660MW超超临界机组反渗透除盐设备运行异常分析与处理.doc

660MW超超临界机组反渗透除盐设备运行异常分析及处理摘 要：针对某厂反渗透系统制水情况进行分析，降低一段压差，提高制水出力，采取措施提高反渗透运行经济性，满足机组补水率要求。关键词：反渗透系统；化学清洗；非氧化性杀菌。1、某厂反渗透装置投运背景1.1 某厂四期机组基建，在三期两套80T/H一级除盐+混床基础上，增加二套超滤和反渗透装置，正常制水与一级除盐设备串联运行，在未增加总制水出力情况下，满足三期两台机组、四期一台机组及供热补水需要。2. 某厂反渗透装置运行状况2.1某厂反渗透装置与2012年9月调试运行、12月28日通过168试运验收。由于长江水含盐量高、电导率最高达500s/cm，是同类型电厂5倍。反渗透除盐负担很重。造成反渗透膜污染严重、堵塞。压差增高、制水出力大幅度降低，制水出力不足、除盐水箱液位低。影响四期#7机组开机补水安全。严重时被迫退出反渗透装置运行，改原水制水，除盐制水失效加快，再生耗时、耗水，增加除盐水污染风险。必须摸索攻关解决反渗透膜污堵课题。3、某厂反渗透运行方式3.1概述反渗透系统主要去除水中溶解盐类，同时去除一些有机大分子，前阶段未去除的小颗粒等。预处理系统产水进入反渗透膜组，在压力作用下，大部分水分子和微量其它离子透过反渗透膜，经收集后成为产品水，通过产水管道进入后续设备；水中的大部分盐分和胶体、有机物等不能透过反渗透膜，残留在少量浓水中，由浓水管排出。反渗透（RO）膜分离技术的优点:稳定：连续运行，不会因再生而停机，产水水质稳定安全；无需用酸碱再生，无需酸碱储备和酸碱稀释运送设施，避免工人接触酸碱；无再生污水，不需污水处理设施省水：节省了反冲和清洗用水高效：以高产率生产高纯水省地：减小车间建筑面积。省钱：减低运行及维修成本。省工：安装运行简单，不需技术很高的操作工。在反渗透装置停运时，自动冲洗315分钟，以去除沉积在膜表面的污垢，使装置和反渗透膜得到有效保养。反渗透膜经过长期运行后，会积累某些难以冲洗的污垢，如有机物、无机盐结垢等，造成反渗透膜性能下降。这类污垢必须使用化学药品进行清洗才能去除，以恢复反渗透膜的性能。化学清洗使用反渗透清洗装置进行，装置包括一台清洗液箱、清洗过滤器、清洗泵以及配套管道、阀门和仪表。当膜组件受污染时,可以用它进行RO系统的化学清洗。本系统为了保证反渗透系统的正常运行和延长膜的使用寿命，设置了高、低压保护装置。低压保护：当高压泵进水压力过低时，高压泵停止运行，以保护高压泵；高压保护：当反渗透容器压力过高时，高压泵停止运行，以保护高压泵与膜元件。由于本系统中反渗透装置采用全自动运行，只需在调试阶段人工将系统调好后，系统即可在计算机监控下自动运行。系统运行过程中只需一个员工监测各个运行参数即可。本系统设置一套化学清洗系统，每半年定期对反渗透系统进行清洗，以恢复膜的通量。反3.1.1渗透装置的工作流程及系统3.1.1.2 工作流程：超滤水箱保安过滤器高压泵反渗透装置第一级膜组件淡水箱淡水泵除盐设备反渗透供水泵反渗透装置第二级膜组件3.1.2.3 反渗透装置设备组成1） 进水监测设备为了保护反渗透系统，某厂在反渗透进水前设置了两个监测点，监测进水的SDI 值和余氯含量。2） 污染指数的测定污染密度指数SDI值是表征反渗透系统进水水质的重要指标，其测量原理是测量在30psi（0.21MPa）给水压力下用0.45m超滤膜过滤一定量的原水所需要的时间。反渗透系统前设置了UF装置，保证出水SDI3，可以完全满足RO进水要求。3） 阻垢剂的投加为了减少反渗透装置在运行过程中的污堵，本系统须投加反渗透系统专用高效阻垢分散剂，有效控制碳酸钙结垢，不加酸的条件下LSI最大允许值为3.2。同时在很大的浓度范围内有效的控制硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶的结垢倾向。