3×120海水淡化

青岛发电厂青岛发电厂 3x120m3x120m3 3 h h 双级反渗透海水淡化除盐系统双级反渗透海水淡化除盐系统 设计方案设计方案 设计单设计单位 北京海德能科技有限公司位 北京海德能科技有限公司 联联系人 系人 电话电话 传传真 真 设计设计日期 日期 2007 年年 5 月月 2 日日 青岛发电厂青岛发电厂 3x120m3x120m3 3 h h 双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案 北京海德能科技公司北京海德能科技公司 1 目目 录录 1 总 则 3 2 设计标准 4 3 设计基础 6 3 1 系统进水水质特性 6 3 2 产水水质 水量和回收率 6 3 3 设计界线 7 3 4 系统对外界的要求 7 3 5 化学药品规格 7 3 6 公共设施条件 8 4 工艺系统说明 10 4 1 海水淡化除盐系统工艺流程 10 4 2 系统水量平衡图 10 4 3 预处理系统 11 4 4 海水 RO 系统 14 4 5 淡水 RO 系统 17 4 6 除盐系统 17 4 7 废液排放 19 5 控制系统和电气说明 20 5 1 控制系统结构 20 青岛发电厂青岛发电厂 3x120m3x120m3 3 h h 双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案 北京海德能科技公司北京海德能科技公司 2 5 2 控制系统的功能 21 5 3 系统的自诊断功能 21 5 4 预处理控制 22 5 5 加药量控制 22 5 6 高压泵的保护系统 22 5 7 反渗透系统控制 22 5 8 反渗透的启停保护 23 5 9 原水泵控制 23 5 10 二级混床除盐系统控制 23 5 11 电气说明 23 6 设备技术规范 24 7 备品备件及专用工具 36 8 工艺流程图及平面布置图 37 青岛发电厂青岛发电厂 3x120m3x120m3 3 h h 双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案 北京海德能科技公司北京海德能科技公司 3 1 总总 则则 本方案适用于青岛发电厂 3x120m3 h 二级反渗透海水淡化除盐水系统 整个海水 淡化 除盐系统由超滤预处理系统 二级反渗透淡化系统 二级混床除盐系统构成 经 过处理后的产水水质达到锅炉补给水的水质标准 青岛发电厂青岛发电厂 3x120m3x120m3 3 h h 双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案 北京海德能科技公司北京海德能科技公司 4 2 设计标设计标准准 设备的设计 制造工艺和材料应符合 国外采购的设备或部件的制造工艺和材料符合美国机械工程协会 ASME 和美国材 料试验协会 ATM 所涉及的标准 国产设备的制造和材料符合下列标准 规范 规定的最新版本要求 1 GB150 98 钢制压力容器 2 JB2932 86 水处理设备制造技术条件 3 JB2880 81 钢制焊接常压力容器技术条件 4 劳动部 压力容器安全技术监察规程 5 JB4730 94 压力容器无损检测 6 JB1157 1164 压力容器法兰标准 7 GB113 9128 钢制管法兰 8 JB2532 80 压力容器油漆 包装 运输 9 SDDZ037 电厂水处理设备制造质量分等标准 10 HGJ34 90 化工设备 管道外防腐设计条件 11 HGJ32 90 橡胶衬里化工设备 12 DC130A16 橡胶衬里设备技术条件 13 火电工程调整试运质量检验及评定标准 1996 年版 对外接口法兰符合下列要求 青岛发电厂青岛发电厂 3x120m3x120m3 3 h h 双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案 北京海德能科技公司北京海德能科技公司 5 87GB 火力发电厂汽水管道零件及部件典型设计手册 JB T74 94 管路法兰技术条件 JB T74 94 管路法兰类型 JB T81 94 凸面板式平焊钢制法兰 JB T87 94 管法兰用石棉橡胶垫片 接口法兰应与阀门法兰配套 衬里钢管和管件应符合下列标准的最新版本的规定要求 a HG21501 衬胶钢管和管件 b HG20538 衬塑 PP PE PVC 钢管和管件 设备外部管路的设计符合 DL T5054 1996 火力发电厂汽水管道设计技术规定 现 行最新版本的规定要求 控制设备 测量仪表和电气设备的设计 制造符合有关规定和标准 当上述规范或标准对某些专用材料不适合时 则采用材料生产厂的标准 卖方提 供其反渗透膜所遵循的设计导则及设计和运行标准计算书 青岛发电厂青岛发电厂 3x120m3x120m3 3 h h 双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案 北京海德能科技公司北京海德能科技公司 6 3 设计设计基基础础 3 1 系系统进统进水水水水质质特性特性 3 1 1 设计水源 海水 水质情况见表 1 表 1 原水分析报告 序号项目单位平均值范围 1pH8 037 29 8 38 2M 碱度mmol L2 442 2 2 5 3硬度mmol l122 3115 139 Ca2 mmol L20 818 5 25 5 4Mg2 mmol L101 596 25 118 青岛发电厂青岛发电厂 