EDI在燃機(jī)電廠中的應(yīng)用改進(jìn)

丁志剛

摘 要：EDI作為一種先進(jìn)、環(huán)保的水脫鹽技術(shù)在燃機(jī)電廠應(yīng)用過程中遇到的問題，對(duì)這些問題進(jìn)行分析并提出相應(yīng)的建議措施，同時(shí)，根據(jù)措施進(jìn)行了相應(yīng)的改造。

關(guān)鍵詞：電廠；水處理；除鹽

EDI是在外接直流電場(chǎng)作用下，以電位差為推動(dòng)力，利用離子交換膜的選擇透過性使溶液中的離子做定向移動(dòng)以達(dá)到脫除電解質(zhì)的膜分離操作[1]。在運(yùn)行過程中無需酸堿再生，也沒有酸堿廢水排放，綠色環(huán)保，而且運(yùn)行連續(xù)穩(wěn)定，自動(dòng)化程度高，占地面積小，投資少，因此在電廠中的應(yīng)用越來越多。但是在使用過程中仍然存在一些問題，需要在設(shè)計(jì)之初來完善避免。

南方濱海某電廠為燃機(jī)電廠，鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)流程為：一體化凈水器→機(jī)械過濾器→盤式過濾器→超濾→一級(jí)紫外殺菌器→一級(jí)反滲透→二級(jí)紫外殺菌器→二級(jí)反滲透→三級(jí)紫外殺菌器→EDI。使用的EDI品牌2005年—2011年為GE公司生產(chǎn)的MK-2ST，2012年至今為西門子公司生產(chǎn)的INOPURE系列的LX30。兩種品牌的EDI在濃水通道上采用的技術(shù)有較大的差異，在生產(chǎn)運(yùn)行中都發(fā)現(xiàn)了一些缺陷，我們?cè)谑褂眠^程中對(duì)所發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行了總結(jié)分析，有的問題是設(shè)計(jì)院在設(shè)計(jì)過程中按照業(yè)主要求對(duì)成本壓縮過高產(chǎn)生的，有的問題則是廠家對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)考慮不周產(chǎn)生的，現(xiàn)就這些問題做如下分析。

成本問題，有的EDI在設(shè)計(jì)上是1拖多類型，即一個(gè)總電源對(duì)應(yīng)多個(gè)模塊，調(diào)節(jié)電源電壓，所有模塊的直流電壓都跟隨改變，這樣做的優(yōu)勢(shì)就是在施工階段布線簡(jiǎn)潔，投資成本低（只有一個(gè)電源模塊），但在實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，這樣的設(shè)計(jì)出現(xiàn)的問題很多，根據(jù)兄弟電廠的反饋得知由于各個(gè)模塊個(gè)體上的差異，使用一個(gè)EDI直流電源對(duì)應(yīng)多個(gè)模塊，由于每個(gè)模塊的內(nèi)阻不同，在電壓相同的情況下，通過各個(gè)模塊的電流差異較大，離子遷移的速率不同，隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，有的模塊率先結(jié)垢，通道堵塞，產(chǎn)水量減低，離子遷移變慢，脫鹽率降低。此時(shí)的解決辦法，一是停下設(shè)備進(jìn)行化學(xué)清洗，二是不停設(shè)備調(diào)大電源電壓，維持脫鹽率，最終結(jié)果就是膜堆燒毀。如果在設(shè)計(jì)上進(jìn)行每個(gè)電源對(duì)應(yīng)每個(gè)電源，雖然施工階段，投資會(huì)有所增加，但是在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中，可以根據(jù)模塊的差異對(duì)加在兩邊的電源進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)，這樣做增加了模塊的運(yùn)行時(shí)間，減少了模塊的清洗次數(shù)，延長(zhǎng)了模塊的使用壽命，從而減少了運(yùn)行費(fèi)用，長(zhǎng)遠(yuǎn)上來看是劃算的。

EDI在設(shè)計(jì)階段進(jìn)水要加裝精濾器（送水泵出口）和紫外殺菌器（送水泵入口），產(chǎn)水管出口加裝膜濾器。由于EDI屬于較貴重的設(shè)備，其對(duì)進(jìn)水的要求比較嚴(yán)格，尤其是一些雜質(zhì)、細(xì)菌等，如果進(jìn)水指標(biāo)沒有控制好，很容易發(fā)生污堵，從而導(dǎo)致膜堆的損壞，因此在送水泵出口加裝精濾器（1μm濾芯）可以避免水箱和管道中的腐蝕產(chǎn)物等雜質(zhì)進(jìn)入膜堆通道，而紫外線殺菌器則可以控制進(jìn)入模塊的細(xì)菌和病毒等有機(jī)物（不可以加化學(xué)藥劑來殺除這些物質(zhì)尤其是氯系殺菌劑，會(huì)對(duì)膜堆造成不可逆轉(zhuǎn)的傷害）。在產(chǎn)水側(cè)加裝膜濾器（0.22μm），膜濾器相當(dāng)于傳統(tǒng)混床后面的樹脂捕捉器，因?yàn)镋DI中也含有樹脂，隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，樹脂也會(huì)破碎，也有幾率通過管道進(jìn)入鍋爐系統(tǒng)，造成爐水PH降低，而加裝了膜濾器，不但攔截管道中的其他雜質(zhì)，而且對(duì)破碎的樹脂也進(jìn)行了攔截，使其不能進(jìn)入鍋爐，保障了機(jī)組的安全性。

