)閉蒸汽加熱電動(dòng)門(mén)，即蒸汽門(mén)關(guān)閉到位后?；瘜W(xué)水泵。增加聯(lián)鎖設(shè)置，加熱器后溫度達(dá)35℃后或超濾進(jìn)口壓力超額定操作壓力時(shí)開(kāi)啟氣動(dòng)排污蝶閥并關(guān)閉超濾進(jìn)口閥門(mén)，及時(shí)將超溫水或蒸汽排出系統(tǒng)。系統(tǒng)停運(yùn)2h以上啟動(dòng)時(shí)，首先開(kāi)啟氣動(dòng)排污門(mén)沖洗5min后系統(tǒng)投運(yùn)。適當(dāng)延長(zhǎng)反洗時(shí)間，保證有效流量的反洗時(shí)間達(dá)到30s。小流量殺菌劑加藥泵與超濾進(jìn)水泵聯(lián)鎖，大流量殺菌劑加藥泵與反洗水泵聯(lián)鎖，減少由于誤操作造成加藥量不合理對(duì)后續(xù)設(shè)備的損傷。

5 結(jié)語(yǔ)

更換殺菌劑計(jì)量泵后，減少了超濾系統(tǒng)因不同工藝步驟加藥量的差異需要經(jīng)常調(diào)節(jié)計(jì)量泵的要求，確保了系統(tǒng)運(yùn)行更加安全。超濾系統(tǒng)進(jìn)水管道增加具有遠(yuǎn)方自動(dòng)控制的排放門(mén)后，彌補(bǔ)了沉淀池后續(xù)無(wú)過(guò)濾設(shè)施的缺陷，將原水輸送管內(nèi)的污物在系統(tǒng)投運(yùn)前排除，降低自清洗過(guò)濾器的負(fù)荷。同時(shí)通過(guò)運(yùn)行控制程序的優(yōu)化，減少了系統(tǒng)的隱患，提高了膜系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

［1］周柏青.全膜水處理技術(shù)［M］.北京:中國(guó)電力出版社，2006.

［2］陳艷艷，林冬明，王軍勝，等.國(guó)電赤峰煤化工廢水處理系統(tǒng)現(xiàn)狀與改進(jìn)措施［J］.電力科技與環(huán)保，2014，30(2):34－36.

［3］鈕榮.電廠鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)中反滲透裝置清洗的探討［J］.電力科技與環(huán)保，2013，29(5):20－21.

System improvement and optimization of the ultra－filtration device in power plant

It mainly introduces the performance，filtration mechanism and membrane fouling of ultra－filtration.The main problems existing in the operation of the ultra－filtration device are analyzed.The improvement of the device and optimized measurements of the operating procedure is put forward，which greatly improve the safety of the device，and can provide references for the same type unit system.

ultra－filtration device;contaminations of the membrane;improvement and optimization

X703.1

B

1674－8069(2016)06－034－02

2016-07-22;

2016-08-29

丁衛(wèi)華(1981-)，男，安徽安慶人，助理工程師，主要從事發(fā)電廠調(diào)試、設(shè)備腐蝕與防護(hù)、化學(xué)水處理的試驗(yàn)研究。E－mail:dingweihua168@126.com