3x120m3x120m3 3 h h 双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案 北京海德能科技公司北京海德能科技公司 7 5Fe3 mg L0 090 08 0 14 6Na mg L107239270 13187 6NH3mg L00 7CI mg L1830017300 19400 8SO42 mg L2588 92430 3014 9H2Smg L00 10活性硅mg L1 030 42 1 78 11CODmg L7 954 8 10 12 悬浮物mg L144 864 7 178 8 13溶解固形物mg L33739 631277 3 36937 3 3 1 2 设计水温 15 25 3 2 产产水水水水质质 水量和回收率 水量和回收率 3 2 1 产水水质要求 见表 2 表表 2 产产水水水水质质要求要求 青岛发电厂青岛发电厂 3x120m3x120m3 3 h h 双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案 北京海德能科技公司北京海德能科技公司 8 序号项目单位数量备注 1二氧化硅 SiO2 g L 20Max 2硬度 g L 0Max 3电导率 s cm 0 2025oC 3 2 2 产水水量 超滤装置产水水量 1125 m3 h 一级反渗透海水淡化产水水量 3x150m3 h 二级反渗透海水淡化产水水量 3x120 m3 h 3 2 3 回收率 脱盐率 超滤装置出水 回收率 90 一级反渗透出水 一年内 回收率 40 脱盐率 99 三年内 回收率 40 脱盐率 97 海水膜为一级一段 采用高脱盐率的 SW3 8040 复合膜 二级反渗透出水 一年内 回收率 80 脱盐率 98 三年内 回收率 80 脱盐率 97 淡水膜为一级二段 采用 CPA3 8040 复合膜 Ps 华能营口电厂 青岛发电厂青岛发电厂 3x120m3x120m3 3 h h 双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案 北京海德能科技公司北京海德能科技公司 9 3 3 设计设计界界线线 与供与供货货界限相同 界限相同 3 4 系系统对统对外界的要求 外界的要求 3 4 1 进水管 由买方接至卖方第一台设备入口总管 3 4 2 供 电 根据系统的用电量要求 由买方提供动力电源送到用电设备上 3 4 3 出水管 买方按要求接至除盐水泵出水厂房外 1 米处 3 4 4 化学药品 调试过程的所有消耗品由买方提供 3 4 5 废水排放 按要求排放至指定地点 3 5化学化学药药品品规规格格 化学药品由买方负责提供 卖方只给出下列工业产品规范及加药量 3 5 1 凝聚剂 PAC 碱式氯化铝 化学成份 Al2O3 纯度 30 包装袋装 配置浓度 10 加药量 5 10mg L 3 5 2还原剂 SBS 亚硫酸氢钠 青岛发电厂青岛发电厂 3x120m3x120m3 3 h h 双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案 北京海德能科技公司北京海德能科技公司 10 化学成份 NaHSO3 纯度 100 包装袋装 配置浓度 1 5 加药量 1 5mg L 3 5 3阻垢剂 化学成份复合化合物 纯度100 包装桶装 配制浓度30 加药量 2 mg l 3 5 4阳树脂再生用酸液 化学成分HCl 浓度 以 HCl 计 31 铁 以 Fe 计 0 01 硫酸盐 以 SO4计 0 007 砷 以 As 计 0 0001 3 5 5阴树脂再生用碱液 化学成分NaOH 浓度 以 NaOH 计 32 5 氯化钠 以 NaCl 计 0 01 三氧化二铁 以 Fe2O3计 0 007 青岛发电厂青岛发电厂 3x120m3x120m3 3 h h 双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案 北京海德能科技公司北京海德能科技公司 11 3 6 公共公共设设施条件施条件 3 6 1 电 源 频率 50 Hz 额定电压 380 220V 3 6 2 进水水源要求 水源海水 流量 1250m3 h 压力 0 5 MPa 温度28 32 3 6 3 配药用水 水源淡水 压力 0 2 MPa 温度常温 3 6 4 仪表用气 气源来自买方空气压缩机 压力 0 7 MPa 露点温度满足仪表用气要求 青岛发电厂青岛发电厂 3x120m3x120m3 3 h h 双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案 北京海德能科技公司北京海德能科技公司 12 4 0 工工艺艺系系统说统说明明 4 1 海水淡化除海水淡化除盐盐系系统统工工艺艺流程流程 PAC 化学清洗药剂 主厂房凝结水补水箱 一级混床器 海水RO高压泵 除盐水泵 大气式除二氧化碳器 淡水泵 保安过滤器 海水 保安过滤器 淡水 海水升压泵 循环冷却水排水虹吸井海水 SBS 超滤预过滤器 NaClO 海水泵 淡水RO膜组件 二级混床器 淡水RO高压泵 海水RO膜组件 除盐水箱 淡水水箱 阻垢剂 超滤装置超滤水箱 海水预处理 反应沉淀池 超滤水泵 清水池 海水淡化除盐系统工艺流程图 4 2 系系统统水量平衡水量平衡图图 4 2 1 锅锅炉炉补给补给水水处处理系理系统统出力的确定出力的确定 锅炉补给水处理系统的出力根据电厂的全部正常水汽损失 