北安市低温低压水处理
北安市低温低压水处理
北安市低温低压水处理
纯低温余热发电项目低压锅炉给水处理设计
锅炉设备能否安全运行、水质处理是比较重要的。锅炉给水不进行处理或处理不当，必然会在受热面上结垢，致使炉壁传热性能表差，锅炉热效率降低，还会产生腐蚀、鼓包、爆管，以致引起爆炸等事故。依据低压热水锅炉的特点，设计出一套廉价、高效、无毒、简便的水处理方法，对提高低压热水锅炉效率，延长锅炉使用寿命和节约能源，保障安全都具有重要意义。
锅炉的水处理目标要求主要有三项：防止蒸汽夹带、结垢、腐蚀。
1、系统简介
纯低温余热发电工程属于中温低压余热发电范畴，对锅炉给水水质要求较为严格。为保证锅炉给水水质，提高供水安全可靠性考虑，该工程新建一条一级反渗透+一级混床除盐的除盐水系统。由于纯低温余热发电工程属于凝汽式电厂形式，补充水量较低。
化学水处理车间的供水由原厂区生活、消防给水管网供给，属于深井地下水。
处理后水质达到：电导率小于0.3μs/cm；二氧化硅小于20μg/L。
为满足锅炉给水PH值、溶解氧的要求，采用加吗啉、联氨处理，加吗啉、联氨装置设置在汽机房内。锅炉汽包水质调整，采用药液直接投放的方式由专加药泵向锅炉汽包设加Na3PO4溶液，加药装置设置在主厂房（锅炉厂房）内。
2、系统介绍
2.1 石英砂过滤器
石英砂过滤器是反渗透系统的重要预处理装置，本系统采用供方针对市政自来水水质的特点而专门设计的石英砂过滤器，它的作用是滤除原水带来的细小颗粒、悬浮物、胶体等杂质，保证其出水SDI（污染指数）≤4。
2.2 活性炭过滤器
活性炭过滤器同样是反渗透系统的重要预处理装置之一，它的作用是滤除原水中带来的有机物、余氯等，保证其出水余氯含量＜0.1mg/L，达到反渗透系统进水要求。
2.3 反冲洗水泵
其作用是为石英砂过滤器和活性炭过滤器提供充足的反洗水量。过滤器的反冲洗流速一般为40m/h（或12~15L/m2S），用水量较大，但所需的扬程低，扬程为0.3MPa。
2.4 板式换热器
调节反渗透给水温度，保证反渗透的产水量和保护反渗透膜。
由于在一定的范围内，反渗透膜的出水量与入水温度成正比，温度每下降1℃反渗透出水量下降3%~5%由于寒冷，原水水温影响了反渗透的正常出水量，为了保证系统的正常和安全运行，故考虑设置2台热交换器。
2.5 阻垢剂加药装置
阻垢剂加药装置的作用是在预处理后的原水进入反渗透之前，加入高效率的专用阻垢剂，以防止反渗透浓水侧产生结垢。
2.6 保安过滤器
5μ保安过滤器的作用是截留原水带来的大于5μ的颗粒，以防止其进入反渗透系统。这种颗粒高压泵加速后可能击穿反渗透膜组件，造成大量漏盐的情况，同时划伤高压泵的叶轮，导致高压泵的损坏。过滤器中的滤元为进口可更换卡式滤棒，当过滤器进出口压差大于设定的值（通常为0.07~0.1Mpa）时，应当更换。
2.7 高压泵
高压泵的作用是为反渗透本体装置提供足够的进水压力，保证反渗透膜的正常运行。根据反渗透本身的特性，需有一定的推动力去客服渗透压等阻力，才能保证达到设计的产水量。
2.8 反渗透本体装置
反渗透装置是本系统中最主要的脱盐装置，反渗透系统利用反渗透膜的特性来除去水中绝大部分可溶性盐分，胶体，有机物及微生物。
经过预处理后合格的原水进入置于压力容器内的膜组件，水分子和极少量的小分子量有机物通过膜层，经收集管道集中后，通往产水再注入反渗透产水箱。反之不能通过的就经由另一组收集管道集中后通往浓水排放管，排入反洗水箱中或排出系统之外。系统的进水、产水和浓水管道上都装有一系列的控制阀门，监控仪表及程控操作系统，它们将保证设备能长期保质、保量的系统化运行。
本装置反渗透膜组件均采用CPA3-LD型复合膜，单根膜脱盐率大99.7%。
2.9 反渗透清洗系统
作用是根据反渗透膜运行污染的情况，配置一定浓度特定的清洗溶液，清除反渗透膜中的污染物质，以恢复膜的原有特性。
无论预处理进行的如何彻底，反渗透系统经过长期运行后，膜表面仍会受到结垢的污染。所以本系统设置一套反渗透清洗系统，当膜组件受到污染后，可进行化学清洗。它包括一台5μ保安过滤器，一台不锈钢清洗泵，一台清洗箱及一批配套仪表、阀门、管道等附件。
