王宣德

（神華國(guó)華壽光發(fā)電有限責(zé)任公司， 山東 壽光 262714）

引言

預(yù)處理系統(tǒng)，包括沉淀澄清處理系統(tǒng)、超濾系統(tǒng)、一級(jí)反滲透、二級(jí)反滲透系統(tǒng)。

1、2號(hào)機(jī)組工程設(shè)計(jì)3套一級(jí)反滲透裝置，每套出力為232 m3/h。按一級(jí)一段配置，反滲透膜采用8"低能耗海水膜，設(shè)計(jì)膜通量13.72 L/m2·h，每套裝置配65個(gè)壓力容器，每個(gè)壓力容器7支膜，每套裝置共455支膜。本裝置按15℃設(shè)計(jì)，進(jìn)水SDI≤3，設(shè)計(jì)進(jìn)水壓力約為6.2 MPa，產(chǎn)水背壓按0.2 MPa設(shè)計(jì)。其中1、3號(hào)一級(jí)反滲透膜的品牌為美國(guó)海德能（HYDRANAUTICS），2號(hào)一級(jí)反滲透膜的品牌為美國(guó)陶氏（DOW）。一級(jí)反滲透膜的使用壽命保證期為3年，系統(tǒng)出水質(zhì)量（三年內(nèi)）為：電導(dǎo)率≤500 μS/cm、ρ（TDS）≤350 mg/L）、ρ（Cl-）≤180 mg/L、ρ（B3+）≤0.9 mg/L、回收率≥42%、反滲透脫鹽率≥99.4%。一級(jí)反滲透裝置出水用于全廠雜用水和供二級(jí)反滲透用水。

1 反滲透系統(tǒng)存在問(wèn)題

海淡一級(jí)反滲透系統(tǒng)于2014年4月調(diào)試產(chǎn)水后投運(yùn)運(yùn)行，截至目前運(yùn)行4年多時(shí)間，已超過(guò)使用壽命3年的保證期，現(xiàn)在3套一級(jí)反滲透出水導(dǎo)電率最大值為750～1 200 μS/cm、ρ（Cl-）為250～260 mg/L，出水質(zhì)量已超出設(shè)計(jì)值。出水水質(zhì)超出設(shè)計(jì)要求可能造成用戶系統(tǒng)設(shè)備的腐蝕，影響使用壽命。由于海淡系統(tǒng)是公司的主要水源，如果一級(jí)反滲透出水繼續(xù)惡化最后造成系統(tǒng)癱瘓，機(jī)組將面臨降負(fù)荷甚至停機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)。

而反滲透膜的更換（即報(bào)廢，以下統(tǒng)一稱更換）數(shù)量巨大、價(jià)格較高，如果反滲透膜在能繼續(xù)使用的情況下提前更換，將降低反滲透膜的使用率，造成一定的經(jīng)濟(jì)損失[1]。

所以需評(píng)估海淡一級(jí)反滲透裝置性能情況，為系統(tǒng)設(shè)備的維護(hù)檢修或反滲透膜的更換提供依據(jù)。

2 設(shè)備維護(hù)情況分析

預(yù)處理系統(tǒng)投產(chǎn)至今已運(yùn)行4年多時(shí)間，現(xiàn)從日常檢查維護(hù)、化學(xué)清洗維護(hù)和設(shè)備缺陷處理分析等設(shè)備維護(hù)方面進(jìn)行分析。

2.1 日常性定期檢查維護(hù)

一級(jí)反滲透裝置的主要定期維護(hù)工作是檢查反滲透裝置內(nèi)部膜元件狀況，每套反滲透裝置每3個(gè)月將進(jìn)行一次膜原件檢查。檢查其是否存在微生物生長(zhǎng)、膜結(jié)垢嚴(yán)重等問(wèn)題，同時(shí)檢查內(nèi)部密封圈、膜接頭是否存在損壞情況。通過(guò)近4年來(lái)檢查情況看，3套一級(jí)反滲透裝置情況正常，膜本體基本無(wú)微生物生長(zhǎng)，膜裝置有少量結(jié)垢情況，屬正?，F(xiàn)象。膜定期維護(hù)未發(fā)現(xiàn)因微生物污染及結(jié)垢等導(dǎo)致的膜性能明顯下降及損壞現(xiàn)象。

