（大唐陕西发电有限公司延安热电厂 陕西延安 716004）
摘要：本文针对大唐陕西发电有限公司延安热电厂（以下大唐延安热电厂）简称2×350MW供热机组中水回用工程中水处理系统优化，解决电厂生产用水全部采用城市中水时，通过科学的水处理中的系统选择，达到锅炉补给水水质长期在合格范围内。该工艺主要采用中水深度处理→细砂过滤器→浸没式超滤→反渗透及一、二级离子除盐设备进行处理。用该工艺处理后，确保了城市中水作为发电厂唯一生产水源锅炉补给水的蒸汽品质合格。最后得出结论是对于生产用水全部使用城市中水的缺水地区，摸索出好的水处理工艺模式，为全部用中水的发电厂提供了可供借鉴的成功案例。
关键词：浸没式超滤；反渗透；除盐设备；脱盐率；水质指标
随着水资源的日益匮乏，越来越多的电力发电企业开始使用城市中水作为锅炉补给水的水水源。由于城市中水水质情况复杂，各种有机物含量高，在使用城市中水过程中若不能很好地系统优化，极容易造成设备污染和处理下降。本文对大唐延安热电厂中水处理系统的方案进行设计优化，进行经济性分析。
1.水预处理系统选择的必要性
大唐延安热电厂2×350MW超临界供冷机组，于2015年8月正式开工建设，计划于2017年2月第一台机组发电。目前陕西大部分电厂中水处理后基本为循环水补充水源，锅炉用补充水基本采用水库水或深井水。2013年开始国家水利部黄河委员会对内蒙、陕西、甘肃、青海、山西、河南等黄河流域缺水省份，对工业用水进行严格管理，尤其在城市附近发电厂生产用水要求全部使用城市中水，不允许抽取地下水或黄河支流水源。而超临界发电厂对锅炉补给水质量要求很高，从河南、内蒙等电厂使用城市中水调研情况看，因水处理系统设计不合理，会导致超滤膜和反渗透膜污染比较严重，导致水质而化的情况比较频繁。由于膜污染，使膜的清洗频繁，清洗时导致膜老化严重，使用寿命缩短，不仅导致水质恶化，而且运行成本很高。所以对于使用中水的发电厂来说，如何做好水预处理系统的优化显得非常必要。
2.电厂的水汽质量标准及补水量的确定
2.1 大唐延安热电厂为超临界机组，根据《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》（GB/T 12145-2008）要求，超临界火力发电机组水汽质量应达到以下标准：
2.3锅炉补给水量的确定
我们根据由上述数据计算得出：锅炉补给水处理系统正常补给水量约～35.4t/h，启动或事故时补给水流量~350t/h，夏季空冷器冲洗水量约150 t/h（间断运行，每次持续时间4~6小时）考虑到再生自用水量、水箱积累水量和闭式热水网损失，并考虑一定的备用出力，反渗透系统出力按照3×75t/h设计，2用1备，一级除盐+混床系统按照2×75t/h设计，1用1备。启动或事故时增加的供水量可由除盐水箱补给，除盐水箱总容积2×2000m3。
3、水处理系统方案选择
大唐延安热电厂锅炉补给水处理系统方案选择分两部分来考虑：
（1）预处理过滤部分；（2）脱盐部分。
3.1预处理过滤部分
大唐延安热电厂生产用水全部使用延安市污水处理厂中水，其水中的有机物含量相对较高。预处理过滤的主要目的是去除来水中的悬浮物、胶体、以及有机物等，以确保后面的反渗透系统的安全运行。
大唐延安热电厂预处理采用浸没式超滤，主要是考虑到浸没式超滤是近几年发展起来新的预处理设备，它具有截污能力强，反冲洗流量大的显著优势。我们在外电厂调研后，建议初设时不采用内压式超滤设计，主要考虑内压式超滤在容器内有机物污堵严重，这在对省外部分使用中水电厂超滤调研中发现问题比较突出（例如河南郑州新密电厂等）。浸没式超滤可以截留所有大于0.02-0.04μm的颗粒，能有效防止后级反渗透膜的胶体、有机物、微生物的污染，运行效果很好（例如国电山西大同二电厂等）。因此推荐采用浸没式超滤作为反渗透装置的前处理设施对延安热电厂预处理比较适宜的。
3.2脱盐部分
反渗透技术作为一种比较成熟的工艺，它具有运行环境好、运行连续、工作强度低、污染物排放少等优点，因而被广泛采用。由于反渗透膜能截留0.1nm以上的离子及颗粒，能出去水中的钠离子、氯离子、硫酸根离子、镁钙离子等离子，水中剩余少量的弱酸根离子由离子交换设备除去，所以反渗透是很好的脱盐设备，该工艺在全国许多电厂使用效果都良好。目前在反渗透之后可以选用的后处理技术主要有如下三种：