锅炉排污损失 厂内 各项用汽损失 全厂最大一台机组启动或事故而增加的耗水量以及供热用汽等因素综 合考虑 青岛发电厂青岛发电厂 3x120m3x120m3 3 h h 双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案 北京海德能科技公司北京海德能科技公司 13 2 台 300MW 热电联产机组的锅炉补给水量的计算如下 1 锅炉正常水汽损失率 按 1 5 计 1025 2 1 5 30 75m3 h 2 闭式冷却水补充水 以每台机组 9 m3 h 计 9 2 18m3 h 3 锅炉吹灰损失 10 m3 h 4 暖风器用汽 10 2 20 m3 h 5 锅炉防护用汽 6 2 12 m3 h 6 锅炉排污损失 5 2 10 m3 h 7 机组启动或事故增加的汽水损失 按全厂最大一台锅炉蒸发量的 6 计 1025 6 61 5 m3 h 8 考虑锅炉补给水处理系统自身再生用水及凝结水精处理耗用的除盐水 故锅 炉补给水处理系统的自用水以 5 计 9 供热量 200 m3 h 电厂提供 10 定期排污扩容器冷却水 10 m3 h 锅炉补给水处理系统的出力 计算值为 正常出力 30 75 18 10 20 12 10 200 10 105 326 m3 h 综上所述 本期锅炉补给水处理海水淡化部分按照 3 120 m3 h 出力设计 除正 常用水外 根据规程要求多余水量 7 天积满除盐水箱 以供锅炉启动或事故时用 4 2 2 系系统统水量平衡水量平衡计计算算图图 90 海水 Q Q 3 417 m3 h Q 3 417 m3 h 回流 Q 3 30 m3 h 40 80 Q 3 375 m3 h Q 3 150 m3 h Q 3 120 m3 h 反应沉淀池 自清洗过滤器超滤装置 一级 RO 装置二级 RO 装置 青岛发电厂青岛发电厂 3x120m3x120m3 3 h h 双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案 北京海德能科技公司北京海德能科技公司 14 4 3 预处预处理系理系统统 预处理的主要目的是去除水中的悬浮物 胶体 色度 浊度 有机物等妨碍后续 反渗透装置运行的杂质 预处理主要包括预处理加药装置 海水泵 海水反应沉淀池 清水池 海水升压泵 自清洗过滤器及超滤装置 4 3 1 预处预处理加理加药药装置装置 预处理的主要作用是消除原水中带有的悬浮物 胶体 颗粒 微生物 细菌等物 质 同时为了防止氧化剂损伤膜元件 工艺方案中包括 NaClO PAC SBS 三个加药 系统 分述如下 4 3 1 1 电解海水制 NaClO 次氯酸钠 加药系统 本系统的主要作用是杀菌 灭藻 同时其过量的余氯可以抑制预处理系统内生物 的滋生 保证系统免遭二次污染 同时增强絮凝效果 反应沉淀池入口处加氯量一般 为 1 3mg L 本系统配置 NaClO 加药系统 1 套 4 3 1 2 PAC 碱式氯化铝 加药系统 一般在源水中很难除去的有机碳 如果在超滤系统以前加入絮凝剂就能显著提 高它的去除率 凝聚剂 PAC 碱式氯化铝 的作用是将水中微小的胶体 悬浮物 甚至大分子有 机物通过电中和 混凝 架桥 网捕使之形成较大颗粒的悬浮物 由于系统进水为海水 其中含有较高量的悬浮物 有机物和胶体等杂质 这些杂质往往带有一定量的同性电 荷 它们相互排斥 难以自动聚集成大颗粒 PAC 聚合氯化铝 是长链的高分子聚合 二级混床用水点 青岛发电厂青岛发电厂 3x120m3x120m3 3 h h 双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案 北京海德能科技公司北京海德能科技公司 15 物 在水中可形成带电荷的 Al x OH y 3x y 长链多功能基团 它具有压缩胶体双 电层的作用 同时对异性电荷也可以起到中和的作用 而且每一个基团都可以吸附水 中分散的悬浮物 有机物 胶体等小颗粒杂质 使其凝聚成大颗粒的矾花 并与 PAM 助凝剂结合后 生成大颗粒的矾花 颗粒 在过滤器中将其去掉 加药量一般约为 10mg l 4 3 1 3 SBS 亚硫酸氢钠 加药系统 偏重亚硫酸钠 SMBS SBS 亚硫酸氢钠 的作用是将过滤器出水中残余的氧化剂还原掉 以保护膜元件 不受到氧化剂的损伤 同时由于 SBS 对抑制微生物生长和延长膜的使用寿命有利 因此加药量比理论计算值要高一些 约为海水中余氯量的 3 倍 4 3 2 海水反海水反应应沉淀池沉淀池 根据海水水质分析报告表可以看出 青岛沿海海水的悬浮物含量较高 最高值为 178 8 mg l 平均值为 144 8 mg l 需要进行粗预处理降低悬浮物以保证超滤装置安 全运行 根据反渗透装置 超滤装置及盘式过滤器的回收率 反应沉淀池的出力为 1161m3 h 该海水反应沉淀池具有处理效率高 占地面积小 抗冲击能力强 操作简 单等特点 其处理流程为 海水 海水泵 管式混合器 翼片隔板絮凝 池 接触絮凝斜管沉淀池 清水池 清水泵 超滤装置 经上述处 理后的悬浮物含量达 3mg l 4 3 2 自清洗自清洗过滤过滤器器 自清洗过滤器采用能自动清洗的装置 主要去除水中大颗粒物质以保护超滤装 置的正常运行 具有自动反清洗 动作可靠 连续供水 效率高的特点 过滤器由罐体 过滤元件 反冲洗机构 电控箱 减速机 电动阀门和压差控制器等部分组成 该过滤器采用压差方式进行控制 实现全自动运行 过滤器拦截的悬浮物达到 