2.2 定期化學(xué)清洗維護(hù)工作

預(yù)處理系統(tǒng)的定期化學(xué)清洗維護(hù)工作委托有資質(zhì)單位和經(jīng)驗(yàn)的單位負(fù)責(zé)，從每月的清洗維護(hù)評(píng)價(jià)報(bào)告和實(shí)際運(yùn)行參數(shù)可以看出清洗的效果良好，清洗后反滲透膜出水水質(zhì)有明顯改善，產(chǎn)水量有不同程度增加，跨膜壓差下降至正常范圍內(nèi)，反滲透膜的性能得到較大程度恢復(fù)。

2.3 設(shè)備缺陷檢修工作

從3套一級(jí)反滲透裝置運(yùn)行情況來(lái)看，1、3號(hào)一級(jí)反滲透裝置實(shí)際運(yùn)行情況較2號(hào)一級(jí)反滲透裝置穩(wěn)定。3套一級(jí)反滲透裝置進(jìn)行了如下較大檢修處理工作。

2.3.1 哈弗接頭密封圈及哈弗接頭更換

3套一級(jí)反滲透裝置在投產(chǎn)初期，由于哈弗接頭內(nèi)部密封圈質(zhì)量較差，出現(xiàn)過(guò)較多哈弗接頭密封圈漏水情況，經(jīng)過(guò)溝通協(xié)調(diào)，全部更換較好質(zhì)量的唯特利品牌哈弗接頭密封圈，對(duì)3套一級(jí)反滲透哈弗接頭密封圈進(jìn)行整體更換，于2015年10月全部更換完成。

另外，由于原供哈弗接頭本體為普通材質(zhì)，在使用時(shí)間超過(guò)3年后，受海水及潮濕環(huán)境腐蝕，銹蝕較嚴(yán)重，也出現(xiàn)漏水，對(duì)設(shè)備底座及鋼架產(chǎn)生腐蝕。由于裝置運(yùn)行時(shí)承受超過(guò)5 MPa的壓力，為保證現(xiàn)場(chǎng)人員及設(shè)備安全，設(shè)備部于2017年初對(duì)所有反滲透裝置銹蝕的哈弗接頭進(jìn)行整體更換，將其更換成耐海水腐蝕的雙相不銹鋼材質(zhì)的哈弗接頭，更換后未出現(xiàn)過(guò)因哈弗接頭損壞導(dǎo)致的漏水缺陷，人員及設(shè)備安全得到有力保障。

2.3.2 2015年2號(hào)一級(jí)反滲透2支膜元件支架損壞

2015年1月22日下午15時(shí)左右，預(yù)處理一級(jí)反滲透裝置產(chǎn)水電導(dǎo)率異常升高，達(dá)到7 410 μS/cm（設(shè)計(jì)產(chǎn)水電導(dǎo)率≤500 μS/cm）。經(jīng)過(guò)取樣檢測(cè)每支壓力容器產(chǎn)水電導(dǎo)率，除第11支壓力容器無(wú)水樣無(wú)法檢測(cè)外，其他壓力容器產(chǎn)水電導(dǎo)率均在正常范圍。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況及運(yùn)行參數(shù)，分析判斷第11支膜裝置損壞需近一步檢查。1月23日辦理工作票拆開(kāi)2號(hào)一級(jí)反滲透第11支壓力容器后檢查發(fā)現(xiàn)進(jìn)水端第一支膜元件出現(xiàn)“凹陷”形式的破裂。

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)備及運(yùn)行參數(shù)等具體分析，膜元件損壞的主要原因如下：

1）系統(tǒng)在短時(shí)間內(nèi)壓力及流量等參數(shù)還未穩(wěn)定情況下升壓速率偏大，系統(tǒng)流量、壓力等在短時(shí)間的升高可能使膜兩端產(chǎn)生較高的壓差，此壓差產(chǎn)生軸向推力的作用，導(dǎo)致膜裝置端頭被壓碎，膜裝置損壞。