不同廠家產(chǎn)品的固有特性對(duì)設(shè)備運(yùn)行的影響，如該公司最先使用的是GE公司生產(chǎn)的MK-2ST模塊，該模塊采用了濃水加鹽循環(huán)技術(shù)。濃水室加鹽（主要為分析純氯化鈉）的意義是：

①減少濃水室鈣鎂離子攜帶電流的機(jī)會(huì)，降低鈣鎂離子的流動(dòng)通量、降低結(jié)垢的速率；

②增加濃水室的電導(dǎo)率，促進(jìn)離子的遷移，增加對(duì)垢類的溶解，減少濃水室結(jié)垢的趨勢(shì)。而濃水循環(huán)的意義在于提高設(shè)備的整體回收率（90-95%）。該公司的技術(shù)充分利用快速提高濃水的電導(dǎo)率，可以快速達(dá)到電離平衡，電壓波動(dòng)較小。缺點(diǎn)是濃水加鹽需要一套加鹽設(shè)施和濃水循環(huán)泵，增加了投資、運(yùn)行費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用，增加了濃水的TDS，在陽極產(chǎn)生了氯氣，產(chǎn)生鹽橋和電弧的機(jī)率增加[2]。還有就是由于加鹽裝置的原因，使得一些雜質(zhì)從加鹽管道進(jìn)入濃水通道，導(dǎo)致濃水通道的堵塞（該司還曾發(fā)生過供應(yīng)商提供的氯化鈉藥劑含碘，發(fā)生了碘與水反應(yīng)生成的羥基自由基對(duì)樹脂的氧化性破壞導(dǎo)致膜堆產(chǎn)水量的下降）。隨著運(yùn)行年限的增加，設(shè)備逐漸老化，EDI膜堆的產(chǎn)水水質(zhì)和產(chǎn)水量已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)的需要，需要進(jìn)行整體的更換。該公司經(jīng)過比較分析，最終選用了西門子公司生產(chǎn)的LX30膜堆，該膜堆采用的是全填充技術(shù)，即在濃水與極水室中也用樹脂進(jìn)行填充，極水通道與濃水通道合為一個(gè)通道。正常情況下樹脂的導(dǎo)電率要高于溶液，而且還減少了加鹽造成的二次污染；就濃水再循環(huán)而言，LX30膜堆簡(jiǎn)化了水路及電路的控制，降低了投資和運(yùn)行維護(hù)成本，因此在運(yùn)行上應(yīng)該更為穩(wěn)定，但在實(shí)際運(yùn)行中，我們卻發(fā)現(xiàn)LX30膜堆運(yùn)行的初始階段，電壓過高，大約在380V左右（GE的電壓在180V左右），隨著時(shí)間的增加，濃水電導(dǎo)逐漸上升，4個(gè)小時(shí)后，電壓才降到280V左右。每次啟動(dòng)的間隔時(shí)間越長(zhǎng)，啟動(dòng)電壓越大（最高達(dá)到500V），達(dá)到平衡的時(shí)間越長(zhǎng)，我們經(jīng)過分析認(rèn)為，進(jìn)水電導(dǎo)過低，濃水中的樹脂長(zhǎng)時(shí)間浸泡在超純水中，進(jìn)行了樹脂交換，剛啟動(dòng)時(shí)由于沒有加鹽系統(tǒng)的輔助，電阻過高，為了達(dá)到設(shè)定的運(yùn)行電流，此時(shí)電源自動(dòng)調(diào)節(jié)電壓來適應(yīng)高電阻，隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，濃水中的導(dǎo)電離子逐步增加，電阻減少，電壓才慢慢降低，達(dá)到電離平衡，但是一般達(dá)到這個(gè)平衡時(shí)間需要4個(gè)小時(shí)左右，因此為了縮短這個(gè)時(shí)間，較快的達(dá)到合格的產(chǎn)水水質(zhì)，我們建議還是增加濃水循環(huán)系統(tǒng)，但是不增加加鹽系統(tǒng)，使得較高電導(dǎo)的濃水在濃水通道的循環(huán)時(shí)間增加，來增加電導(dǎo)率降低電壓。

經(jīng)過多年的運(yùn)行表明，EDI在電廠中的應(yīng)用前景非常廣闊，只要在設(shè)計(jì)階段根據(jù)選用的膜堆特性制定完整詳盡的方案，在日常運(yùn)行時(shí)，多注意參數(shù)的變化，根據(jù)參數(shù)變化及時(shí)進(jìn)行設(shè)備的優(yōu)化調(diào)整，EDI的使用壽命完全可以達(dá)到要求，同時(shí)產(chǎn)水水質(zhì)完全可以滿足鍋爐補(bǔ)給水的需要，保障機(jī)組的安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]陸柱，蔡蘭坤，叢梅.給水與用水處理技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

[2]IONPURE連續(xù)電去離子產(chǎn)品介紹說明書.