青岛发电厂青岛发电厂 3x120m3x120m3 3 h h 双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案 北京海德能科技公司北京海德能科技公司 16 一定量时 压力损失会迅速增加 当进出水口的压差达到设定值时设备开始反冲洗 本系统采用自清洗过滤器 3 台 单台正常出力为 417m3 h 过滤精度为 50 m 4 3 3 超超滤滤装置装置 预处理系统的主要处理装置为超滤装置 超滤膜分离技术具有占地面积小 出 水水质好 自动化程高等特点 本系统采用海德能纤维超滤膜组建作为除盐系统的 预处理 超滤膜采用材质为 PVDF 的中空纤维 其结构稳定 采用世界上独创的多 孔超滤膜专利技术 在实际应用中显著提高了膜丝的强度和使用寿命 可正反冲洗 抗污染能力强 易于维护保养 使用寿命长 运行费用低等特点 且能长期保证产水 水质 对胶体 悬浮颗粒 色度 浊度 细菌 大分子有机物具有良好的分离能力 海德能超滤膜的有效膜面积为 45m2 面积负荷 过滤时为 60 140l m2h 反向 冲洗时为 150 300 l m2h 根据计算 每套超滤装置出力为 375 m3 h 所需的膜组件 数量为 86 根 每套超滤装置反洗水流量为 870t h 超滤系统主要特点 过滤膜采用 PESM 化学性能稳定 耐酸碱 易清洗 滴泽超滤膜组件的独特外环形集水孔壁 优化了流体分配 膜表面经过亲水改性 水通量大 水量衰减小 外压式中空纤维膜 耐压高 寿命长 外压式运行方式 进水条件宽 截留物不易堵塞进水流道 超滤作为反渗透预处理同常规的过滤工艺相比具有以下优点 组件的多种运行方式可保证最高的工作效率和最佳的运行成本 青岛发电厂青岛发电厂 3x120m3x120m3 3 h h 双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案 北京海德能科技公司北京海德能科技公司 17 可以截留所有的细菌和病毒以及 10 万分子量以上的任何固体物质 过滤 水质显著提高 大大延长反渗透的清洗周期 只需一步处理 减少运行费用 提高效率 减少了化学药剂投加量 低压过滤和低压反洗 减少反渗透系统的投资量和运行费用 超滤装置主要技术参数 设计产水量 375 m3 h 套 产水水质 SDI 3 操作温度 40 设计压力 0 45Mpa 运转方式 单向过滤 横流过滤 反向冲洗 正向冲洗 适用 PH 值范围 运转时 3 10 清洗时 1 13 有效膜面积 45m2 筒 透过率 60 140L m2 h 工作压差 0 1 1 50bar 进水方式 死端过滤 内压式 内进外出 反洗方式 水洗 原水进水浊度要求 小于 100NTU 原水进水颗粒要求 小于 150 运行控制方式描述 青岛发电厂青岛发电厂 3x120m3x120m3 3 h h 双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案 北京海德能科技公司北京海德能科技公司 18 超滤装置采用单向过滤 横流过滤 频繁反洗的全自动连续运行方式 分为 3 套 每套装置设计处理量 375 m3 h 超滤的产水直接进入超滤水箱中 超滤的运行 套数一般同水箱的水位联锁 当水箱的水位在低液位时 所有的超滤都投入运行 随 着水位上升 超滤运行的套数可逐套逐套关闭 相反 当水箱的水位下降时 超滤运 行套数可逐套开启 其运行情况为 运行 40 分钟 反冲洗 40 秒 系统采用 PLC 控 制 每次开机前进行反冲洗 可使透水量恢复到 100 反冲洗采用超滤的产水 以 防止产水侧受到原水污染 反洗之后即可投入运行 化学增强反洗 正常情况下 经过 30 40 次反冲洗后 超滤的每次运行周期逐渐缩短到一定值 时 就需要进行化学增强反洗 化学增强反洗一般采用柠檬酸溶液 2 和次氯酸钠 溶液 0 5 通过反洗时加入一定量的化学药剂进行 5 10min 浸泡后 用超滤产水 反冲洗即可 二种清洗药剂一般是交替轮流采用的 即隔天使用 以保证超滤膜丝中 不累积污染物 延长其使用寿命 采用次氯酸钠溶液进行反洗以对膜进行灭菌消毒 这样可使凝胶层在尚未达到一定厚度时即被除去 可保证透水量的相对稳定 化学清洗频率 2 3 个月 和反渗透共用一套化学清洗系统 4 4 海水海水 RO 系系统统 反渗透系统是本流程中最主要的脱盐装置 它具有极高脱盐能力 按照反渗透 膜专用软件的计算书 在进水温度为 30 它可以把海水的含盐量由 29500 35000mg L 下降到 500mg L 以下 脱盐率达 99 2 以上 海水淡化 RO 系统按 3 套配置 每套包括阻垢剂加药装置 5 保安过滤器 高 压泵 反渗透膜组件 能量回收装置 管道 阀门 附件及工艺系统所需的监测控制 青岛发电厂青岛发电厂 3x120m3x120m3 3 h h 双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案 北京海德能科技公司北京海德能科技公司 19 仪表 信号变送器和就地控制盘 并包括反渗透清洗系统 水冲洗系统 不锈钢管式 药品混合器等 4 4 1 阻垢阻垢剂剂加加药药装置装置 阻垢剂加药装置的作用是在预处理后的原水进入反渗透之前 加入高效率的专 用阻垢剂 以防止反渗透浓水侧中碳酸钙 碳酸镁 硫酸钙等难溶盐浓缩后析出结垢 堵塞 RO 膜 推荐采用的阻垢剂为进口复合阻垢剂 投加量为 1ppm 该药剂是一种分散型 隐蔽药剂 它有如下作用 使原水 Stiff