2）抽查了其他兩套壓力容器的膜元件，未發(fā)現(xiàn)此種膜損壞現(xiàn)象，因此排除膜裝置大面積損壞情況。因此，分析此兩支損壞的反滲透膜存在本身的質(zhì)量問(wèn)題。

從故障情況分析，造成膜端頭支架破裂的情況是由于以上兩種原因綜合造成的。針對(duì)此次膜損壞情況，經(jīng)與廠家技術(shù)人員溝通交流，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)通過(guò)自動(dòng)控制一級(jí)反滲透高壓泵電機(jī)頻率，同時(shí)設(shè)定升壓速率不能大于0.1 MPa/s的方式預(yù)防上述故障發(fā)生。此后，一級(jí)反滲透裝置未出現(xiàn)膜支架及膜袋破裂損壞情況。

2.3.3 一級(jí)反滲透裝置膜元件膜袋破裂

3套一級(jí)反滲透裝置運(yùn)行至今，膜裝置膜袋破裂情況共發(fā)生4次，其中海德能品牌膜袋破裂1次，陶氏品牌膜袋破裂3次。

反滲透膜袋破裂的主要原因?yàn)椴糠帜ぱb置玻璃鋼外殼支撐部位存在制造缺陷或質(zhì)量問(wèn)題，膜長(zhǎng)時(shí)間在高壓情況下運(yùn)行，膜玻璃鋼外殼脆弱部分破裂。玻璃鋼外殼為內(nèi)部膜袋起保護(hù)作用，當(dāng)玻璃鋼外殼破裂后，膜袋破裂損壞，膜裝置損壞失效，導(dǎo)致產(chǎn)水電導(dǎo)急劇增大。

2.3.4 膜元件脫鹽率大幅下降失效

一級(jí)反滲透裝置產(chǎn)水端濃海水鹽份濃度很高，膜原件運(yùn)行環(huán)境惡劣，會(huì)出現(xiàn)部分膜元件脫鹽率嚴(yán)重下降損壞的情況，通過(guò)對(duì)3套一級(jí)反滲透裝置產(chǎn)水電導(dǎo)率測(cè)試及探針試驗(yàn)結(jié)果判斷，目前因反滲透膜脫鹽率下降無(wú)法繼續(xù)使用而更換的膜裝置共6支，其中海德能品牌2支，陶氏品牌4支。主要失效原因?yàn)槟ぴ诟邼舛群Ｋ異毫迎h(huán)境中，膜內(nèi)部過(guò)濾層受污染失效，無(wú)法繼續(xù)起過(guò)濾脫鹽作用，不能繼續(xù)使用。

以上問(wèn)題目前的主要解決方法是更換損壞的連接適配器，同時(shí)加強(qiáng)啟動(dòng)期間的自動(dòng)排氣，同時(shí)適當(dāng)控制升壓速率。采取措施后膜端蓋連接適配器斷裂現(xiàn)象有減緩趨勢(shì)。

3 運(yùn)行數(shù)據(jù)分析

反滲透系統(tǒng)的產(chǎn)水電導(dǎo)率、余氯是出水質(zhì)量的重要指標(biāo)，也是反映裝置是否正常運(yùn)行和判斷其性能的重要依據(jù)[2]。另外系統(tǒng)的脫鹽率也是分析裝置性能的重要指標(biāo)。所以日常運(yùn)行中認(rèn)真進(jìn)行了抄表分析記錄并定期進(jìn)行手工分析，相關(guān)日常運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析如下頁(yè)表1所示。

通過(guò)一級(jí)反滲透產(chǎn)水電導(dǎo)率、余氯的表格數(shù)據(jù)可以看出：3套反滲透裝置的產(chǎn)水電導(dǎo)率和余氯隨著運(yùn)行時(shí)間逐漸升高，至2017年第3季度電導(dǎo)率略超過(guò)設(shè)計(jì)值、余氯接近設(shè)計(jì)值；至2018年第2季度開(kāi)始電導(dǎo)率和余氯均超出設(shè)計(jì)值且上升趨勢(shì)加劇。