4） 保安滤器 为防止水中及管道中的微粒进入高压泵和反渗透膜组件，特设置保安滤器作为最后的预处理手段。保安滤器将预处理后水中5m以上的固体颗粒除去，防止反渗透膜被堵塞或表面被划伤，同时又能保护高压泵免受损坏。当滤器进出囗压差大于0.1Mpa时需更换滤芯（由于被过滤的介质直接进入到空隙中，因此很难通过酸碱清洗恢复通量）。本系统设置的滤器结构能满足快速更换滤芯的要求，更换极其简便，所需人员很少。设计采用2台美国Pall公司立式大流量过滤器，单台水处理能力为110m3/h，每套反渗透对应一台保安过滤器。保安过滤器内装滤元数量为3支，滤元为Pall折叠式大流量滤元，过滤精度为20m，过滤器本体材质采用316SS不锈钢。保安过滤器的控制方式采用压差控制方式，当过滤器压差达到设定值时，需更换滤芯。进入保安过滤器的水管最低点设排放阀。保安过滤器采用美国Pall公司立式大流量过滤器，内装Pall折叠式大流量滤元，过滤精度20m。5） 高压泵 将预处理后的水加压，并打入反渗透装置。反渗透膜分离推动力是压力差，而这种压力是由高压泵来提供的，因此高压泵的设置是为了使反渗透的进水达到一定的压力，让反渗透过程得以进行。本系统高压泵配备变频器，保证反渗透进水压力。反渗透高压泵是RO系统的核心设备之一，为RO系统提供压力进行脱盐。反渗透高压泵选型。选择2台美国PENTAIR公司生产的PWT100-65-315S型卧式离心泵，每套反渗透装置各对应1台。其性能参数为：流量Q=100m3/h，扬程H=1.3MPa，转速n=2900rpm，功率N=75KW。反渗透高压泵采用变频控制，以防膜组件受高压水的冲击。保证反渗透进水压力高压泵过流部分材料均采用316SS不锈钢。密封方式采用机械密封。高压泵进口装压力开关，压力低时报警及停泵；高压泵出口装压力开关，压力高时报警及停泵。6） 反渗透膜元件我厂两套出力80m/h的美国DOW膜反渗透装置，后续除盐装置为一级除盐加混床。正常运行时，两套反渗透装置的出水作为离子交换器的进水。设置为两个系列单元，每列都能单独运行，也可同时运行。考虑电厂运行方式，两个单元可单独或同时小流量冲洗。具体设计如下：反渗透（RO）装置用来除去水中的阴阳离子，是整个工艺系统组成的关键部分，起大量的预除盐作用，其一年内的除盐率99%，三年内的除盐率97%。反渗透系统的水回收率为75%，单套反渗透装置的产水量设计为75m3/h，进水量为100m3/h，回收率和脱盐率分别为75%和97%，设计水温取20。单套反渗透装置选用DOW公司BW30-400-FR型膜元件90只，15只美国CODELINE公司外壳，排列为一级二段，10:5排列。反渗透膜组件采用程序控制，在就地和控制室内实现。系统的运行根据预脱盐水箱的水位，自动控制启、停。整套装置应设有程序启停装置，停用后能延时自动冲洗。在RO装置上设置进水、产水、浓水流量计；设置进水、产水电导仪；总进水设置ORP计以及相关的压力表以实现以整个系统各工艺参数的全过程控制和各电气设备的启停开关。7） 反渗透冲洗系统反渗透冲洗系统作用：反渗透启停或长时间停运时，需要对装置进行低压冲洗，从而有效保护置及膜元件。一般选用1台冲洗水泵，冲洗水源为反渗透产水。水泵型号。选择1台江苏双达公司生产的SCZ65-160型卧式离心泵。其性能参数为：流量Q=100m3/h，扬程H=0.32MPa，转速n=2900rpm，功率N=15KW。冲洗水泵泵体过流部分及附件的材料均采用316SS不锈钢；泵的密封采用机械密封方式，机械密封为BURGMANN公司产品，轴承为NSK公司产品。自动低压冲洗装置反渗透在运行的过程中，浓缩过程和浓差极化将导致膜表面所接触原水的固含量浓度远远大于原水的本体浓度。