AMIAD自清洗高效過濾器在電廠海水的應用分析
摘要：大唐王灘電廠反滲透海水淡水系統是中國第一個投運的“雙膜法(UF+SWRO)”海水淡化項目，由我國自行設計建造，一期總設計出力10,800T／D，已建成裝置出力7，200T／D。項目中采用了代表世界最新科技的超短預處理工藝：自清洗高效過濾器+超濾(UF)。通過對王灘電廠兩年多運行數據的分析，我們認為對缺乏淡水的地區或海水水溫隨季節波動較大的地區，電廠和海水淡化廠聯建是一種經濟性非常好的選擇方案；超濾作為反滲透海水淡化系統的預處理也是切實可行的，這代表了一種新的技術發展方向。此項目為中國反滲透海水淡化的發展作出新的、有意義的探索。
關鍵詞：海水淡化 超濾 反滲透 能量回收 回收率
一、大唐王灘電廠簡介
大唐王灘電廠隸屬于大唐發電集團，位于河北省唐山市京唐港經濟開發區內，毗鄰渤海。2003年2月開工建設，一期工程安裝2×600MW國產亞臨界凝氣式燃煤發電機組。其采用各種先進工藝。是一座節能，環保型現代化濱海電廠，由于建在海邊荒廢灘涂地上和煤炭基地附近，具有合理有效使用土地、燃料和海水資源的優勢。王灘電廠采用海水直流冷卻方式，使發電機組冷卻不再使用冷卻塔，使用過的海水又匯人自然河流回歸大海，可節約大量淡水資源．經濟、環保，管理成本也低：鍋爐補給水和其他工業用水由反滲透海水淡化技術獲取，生活及消防用水由開發區自來水廠供應．這些水資源綜合利用先進工藝，有利于環境的保護，各項指標既達到國家環�？刂埔�，也響應了國家節能減排的號召。
二、王灘電廠海水淡化系統介紹
王灘電廠海水淡化系統匯集了多項世界最新的膜法海水淡化技術，借鑒了國外反滲透海水淡化工程中的一些先進經驗，創造了多項中國第一。
1、取水系統和排水系統
王灘電廠從京唐港區修建一條2000米長的引水明渠，海水送入電廠水泵房，經6個取水孔的空氣過濾器進行過濾后，經過循環水泵送到凝汽器，使用過的海水又沿著自然河流回歸大海。王灘電廠海水淡化系統充分利用了電廠循環冷卻水給／排水系統，考慮水溫對反滲透系統的影響，王灘電廠海水淡化系統設計了兩個海水取水方式，一是夏季海水溫度較高時。直接在取循環水泵出口海水作為反滲透系統給水；二是冬季水溫較低時，取用凝汽器排放海水作為反滲透系統給水，有效利用電廠冷卻水的剩余熱能．降低了海水淡化系統的能耗。電廠和海水淡化系統聯建優勢主要體現在以下幾個方面。
(1)簡化海水�。潘O施的工程投資。海水淡化廠可以充分利用電廠海水冷卻水�。潘O施，無須建設單獨的海水淡化�。潘O施一降低了初始固定投資10—20％。
(2)提高海水淡化廠進水溫度，降低能量損耗。冬季，王灘電廠海水經電廠凝汽器后溫度升高了10℃左右。根據美國TampaBay海濱電廠的運行統計證明：海水溫度每升高10℃，反滲透海水淡化廠電力消耗降低5％。
(3)減輕了海水淡化廠對周邊海域的生態影響。由于電廠冷卻工藝排放的熱海水和海水淡化廠排放的濃鹽水都會對電廠周邊海域的環境和生態造成一定的不利影響，通過將兩者混合排放，降低了鹽度，減輕了對周圍海域的環境和生態影響，達到了國家環�？刂浦笜艘�。
2、自清洗高效過濾器
由于王灘電廠原海水受潮汛以及風力影響，濁度波動較大，通常在10—15NTU，最高達90NTU，易造成海水預處理系統運轉不穩定。為了加強對后續超濾系統的預保護和減輕其的負荷，王灘電廠在超濾系統前設置3套Amiad過濾精度為150µm的自清洗高效過濾器．這種自清洗高效過濾器具有結構緊湊。操作控制簡便等優點，替代傳統的壓力式過濾器、重力過濾器。通�？刂圃�30分鐘自動反洗一次，或壓差達到0．05Mpa自動反洗，并可根據進水水質的變化進行調節。見表1。
表1 王灘電廠自清洗高效過濾器配置
項目 總產水量(m3／h) 單套產水量(m3／h) 套數 產品型號
自清洗高效過濾器 1200 400 3 Amiad 150 µm
2、超濾(uF)系統
對于王灘電廠海水淡化項目，在系統設計階段，國內尚沒有任何海水淡化反滲透系統采用超濾作為預處理，因此王灘電廠和工程公司從2005年2月至2005年5月進行了為期3個月中試，試驗結果表明自清洗高效過濾器+超濾作為海水淡化反滲透系統的預處理是可行的。此預處理中采用了Omexell壓力式中空纖維超濾膜元件SFP2660，其材質為聚偏氟乙烯(PVDF)，過濾精度為0．03µm。在兩年運行過程中，超濾系統產水的SDI值基本保持在3以下．為后續反滲透系統提供了有效的保護。超濾膜投運以來總共進行了兩次在線化學清洗(CIP)，平均一年一次。通過兩年運行分析，超濾與傳統的預處理相比較具有以下優勢，見表2：