說(shuō)明：脫鹽率根據(jù)近似估算公式得出，公式為：系統(tǒng)脫鹽率=（進(jìn)水電導(dǎo)率-產(chǎn)水電導(dǎo)率）÷進(jìn)水電導(dǎo)率×100%，近似估算公式得到的脫鹽率比實(shí)際脫鹽率略低。進(jìn)水電導(dǎo)率取自SIS系統(tǒng)一級(jí)反滲透提升泵出口母管電導(dǎo)率儀算數(shù)平均值，產(chǎn)水電導(dǎo)率取自化驗(yàn)班定期工作手工分析算數(shù)平均值，2018年第3季度數(shù)據(jù)截止至7月15日。

如下頁(yè)表2所示，可以看出：3套反滲透裝置的脫鹽率隨著運(yùn)行時(shí)間逐漸下降，2018年第1季度開(kāi)始，下降趨勢(shì)加劇，目前1、2、3號(hào)反滲透的脫鹽率最低為98.14%、97.47%、98.03%，3套裝置均已低于質(zhì)保期的脫鹽率99.4%，且下降趨勢(shì)加劇。

表1 預(yù)處理定期工作手工分析歷時(shí)數(shù)據(jù)匯總示意表

表2 預(yù)處理一級(jí)反滲透裝置脫鹽率匯總示意表 %

如下頁(yè)表3所示，可以看出，三套反滲透裝置隨著使用時(shí)間的增加，產(chǎn)水量沒(méi)有明顯變化，但電導(dǎo)率有明顯的上升趨勢(shì)，脫鹽率有明顯的下降趨勢(shì)，其中以2號(hào)一級(jí)反滲透裝置表現(xiàn)最為明顯。

4 探針試驗(yàn)分析

2018年7月中旬分別對(duì)3套一級(jí)反滲透裝置進(jìn)行了探針試驗(yàn)，探針試驗(yàn)分別對(duì)每套反滲透的65個(gè)壓力容器的1 365支膜元件進(jìn)行探針取水樣測(cè)量電導(dǎo)率。通過(guò)探針試驗(yàn)排查了膜進(jìn)出水端及膜間連接件損壞或密封圈老化影響產(chǎn)水電導(dǎo)偏高因素。從探針試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，1、3號(hào)一級(jí)反滲透每支膜的電導(dǎo)率大部分在300～600μS/cm之間，少數(shù)在600μS/cm以上，但2號(hào)一級(jí)反滲透每支膜的電導(dǎo)大部分在600μS/cm以上。本次探針試驗(yàn)時(shí)同時(shí)對(duì)壓力容器進(jìn)行了電導(dǎo)率監(jiān)測(cè)，1、3號(hào)一級(jí)反滲透每個(gè)壓力容器電導(dǎo)率基本在500～700μS/cm之間，但2號(hào)一級(jí)反滲透每個(gè)壓力容器電導(dǎo)率基本在800～1 200μS/cm之間。

表3 一級(jí)反滲透產(chǎn)水情況對(duì)比示意表

通過(guò)探針試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出：2號(hào)一級(jí)反滲透產(chǎn)水電導(dǎo)率明顯比其他兩套裝置高，說(shuō)明其性能相對(duì)較差。

5 海淡反滲透膜性能評(píng)估及更換的調(diào)研情況

為了科學(xué)評(píng)估海淡反滲透膜的性能，分別向西安熱工院、電科院及反滲透膜廠家電話調(diào)研海淡反滲透膜性能評(píng)估的標(biāo)準(zhǔn)或依據(jù)?；貜?fù)海淡反滲透膜的性能評(píng)估現(xiàn)在無(wú)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或依據(jù)，一般與原設(shè)計(jì)的產(chǎn)水水質(zhì)、脫鹽率等性能指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比。

