火电厂超滤装置的系统改进与优化

丁卫华，刘红兴，于海全，郑辉

(1.江苏方天电力技术有限公司，江苏南京211102;2.国电科学技术研究院，江苏南京210023)

火电厂超滤装置的系统改进与优化

丁卫华1，刘红兴1，于海全1，郑辉2

(1.江苏方天电力技术有限公司，江苏南京211102;2.国电科学技术研究院，江苏南京210023)

主要介绍了超滤膜的性能、过滤机理和膜污染原因，分析了超滤装置运行中存在的主要问题，提出了膜系统装置改进和运行程序的优化措施，提高了膜系统的安全性，可以为同类型装置的系统完善提供参考。

超滤装置;膜污染;改进与优化

1 设备概况

超滤处理装置因其出水水质好、设备紧凑占地面积小、易于操作和维护、水利用率高等特点而多作为反渗透的前置处理技术。

某电厂超滤装置采用荷兰Norit公司生产的SXL225FSFC中空醋酸纤维膜，膜内径＜0.8mm，孔径25nm。超滤装置主要由2组过滤装置、1套运行加药装置、1套反洗装置、1套化学清洗装置组成。膜装置额定操作压力0.2MPa，额定流量110m3/h，反洗水泵流量为300～400m3/h。主要配备仪表有进水余氯仪、出水氧化还原电位仪、温度和压力表。为了保证后续预脱盐系统不同季节的正常运行，超滤进口设置了混合式热交换器，系统流程见图1。

2 超滤膜性能

超滤膜的性能评价指标包括纯水通水量、截留率和截留分子量、适用水质pH及允许使用温度、操作压力。在实际使用中由于浓差极化的影响，膜的实际截留率要远小于厂家给予的值［1］。进水温度对膜的通水量有显著的影响，一般水温升高1℃，透水速率约增加2%，但考虑到膜的使用寿命和外壳体的使用材料，超滤膜的长期使用温度不得超过40℃，否则可能导致膜性能的裂化和膜寿命缩短［1］。在操作压力的选择上，除以膜及外壳耐压强度为依据外，还要考虑膜的压密性和耐污染能力。应尽量在较低的压力下运行膜组件，以利于长期膜通量的保持，运行压力通常选择不超过0.2MPa。

超滤膜能够截留溶质的原因主要是吸附、架桥和筛分，其中筛分为关键原因。随着透过水的增加，水中的微粒、胶体和溶质大分子通过物理吸附、化学作用或机械截留在膜表面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔堵塞，造成膜污染。因此超滤运行一段时间需要对其进行清洗，以恢复膜性能。膜的清洗包括水清洗和化学清洗，化学清洗通常有盐酸清洗、次氯酸钠和氢氧化钠复合清洗交替进行［2］。

图1 超滤系统流程

3 系统存在的问题

3.1 过滤器易于污堵

超滤运行一段时间后，超滤进水压力和流量波动大，检查发现自清洗过滤器清洗后差压仍然较大，清洗动作频繁，造成了超滤进口流量和压力的波动。事后将过滤器不锈钢过滤碟片拆卸检查，发现内部污物较多，主要为进水中残留的细小絮状矾花、输送管内的杂物和腐蚀产物等。

原水是长江水经过平流式沉淀池混凝、沉降后，直接进入化学水池，经化学水泵提升至超滤装置自清洗过滤器进口，水源输送管道为碳钢管。尽管沉淀池出水浊度满足要求，但仍难避免细小絮状矾花随水流进入水池，吸附在不锈钢过滤碟片上，造成自清洗过滤器的污堵并持续不断的进行无效反洗，从而影响系统的出力。

3.2 原水加热时，系统易超温

超滤装置进水温度需加热时，从运行转换到反洗过程中，蒸汽进口门提前1min关闭，管道内的余汽仍然可以将超滤膜进口的水温加热到50℃左右，蒸汽门关闭与清洗泵停运同时动作时，超滤膜进口的温度可达到65℃，组件压力达到0.3MPa，超出膜组件运行参数，易造成膜组件损坏。

