超超臨界火力發電廠鍋爐補給水處理系統反滲透技術研究

黃 清 欒九峰

（山東中實易通集團有限公司，濟南 250002）

在傳統的水處理技術中，離子交換技術和吸附技術被廣泛使用，但是這些技術還存在一些不足。離子交換技術雖然可以去除水中的離子，但是需要頻繁再生和更換藥劑。吸附法能夠有效去除水體中的有機物質和懸浮物質，但是對于離子、細菌等污染物的處理能力卻不是很好。同時，吸附劑的再生和更換需要耗費大量的成本和時間[1]。因此，傳統的水處理技術已經不能滿足現代超超臨界火力發電廠對鍋爐補給水高品質、高效率、環保等方面的要求。

隨著科技的不斷發展，反滲透技術作為一種先進的膜分離技術，逐漸被應用于水處理領域。反滲透技術以其高效、節能、環保等優勢，成為超超臨界火力發電廠鍋爐補給水處理系統中的重要技術之一。它能夠很好地去除水體中的微粒和膠體污染，減少環境污染和對人體的危害[2]。因此，研究反滲透技術在超超臨界火力發電廠鍋爐補給水處理系統中的應用具有重要的現實意義和理論價值。

1 水處理系統反滲透技術

1.1 反滲透裝置預處理

為保證反滲透技術在超超臨界火力發電廠鍋爐補給水處理系統中的研究效果，需要進行良好的預處理。反滲透裝置如圖1 所示。

圖1 反滲透裝置實物圖

反滲透裝置預處理一般分為兩個步驟，一是物理預處理，二是化學預處理[3-4]。需要注意，采用氣浮除油等物理方法去除水中的油脂、懸浮物等會產生對膜組成材料造成腐蝕和損害的污染物。

1.2 利用反滲透主機處理補給水水質

反滲透水處理主機設備以膜為核心技術，有效過濾懸浮物、溶解物、有機物、重金屬和微生物等有害物質，同時還能夠保護水源不受污染。一個反滲透（Reverse Osmosis，RO）膜單元通常由2 個或3 個膜元件（Membrane Elements，MEs）級聯組成。在級聯中，MEs 被組合成多個組，放置在一個過濾器支架上[5]。一組由4～7 種元素組成，通常為6 種元素。反滲透主機的工作原理是基于反滲透膜的膜電位現象。當含有鹽分的水經過反滲透膜時，由于膜的半透性，水分子可以透過膜，而鹽分則被排斥在膜的另一側，從而形成膜電位。這個膜電位可以用來衡量膜的純化效果，其值越大，說明透過膜的水質越純。

下面研究火電廠鍋爐補給水處理系統中反滲透主機裝置膜內的物質。假設鍋爐水脫鹽濾液的總溶解固體為Cf，鍋爐水脫鹽濾液的流量為Qf，水濾液管線中離子i的通量為If=Cf×Qf。鍋爐水濃縮液的總溶解固體為CC，鍋爐水濃縮液的流量為QC，在濃縮液生產線中設離子i的通量為IC=CC×QC，溶劑（水）和溶解離子i在某一點的質量平衡方程組為

1.3 添加水處理藥劑

在超超臨界火力發電廠鍋爐補給水處理系統中，提高補給水水質，需要添加水處理藥劑。在反滲透技術中，通常需要添加幾種不同的藥劑，包括絮凝劑、阻垢劑和殺菌劑等，這些藥劑的具體作用如表1 所示。

表1 反滲透技術中添加藥劑具體內容

在超超臨界火力發電廠鍋爐補給水處理系統中，反滲透技術的加藥部分是保證反滲透效果和保護反滲透膜的重要環節。因此，需要根據系統的工藝要求和原水水質來確定藥劑的投加量、加藥點、配制濃度和設備選擇等參數，以保證系統的正常運行和水質的穩定。

