超滤反渗透装置在电厂锅炉补给水处理中的工程应用

Posted 2023-01-12 超滤

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山西山阴2×300MW煤矸石综合利用发电工程锅炉补给水处理系统以煤矿矿坑疏干水为水源，采用超滤反渗透处理工艺，设计出水水质达到电厂工业用水标准。
1.工程概况
山西山阴煤矸石电厂2×300MW机组由山西国际能源集团有限公司、山西金海洋能源集团有限公司共同出资建设，由山西昱光发电有限责任公司负责建设。本期工程拟建设2×300MW空冷凝汽式汽轮发电机组，采用循环流化床锅炉，并留有进一步扩建的余地。机组采用间接空冷技术和其他节水措施后，本期工程全年平均耗水量为290m3/h(包括生活及空调用水等)，若按机组年运行7000h计算，2×300MW国产空冷机组年用水量约为203×104m3，耗水指标为：0.134m3/s/kMW。根据厂址条件，本工程可利用的生产水源取用金海洋集团公司煤矿矿坑疏干水(6870×m3/d)。
2.设计水质与工艺流程
2.1设计水质。本工程水源采用经处理的煤矿矿坑疏干水，经处理后出水水质满足电厂工业用水标准。疏干水水质分析结果见下表：

煤矿矿坑疏干水是采煤过程中从煤隙中涌出的水，一般煤层的疏干水水质变化较大，随年代或煤层开采推进，会因水源接触的地质条件的改变而引起变化。
2.2工艺流程。疏干水预处理系统来生水(经加热)→生水箱→超滤给水泵→双介质过滤器→保安过滤器→超滤装置→超滤水箱→清水泵→反渗透单元(精密过滤器→高压泵→反渗透装置)→淡水箱。
3.主要构筑物设计
3.1生水箱及超滤给水泵。本工程设置生水箱1台，疏干水预处理系统来的生水先进入生水箱。生水箱直径φ9512mm，容积500m3，材质钢制内喷塑，室外布置。超滤给水泵采用卧式离心泵，共2台，单台流量Q=100m3/h，扬程H=30m，功率N=18.5KW，材质304SS，变频控制。
3.2双介质过滤器。双介质过滤器共4台，3用1备，直径φ3024mm，设备正常出力60m3/h，最大出力70m3/h；采用石英砂(φ0.4～1.2mm)和无烟煤(φ0.8～2.5mm)双层滤料，滤料层高H石英砂=800mm，H无烟煤=400mm；水反洗强度13～16L/m2.s，空气擦洗强度10～15L/m2.s，反洗膨胀率80%。
3.3超滤装置。本工程设置2套超滤装置，每套装置都能单独运行，也可同时运行，单套设计流量90m3/h。根据原水水质条件，膜元件采用美国KOCH内压式超滤膜，型号V1072-35-PMC，膜丝内外径：0.9/1.5mm，有效膜丝长度1.8m，截流分子量10万道尔顿，材质PS，滤元规格φ273x1829mm，单桶滤元有效面积80.9m2，设计膜通量60LMH，滤元总数量19根/套。设计出水SDI<3，SiO2去除率99.8%，年更换率10～30%。超滤保安过滤器2台，设备正常出力90m3/h，最大出力100m3/h，材质304SS，滤芯采用3M滤芯，过滤精度100μm，数量50支/台，长度1016mm，正常出力压差0.02MPa。
超滤反洗水泵采用卧式离心泵，共2台，1用1备，单台流量Q=266m3/h，扬程H=20m，功率N=22KW，材质304SS。
3.4反渗透装置。本工程设置2套反渗透装置，每套装置都能单独运行，也可同时运行，单套设计流量60m3/h，膜元件采用美国DOW反渗透膜，型号BW30-400FR，芳香族聚酰胺复合膜，膜面积37m2，运行水通量24LMH，采用一级二段式，段间膜组件为8：5排列，每套反渗透装置膜元件78根。设计系统水回收率75%，一年内脱盐率大于98%，三年内脱盐率大于95%。
反渗透高压泵采用卧式离心泵，共2台，单台流量Q=80m3/h，扬程H=120m，功率N=45KW，材质304SS，变频控制，同时每台高压泵出口均装设1台电动慢开阀门，以防止反渗透膜组件受高压水的冲击。
精密过滤器2台，设备正常出力80m3/h，最大出力90m3/h，材质304SS，滤芯采用3M滤芯，过滤精度5μm，数量40支/台，长度1016mm，正常出力压差0.02MPa。
3.5附属配套设备
本工程超滤反渗透装置共用1套化学清洗单元，其中清洗溶液箱容积5m3，钢衬胶材质；超滤清洗水泵1台，流量Q=300m3/h，扬程H=20m，功率N=22KW，材质316L；反渗透清洗水泵1台，流量Q=72m3/h，扬程H=20m，功率N=11KW，材质316L。过滤器反洗水泵2台，流量Q=330m3/h，扬程H=30m，功率N=55KW；过滤器反洗风机2台，流量Q=8m3/min，扬程P=0.06MPa，功率N=15KW；凝聚剂加药装置1套；氧化剂加药装置1套；还原剂加药装置1套；阻垢剂加药装置1套；盐酸加药装置1套。
4.结论
煤矿矿坑疏干水经双介质过滤器过滤及超滤反渗透装置处理后，实际运行出水水质达到电厂工业用水标准，保证电厂锅炉用水的安全性和可靠性。超滤反渗透工艺具有出水水质稳定，使用方便，连续生产，占地面积小，不污染环境等一系列有点，在电厂锅炉补给水处理中得到广泛的应用。