Davis 指数由 0 提高到 1 5 在此范围内的钙 镁硬度不会 在膜内造成结垢 能阻止硫酸盐的结垢 即相对增加水中结垢物质的溶解性 以防止硫酸钙 等物质对膜的危害 特别是 BaSO4和 SrSO4结晶晶体对膜的危害 它也可以对堵塞膜微孔的铁胶体以及细小的颗粒起到分散作用 同时由于阻垢剂是复合有机物 不易分解产生具有细菌营养的正磷酸根营 养物 排放后也不会对环境产生污染 4 4 2 5 保安保安过滤过滤器器 5 保安过滤器的作用是截留来自预处理产水中大于 5 的颗粒进入反渗透系 统 这种颗粒经高压泵加速后可能击穿反渗透膜组件 造成大量漏盐的情况 同时划 伤高压泵的叶轮 过滤器中的滤元为可更换卡式滤棒 当过滤器进出口压差大于设 定的值 通常为 0 07 0 1MPa 时应当更换 每套反渗透配置 2 台出力为 195m3 h 的 5 保安过滤器 采用 316L 不锈钢外 青岛发电厂青岛发电厂 3x120m3x120m3 3 h h 双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案 北京海德能科技公司北京海德能科技公司 20 壳 内装长 40 的进口 5 滤棒 该滤棒是由聚丙烯喷熔制成 锥形结构 深层过滤 它具有纳污量大 寿命长 易更换的优点 4 4 3 高高压泵压泵及能量回收装置及能量回收装置 本装置为反渗透膜组提供足够进水压力 每套反渗透装置都由高压泵及能量回 收装置组成 该能量回收装置安装在管道系统中 浓水推动柱塞 直接为补给海水加 压 它的能量回收效率高达 94 具体工艺见下图 第一段 第二段 能量回收 能量回收 预处理过的海水 A 高压泵 高压泵为反渗透膜组提供足够进水压力 同时结合能量回收泵为反渗透提供正 常运行的压力 每套反渗透膜组串联设置一台高压泵 选用的高压泵其出力为 375m3 h 扬程为 6 3MPa 高压泵为立式多级离心泵 通流部分材质为耐海水腐蚀 的 DUPLEX alloy 2205 或 904L 材质 效率高 可达 70 以上 能耗低 寿命长 制 造厂为美国 Ingersoll Dresser Pumps 公司或丹麦 GRUNDFOS 公司 B 能量回收透平 泵 由于排放浓水压力还很高 应进行能量回收 能量回收装置安装在管道系统中 浓水推动柱塞 直接为补给海水加压 它的能量回收效率高达 94 该设备选用由美 国 ERI 公司制造的 PX 压力交换器 青岛发电厂青岛发电厂 3x120m3x120m3 3 h h 双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案 北京海德能科技公司北京海德能科技公司 21 4 4 4 反渗透膜反渗透膜组组 反渗透装置是本系统中最主要的脱盐装置 反渗透系统利用反渗透膜的特性来 除去水中绝大部分可溶性盐分 胶体 有机物及微生物 经过预处理后合格的原水进入置于压力容器内的膜组件 水分子和极少量的小 分子量有机物通过膜层 经收集管道集中后 通往产水管再注入反渗透水箱 反之不 能通过的就经由另一组收集管道集中后通往浓水排放管 排入原水箱或排出系统之 外 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 它们将保证设备能长期保质 保量的系统化运行 反渗透膜组件是整个脱盐系统的执行机构 它主要负责脱除水中的可溶性盐分 胶体 有机物及微生物 使出水达到买方要求 根据水质情况 反渗透装置采用的 膜为适用于海水的复合膜 选用膜为海德能公司生产的高脱盐率的 SW3 8040 的海 水膜 其单根脱盐率可达 99 7 膜的长度为 1 03 米 本装置每套产水量为 150m3 h 产水的含盐率可达到 337ppm 左右 当反渗透回收率为 40 时 经软件 计算 最佳的方案是每套反渗透膜组采用一段的排列 压力容器设置 32 根 每根压 力容器可安装 6 根 1 米长的膜元件 这样设计的优点是 每一根膜通量相对较平 衡 且浓水流量相对较高 第一根膜元件不易受到污染 4 4 5 反渗透清洗系反渗透清洗系统统 反渗透清洗系统的作用 在反渗透膜组件长期运行后 会受到某些难以冲洗掉 的污染 如长期的微量盐分结垢和有机物的累积 而造成膜组件性能的下降 所以必 须用化学药品进行清洗 以恢复其正常的除盐能力 三套反渗透膜组设置一套共用 清洗系统 此系统由一台清洗药箱 一台不锈钢清洗泵 两台 5 过滤器及一台流量 青岛发电厂青岛发电厂 3x120m3x120m3 3 h h 双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案 北京海德能科技公司北京海德能科技公司 22 计和配管组成 4 4 6 反渗透冲洗系反渗透冲洗系统统 当反渗透装置停机时 因膜内部的水已经处于浓缩状态 在静止状态下 容易 造成膜组件的污染 因此还需要用淡水冲洗膜表面 以防止污染物沉积在反渗透膜 表面 影响膜的性能 因此系统设置一套反渗透冲洗系统 4 4 7 控制控制仪仪表表 为了控制 监测反渗透系统正常运行 还需配置一系列的在线测试仪表 它包 括余氯表 ORP 表 电导率表 流量计 压力表 取样装置等 4 4 8 淡水箱淡水箱 设置 1 台淡水箱 用作第一级与第二级反渗透系统间的过渡水箱 海水淡化反 渗透的淡水直接进入淡水箱中 建议淡水箱容积设置为 200m3 采用 FRP 材质 以 避免水箱中杂质进入后级反渗透系统 4 5 淡水淡水 RO 系系统统 二级反渗透系统按三套设置 