3.3 短期运行后，反洗效果差

超滤系统运行多个周期后，跨膜压差明显增大，膜运行差压大于0.07MPa。在对超滤运行与反洗工况进行检查后，发现超滤反洗过程设置存在缺陷。超滤反洗水泵一般设置变频电机或在水泵出口设电动慢开门，为了降低水耗，反洗时间设定取中间值即45s。实际上在变频泵或电动慢开门启动到需要达到的反洗流量时需要花费一段时间，特别电动慢开门在开足时需20s以上，此时应扣除电动慢开门的开启时间，才能保证反洗效果。

3.4 杀菌剂加药泵出力不匹配

超滤系统杀菌剂设计2台变频加药计量泵，额定流量为200L/h，用于超滤进水杀菌处理和化学加强清洗［2］。事实是，超滤化学加强反洗杀菌剂含量在0.1%左右，而在超滤运行过程中，进水杀菌剂理论加药量在3～5mg/L。根据流量计算，正常运行出力100m3/h时加药量需10%的次氯酸钠为3～5L，显然系统仅配置200L/h出力的杀菌剂计量泵是不合理的，容易造成泵损坏。

4 超滤系统改进与处理

依据超滤系统存在的问题和产生的原因，对系统进行优化(见图2)。在自清洗过滤器前增设气动排污蝶阀;由于受场地限制，在增加1套小流量杀菌计量泵没有条件的基础上，将1台出力为200L/h杀菌剂计量泵改为20L/h。

图2 优化后的超滤系统

系统停运反洗提前关闭蒸汽加热电动门，即蒸汽门关闭到位后停化学水泵。增加联锁设置，加热器后温度达35℃后或超滤进口压力超额定操作压力时开启气动排污蝶阀并关闭超滤进口阀门，及时将超温水或蒸汽排出系统。系统停运2h以上启动时，首先开启气动排污门冲洗5min后系统投运。适当延长反洗时间，保证有效流量的反洗时间达到30s。小流量杀菌剂加药泵与超滤进水泵联锁，大流量杀菌剂加药泵与反洗水泵联锁，减少由于误操作造成加药量不合理对后续设备的损伤。

5 结语

更换杀菌剂计量泵后，减少了超滤系统因不同工艺步骤加药量的差异需要经常调节计量泵的要求，确保了系统运行更加安全。超滤系统进水管道增加具有远方自动控制的排放门后，弥补了沉淀池后续无过滤设施的缺陷，将原水输送管内的污物在系统投运前排除，降低自清洗过滤器的负荷。同时通过运行控制程序的优化，减少了系统的隐患，提高了膜系统运行的安全性和经济性。

［1］周柏青.全膜水处理技术［M］.北京:中国电力出版社，2006.

［2］陈艳艳，林冬明，王军胜，等.国电赤峰煤化工废水处理系统现状与改进措施［J］.电力科技与环保，2014，30(2):34－36.

［3］钮荣.电厂锅炉补给水系统中反渗透装置清洗的探讨［J］.电力科技与环保，2013，29(5):20－21.

System improvement and optimization of the ultra－filtration device in power plant

It mainly introduces the performance，filtration mechanism and membrane fouling of ultra－filtration.The main problems existing in the operation of the ultra－filtration device are analyzed.The improvement of the device and optimized measurements of the operating procedure is put forward，which greatly improve the safety of the device，and can provide references for the same type unit system.

ultra－filtration device;contaminations of the membrane;improvement and optimization

X703.1

B

1674－8069(2016)06－034－02

2016-07-22;

2016-08-29

丁卫华(1981-)，男，安徽安庆人，助理工程师，主要从事发电厂调试、设备腐蚀与防护、化学水处理的试验研究。E－mail:dingweihua168@126.com