超滤装置进水温度有效控制的探讨(苏州).doc

四期制水超滤装置出水温度有效控制的探讨苏州（江苏利港电力有限公司，江苏 江阴 214444）【摘要】 利港电厂四期供热制水项目由北京朗新明公司承建，采用EPC方式总包。项目投产初期，超滤装置前换热器出水温度调节存在经常超温的问题，对超滤膜有较大影响，为了确保超滤系统的稳定运行，和超滤出水温度有效可控，提出换热器后的超滤装置进行套内分组的设想，以有效控制超滤装置的进水温度以及延长相关设施的运行寿命，为超滤装置的安全、可靠运行提供了有效的保障。【关键词】 超滤装置 换热器 水温控制 套内分组1 概述膜处理装置（除了电除盐）都是通过一定的压力使水透过膜来净化水质，提高水温有利于降低水的粘度，提高膜的水通量，可有效减少膜的数量，最终降低运行能耗以及投资费用。冬季寒冷地区的清水实施换热，对反渗透装置尤为重要，因为温度每提高1，膜的产水量约将增加2.7%。虽然超滤的给水泵压力较低，膜通量对温度的敏感程度不及反渗透膜，但水温每提高1，膜的产水量也将增加约2.2%。2 超滤装置进水温度难以控制的原因多年来，反渗透装置前的换热器能平稳运行的关键在于反渗透膜装置的进水量的持续恒定，而超滤装置的运行则不然，其每运行过滤3045 分钟，必需进入一个反洗程序，时间约仅45 秒，此时需停止进水，从膜面的反向进水，冲走膜表面沉积的污染杂质，这个步骤在超滤调试后是程序自动控制的。目前，绝大多数设计并投运的超滤系统，均以套为单元制水及反洗，此时，换热器面临的问题是：当某套超滤装置需要进入反洗程序时，对于仅1 套超滤运行或换热器与超滤装置串联连接的系统来说，则需要换热的水量没有了；对于换热器与超滤装置并联连接的系统，且有2 套或以上超滤装置运行而言，则减少了需要换热的水量，为了确保超滤装置反洗结束后的进水温度稳定，并防止水温过高损坏超滤膜，必须对换热器的进汽量进行调节。由于反洗是频繁发生的，因此，蒸汽流量调节也将是频繁的，且调节幅度是相对较大的。这种由换热水量引起的蒸汽量的频繁调节，使换热器的运行工况难以稳定，尤其对于套数较少的超滤系统则就会带来一系列的问题，如有的电厂仅设置23 套超滤装置，正常运行时，往往会有一套处于备用状态，那么当另有一套需要反洗时，就会发生水温难以控制的问题。有人会说，换热器的蒸汽进汽阀，不是可自动调节的吗？反洗时不需要换热进水，关了蒸汽进汽阀应该可以了吧？确实蒸汽进汽管上均应有可全开和全关的自动截止阀，也有可自动调节流量的蒸汽阀，但是，在超滤装置这么高的反洗频度、这么高的调节幅度下运行，可想而知，这些蒸汽自动阀门将是短命的，因为阀门的寿命是受开关频度影响的，因此，为了防止超滤反洗后投运时的水温突变，有的在蒸汽管上增设减温、降压装置，即在换热器被换热水断流时，用冷水掺混蒸汽，以解决超滤装置反洗时的换热器进水断流带来的水温难以控制问题，这种方法既不节水、也不节能，不符合目前倡导的低碳运行要求，只能说是一种极其消极的办法。针对超滤系统反洗期间水流量不恒定、且峰谷变化大而导致进水温度难以恒定的情况，有的工程将换热器设置在清水箱之前，这样可避免水箱后续超滤反洗引起的水流量变化，这种设计理论上是可以接受的，但增加了一个热量损失的环节，且水箱容易成为细菌生长的温床；更有的工程干脆将蒸汽管道直接引入清水箱，由于清水箱为常压容器，而蒸汽是相对危险的介质，此外，由于绝大多数地区，不需要蒸汽终年换热清水，在冬季启运蒸汽换热时，蒸汽管道因经夏季长时间的停运，蒸汽含铁量特高，将严重污染超滤进水，根据反渗透装置前换热器多年的设计及运行经验，对于有季节性运行的换热器要求采用表面换热器，就是为了防止冬季换热器投运初期反渗透进水的铁污染，所以，这样设计的系统安全性存在一定的问题。