平海電廠海水淡化一級反滲透裝置性能分析

何德明 沈旱嬌

（廣東惠州平海發電廠有限公司，廣東 惠州516363）

1 裝置概況

平海電廠海水淡化系統采用海水反滲透技術，包括預處理系統、超濾系統、一級反滲透系統、二級反滲透系統［1－3］。

1、2號機組工程設計3套一級反滲透裝置，每套出力為232m3／h。按一級一段配置，反滲透膜采用8″能耗海水膜，設計膜通量13.72L／（m2·h），每套裝置配65個壓力容器，每個壓力容器7支膜，每套裝置共455支膜。一級反滲透裝置按15℃設計，進水SDI≤3，設計進水壓力約6.2MPa，產水背壓按0.2MPa設計［1－2］。其中1、3號一級反滲透膜的品牌為美國海德能（HYDRANAUTICS），2號一級反滲透膜的品牌為美國陶氏（DOW）。一級反滲透膜的使用壽命保證期為3年，系統出水質量（3年內）為：DD≤500μS／cm（TDS≤350mg／L）、CL－≤180mg／L、B3＋≤0.9mg／L、回收率≥42%、反滲透脫鹽率≥99.4%［1］。一級反滲透裝置出水用于全廠雜用水和供二級反滲透用水。雜用水用戶主要有：脫硫工藝水、撈渣機爐底水封槽補水、運煤系統沖洗水泵冷卻水、生產區及辦公區中央空調補水、生產區域地面沖洗水。二級反滲透裝置出水主要用于鍋爐補給水系統供水，此外還供生活、消防用水及氫站冷卻用水。

2 存在問題

平海電廠海水淡化一級反滲透系統于2010年4月調試產水后投運，截至2014年9月運行了4年多時間，已超過使用壽命的3年保證期，現在3套一級反滲透出水電導率最大值為790～1 350μS／cm、CL－最大值為215～296mg／L，出水質量已超出設計指標。出水水質超出設計要求可能造成用戶系統設備腐蝕，影響使用壽命。由于海水淡化系統是電廠的主要水源，如果一級反滲透出水質量繼續惡化最后造成系統癱瘓，機組將面臨降負荷甚至停機的風險。而反滲透膜更換起來數量巨大、價格較高，如果在其性能良好的情況下提前更換，將降低反滲透膜的使用壽命，造成一定的經濟浪費。所以需評估海水淡化一級反滲透裝置性能情況，為系統設備的維護檢修或反滲透膜元件的更換提供依據。

3 運行參數分析

反滲透系統產水電導率、氯離子、脫鹽率是反映裝置是否正常運行和判斷其性能的關鍵參數。所以日常工作中應認真做好運行參數的記錄與分析，定期對水質指標進行手工測試，并與在線儀表數據進行比對［3］?，F將平海電廠海水淡化一級反滲透裝置運行以來的重要運行參數統計形成趨勢圖并進行分析，用于趨勢圖中的各季度數據為算數平均值，未進行數據“標準化”。脫鹽率根據近似估算公式得出，即：系統脫鹽率＝［（總的給水電導率－總的產水電導率）／總的給水電導率］×100%。根據經驗，近似估算公式得到的系統脫鹽率往往低于實際系統脫鹽率。

通過圖1可以看出：（1）3套反滲透裝置的產水電導率和氯離子隨運行時間逐漸升高，至2013年第3季度電導率略超過設計值、氯離子接近設計值。（2）2014年第2季度開始電導率和氯離子均超出設計值且上升趨勢逐漸加劇。產水電導率和氯離子隨季節變化較大，每年第2季度呈上升趨勢，到第3季度達到峰值，隨后呈下降趨勢，說明反滲透的性能受海水溫度變化影響較大。（3）通過比較可以發現2號一級反滲透產水電導率、氯離子明顯比其他兩套裝置數據大，說明其性能相對較差。

