离子交换系统与反渗透系统的比较

60-F3201C-H01-14

山西霍州第二发电厂工程初步设计阶段

离子交换系统与反渗透系统的比拟

国家电力公司西北电力设计院

2003年4月西安

生产该产品的质量体系通过由长城（天津）质量保证中

心依据IS0900L2000进行的认证。

认证证书编号：0601Q10262ROL

批准人:陈祖茂

审核人:张朝阳袁萍帆

校核人:高艳锋

设计人:谢立红

目录

1概况3

1.1电厂性质3

1.2电厂水源及水质3

1.3水质的特点6

1.4仝厂汽水损失6

1.5水处理系统出力7

2锅炉补给水处理系统工艺选择7

2.1工艺系统选择7

2.2工艺流程8

2.3出水质量8

2.4主要设备比拟8

2.5锅炉补给水处理方案技术、经济比拟10

3比拟结论13

1概况

1.1电厂性质

本工程系新建电厂，位于晋南临汾地区，霍州市境内寺庄村北侧。地处煤炭蕴

藏丰富的霍西煤田腹地，属坑口电厂。本期建设规模为2X300MW国产燃煤直接

空冷机组，以及烟气脱硫装置。

1.2电厂水源及水质

水源：锅炉补给水处理系统水源为地下水，采用郭庄泉上流寺庄一陈村水

源地奥陶系岩溶水。

取样时间：1999年8月22日

水质全分析报告

表1

P(B)C(l/Nb)C(CaC0)

项目项目3

mg/Lmmol/Lmmol/L

K++Na+62.072.70全硬度9.60

Ca2+114.235.7非碳酸盐硬度7.30

Mg2+47.413.90碳酸盐硬度2.3

Fe2+0.20.01甲基橙碱度2.3

Fe3+0.60.03酸度0.3

Al3+0.20.02工程Mg/L

cr78.02.2耗氧量1.20

二氧化硅（可溶

SO?365.047.66.30

性）

NOT5.600.09游离C0213.20

N"一7.60.17溶解固形物697.50

-

HC03140.342.3全固形物708.3

PH7.3悬浮物10.80

取样时间：1999年9月28日

水质全分析报告

Al3+0.20.02工程Mg/L

cr163.084.6耗氧量0.88

so?369.847.7二氧化硅（可溶性）6.80

NO3-1.00.02游离co217.6

NO/7.20.16溶解固形物751.0

HCO3-140.342.3全固形物764

PH7.5悬浮物13

取样时间：2000年3月28日

水质全分析报告

表4

P(B)C(l/Nb)C(CaC03)

项目项目

mg/Lmmol/Lmmol/L

K++Na+63.452.76全硬度9.8

Ca2+132.266.60非碳酸盐硬度7.80

Mg2+38.903.20碳酸盐硬度2.0

Fe2+0.40.01甲基橙碱度2.0

Fe3+0.60.03酸度0.3

Al3+0.20.02工程Mg/L

cr81.542.3耗氧量0.96

SO?398.668.3二氧化硅（可溶性）3.2

NO3-1.40.02游离C0213.2

NG0.200.00溶解固形物803.0

_122.042.0全固形物814.0

HCO3

PH7.1悬浮物11

取样时间：2000年4月28日

水质全分析报告

表5

P(B)C(l/Nb)C(CaC03)