2.10反渗透冲洗装置
作用是用反渗透产水置换反渗透膜中停机后滞留的浓水，防止浓水侧亚稳态的结垢物质出现结垢，以保护反渗透膜。
本系统中冲洗装置与反渗透本体装置组成一体。
2.11中间水箱
反渗透产水带有一定的压力，可以自行进入中间水箱暂存，其作用是使反渗透膜的产生侧承受较低的压力，避免反渗透膜受到背压而导致不可恢复的损坏，同时缓冲由于后级离子交换系统阀门切换时造成的压力波动，并可通过中间水箱的液位来控制反渗透装置的启、停运行。
2.12 中间水泵
中间水泵的作用是为后续水处理系统提供稳定的压力和水量。
2.13 混床
混床的作用是将反渗透系统产水中留存的离子进一步去除。原水经过反渗透系统预脱盐后，已将水中绝大部分的盐类离子去除，但是经过反渗透膜专用软件计算表明，反渗透产水水质还不能达到用户的要求，还需要经过混床进行进一步除盐后才能达到要求。混床通过交换器内均匀混合的阳、阴树脂，与水中的阳、阴离子几乎同时进行交换，类似与无数级阳、阴床串联的效果，从而获得极好的产水水质。
2.14 酸碱再生系统
作用是当混床内树脂饱和时用以再生，以恢复其除盐能力。再生系统设置立式酸碱计量箱各1台，另外配置再生专用水泵2台，酸碱喷射器各1台，用于每次再生时使用。
2.15 废水中和系统
本系统设置一套废水中和系统，将离子交换系统排出的酸碱废水中和后，再进行排放。采用地下挖坑砌墙，内表面涂刷防腐；同时设置1台长轴液下泵，将中和后废水输送至排放点。
2.16 树脂捕捉器
在经过反复的冲刷后，混床内树脂会破碎成为细小的颗粒，随着水流进入后级，此时设置树脂捕捉器阻止破碎树脂颗粒对后级系统造成的影响。
2.17 除盐水箱
混床产水带有一定的压力，可以自行进入除盐水箱暂存。
除盐水箱用与贮存本系统的产水，其目的是为了保证锅炉供水水量的稳定。同时可通过除盐水箱的液位，控制中间水泵和混床的启、停运行，调节系统的产水流量变化。
2.18除盐水泵
除盐水泵的作用是为锅炉系统提供稳定的压力和水量。
2.19 加氨系统
经混床处理后的水，虽已达到除盐水指标，但是混床出水的PH一般为6.8~7.0之间。它不能满足锅炉补给水PH8.5~9.2的要求，所以在除盐水泵出口处还需加氨以调节锅炉补给水的PH值。
3 设计心得
（1）在原水预处理环节，原水要先经过石英砂过滤器去除细小颗粒、悬浮物、胶体等杂质，再经过活性炭过滤器去除滤除原水中带来的有机物、余氯等。然而原水水质根据季节不同会有所变化，不必经过两次预处理过滤。所以在两台设备管道上增加一阀门，在水质较好时，只经过一次预过滤。
（2）酸、碱储罐放置平台位置距离酸、碱计量箱位置较远，平台高度和计量箱进液口高度差较小。影响酸碱液自流速度，且中间管道埋地，酸碱液停留其中，容易腐蚀管道。根据实际情况，放置储罐和计量箱，使中间管道顺坡自流。抬高平台高度，使自流管道有大于2%的坡度。
（3）加碱管线原设计为U-PVC管，时间长了产生腐蚀，造成树脂铁污染，将加碱管线改为不锈钢管，消除了这个不利因素影响。
原设计盐酸再生系统所用管道也为U-PVC管，运行初期一切正常。时间一长，由于施工时处理不太妥当，以及浓盐酸对管道的侵蚀，酸管线很容易改为订制的耐酸耐压玻璃钢管线，彻底解决了酸再生系统泄漏问题。
根据同类企业的运行经验，原设计酸管线为碳钢衬胶管材的，在运行过程中绝大多数都改为玻璃钢管或碳钢岑四氟管，而碱管线绝大多数改为不锈钢管。
（4）项目系统正常运行补水量为4~8m2/h，设计制水系统出水能力为12m3/h。由于考虑到系统调试运行初期和故障停车，原设计纯水箱为2台75m3水箱，容积供150m3 。根据系统初期调试和运行以来的效果来看，2台50m3水箱就可以满足需要。
（5）原设计中和池管线为PVC管材，易老化、腐蚀、损坏，造成泄漏和排出废液困难。将搅拌管改为不锈钢材质，解决了问题。原设计并未设计搅拌措施，酸碱废液无法充分中和。增加空气搅拌措施，根据搅拌强度计算开孔面积，根据面积开孔、不管，能解决存在的问题。