每套二级反渗透装置均配置一台高压泵 一套反 渗透膜组件和一套控制仪表 4 5 1 淡水淡水 RO 高高压泵压泵 每套系统各设置 1 台二级反渗透高压泵 以提供二级反渗透进一步处理所需要 的流量和压力 另外再在仓库中备用 1 台高压泵 因淡水的含盐量较低 且 Cl 含量 为 540ppm 左右 所选用的材质为 316 不锈钢 二级反渗透装置高压泵出力为 150m3 h 扬程为 1 2MPa 选用丹麦 Grundfos 公司生产 CRN 系列高压泵 4 5 2 淡水淡水 RO 系系统统 二级反渗透的回收率可以达到 80 以上 且因其进水为一级反渗透的淡化水 青岛发电厂青岛发电厂 3x120m3x120m3 3 h h 双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案 北京海德能科技公司北京海德能科技公司 23 它不带可以污染的物质 所以选用高产水量的低压膜元件 本装置每套产水量为 120m3 h 产水的含盐率可达到 5 15ppm 左右 每套配 置 18 根压力容器 108 支 CPA3 8040 的膜元件 按二段 2 1 排列 它们与各种必 要的在线仪表及取样装置安装在同一个支架上 二级反渗透产水送往除碳器 二级反渗透系统浓水汇总后回流至超滤装置进水 口处 作为其进水 水量约 90 m3 h 以达到节约用水的目的 4 5 2 1 淡水淡水 RO 系系统仪统仪表表 为了控制 监测反渗透系统正常运行 还需配置一系列的在线测试仪表 它包 括 ORP 表 电导率表 流量计 压力表 取样装置等 4 6 除除盐盐系系统统 4 6 1 除碳器除碳器 除碳器的作用是在反渗透产水被进一步处理之前 先去除水中含量较高的游 离 CO2 从而减轻后级离子交换系统中阴树脂的负担 延长其运行周期 减少再生 频率 由于原水 pH 值范围为 7 29 8 38 当 pH 值较低时 游离 CO2量较高 经二级 反渗透系统处理后 因为反渗透膜对 HCO3 有很高的脱除率 而游离 CO2则几乎 全部透过膜而存在于反渗透产水中 反渗透产水在经后级离子交换处理过程中 过 高的游离 CO2含量将增加后级离子交换系统中阴树脂的负担 通过除碳器处理后 水中的游离 CO2含量可以降低到 5mg L 左右 本系统设置 3 台直径为 1600mm 的除碳器 每台出力为 120m3 h 材质为钢衬 胶 内装填 PP 空心球填料 同时每台除碳器配置一台配套的离心式股风机 4 6 2 中中间间水箱水箱 青岛发电厂青岛发电厂 3x120m3x120m3 3 h h 双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案 北京海德能科技公司北京海德能科技公司 24 二级反渗透产水带有一定的压力 可以自行进入中间水箱暂存 其作用是使反 渗透膜的产水侧承受较低的压力 避免反渗透膜受到背压而导致不可恢复的损坏 同时缓冲由于后级离子交换系统阀门切换时造成的压力波动 并可通过中间水箱的 液位控制反渗透置的启 停运行 设计中间水箱的容积为 30 分钟左右的反渗透系统总产水量 即系统设置 1 台 容积为 200 m3的中间水箱 钢结构或砼结构 内涂环氧或内衬玻璃钢防腐 4 6 3 中中间间水水泵泵 中间水泵的作用是将中间水箱的水升压输送至混床进行除盐 设置 4 台水泵 3 用 1 备 4 6 4 混混 床床 混床的作用是将二级反渗透产水中留存的离子进一步去除 原水经过二级反渗 透系统后 已将水中绝大部分的盐类离子去除 但是水质还不能达到系统产水需要 的水质要求 还需要经过混床进行进一步去除后才能达到要求 混床通过交换器内 均匀混合的阳 阴树脂 与水中的阳 阴离子几乎同时进行交换 类似于无数级阳 阴床串联的效果 从而获得极好的产水水质 根据计算软件计算得出的数据可知 二 级 出水 TDS 10ppm 为此在 后设置二级混床系统 一级混床设置四台 2200mm 装填 001 7 阳树脂和 201 7 阴树脂 每台出力为 120 m3 h 三台运行 一台备用 单台设备运行流速 31 5m h 运行周期大于 5 天 二级混床设置四台 2200mm 每台出力 120 m3 h 三台运行 一台备用 4 6 5 酸 碱再生系酸 碱再生系统统 作用是当混床内树脂饱和时用以再生 再生系统设置 20m3的酸 碱贮存槽各 1 台 可以满足 2 星期以上酸 碱用量的要求 同时超滤装置反洗及化学清洗用酸 青岛发电厂青岛发电厂 3x120m3x120m3 3 h h 双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案 北京海德能科技公司北京海德能科技公司 25 碱也来自酸碱贮存槽 另外配置 1 0m3酸 碱计量箱各一台 用于每次再生时使用 为保证再生质量 酸液采用精制盐酸 碱液采用高纯度的离子膜碱 并用热水稀释碱 液使再生溶液保持一定温度 按照安全和劳动保护方面的规定 在酸 碱场地区域设 安全淋浴器 4 6 6 除除盐盐水箱水箱 混床产水带有一定的压力 可以自行进入除盐水箱暂存 除盐水箱用于贮存本 系统的产水 其目的是为了保证买方使用点水量的稳定 同时可通过除盐水箱的液 位控制中间水泵和混床的启 停运行 调节系统的产水流量变化 系统配置 2000 m 的钢结构除盐水箱 数量根据买方情况再确定 内涂环氧或 内衬玻璃钢防腐 4 7 废废液排放液排放 混床内树脂再生废水通过排水沟排入车间外的废水池内 然后由废水泵送至废 