项目项目

mg/Lmmol/Lmmol/L

K++Na+22.070.96全硬度9.5

Ca2+124.256.20非碳酸盐硬度7.40

Mg”40.113.30碳酸盐硬度2.1

Fe2+0.20.01甲基橙碱度2.1

Fe3+0.40.02酸度0.2

Al3+0.20.02工程Mg/L

cr67.361.9耗氧量0.80

SO?312.206.5二氧化硅（可溶性）6.60

；0.40.01游离8.80

NOco2

NQ-0.00.0溶解固形物636.00

-

HC03128.142.1全固形物648.0

PH7.5悬浮物12

本工程选用水质最差的表4做为设计水质，用水质较差的表3做为校核水

质。

1.3水质的特点

本工程属地下水，其水质随季节变化不大，从水质分析表可以看出，水的含盐

量较高大致在800mg/l左右，且硬度较大，为永硬水。

1.4全厂汽水损失（2台炉）

a.锅炉总蒸发量：2xl040t/h

b,厂内水汽损失

汽水正常损失率：L5%

汽水正常损失量：3L2t/h

c.机组启动或事故增加损失率：6%（为最大一台锅炉最大连续蒸发量）。

机组启动或事故增加的损失量：62.4t/h此局部由除盐水箱提供

d,锅炉排污损失率：0・5%

锅炉排污损失量：10.4t/h

e.厂内其它用汽量

机务杂用汽（燃油加热、吹灰等用汽）：4t/h

采暖用水及用汽量：10t/h

凝结水再生用水：3t/h

其它用汽：10t/h

L5水处理系统出力

水处理系统正常供水量：68.6t/h

最大供水量：131t/h

考虑系统自用水量及水箱积累水量等因素，考虑一定的备用出力，水处理

除盐系统按最大可连续供应除盐水约95t/h设计,除盐水箱总容积为2x1500m3,

平常机组正常运行时，水处理系统可向除盐水箱积累水量，待机组启动或事故

需增加补水量时可由除盐水箱供应。

2锅炉补给水处理系统工艺选择

2.1工艺系统选择

对于一般亚临界锅炉要求的水质为总硬度^Oug/1,Si02<20ug/L因此对

补给水处理工艺的选择标准就较高。

目前普遍采用的是离子交换除盐工艺，由于水质含盐量较高，已达

800mg/l,除盐系统必须采用强弱树脂联合应用的除盐工艺，这一工艺是较为

先进的技术，可有效地提高树脂的工作交换容量，减少总设备数量。

80年代末国内开始采用反渗透技术除盐。但在国外，膜法使用已很广泛，而膜

法中用的较多是反渗透技术，反渗透工艺以其系统操作简单，出水水质稳定，

根本无酸碱消耗，环境污染轻等优点已受到人们的普遍重视。应用范围不断扩

大，到90年代国内很多除盐装置已成功的应用了此项技术。

反渗透它是一种高效低耗无污染的水处理技术，理论和实践证明，原水含

盐量大于500mg/l时，在离子交换设备前采用反渗透装置较为经济合理。这样

可以使离子交换装置简化，延长其运行周期，减少再生剂耗量。

根据生水水质和机组的水汽质量标准，本工程可选用的锅炉补给水处理方

案有强弱树脂联合应用的单纯离子交换系统和在离子交换系统前加设反渗透

装置两个方案(以卜简称离子交换方案和反渗透方案)

2.2工艺流程

离子交换方案：生水f生水箱f生水泵T双介质机械过滤器f双室固定

床阳离子交换器f除二氧化碳器f中间水箱-中间水泵f双室固定床阴离子

交换器f混合离子交换器f除盐水箱T除盐水泵f主厂房

反渗透方案：生水f生水箱f生水泵f双介质机械过滤器f保安过滤器

f反渗透给水泵f反渗透装置f除二氧化碳器f中间水箱f中间水泵f阳离

子交换器f阴离子交换器f混合离子交换器-除盐水箱f除盐水泵f主厂房

2.3出水质量

两个方案出水水质相同：

硬度：s0mmo]/L(l/2Ca+l/2Mg计)

电导率：^0.2uS/cm(25℃)