因此配备自动低压冲洗装置在停机后、开机前或连续运行一个可调整的期间后对反渗透膜进行定时的低压冲洗，将附于膜表面的少量污染物冲走。冲洗完成后，系统自动恢复到冲洗启动前的状态。8） 反渗透膜组件的药品注入单元a、药品注入系统包括加阻垢剂、还原剂系统等，所有的计量箱、计量泵按药品种类分开设置，不考虑兼用。b、每个溶药箱均配置侧装式磁翻柱液位计，液位计设置隔离阀，并有420mADC远传液位及报警信号至DCS系统。c、每种药品的溶液箱、加药泵及管道、阀门和附件等共同组装在一个底盘上。d、反渗透加药系统具体配置如下： 还原剂投加装置本工程设计采用NaHSO3作为还原剂，用以还原超滤出水中的余氯，使进水满足反渗透膜元件对余氯的要求（0.1mg/L）。为保证充足的还原时间，投加点设在超滤产水泵出水与保安过滤器进水之间的母管。投加量标准的确定。设计以原水中余氯为1.0mg/L考虑（以有效氯计），根据等当量原则及实际经验，应投加35mg/L的NaHSO3，使原水中余氯0.1 mg/L。以20%浓度的溶液进行投加，则投加量最大为5.0L/h。计量泵型号。选用意大利SEKO公司的P056-Y型计量泵2台。其性能为：Q=10L/h，P=5bar，加药点在反渗透保安过滤器进水总管。溶液箱。数量：2台，容积：1.0m3，材质：PE，各配搅拌电机1台。 阻垢剂投加装置RO装置设计回收率75%，浓水的离子浓度是RO进水的4倍以上，因此将会导致RO膜浓水侧出现CaCO3、BaSO4、SrSO4或SiO2等物质沉淀析出，沉积在RO膜上，形成结垢，从而造成RO膜透水率和除盐率下降，以致损坏膜元件。为防止沉淀，保证RO装置能长期正常运行，应添加复配有机阻垢剂来解决此类问题。投加点设置在反渗透保安过滤器之前。投加标准。根据本工程实际水质分析，利用阻垢剂投加专用软件计算，确定投加标准为2.55.0 mg/L（以标准溶液计）。以20%的标准溶液进行投加，则单套反渗透系统的最大投加量为2.5 L/h。计量泵型号。选用意大利SEKO公司的P056-Y型电磁隔膜计量泵2台。其性能为：Q=10L/h，P=5bar。计量箱。数量：1台，容积：1.0m3，材质：PE。9) 仪表配置反渗透装置设置流量计、电导率表就地显示监视运行工况的产水量，电导率等重要参数。系统设置高、低压保护开关，保证反渗透系统安全可靠运行。反渗透每支压力膜管产水侧设有取样口，方便取样。1.1.2.4反渗透设备规范序号设 备 名 称规格型号单位数量厂家备注1反渗透供水泵Q=110m3 /h, H=30mH2O, P=15kW台3上海凯泉两用一备2反渗透保安过滤器出力Q=110m3/h,过滤精度5um，304SS台2滤芯为PALL，4芯后更换为科百特滤芯3高压泵Q=110m3/h, H=130m, P=75kW，变频电机：100-65-315S台2Pentair4反渗透装置产水Q=80m3/h台25反渗透膜BW30-400-FR支192美国陶氏DOW6反渗透膜壳WAVE-300P-8支32WAVECYBER7反渗透冲洗水泵Q=100m3/h,H=32m,P=15KwKQWH100-315台1上海凯泉8阻垢剂计量箱V=1m3 ，钢衬胶台2华电工程一用一备9阻垢剂计量泵Q=10L/h,P=5Bar, P=0.18kW台3seko两用一备10还原剂计量箱V=1m3 ，钢衬胶台2华电工程一用一备11还原剂计量泵Q=11L/h,P=10Bar, P=0.18kW台3seko两用一备12化学清洗装置1华电工程13化学清洗箱V=5m3 ,钢衬胶台1华电工程14化学清洗水泵Q=170m3/h,H=20m,P=18.5kW台1上海凯泉4.存在问题1、某厂反渗透装置于2012年9月27日投产以来，2013年4.7日18：50，20：20 两次出现#1反渗透发#1高压泵进口压力低报警，#1反渗透停机，经查为#1反渗透保安过滤器压差过大（达0.22MPa）所致。