水车间分类集中处理 为防泵坑积盐 废水池内设置搅拌装置 一级反渗透系统 60 的浓水排至循环水排水集水井供海水脱硫使用 二级反渗透系统 20 的浓水排至超滤装置入口循环再利用 海水预处理排泥水排至泥水池用泵送至海水脱硫排水沟 超滤反洗排水排至泥水池稀释后用泵送至海水脱硫排水沟 青岛发电厂青岛发电厂 3x120m3x120m3 3 h h 双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案 北京海德能科技公司北京海德能科技公司 26 5 0 控制系控制系统统和和电电气气说说明明 概概 述述 本控制系统方案用于青岛发电厂 3x120m3 h 二级反渗透海水淡化除盐系统设计 超滤预处理装置采用自动操作 反渗透系统采用自动操作 混床系统采用自动操 作 补给水系统中 海水淡化反渗透装置 包括超滤组件 反渗透组件 的连接均为组 件并联形式 各组件间采用水箱 除 CO2及过渡一 二级混床均为母管制连接 整套补给水处理系统为程序控制 主要状态 指标信号送控制室监控 该控制系 统设计有各设备的运行 反洗 解列 再生 药品装卸计量等程序 具有水处理系统的 信息采集 数据处理 记录 打印和事故报警等功能 5 1控制系控制系统结统结构构 控制系统的结构方式为 集中 PLC 控制 上位计算机 PLC 控制 上位计算机 方式 以上位机软件操作和灵活 多样 逼真的工艺设 备画面了解系统的运行情况及各种实时参数 更具有历史趋势及打印功能 PLC 控制 上位计算机 的控制方式安全可靠 灵活方便是符合本工艺系统的 控制方式 5 2 控制系控制系统统的功能的功能 卖方提供的反渗透装置应能由化水程控系统 PLC 自动控制 化水程控系统 PLC 由需方另行采购 卖方应将反渗透系统所有的工艺运行参数 参数越限报警信号 泵的状态信号 青岛发电厂青岛发电厂 3x120m3x120m3 3 h h 双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案 北京海德能科技公司北京海德能科技公司 27 电动门和气动门的状态信号发送至化水程控系统 PLC 在化水程控系统 PLC 上 能对泵 电动门和气动门进行控制 本控制系统的功能 大致可分为三大类 第一第一类类是系是系统统的程序控制的程序控制 本控制系统中 程序的任务主要是针对于反渗透系统程序控制及其他泵与液位 的联锁 控制系统中的 PLC 通过现场反馈来的信号 对反渗透系统的启动 停运 高低压保护及系统保护实现自动 泵与液位的联锁及参与反渗透运行的信号 对于 实现反渗透的自动有着不可缺少的作用 本控制系统的设计原则是达到 无人值守 的控制水平 海德能公司反渗透的运行经验及对于反渗透系统的深入研究 对于实现反渗透 的自动提供了良好的技术基础 第二第二类类是系是系统统的运行操作的运行操作 在本控制系统中 采用了 PLC 控制 上位机系统 在系统的运行操作方面 上 位机系统起了人机交互界面的作用 在本控制中通过上位计算机软件的软手操 实现系统的启动 运行 停运 保护 等状态的控制 第三第三类类是系是系统统参数的采集及数据参数的采集及数据处处理功能理功能 这一功能是 PLC 控制 上位机 控制方式的功能特点 计算机技术的飞速发展 为这一功能的开发应用提供了良好的技术环境 为计算机参与工业控制提供了坚实 的基础 本系统中的各运行参数及分析参数 通过各在线仪表发出的 4 20mA 的过程 信号 传输到 PLC 中 PLC 的 A D 转换功能 把现场模拟量信号 转换成数字量信 青岛发电厂青岛发电厂 3x120m3x120m3 3 h h 双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案 北京海德能科技公司北京海德能科技公司 28 号 PLC 把数字量信号 通过与上位计算机的网络连接 传递到上位计算机的数据 库中 上位计算机的关键是上位计算机软件 本控制系统中使用的上位机软件是 Intouch7 0 工业监控软件 软件能方便的实现系统的监视及现场实时参数的即时显 示及历史趋势 还具有强劲的数据处理及报表打印功能 Intouch7 0 软件在工艺系统的画面的显示及实时操作功能等诸方面有着良好 的表现 软件的完善的位图编辑功能 能使实时画面更贴近于现场实体设备 画面的 颜色变化及动画 使操作人员能直观的观察到各系统设备的运行及参数的即时显示 能方便 准确地反映系统设备的产品指标及过程质量控制 软件的数据处理功能能实现各现场运行参数的显示 储存和编辑 软件能与计 算机其他功能软件联接 进行专业的数据处理及信息反馈 上位计算机的打印功能 省去了操作人员现场抄录运行参数的烦锁工作和可能 引起的差错 上位计算机客观的数据打印功能 对于工艺系统运行情况的准确反映 和现场事故的分析处理 提供了准确的数据资料 另外 控制系统预留 MIS 接口 买方可根据需要自行与其全厂管理系统连接 5 3 系系统统的自的自诊诊断功能断功能 系统的自诊断功能是在 PLC 的诊断功能和上位计算机的系统诊断开发功能的 基础上 结合凯迪水务公司的经验实现的 系统的自诊断功能提供系统的故障信息 和维修指导 以及系统易耗件失效更换的报警 对于系统的维护及维修起了重要的 辅助作用 5 4 预处预处理控制理控制 青岛发电厂青岛发电厂 3x120m3x120m3 3 h h 双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案 