圖1 1、2、3號一級反滲透產水電導率、氯離子趨勢圖

通過圖2可以看出：（1）3套反滲透裝置的脫鹽率隨運行時間逐漸下降，2014年第1季度開始下降趨勢加劇，目前1、2、3號反滲透的脫鹽率最低為98.30%、97.07%、98.04%，均已低于質保期的脫鹽率99.4%，且下降趨勢加劇。（2）反滲透系統脫鹽率隨季節變化較大，每年第2季度呈下降趨勢，到第3季度達到谷值，隨后呈上升趨勢，說明反滲透的性能受海水溫度變化影響。（3）通過比較可以發現2號一級反滲透裝置脫鹽率明顯比其他兩套裝置低，說明其性能相對較差。

圖2 1、2、3號一級反滲透裝置脫鹽率趨勢圖

4 探針試驗分析

2014年8月中旬，分別對3套一級反滲透裝置進行了探針試驗，試驗分別對每套反滲透65個壓力容器的1 365支膜元件進行探針取水樣，以測量電導率。探針試驗數據結果為：1、3號一級反滲透每支膜的電導率大部分在300～600μS／cm之間，少數在600μS／cm以上，但2號一級反滲透每支膜的電導率大部分在600μS／cm以上。探針試驗同時對壓力容器進行了電導率監測，1、3號一級反滲透每個壓力容器電導率基本在500～700μS／cm之間，但2號一級反滲透每個壓力容器電導率基本在800～1 200μS／cm之間。所以可以得出：2號一級反滲透產水電導率明顯比其他兩套裝置高，說明其性能相對較差。

通過探針試驗排除了膜進、出水端及膜間連接件損壞或密封圈老化等設備缺陷影響產水電導率，使氯離子偏高、系統脫鹽率降低的因素［4］。

5 總結與建議

通過對比分析運行參數及探針試驗數據，得出平海電廠海水淡化一級反滲透裝置的性能情況及建議如下：（1）3套一級反滲透裝置的產水電導率和氯離子隨運行時間逐漸升高，至2014年第2季度開始電導率和氯離子均超出設計值且上升趨勢加劇。（2）3套反滲透裝置的脫鹽率隨運行時間逐漸下降，2014年第1季度開始下降趨勢加劇，目前1、2、3號反滲透的脫鹽率最低為98.30%、97.07%、98.04%，均已低于設計質保期的脫鹽率99.4%，且下降趨勢加劇。（3）反滲透裝置的產水電導率、氯離子及脫鹽率等重要指標隨季節變化較大，說明其性能受海水溫度變化影響較大。（4）通過運行參數分析比較可以得出：2號一級反滲透裝置性能相對其他兩套裝置較差。（5）通過對3套一級反滲透裝置進行探針試驗排查了系統設備缺陷問題，說明出水水質超出設計值主要原因是運行時間超出使用壽命保證期后裝置性能逐漸衰減［4］。（6）3套一級反滲透裝置的產水水質已超標，但第3季度海水溫度相對較高，對裝置性能影響較大，轉入第4季度后性能可以得到一定的恢復，建議繼續加強分析海水溫度相對較低季節時反滲透裝置的性能情況。（7）由于3套一級反滲透裝置的性能進入衰減加速階段，建議及時開展更換一級反滲透膜的工作，立項申請采購一套一級反滲透膜。（8）反滲透膜采購到位后根據進一步分析的性能情況，建議適時全部更換2號一級反滲透裝置的膜元件，更換下來的探針試驗電導率較低的膜元件作為備件，替換1、3號一級反滲透裝置探針試驗電導率較高的膜元件。（9）要求日常工作中定期對反滲透裝置的產水水質、脫鹽率等進行分析，建立歷史數據庫和趨勢圖，為系統設備的運行維護和反滲透膜元件的更換提供科學依據。

6 結語

為提高海水淡化反滲透系統的運行維護水平，日常必須做好相關數據記錄，定期進行反滲透裝置性能分析，與原設計的產水水質、脫鹽率、系統回收率等性能指標進行對比分析，掌握性能發展趨勢，為系統設備的維護或反滲透膜元件的更換提供科學依據，確保海水淡化系統的安全可靠運行。

［1］平海電廠.1 000MW超超臨界壓力燃煤發電機組化學運行規程，2014

［2］平海電廠.1 000MW超超臨界壓力燃煤發電機組化學檢修規程，2014

［3］南京工程學院.1 000MW超超臨界壓力燃煤發電機組培訓教材化學分冊，2010

［4］竇照英，張烽，徐平.反滲透水處理技術應用問答.化學工業出版社，2004