表2 王灘電廠超濾系統配置
項目 UF系統
產水量(m3/h) 7×120
設計系統回收率(％) 95
膜元件型號 Omexell SFP2660
壓力容器數量／膜架 60
設計滲透通量(LMH) 60
(1)占地面積小，現場布局整潔．運行維護方便。
(2)自動化程度高，控制調節方便。
(3)產水SDI值不隨進水濁度的變化而波動，抗沖擊能力強。
(4)節省化學品消耗，運行成本低。
(5)有機物去除率高。
3、化學加藥裝置
(1) 絮凝劑投加
在王灘電廠海水淡化項目中，調試初期采用3ppm聚合氯化鋁(PAC)。在系統調試過程中，發現后續的超濾系統跨膜壓差增加較快，產水量衰減較快，懷疑是聚合氯化鋁(PAC)導致超濾膜污染，因此將聚合氯化鋁(PAC)投加系統關閉，發現后續超濾系統運行隨即正常．反洗頻率大幅降低，因此將絮凝劑加藥系統擱置，在隨后兩年多的運行過程中，后續反滲透系統運行正常，平均每年對反滲透系統進行一次在線化學清洗(CIP)。
(2)海水電解殺菌滅藻
王灘電廠采用了海水電解制氯技術。其原理是利用天然海水中含有的氯化鈉，用特制的電極電解海水產生有效氯．有效氯可以殺死海水中微生物．從而達到防止管道及海水淡化預處理系統中滋生微生物的目的。在實際運營中，電解制氯投加量控制在lppm左右。
(3)還原劑脫氯
現在反滲透系統中采用的膜元件皆為芳香聚酰胺復合膜材料，考慮到其耐氧化性差，水中的余氯將造成此類膜元件不可恢復性的化學損壞。因此需要嚴格控制反滲透系統進水中余氯含量：進水中余氯含量最好控制在0．0lmg/L以下。通常海水在進入SWRO系統前投加NaHS03作為還原劑以脫除水中余氯，為了準確的監控SWRO進水中余氯含量，王灘電廠既安裝在線余氯表，也可以安裝氧化還原電位(0RP)計作為輔助參考裝置，因為0RP并不能反映水中真實的余氯含量。其受到pH的影響，如圖1所示。通�？刂�SWRO進水的氧化還原電位(ORP)在280～320mV，此時海水中的余氯含量接近0．001ppm。在實際運行中，王灘電廠控制進水余氯含量在0．00lppm左右，ORP保持小于250mV，：NariSO3投加量為3ppm。
(4)二級反滲透(BWRO)系統回收率
二級反滲透(BWRO)系統回收率也受到原海水溫度隨季節波動的影響，盡管其進水為一級海水淡化系統(SWRO)的產水，但其進水溫度波動范圍仍然在13—28％：．因此其回收率隨季節的變化在80—85％波動，通常夏天回收率高于冬天。
7、控制系統
王灘電廠海水淡化系統采用了PLC控制系統，通過雙機熱備的CPU及電源系統實現冗余控制，冗余的通訊接口與全廠輔控網連接，運行人員在主控制室對海水淡化系統進行監控，海水淡化系統的重要報警信息通過輔控網主控制室光字牌上報警，實現就地無人職守。
四、結語
大灘王灘電廠海水淡化系統經過兩年多的運行，各種設備運行狀態非常穩定，其主要工程技術和經濟指標開創了中國反滲透海水淡化的多項第一，同時也達到了世界同類海水淡化工程的先進水平，該工程為中國反滲透海水淡化產業的發展作了深入的探索．并取得了很大的成功。從累計運行兩年多的數據來看，王灘電廠的海水淡化反滲透系統運行非常穩定．從投運兩年以來，總共進行了兩次在線清洗(CIP)，化學清洗后，產水量和壓差都恢復較好，這證明了超濾+反滲透雙膜法工藝在膜法海水淡化方向是可行的，并且值得推薦的。其中，反滲透海水淡化系統(SWRO)的產水量和回收率受季節性海水溫度波動的影響較大。反滲透系統中安裝的SW30HRLE一400i和BW30—400膜元件的各項性能指標經過兩年運行仍非常穩定，完全滿足了王灘電廠的生產要求。
參考文獻
〖1〗 FILMTEC反滲透和納濾膜元件產品與技術手冊
〖2〗J．SteiningerD．Se．ORPCONTROL IN POOLS AND SPAS
〖3〗 王灘電廠雙膜法海水淡化系統介紹
〖4〗海水淡化預處理絮凝劑一聚硅酸氯化鐵的性能及應用研究
〖5〗 華能玉環電廠海水淡化工程設計概述
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