4.8日经启动#1反渗透试运，流量50T/H，保安过滤器进出口压差0.30/0.13MPa,4.9日经检查保安过滤器滤芯检查内部显红色，停运待待处理。4月10日投#1#2反渗透同时制水，#1#2反渗透出力分别下降为20T/H频繁跳机，4月12日对#1反渗透保安过滤器更换2支FB0606400 DESC:TBG-RO-40-P滤芯，#1反渗透出力升为70T/H,#2反渗透等待更换滤芯。15日#1反渗透保安过滤器压差超标，停止制水。采用原水方式对#1#2系列#1#2混床制水。16日对超滤水箱进行检查，内壁有粘稠液体，拌有少量铁锈。对保安过滤器滤芯进行浸泡处理。17日对#1反渗透保安过滤器更换4支新滤芯。旧滤芯用3%NaOH浸泡, 25日对#5反渗透保安过滤器更换4支旧滤芯。换下滤芯用3%NaOH浸泡。26日对#1反渗透保安过滤器更换4支旧滤芯。换下滤芯用3%NaOH浸泡。7.10日16：45#2反渗透保安过滤器压差0.22MPA，更换3M滤芯。7.11日18：00#1反渗透保安过滤器压差0.22MPA，更换3M滤芯。10月14日反渗透保安过滤器器清洗滤芯发现管道内存在粘稠物质，对化学水池加山东枣庄无氧杀菌剂25KG.计算浓度62.5PPm.2012年10月28日#1保安过滤器进出口压差上升为0.15MPA，对化学水池加山东枣庄无氧杀菌剂50KG.计算浓度125PPm.29日#1保安过滤器进出口压差降为0.12MPa，通知检修，更换PALL滤芯，运行正常。2、2013年5.11日#1/#2反渗透一段压差高达0.220.25MPa，分析原因为微生物污染。由厂家分别对#1/#2反渗透一段、二段进行柠檬酸酸洗。酸洗方法配置柠檬酸2%，用分析纯盐酸8-9升调PH 2，循环半小时，停半小时，再循环半小时，再用配置EDTA-Na 3%,用氢氧化钠调PH 12，循环半小时，停半小时，再循环半小时，化学清洗后运行正常。6.13日10:00#1反渗透一段压差高达0.220.25MPa停运，对#1反渗透还原剂配药80CM，配亚硫酸氢钠25KG，对#2#3澄清池加氯饼20片，ORP106mv，23:00#1反渗透一段压差高达0.16MPa，高压泵频率33HZ，#1反渗透进水流量维持100T/H制水，6.30日#1反渗透压差上升为0.25MPa, #2反渗透压差上升为0.23MPa。#1#2反渗透等待厂家化学清洗。10月9日11日#1#2反渗透一段压差高，高压泵频率28HZ，一段压差0.25MPa,制水量33T/H，经厂家进行无样杀菌、碱洗、柠檬酸洗。1#2反渗透高压泵频率30HZ，一段压差0.25MPa,制水量70T/H，一段压差0.25MP仍偏高。但制水量恢复正常。对反渗透#1#2保安过滤器滤芯进行碱浸泡，非氧杀菌。#1#2保安过滤器压差正常。12月10日除盐反渗透一段压差高达0.30MPA，经试用超滤进水加热，因蒸汽管道疏水无法排放。管道振动大，无法投入使用。建议：安装疏水排放门。12月18日蒸汽管道疏水门安装完毕，对疏水排放后，投#2超滤加热运行控制温度20运行。2014年1月20日#1#2反渗透一段压差高配合厂家对#1#2反渗透进行化学清洗，清洗前#1反渗透高压泵频率35HZ，一段压差0.367MPa，制水流量53.7T/H，一段进水压力0.976MPa，浓水出口流量14.2T/H，浓水出口压力0.528MPa。清洗前#2反渗透高压泵频率35HZ，一段压差0.389MPa，制水流量51.8T/H，一段进水压力0.979MPa，浓水出口流量0T/H，浓水出口压力0.498MPa。清洗后#1反渗透高压泵频率35HZ，一段压差0.279MPa，制水流量60T/H，一段进水压力0.943MPa，浓水出口流量11.8T/H，浓水出口压力0.58MPa。