反渗透技术在延长石油供暖锅炉中的应用.doc

浅谈反渗透技术在延长石油供暖锅炉中的应用 作者： 日期：浅谈反渗透技术在延长石油供暖锅炉中的应用 （郝延梅 陕西延安 陕西延长石油永坪炼油厂热动力车间）摘 要：文章叙述了延长石油供暖锅炉的水处理情况，针对供暖锅炉的水质特点，确定了反渗透技术的应用。反渗透技术是膜分离技术的一种。其原理是在高于溶液渗透压的压力下，借助只允许水分子透过的反渗透膜的选择截留作用，将溶液中的溶质与溶剂分离，从而达到水处理的目的。在水处理工艺中，采用反渗透技术，可实现节能降耗与治污增效的有机统一。关键词：锅炉 反渗透技术 水处理陕西延长石油后勤供暖锅炉是延长石油后勤处的重点工程，也是陕西延长石油后勤处重点节能工程，其蒸汽锅炉的给水/ 补给水处理系统，以当地的地下水为水源，采用多介质过滤器反渗透混床工艺为锅炉提供30 m3h-1 的给水/ 补给水，其中多介质过滤器的设计产水量40m3h-1，反渗透装置的设计产水量30 m3h-1，混床的设计产水量30 m3h-1。一、反渗透系统在锅炉水处理中应用的必要性通常在锅炉水处理中，采用一级除盐加混床全除盐方式，即离子交换除盐。经多年的运行发现，离子交换树脂的性能通常受到原水中的有机物和悬浮物的影响较大，这经污染物会堵塞树脂网孔或交换器的床层通流面积而使除盐系统的出水品质降低，尤其是增加离子交换树脂的负担，同时，随着离子交换树脂再生次数的增多，树脂除盐的效率和可靠性会逐渐降低并且增大了酸、碱的耗量，因此，只有在离子交换除盐系统前增设反渗透系统进行预脱盐，才能提高锅炉水处理的绎济效益。二、反渗透的原理及优点反渗透系统是采用膜分离手段除去水中的离子、有机物及微细悬浮物(细菌胶体微粒)以达到水的脱盐纯化目的，其原理是水与溶液以渗透膜相隔，水则向溶液渗透，两相之间有渗透压，若在溶液相上分压大于渗透压，则溶液相中的水就会向水相反方向渗透过去，利用反渗透而取得脱盐水，即原水在足够的压力下，通过渗透膜而变成纯净的水，没有透过膜的水溶液、悬浮物浓度逐渐增大最后排掉。反渗透原理的膜分离过程不需加热，也没有相的变化，所以具有能量消耗小、设备体积小、操作简便和适用范围广的优点，同时渗透压的大小与溶液的种类、浓度和温度有关。它可用压力表示，但必须通过反渗透膜才能表现出来，而反渗透膜是一种具有不带电荷的亲水性基团的膜，其性能好坏是实现反渗透膜分离的关键，良好的反渗透膜应具备以下性能，透水率大、除盐率高、机械强度高、压缩性小、化学稳定性好、耐酸，耐碱、耐微生物侵袭、使用寿命长、性能衰减小、价格便宜、货源易得，目前在工业水处理中应用较多的有醋酸和芳香聚酰胺膜。三、工艺流程一次水由泵压送到多介质过滤器，滤除原水带来的细小颗粒、悬浮物、胶体、有机物等杂质，以及经加药形成的矾花，从而保证其出水SDI（污染指数）4。过滤后的原水在进入反渗透系统前经阻垢加药装置，加入高效率的专用阻垢剂，以防止反渗透浓水侧产生结垢现象。加药后的水经5m保安过滤器截留原水带来的5m的颗粒，以防止其进入反渗透系统，避免高压泵叶轮受损及颗粒经高压泵加速后，可能击穿反渗透膜组件，造成大量漏盐情况。出保安过滤器的水经高压泵进入反渗透本体装置压力容器内的膜组件，水分子和极少数阴阳离子透过膜层，经收集管道集中后进入脱盐水箱；浓水排入浓水收集箱。系统的进水、产水和浓水管道上都装有一系列的控制阀门、监控仪表及程控操作系统，确保设备能长周期安全运行。为便于调节水量，系统设置2套出力为40m3/h的反渗透装置并联运行，运行时通过水箱水位调节反渗透装置投运的套数。本系统设计采用反渗透处理工艺，以反渗透装置作为原水脱盐的核心部分，采用加药（混凝剂）+多介质过滤器过滤装置等作为反渗透的预处理，使进水可满足反渗透系统的进水要求从而保证系统的正常运行；采用混合离子交换器（混床）作为后处理进行深度脱盐处理，保证整个系统产水符合锅炉供水标准。