為了借鑒其他電廠反滲透膜性能評(píng)估及更換工作情況，分別向華能玉環(huán)電廠和河源電廠進(jìn)行了電話調(diào)研。玉環(huán)電廠為國(guó)內(nèi)第一個(gè)大型的膜法預(yù)處理工程，2006年3月調(diào)試完畢投入運(yùn)行，投產(chǎn)至今經(jīng)歷了反滲透膜的更換工作。玉華電廠海淡反滲透膜更換前，未委托第三方進(jìn)行相關(guān)性能評(píng)估指導(dǎo)更換工作，而是通過(guò)公司內(nèi)部進(jìn)行探針試驗(yàn)，對(duì)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行分析評(píng)估，內(nèi)部也未制定相關(guān)判斷依據(jù)，只是通過(guò)經(jīng)驗(yàn)摸索確定更換。河源電廠淡水水源為地下水，經(jīng)過(guò)絮凝、沉淀、過(guò)濾等一系列預(yù)處理后進(jìn)行鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)，鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)采用全膜法處理工藝，于2008年10月投入運(yùn)行。河源電廠反滲透膜為淡水膜，投產(chǎn)至今經(jīng)歷了反滲透膜的更換工作。

6 結(jié)語(yǔ)

1）反滲透裝置的日常維護(hù)和運(yùn)行操作正常，主要影響產(chǎn)水水質(zhì)的缺陷是反滲透進(jìn)水端膜端蓋連接適配器斷裂和膜連接密封圈老化泄漏。已從日常維護(hù)檢查和運(yùn)行操作方面制定相關(guān)預(yù)防措施。

2）反滲透裝置的產(chǎn)水電導(dǎo)率和余氯隨著運(yùn)行時(shí)間逐漸升高，至2018年第2季度開(kāi)始電導(dǎo)率和余氯均超出設(shè)計(jì)值且上升趨勢(shì)加劇。另外產(chǎn)水電導(dǎo)率和余氯隨季節(jié)變化，第2季度呈上升趨勢(shì)，到第3季度達(dá)到高峰值，隨后呈下降趨勢(shì)，說(shuō)明反滲透的性能受水溫度變化影響較大。

3）反滲透裝置的脫鹽率隨著運(yùn)行時(shí)間逐漸下降，2018年第1季度開(kāi)始，下降趨勢(shì)加劇，目前1、2、3號(hào)反滲透的脫鹽率最低為98.14%、97.47%、98.03%，3套裝置均已低于質(zhì)保期的脫鹽率99.4%，且下降趨勢(shì)加劇。另外系統(tǒng)脫鹽率隨季節(jié)變化，第2季度呈上升趨勢(shì)，到第3季度達(dá)到高峰值，隨后呈下降趨勢(shì)，說(shuō)明反滲透的性能受海水溫度變化影響較大。

4）通過(guò)設(shè)備維護(hù)和運(yùn)行參數(shù)分析比較可以得出：2號(hào)一級(jí)反滲透裝置比其他兩套裝置的性能相對(duì)較差。

5）通過(guò)對(duì)反滲透裝置的探針試驗(yàn)等方法，排查了系統(tǒng)設(shè)備缺陷問(wèn)題，說(shuō)明裝置出水水質(zhì)超出設(shè)計(jì)值主要原因是運(yùn)行時(shí)間超出使用壽命保證期后性能逐漸衰減。

6）目前沒(méi)有反滲透膜更換（即報(bào)廢）相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或依據(jù)，所以無(wú)法按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行性能評(píng)估，一般與原設(shè)計(jì)的產(chǎn)水水質(zhì)、脫鹽率等性能指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比。

7）反滲透裝置的產(chǎn)水質(zhì)量已超標(biāo)，但目前屬于第3季度末，海水溫度較高，對(duì)裝置的性能影響較大，隨后即將轉(zhuǎn)入第4季度，性能可以得到一定的恢復(fù)，故暫時(shí)可以保持繼續(xù)使用，不需要緊急更換反滲透膜。但由于其性能進(jìn)入衰減加速階段，需開(kāi)展計(jì)劃更換一級(jí)反滲透膜的工作。