清洗后#2反渗透高压泵频率35HZ，一段压差0.284MPa，制水流量62T/H，一段进水压力0.962MPa，浓水出口流量0T/H，浓水出口压力0MPa。满足除盐制水要求。3月10日#1#2反渗透一段压差0.30MPa/0.305MPa,高压泵频率30HZ，制水流量33T/H/35T/H.对化学水池投加2桶非氧化性杀菌剂。3月11日#1#2反渗透一段压差0.305MPa/0.311MPa,高压泵频率30HZ/30HZ，制水流 量33T/H/42 T/H.3月14日起对#2还原剂加药箱用空后，加非氧化性杀菌剂12.5KG.300mg/L进行冲击式加药2小时。经每二天加药杀菌一次。至31日#1#2反渗透一段压差降为0.28MPa/0.26MPa. #1反渗透膜一段进水膜污堵检查 #1反渗透膜一段进水膜化学清洗后 保安过滤器滤芯清洗碱浸泡前 保安过滤器滤芯碱+非氧杀菌浸泡后照片5、问题分析5.1 反渗透保安过滤器滤芯和反渗透膜污堵原因，经检查有以下两种原因：5.1.1 进水氢氧化铝胶体污堵。5.1.2 有机物生物细菌污堵。6、解决方案6.1 发电部化学专业#1#2反渗透化学清洗方案6.1.1化学清洗原因分析：（1）#1#2反渗透制水出力高压泵频率35HZ，从2012年9月制水出力80T/H，现降为26.8T/H（降幅达66.5%）。（2）单支反渗透湿膜14.2KG，增加到27.2KG，比标准湿膜增重约13KG，产生污堵。（3）反渗透一段压差达0.56MPa，超过最大设计压差0.42MPa，0.14MPa。反渗透保安过滤器压差0.25MPa。（4）检查一段反渗透膜进水端部膜表面有黄色粘稠液体，分析原因为原水预处理，PAM助凝剂，PAC氯化铝投加过量造成絮凝反应不完全而形成的有机污染和生物细菌污染。6.1.2采取措施对#1#2反渗透一段、二段分别进行碱洗和酸洗。6.1.3、化学清洗时间2013年10月9日-11日6.1.4反渗透化学清洗准备药剂NaOH（CP分析纯） 40KG EDTA-Na4 (CP分析纯) 150250KG 25KG/袋三聚磷酸钠（Na5P3O10） 10KG(纯度99.0%) 武汉无机盐化工有限公司50KG/袋柠檬酸 200KG盐酸（CP分析纯） 50KG6.1.5、化学清洗方法 化学清洗前将超滤水箱、淡水箱水位制满水位。第一阶段 碱洗（1）配药清洗药箱加除盐水1.4米，水温加温由“0”打“就地”加温至30。配制EDTA- Na4 (CP分析纯) 11.5%，配3袋25KG。配制三聚磷酸钠（Na5P3O10） 10KG用NaOH（CP分析纯） 0.1%（调PH值10-11） ，约加5KG （500g/瓶10瓶）、加非氧化性杀菌剂（3910）500ML。启动化学清洗药箱循环泵溶解均匀，约30分钟。（2）一段碱洗停#1#2反渗透装置运行，检查所有气动门关闭。所有手动门关闭。关闭反渗透仪表取样门。关闭#2反渗透浓水排放阀（AA015）。关闭#2反渗透产水手动碟阀(AA019).开#2反渗透化学清洗一段回流手动碟阀（DOGCF50 AA011）.开#2反渗透化学清洗一段进液手动碟阀（DOGCF50 AA010）.开化学清洗保安过滤器进水手动碟阀（AA005）。开化学清洗去反渗透手动碟阀（AA009）。关闭化学清洗水泵回流手动蝶阀（AA004）。碱洗：一段循环1小时，浸泡2小时，再循环1小时；浸泡一夜后排放，再进行漂洗至中性。（3）二段碱洗。一段二小时浸泡期间。所有气动手动门关闭。配药：在剩余化学清洗药箱补加除盐水至1.4米，补充配制EDTA- Na4 (CP分析纯) 11.5%，配1袋25KG。配制三聚磷酸钠（Na5P3O10） 10KG. 用NaOH（CP分析纯） 0.1%（调PH值10-11） ，（500g/瓶5瓶），加非氧化性杀菌剂（3910）500ML。