二氧化硅：^20ug/L

2.4主要设备比拟

锅炉补给水处理系统两方案主要设备标准见表6

锅炉补给水处理系统主要设备比拟

表6

序离子交换方案反渗透方案

名称规范数量名称规范数量

号

1单流机械过滤器4)30004台双介质过滤器4)30004台

序离子交换方案反渗透方案

名称规范数量名称规范数量

号

填料H=1200填料H=1200

4>2500

双层床阳离子交HD113=800

22台保安过滤器2台

换器HOOI=2500

3除二氧化碳器4)1600H填料二25002台高压水泵2台

4除碳风机CQ24-J2台反渗透装置Q=50t/h2台

5中间水箱V=10M32台加药装置1箱2泵4套

6中间水泵Q=100M3P=0.4MPa2台除二氧化碳器。1250H填料二16002台

双室床阴离子交4)25005=2500

72台除碳风机CQ24-J2台

换器H2OI=8OO

8自用除盐水泵Q=80M3P=0.4MPa2台除碳水箱V=10M32台

9盐酸贮存槽V=50M32台除碳水泵Q=60M3P=0.4MPa3台

62500Hooi=12OO

10盐酸计量箱V=4.5M31台阳离子交换器2台

4)2500H201=2500

11盐酸计量箱V=0.63M31台阴离子交换器2台

*2000Hooi=5OO

12盐酸喷射器DN802台混合离子交换器2台

H20i=1000

13碱液贮存槽V=50M32台自用除盐水泵Q=80M3P=0.4MPa2台

14碱液计量箱V=2.5M31台盐酸贮存槽V=25M32台

15碱液计量箱V=l.2M31台盐酸计量箱V=l.5M32台

16碱液喷射器DN802台盐酸喷射器DN802台

17除盐水箱V=1500M32台碱液贮存槽V=25M32台

18反洗水泵Q=300M3P=0.32MP2台碱液计量箱V=l.5M32台

19汽卸式碱槽车1台碱液喷射器DN802台

20汽卸式酸槽车1台除盐水箱V=1500M32台

21树脂清洗罐62500H树脂=25002台除盐水泵Q=80M3P=0.4MPa2台

序离子交换方案反渗透方案

名称规范数量名称规范数量

号

22除盐水泵Q=80M3P=0.4MPa除盐水泵Q=200M3P=0.4MPa1台

23除盐水泵Q=200M3P=0.4MPa2台生水箱V=500M31台

24生水箱V=500M31台生水泵Q=80M3P=0.55MP3台

25生水泵Q=80M3P=0.55MP1台正洗水泵Q=100M3P=0.3MP1台

4)2000Hooi=500

26混合离子交换器2台反洗水泵Q=300M3P=0.32MP2台

H^IOOO

27正洗水泵Q=100M3P=0.3MP1台气卸式碱槽车1台

28气卸式酸槽车1台

29反渗透清洗装置1套

30树脂清洗罐4)25002台

31冲洗水泵Q=55M3P=0.4MPa1台

由上表可以看出，随然反渗透方案设备多，但离子交换设备不需要假设型

树脂，且可不用双室阳、阴离子交换器，酸碱贮存设备容积也较小。

2・5锅炉补给水处理方案技术、经济比拟

锅炉补给水处理系统两个方案技术比拟见表7、表8

技术参数比较

表7

序

项目离子交换方案反渗透方案备注

号

1离子交换器运行周期11小时84小时95%的脱盐率

2周期制水量1100吨/套8400吨/套

26.8%（其中25.5%

3自用水率8%

司回收利用）

4再生剂耗量30%Hcl:4743kg/次,台30%Hcl;1682.3kg/次.

序

项目离子交换方案反渗透方案备注

号

30%Na0H:2277kg/次.台台

30%Na0H:2368kg/次.台

30%Hcl:284.6吨30%Hcl:22.6吨

5每月再生剂耗量

30%NaOH:136吨30%Na0H:30.3吨

本系统年运

30%Hcl:1593.76吨30%Hcl:174.1吨

6每年再生剂耗量行按5500小

30%Na0H:76L6吨30%NaOH:228.7吨

时考虑

木系统年运

10%阻垢剂:23・5吨

7反渗透加药量行按5500小

10%氧化剂：23.5吨

时考虑

锅炉补给水处理系统技术比拟表

表8

序

方案一离子交换系统方案二反渗透系统设

号

1阴、阳床每天再生，操作频繁。运行平稳，操作简单。

出水质量：

出水质量：

电导率：W0.2Ug/L口S/cm(25℃)

2电导率：^0.2ug/LUS/cm(25℃)

二氧化硅：W20ug/L(如水中有胶体硅那

二氧化硅：^20Ug/L

么不能保证)

盐酸和碱液用量减少70%,有利于保护

3再生用大量的盐酸和碱液，不利于环保。

环境。加少量阻垢剂、杀菌剂。

4管理维护工作量较大。管理维护工作量较小。

5系统水耗较小。系统水耗较大，电厂内可回收用于脱硫。

6运行费用高。运行费用低。

7一次性投资较小。一次性投资较大。

从以上数据可以看出，由于水源属永硬水，加之水源硬度较大，虽然离子交换

法已采用了较为先进的强弱树脂联合处理工艺，但交换器树脂层偏高，运行周

期较短，再生剂耗量较大。而增加了反渗透系统，再生剂耗量大大减低，而离

子交换器的运行周期也得到延长，减少了设备再生频率。在不考虑反渗透膜及

树脂更换的情况下，反渗透方案的运行费用要低许多，而且反渗透方案的酸碱

废水量较少，有利于环保。

锅炉补给水处理系统两方案经济比拟详见表9,在比拟中考虑了一次性投资和

生产过程的运行费用，一次性投资包括设