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摘要：新疆其亚铝电项目反渗透装置运行过程中出现的产水不足问题，结合现场实际情况、化验结果以及膜厂家的性能报告，进行研究分析，判断出水温偏低、压力偏低、SDI值超标以及水质的变化，是导致该项目反渗透装置产水不足，无法达到设计产水量的原因，并为此提出有针对性解决措施及建议，可有效解决反渗透装置产水不足的现象，保证长期安全稳定的运行。
关键词：反渗透；产水不足；原因分析；电厂
1.系统概述
新疆其亚铝电2×360MW空冷亚临界机组，其锅炉补给水系统水源为“500”水库水，设计水质较好。锅炉补给水处理工艺为：生水加热器→纤维过滤器→反渗透装置→一级除盐+混床系统。系统中反渗透装置为两套，每套设计出水量为50t/h，回收率为75%，每套66只反渗透膜，一级三段，6:3:2排列，膜型号为东丽公司TML20-400。高压泵为两台，每台流量为67t/h，压力为0.93MPa。
2.反渗透装置存在的问题
该电厂两套反渗透装置于2013年11月投产以来，反渗透装置产水不足，不能达到设计要求，根据电厂提供的反渗透运行报告，同设计数据对比进行整理。
表1 反渗透运行报告
3.原因分析
3.1水质变化
3.1.1 SDI值升高
在反渗透水处理过程中，SDI值是测定反渗透系统进水的重要指标之一，是检验预处理系统出水是否达到反渗透进水要求的主要手段，用来帮助确定给水中的悬浮物、有机物量是否可能造成膜微孔的堵塞。它的数值大小对反渗透运行寿命至关重要。
从表1反渗透运行报告中明显发现，SDI值比设计值要高出许多倍，反渗透装置存在污堵的可能。根据调查发现，电厂提供的设计水质为“500”水库水，水质报告中水质较好。实际取水水源为“500”水库东延供水工程供应的地表水，“500”水库距离电厂70km，目前已修建水库引水工程供水管道，即从南干渠和“500”水库通过压力管道，输水到五彩湾事故备用水池和五彩湾水库，再到工业园区厂区，通过生产生活水泵将水送入生产生活区。从调查中可以看出，电厂用水水质应采用五彩湾事故备用水池和五彩湾水库或进厂的水质报告更为准确。
从化验报告发现，进厂的水库水受到了污染，比水源地水质悬浮物、COD含量均高了数倍。在反渗透运行过程中，进水的体积在减少，悬浮颗粒和溶解性物质的浓度在增加。悬浮颗粒会沉积在膜上，堵塞进水流道、降低RO膜通量，导致产水量下降。
3.1.2 TDS升高
TDS值是指水中全部溶质的总量。从表1反渗透运行报告中发现，进水TDS为设计值的3倍左右。根据东丽公司TML20-400膜元件在不同的含盐量条件下的产水性能测试图中可得出，随着含盐量的升高，膜元件的产水性能会呈曲线姿态下降。针对于本项目而言，TDS由设计值246mg/L提高至799mg/L和850mg/L的范围内，膜元件的产水性能会略微下降，并且其他工程中遇到的更高含盐量的水质条件，反渗透运行并未出现产水量明显下降的问题。因此TDS升高是导致产水量下降的原因之一，但不是主要原因。
3.2 温度变化
新疆其亚铝电项目厂址位于新疆自治区昌吉州吉木萨尔县北部，属温带大陆性气候，冬季长而严寒，昼夜温差大。从表1反渗透运行报告中发现，反渗透装置运行时水温远低于设计水温。根据东丽公司TML20-400膜元件在不同的温度下过水通量的变化图中可得出，随着温度的下降，膜元件的产水性能会呈直线姿态下降。
随后调查得知，设计中设置2台生水加热器，并采用温度为380℃、压力为1.328MPa的辅助蒸汽对进入反渗透的水进行混合式加热，但是项目实际运行过程中，由于各种原因，生水加热器没有投入使用，反渗透进水的水温即是原水的水温。当项目运行时正值冬季，当地冬季气温偏低，并且气温比往年要低，导致水温偏低。在实际温度约10℃和设计温度25℃运行时相比，产水量下降40%左右，符合本项目产水量下降的情况。因此温度偏低是导致产水量下降的主要原因之一。
3.3压力变化
本项目设置生水泵两台，每台压力为0.4MPa，高压泵为两台，压力为0.93MPa。生水泵供水通过纤维过滤器，经高压泵增压直接进入反渗透装置，其中纤维过滤器水压损失约0.15MPa，管道压头损失约0.10MPa，反渗透装置进口压力设计值为1.08MPa，与运行报告中相符。
当使用东丽公司反渗透计算软件核算压力时发现，在设计水质条件下，反渗透装置进口压力设计值应为1.0MPa，0.08MPa为设计余量。当使用实际水质条件下计算时，反渗透装置进口压力设计值变为1.2MPa，TDS的升高，导致高压泵选择设计余量不足，使得反渗透进口压力不足。根据东丽公司TML20-400膜元件在不同的供水压力条件下产水性能图中可得出，随着压力的下降，膜元件的产水性能会呈直线姿态下降。在实际压力1.08MPa和现有水质下设计压力1.20MPa运行时相比，产水量下降约10%左右。因此压力偏低是导致产水量下降的主要原因之一。
4.解决建议
4.1提高温度
按照设计方案，重新投运生水加热器，采用辅助蒸汽混合的方式，利用蒸汽管道上设置的电动调节阀，使水温稳定控制在25℃左右，并实时监测温度，保证反渗透装置的运行温度。
4.2提高压力
由于项目的水质变化，TDS上升，从而导致高压泵供水的压力不足。因此应更换高压泵或设置增压装置，提高反渗透装置入口压力至1.20MPa，保证反渗透装置的运行压力。
4.3降低SDI值
预处理加装多介质过滤器。多介质过滤器可以除去颗粒、悬浮物和胶体，这是基于当水流流过过滤介质的床层时，颗粒、悬浮物和胶体会附着在过滤介质的表面。过滤出水水质取决于杂质和过滤介质的大小、表面电荷和形状、原水组成和操作条件等，设计和操作合理的话，通常经过多介质过滤器处理就可以达到SDI≤3。
5.结论
由于在运行前期缺乏严密的跟踪和全面的排查，导致反渗透装置产水不足的问题未被及时解决。经上述分析并实施根据分析结果提出的解决方案，能确保反渗透装置运行中产水量达到设计值，反渗透膜不出现污堵，实现反渗透系统的安全稳定运行。
参考文献
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[4]李培元. 火力发电厂水处理及水质控[M].北京：中国电力出版社.2009.
论文作者:陈高亮1,薛琳2
论文发表刊物:《电力设备》2018年第25期
论文发表时间:2019/2/25
标签：反渗透论文; 装置论文; 水质论文; 东丽论文; 压力论文; 产水量论文; 水库论文; 《电力设备》2018年第25期论文;