反渗透清洗系统：清洗的作用是根据反渗透膜运行污染的情况，配制一定浓度的特定清洗溶液，清除反渗透膜中的污染物质，以恢复膜的特性。冲洗系统：冲洗的作用是用反渗透脱盐水置换反渗透膜中停机后滞留的浓水，防止浓水侧亚稳态的结构物质出现结垢现象，以保护反渗透膜。多介质过滤器：主要去除原水中悬浮物和胶体等颗粒性杂质，经过石英砂及无烟煤的过滤而除去水中大部分悬浮物和胶体状物，降低浊度，保证出水SDI3，满足反渗透进水要求。加混凝剂装置：混凝剂选用聚合氯化铝（PAC），具有混凝性能好、生成矾花大、投药量少、效率高、沉降快等优点，对水中的悬浮物及颗粒性物质具有很强的聚集、吸附作用。加阻垢剂系统：反渗透脱盐装置是在压力的驱动下，通过反渗透膜的选择透过性实现溶解性盐分与纯水的分离。为了防止浓水端特别是反渗透压力容器中最后一根膜元件的浓水侧的CaCO3、CaSO4等的浓度积大于其平衡溶解指数而沉淀析出，损坏膜元件的应用特性，因此原水在进入反渗透装置之前，需设置阻垢剂投加装置，它主要的作用是延缓水中易结垢物质的结垢时间，避免在反渗透膜浓水侧出现结垢现象。四、控制简述（1）多介质过滤器由手动阀门控制，根据原水及出水水质定期清洗再生。（2）保安过滤器设置手动阀，根据过滤器压差的增加决定是否更换滤芯，一般36 个月更换一次，出水污染指数手工分析检测。（3）高压泵设置高低压保护装置，即当进水压力低于设定值或出水压力高于设定值时，高压泵自动停止工作，同时高压泵还由脱盐水箱的高低液位控制启停。RO（反渗透）装置设置进水流量仪，通过调节浓水阀控制RO装置的回收率，同时设置自动快速冲洗程序：定时自动开启浓水电磁阀进行快速冲洗，以清除膜元件浓水侧沉积物；配在线电导率仪（带温度补偿）监测水质。RO膜清洗为人工手动清洗，根据各类信息反馈综合分析后，决定RO清洗的药剂和方式。（4）脱碳塔风机和RO系统联动。（5）整个装置配置一套电器控制系统，运行状态由模拟屏显示，由PLC 按预编程序自动控制，同时设置手动控制，可分别对各单体设备进行独立操作。五、反渗透系统运行情况反渗透系统包括保安过滤器、高压泵、膜组件、药洗系统等。保安过滤器内装5m滤芯，在正常工作情况下，可维持几个月的使用寿命，当进、出水大于设定的压差（0.1MPa）时即更换滤芯。膜组件采用36支膜安装于6支膜壳内，一段与二段膜数量比为2：1，针对原水水质状况，反渗透膜元件的设计通量为22.4Lm-2h-1。反渗透膜阻垢剂投加量对于防止膜污染、延长膜清洗周期、增加膜的使用寿命起着重要的作用，但是投加过量会造成膜的腐蚀损害。一般情况下，阻垢剂投加量决定于具体的水质，本工程运行中确定阻垢剂投加4mgL-1。反渗透系统安装完毕后，进行调试，调试期间设备运转正常，进、出水水质、水压、水量稳定。六、结论项目改造实施后，可解决生产装置工艺用水水质、水量要求，消除了瓶颈，取消使用软化水，使公司水质水平上一新台阶；同时改造后所排出的浓水可作为生活用水和循环水系统补充用水，达到充分利用和节约水资源的目的。杜绝了污染物大幅度排放，环境质量有了显著改善，实现了节能降耗与治污增效的有机统一；实现清洁文明生产，经济效益和社会效益得到提高，达到一举多得的目的。综合考虑处理系统的长期运行稳定性、经济性、安全性，提出建议如下：（1）考虑由于季节变化对处理效果造成的影响，虽然本工程原水为地下水，常年水质较为稳定，但是冬季设备进水的温度依然会明显低于年均进水温度，而水温的变化对混凝效果的影响较大，需通过烧杯试验，确定冬季低温进水条件下混凝剂的最佳投药量，以保证絮凝过滤的效果。（2）水温对反渗透系统的处理效果也有着较大的影响，一般来说，进水温度越低，膜组件的过滤压差越大，回收率越低，运行成本越高，产水量越低，阻垢剂的投加量也越大，实际生产中要针对不同的进水条件调整系统的操作参数和加药量，以保证系统的运行效果。因反渗透膜易受污染，必须采取措施尽量减少污染，可通过密切监视各段的压差（若压差过高必须进行清洗）、严格控