开#2反渗透化学清洗二段回流手动碟阀（DOGCF50 AA014）.开#2反渗透化学清洗二段进液手动碟阀（DOGCF50 AA013）.开化学清洗保安过滤器进水手动碟阀（AA005）。开化学清洗去反渗透手动碟阀（AA009）。关闭化学清洗水泵回流手动蝶阀（AA004）。碱洗：二段循环1小时，浸泡一夜后排放，再进行漂洗至中性。浸泡一夜后废液排放：检查关闭#2反渗透浓水排放手动截止阀（AA015）。关闭#2反渗透化学清洗一段进液手动蝶阀（AA010）。关闭#2反渗透化学清洗二段进液手动蝶阀（AA013）。就地盘上开#2反渗透冲洗排放气动蝶阀（AA016）.开启#2反渗透产水端化学清洗排放手动蝶阀（AA017）。将废液排放干净后。检查关#2反渗透产水手动阀(AA019)关闭。电脑程控启动#2反渗透制水，对#2反渗透冲洗排放，测PH不显碱性，电导合格。停止#2反渗透运行。调整#2反渗透浓水排放手动截止阀（AA015）开度。恢复正常制水。开化学清洗药箱顶部回流门，分别开开#2反渗透化学清洗一段回流手动碟阀（DOGCF50 AA011）. 开#2反渗透化学清洗二段回流手动碟阀（DOGCF50 AA014）。开#2反渗透化学清洗一段进液手动蝶阀（AA010）。和#2反渗透化学清洗二段进液手动蝶阀（AA013）。对化学清洗药箱，进药、回流管道清洗。第二阶段 酸洗（1）配药对化学清洗药箱，进液管道、回流管道冲洗干净补充除盐水水温调至30，配制药剂，柠檬酸1%，50KG（2袋）。用0.1%盐酸调pH值2-2.5；一段循环1小时，浸泡1小时，二段循环1小时后排放，再进行漂洗至中性。操作步骤和一段、二段碱洗步骤相同。#1反渗透一段、二段化学清洗步骤与#2反渗透一段、二段化学清洗步骤相同。 #1#2反渗透化学清洗系统图2013年10月8日#1反渗透清洗前一段进水压力二段进水压力一段压差*100制水出力0.5740.30.27427.4330.5630.3080.25525.5340.5560.3020.25425.4320.550.2970.25325.3310.5560.2940.26226.2310.5560.2990.25725.7310.5480.2930.25525.5300.5650.2990.26626.6320.6070.3160.29129.1350.720.3740.34634.6430.7120.3740.33833.8430.6080.3270.28128.134红色趋势线为制水流量趋势。兰色线为一段压差变化趋势。从趋势图可看出因一段压差随制水流量上升，制水流量提不起来。 2013年10月12日#1反渗透清洗后时间一段进水压力二段进水压力一段压差*100制水出力1:000.8250.6040.22122.1723:000.8220.6030.21921.9725:000.8160.5980.21821.8727:000.8140.5960.21821.8729:000.8340.6110.22322.37411:000.8450.6230.22222.27713:000.8230.6280.19519.57815:000.8460.6170.22922.97817:000.8390.610.22922.97919:000.6390.480.15915.95821:000.7020.510.19219.26123:000.6730.5010.17217.259红色趋势线为制水流量趋势。兰色线为一段压差变化趋势。从趋势图可看出化学清洗后一段压差较低，制水量大。6.2对澄清池进行冲洗，减少氯化铝加药量，J降低澄清池出水矾花带出，加矾量由每天150KG减少为100KG。6.3对化学水池进行加非氧化性杀菌剂： 经试验加药量浓度低，效果维持时间短，药品消耗大，限于在超滤、反渗透同时污堵情况下采用。6.4对保安过滤器滤