1）一级除盐加混床技术：这是一种传统的离子交换除盐系统。它结合了反渗透和传统离子交换设备的优点，运行费用较低，出水水质高；自动化程度高等优点，但系统较复杂，需要酸碱贮存及再生设备，占地面积相对较大。
2）两级混床技术：用一级混床顶替一级除盐加混床中阳、阴离子交换器，以保证系统产出稳定合格的除盐水。缺点随着反渗透脱盐率的下降，会造成混床运行周期缩短，而混床再生十分复杂，再生比耗高。若一至两天就再生一次，则操作强度大，酸碱耗量也大。
3）连续电除盐技术：该技术又常称为电除盐技术（EDI），是近年来出现的一项利用离子交换选择性膜、离子交换树脂及直流电生产高纯水的新技术。EDI具有运行连续、不需酸碱再生和无废水排放、自动化水平高、安装运行操作维护方便简单、劳动强度低等优点，且占地面的小。但目前EDI设备价格较高。
由于RO＋混床工艺运行周期缩短、再生频繁、操作工作量增加、酸碱耗量增大。所以不考虑反渗透＋混床工艺。我们只对“反渗透+二级除盐系统” 工艺和“反渗透+EDI系统”工艺进行分析比较。
4、水处理系统方案比较
4.1反渗透+一级除盐+混床技术（方案一）
4.1.1系统流程
延安污水厂深度处理水净（经加热）→细沙过滤器→浸没式超滤给水泵→浸没式超滤膜池→清水箱→清水泵反渗透保安过滤器高压泵反渗透装置 淡水箱淡水泵 逆流再生阳离子交换器除二氧化碳器除碳水箱除碳水泵逆流再生阴离子交换器混合离子交换器除盐水箱除盐水泵 主厂房凝结水补水箱。
出水水质：二氧化硅：≤10g/L 导电度：≤0.15s/cm（25℃）
4.1.2水量平衡表
1）正常供水时水量平衡图：
4.1.3 连接方式：浸没式超滤采用和离子交换设备采用母管式链接，反渗透出水采用单元式链接。
4.1.4主要的技术指标
1）反渗透装置：
脱盐率：≥97%（前三年），≥95%（五年内）；水的回收率：≥75%；设备出力：3×75m3/h
2）离子交换器技术指标
运行周期：≥168h出水水质：二氧化硅≤10μg/L，出水电导率（25℃）≤0.15μS/cm
5.1浸没式超滤+反渗透 +EDI方案（方案二）
5.1.1系统流程
延安市污水处理厂深度处理来水（经加热）→保安过滤器→浸没式超滤装置→超滤水箱→清水泵→一级反渗透单元（精密过滤器→高压泵→反渗透装置）→一级淡水箱→二级反渗透给水泵→二级反渗透装置→二级淡水箱→EDI给水泵→保安过滤器→EDI装置→除盐水箱→除盐水泵→主厂房热力系统。
出水水质：二氧化硅：≤10g/L 导电度：≤0.1s/cm（25℃）
5.1.2水量平衡表
1）正常供水时水量平衡图
从运行费用上比较：反渗透＋二级除盐工艺（方案一）吨水制水成本约2.55元，反渗透＋EDI工艺（方案一）吨水制水成本约2.89元。反渗透＋EDI工艺的吨水造价较反渗透＋二级除盐工艺贵约0.34元。从设备投资分析可以看出，反渗透＋一级除盐+混床工艺（方案一）的基建总投资较反渗透＋EDI工艺（方案二）少约213万，且吨水造价成本也较低。所以反渗透＋除盐工艺的综合费用要低于反渗透＋EDI工艺。
7、结论
我们从上述两个方案技术经济比较表明：采用浸没式超滤+反渗透+离子交换的优点在于它结合了反渗透和传统离子交换设备的优点，技术成熟可靠，出水水质较稳定；总投资和运行费用较EDI方案略低，但占地面积大。采用EDI，技术先进、水的回收率较高，出水水质高且保持稳定；但投资大，运行费用大。从两个费方案比较来看大唐延安热电厂化学水处理工艺推荐浸没式超滤+反渗透+离子除盐工艺比较符合实际情况。
参考文献：
[1]火力发电厂化学水处理设计技术规定 SD/T—2005
[2]《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》（GB/T 12145-2008）
[3]超临界火力发电机组水汽质量标准DL/T 912—2005
[4]中国大唐集团公司超临界、超超临界机组水汽品质控制指导意见
[5]《污水过滤处理工程技术规范》
论文作者:符文祥
论文发表刊物:《电力设备》2018年第2期
论文发表时间:2018/6/4
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