1.4 控制火力發電廠鍋爐補給水處理系統的產水量

為確保系統的正常運行，需要有效控制以下兩個方面。一方面，進水壓力是反滲透系統產水量的重要影響因素之一。在一定范圍內，隨著進水壓力的增加，產水量也會相應增加。但是，當進水壓力超過一定值時，產水量的增加會變得緩慢，甚至會出現下降的情況，需要合理控制進水壓力，以避免對膜元件造成過大的壓力。另一方面，溫度對反滲透系統產水量也有很大的影響。當溫度上升時，分子的移動加速，從而提高了透過率。當溫度過高時，膜元件的性能會受到影響，導致產水量下降，需要合理控制溫度，以保持膜元件的最佳性能。以反滲透技術處理高含硅量的水為例，由表2 中溫度與SiO2溶解度的關系可知，SiO2的溶解度隨溫度升高而增大。

表2 溫度與SiO2 溶解度的關系

綜上所述，反滲透技術可以有效控制火力發電廠鍋爐補給水處理系統的產水量。通過合理控制進水壓力、溫度和膜元件性能等因素，可以保證系統的正常運行，提高產水量和脫鹽率，從而確保鍋爐補給水的質量和安全。

1.5 清洗反滲透裝置

首先，停止反滲透設備的運行，打開設備的產水回流閥，沖洗化學水桶后加水3～4 格。其次，打開化學清洗進水閥和出水閥，開啟化學清洗機，進行1 h的循環清潔。關閉化學清洗泵以及進水閥門和出水閥門，放置1 h。再次，打開化學清洗進水閥和出水閥，啟動化學清洗泵，循環清洗1 h。最后，每隔10 min檢測水桶內的pH，直至連續3 次pH 值無明顯變化。為防止沉淀，低壓沖洗溫度為20 ℃，直到清洗排放口排水pH 與電導接近進水指標。清洗反滲透裝置流程，如圖2 所示。

圖2 清洗反滲透裝置流程

反滲透膜在使用過程中會受到各種污染，定期清洗可以消除膜表面的沉積物和雜質，保持反滲透膜的通透性和穩定性，有效防止膜污染，延長使用壽命，而且可以提高凈水質量的穩定性，提升產水量。

2 對比實驗

2.1 實驗準備

本實驗旨在對比研究反滲透技術、離子交換技術和吸附技術在超超臨界火力發電廠鍋爐補給水處理系統中的性能表現。在實驗準備階段，選取某市超超臨界火力發電廠作為實驗基地，該廠的鍋爐補給水處理系統以地下水為原水水源。實驗中，保持控制因素一致，僅改變處理方法，以便客觀評估各種技術的優劣。同時，密切關注系統的運行狀態、水質變化以及能源消耗等情況。為保證實驗順利進行，配備專業技術人員進行現場指導和監控。為保證實驗結果的準確性和可靠性，應嚴格監控與記錄整個實驗過程，對所有數據進行統計和分析，從而得出最終的評估結果。

2.2 實驗結果

為驗證反滲透技術在超超臨界火力發電廠鍋爐補給水處理系統中的雜質去除效果，進行反滲透技術與離子交換技術、吸附技術的對比實驗，分別取某市超超臨界火力發電廠鍋爐補給水100 mL。實驗結果如表3 所示。

表3 反滲透技術與離子交換技術、吸附技術對比結果單位：個

根據表3 可知，反滲透技術能夠有效去除水中的溶解鹽類、膠體和微生物污染，離子交換技術和吸附技術雖然也可以去除這些污染物，但是效果并不理想。

3 結語

超超臨界火力發電廠鍋爐補給水處理系統反滲透技術研究，凸顯了反滲透技術在電廠水處理中的關鍵地位和巨大價值。通過深入研究和了解反滲透技術，能夠更清楚地認識到其在提高鍋爐補給水品質、節約水資源、降低運行成本以及保護環境等方面的多重作用。由于具有效率高、能耗低、對環境友好等特點，反滲透技術已經成為目前水處理中的一項重要技術。在超超臨界火力發電廠中，反滲透技術能夠有效去除水中的多種雜質，顯著提高補給水的品質，確保鍋爐的安全穩定運行。隨著電力產業的持續發展，反滲透技術將在超超臨界火力發電廠鍋爐補給水處理系統中發揮越來越重要的作用。因此，應繼續加大反滲透技術的研究力度，推動其在電力產業中的廣泛應用。