北京海德能科技公司北京海德能科技公司 29 自清洗过滤器和超滤装置为自动操作 通过程序 控制设备的运行 反洗 系统 采用动态备用方式运行 5 5 加加药药量控制量控制 加药量的控制通过设在各母管上在线仪表输出的信号对各计量泵实现自动投 加 同时也能达到手动调节操作的目的 5 6 高高压泵压泵的保的保护护系系统统 每套反渗透装置的高压泵装有进口低压保护开关和出口高压保护开关 当供水 压力不足使高压泵入口压力低于某一设定值时 正常为 0 1MPa 能自动发出信号并 联锁停止高压泵 保护高压泵不空转 当因其他原因误操作 使高压泵出口压力超过 某一设定值时 高压泵出口高压保护开关能自动联锁切断高压泵供电 保护系统不 在高压下运行 5 7 反渗透系反渗透系统统控制控制 反渗透装置的投运或退出主要是控制高压泵的起动或停止来实现 而高压泵的 起 停是通过淡水箱的水位变化来决定的 在本系统中淡水箱的液位控制通过液位 变送器来控制反渗透装置的运行 每套反渗透装置设置一台就地仪表盘和一台就地操作盘 在就地仪表盘上可显 示反渗透系统有关工艺运行参数 在就地操作盘上能启停高压泵及有关的电动门或 气动门 一级反渗透装置投入运行时 为防止高压泵突然起动升压产生对反渗透膜元件 的高压冲击 高压泵采用软起动控制 或者在每套反渗透装置的高压泵出口与反渗 透膜组件间设一个电动慢开门 可在化水程控系统 PLC 上控制阀门缓慢打开 使膜 青岛发电厂青岛发电厂 3x120m3x120m3 3 h h 双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案 北京海德能科技公司北京海德能科技公司 30 元件逐渐升至一定压力后再投入运行 通过一级反渗透产水流量进行反馈控制系统总进水自动阀 用 PID 控制方式 达到系统要求的进水量的目的 二级反渗透高压泵出口阀门选用电动调节阀门 通过中间水箱的液位进行反馈 控制 用 PID 控制方式达到二级反渗透进水流量的恒定 反渗透装置阻垢剂注入系统 计量箱配有液位控制装置 在液位高和低时能向 化水程控系统 PLC 发出报警信号 控制柜能接收 4 20mA 信号 信号的采集和输 送由供方负责 对计量泵实现单回路自动加投控制 同时可手动调节加药量 5 8 反渗透的启停保反渗透的启停保护护 当反渗透投入运行时 为了防止高压泵突然起动升压产生对反渗透膜元件的高 压冲击 破坏反渗透膜 一级反渗透采取软启动方式 二级反渗透采取电动阀门慢开 方式 使膜元件逐渐升压至一定的压力 为了防止误操作 在反渗透产水端设置爆破装置 在超高压的情况下自然爆破 泄压 在反渗透停止运行需冲洗时 系统能发出信号由中央控制盘可编程控制器自动 开启水冲洗系统冲洗水泵 电动阀 浓水侧电动 气动 阀和产水侧电动 气动 阀 对 反渗透进行自动水冲洗 5 9 水水泵泵控制控制 原水泵 反洗泵 中间水泵 除盐水泵等均根据相应的水箱液位控制启停 同时 联锁整个系统设备的启停 5 10 二二级级混床除混床除盐盐系系统统控制控制 青岛发电厂青岛发电厂 3x120m3x120m3 3 h h 双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案 北京海德能科技公司北京海德能科技公司 31 二级混床除盐系统的控制主要内容有混床的启动 运行 树脂失效报警 备用 混床的投入及失效混床的解列 反洗分层 再生 混合 正洗 停机备用等过程均可 由 PLC 实现自动控制 同时 混床还设置一块就地仪表盘和操作盘 对混床的重要 参数如电阻率 流量等设在线检测仪表 并设定有超限报警功能 5 11 电电 气气 5 11 1 高压配电 高压泵的马达功率为 200KW 采用 6000V 3ph 50HZ 的电机 供电由厂内 6KV 的电网直接送到高压泵开关柜 5 11 2 除了高压泵外 其它的动力用电都采用 380V 3ph 50HZ 的电机 但它们的功率 仅约为 130KW 所以考虑采用厂内低压电网直接送电至低压配电柜的方式 不再设 置变电站 6 设备设备技技术规术规范范 青岛发电厂青岛发电厂 3x120m3x120m3 3 h h 双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案双级反渗透海水淡化除盐系统设计方案 北京海德能科技公司北京海德能科技公司 32 序号序号名名 称称 型号和型号和规规格格产产地地数量数量 6 1预处预处理系理系统设备统设备技技术规术规范范 6 1 1海水制次海水制次氯氯酸酸钠发钠发生器及加生器及加药药系系统统 1 套 a次氯酸钠发生器 国产 出力 3483g h 功率 NaClO 浓度7g l b配置内容 NaClO 发生器 1 台 进口电解槽 NaClO 贮存箱 0 5m3 1 台 加药泵 Q 500l h 泵头 PVC 泵体 铸铁 隔膜 Teflon 复合橡胶 Miroyal 美国 2 台 1 台加药 1 台备用 电源控制柜 1 台 可编程控制器 1 台 配套管道和阀门等 1 批 6 1 2PAC 加加药药系系统统 1 套 a计量泵 2 台 1 用 1 备 流量 0 120L h 扬程 0 55MPa 功率 0 1KW LMI 美国 b PAC 药剂 国产 加药量 约 10 mg L 溶液浓度 10 药剂纯度 30 Al2O3 c溶液箱 5 0 m3 1800 H2000 2 台 材质 A3 衬胶 搅拌 机械搅拌 搅拌功率 1 1kW 就地液位计和低位开 关 美国2 套 e配套管道和