3 解决问题的设想利港电厂四期制水超滤在前期调试中，经常出现超滤出水超温，导致超滤系统保护停运，制水中断情况。前期调试中，对温度调门PID进行了多次整定，但由于工况的改变后，当有某套超滤进入反洗或多套超滤进入反洗时，换热量大幅减少时，原先的PID调节方式又不适合，温度调门调节性能极差，出水水温波动大且很难稳定下来，需人工手动干预后才可以稳定。如何在恒定换热器进汽量的条件下，尽可能稳定超滤装置的进水温度，多次调试后最终考虑采用超滤装置套内分组，使套内几组超滤装置轮换反洗，以确保整套超滤装置具有连续、变化不大的进水流量。从稳定整套超滤装置的进水量来看，分组越多，越有利于稳定超滤装置的进水水温。但是，套内分组过多，会导致系统复杂、控制点数多，投资增大。所以，理想的套内分组目标应设计为，当套内某组超滤反洗时，在不需要调节换热器进蒸汽量的条件下，超滤进水温度的变化可控制在一定的温度变化范围之内。超滤出水温度波动、温度调门来回波动大，其主要原因是其中一套超滤或多套超滤反洗导致换热量减少，调门来不及调整或超调，最终反应到超滤出水温度来回剧烈波动。解决此问题，结合前期的调试经验，我们采用了前馈的方式来调节温度调门；首先我们对4套超滤反洗、酸洗和碱洗进行排队，及但有某套超滤进入反洗时，如此时也有超滤反洗时间到时，则要进入反洗的超滤延长制水时间（延长15分钟），确保不同时有多套超滤停运等待进入反洗，这样换热量减少较少，温度调门就会少波动。这种方式下处理下，出水温度是变化不大，但温度调门波动还是很大；针对这种情况，我们又采用了温度调门前馈调整方式，及逻辑判断有超滤将进入反洗时，先将温度调门制手动，且将调门开度预先关小10%（此值是根据前期调试得出），这样当超滤进入反洗时，温度调门已关小了，总换热量已减少，进入反洗后温度调门在切回自动这样处理后，出水温度稳定，温度调门波动稳定。4 结论根据上述调试结果，我们可以得到如下结论：超滤装置进水温度控制的目标值越高，要控制换热器出水同样的最大温升值，超滤的套内分组数量需要越多。考虑到各类超滤膜耐水温度的不同，建议对于不同的超滤进水温度控制值，当换热器目标进水温度控制为25时，超滤套内分组可为4组，当其中1 组反洗，则套内分为4 组时的超滤装置的进水温升为8.33（即实际进水温度为33.33），当系统中超滤套数较多，如4 套及以上，则超滤装置套内分组则可适当减少，如套内可分为2 组，此时，当换热器目标进水温度控制为25时，即使1 套检修时，相当于还有3 套超滤装置在运行，换热器出水最大温升为5，即超滤装置实际进水温度为30，完全可以满足超滤对水温的要求。具体工程设计中，应根据超滤装置的套数、将来运行可能出现各种运行工况，确定超滤装置是否需要套内分组，并计算合理的超滤装置套内分组数。为了灵活调节超滤装置的进水温度，系统中的换热器宜采取母管制的连接方式，这样在气候环境变化时，对于换热器的运行的管理会更加灵活，套内分组虽然会增加自动阀门及控制点数，但其可大大减少整个反洗系统（包括反洗加药装置）的设计容量，其反洗水泵及管系容量只需要满足任意一组超滤装置的反洗水量的需要即可，如果设计合理，通过几套超滤装置间轮换的逐组反洗，可大大减少反洗水泵的启停频率，有效地延长泵的使用寿命；此外，由于每组超滤的反洗水量远小于每套超滤装置的反洗水量，有