冬季利用循環(huán)水回水加熱超濾進水的技術(shù)改造優(yōu)化

江萍萍

【摘? 要】冬季利用循環(huán)水回水熱量替代蒸汽加熱超濾進水，提高超濾、反滲透進水水溫，達到提高超濾、反滲透出力目的。

【關(guān)鍵詞】循環(huán)水回熱替代蒸汽;提高超濾、反滲透進水水溫;提高設(shè)備出力

引言

隨著環(huán)保對環(huán)境污染治理力度的空前加大，各生產(chǎn)企業(yè)燃煤小鍋爐被迫強制關(guān)停，由燃機電廠集中向各生產(chǎn)企業(yè)供熱，電廠承擔的供熱量大幅上升，提高電廠化學(xué)制水能力和可靠性越發(fā)日益突出。某燃機電廠，一期工程為2×180 MW（9E）燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組，鍋爐補給水處理的水源取自開發(fā)區(qū)湖蕩地表水，制水流程為：河水→反應(yīng)沉淀池→空擦濾池→化學(xué)水泵→超濾加熱器→4×120m3/h 超濾裝置→超濾水箱→升壓泵→保安過濾器→4×60m3/h 反滲透裝置→淡水箱→離子交換除鹽系統(tǒng)，由于冬季水溫較低，超濾和反滲透膜受水溫影響又特別嚴重，冬季超濾和反滲透進水在沒有加熱工況下出力下降較突出，嚴重制約了化學(xué)制水能力，影響正常供熱。原系統(tǒng)設(shè)計為超濾蒸汽加熱器，冬季投運蒸汽加熱器，利用蒸汽加熱超濾進水非常不經(jīng)濟，制水成本較高，且蒸汽加熱器存在運行安全隱患，水溫控制不當容易造成超濾、反滲透膜燙傷。

一、超濾反滲透進水加熱的必要性

超濾、反滲透膜受溫度影響較大，溫度每下降1度，出力下降2%-3%，當水溫降至10℃以下時，超濾、反滲透出力衰減約30%左右，由于供熱量較高，為了保證機組供熱，冬季必須投運加熱器才能滿足制水需求。超濾和反滲透膜具體受溫度影響情況如下：

1、當超濾進水溫度5℃時，產(chǎn)水量約72噸，只有額定產(chǎn)水量的60%;10℃時，衰減約30%，產(chǎn)水量約84噸/小時;15℃時，衰減約23%，產(chǎn)水量約92噸/小時 ;20℃時，衰減約10%，產(chǎn)水量約108噸/小時。

2、當反滲透進水溫度5℃，進水壓力1.11Mpa時，產(chǎn)水量約36噸/小時，只有額定產(chǎn)水量的60%;進水溫度10℃，進水壓力1.11MPa時，產(chǎn)水44噸/小時;進水溫度15℃，進水壓力1.11MPa，產(chǎn)水53噸/小時;進水溫度20℃，壓力1.11MPa時，產(chǎn)水達額定出力60噸/小時。

根據(jù)歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計，全年基本約有四個月左右時間超濾進水溫度在15℃以下，最低溫度約2℃;全年超濾進水溫度18℃以下歷史最長時間段約有6個月，這段時間內(nèi)均需要投運超濾加熱器才能滿足制水需求。

二、蒸汽加熱器運行經(jīng)濟分析

當水溫低于15℃，供熱量達到120t/h以上時，必需投運超濾加熱器，全年加熱器投運天數(shù)約120天左右，以160t/h制水量計算，平均蒸汽耗量為4.05t/h，則全年需要蒸汽11664噸，折合發(fā)電量為233.28萬kW·h，每年冬季投運蒸汽加熱器制水成本增加約109.6萬元。

三、循環(huán)水回水加熱技術(shù)改造方案

在化學(xué)水泵出口母管增加一臺板式換熱器，換熱器共有二路管道，一路為循環(huán)水回水，采用上進下出;一路為化學(xué)水泵出口化學(xué)清水，采用下進上出，化學(xué)水箱出水經(jīng)過化學(xué)水泵進入板式換熱器經(jīng)循環(huán)水回水提供熱量后升溫，然后進水超濾進水系統(tǒng)。循環(huán)水回水經(jīng)過電動過濾器、低溫熱源泵進入板式換熱器，經(jīng)化學(xué)水泵出水吸收熱量后降溫，然后返回循環(huán)冷卻塔水池再次循環(huán)使用。同時在板式換熱器化學(xué)清水進出口管道上增加一旁路管道和旁路閥，做為換熱器停運時隔離使用。（如圖1）

循環(huán)水系統(tǒng)利用原有制冷加熱站電動過濾器、低溫熱源泵（電機55kW，流量580m3/h，揚程25m）作為動力，從機組循環(huán)水回水管道引出一路管道至制冷加熱站電動過濾器進口，換熱器循環(huán)水管道與低溫熱源泵出口相接，經(jīng)過板式換熱器返回至冷卻塔水池。

新增設(shè)備材料主要有： 板式換熱器、無縫鋼管、FPPP管材、閥門，包括現(xiàn)場施工費用共計約175萬。

四、循環(huán)水回水加熱效果

利用循環(huán)水回水加熱超濾進口生水，設(shè)計生水由6℃加熱到20℃以上，超濾及反滲透產(chǎn)水量達到額度出力，換熱器交換溫差小于2℃。通過冬季運行，超濾、反滲透進水溫度上升較明顯，與循環(huán)水回水溫差符合設(shè)計要求，產(chǎn)水量均能達到額定出力。

五、循環(huán)水回水加熱解決的實際問題

一是解決了冬季投運原有蒸汽加熱器制水成本較高的問題。每年蒸汽使用成本約109.6萬元，如遇極寒天氣，蒸汽使用成本遠遠高于此數(shù)據(jù)。采用循環(huán)水回水加熱后節(jié)省了此項費用，大大降低了制水成本。

二是解決了冬季投運原有蒸汽加熱器存在的運行安全隱患問題。原蒸汽加熱器蒸汽進口調(diào)節(jié)閥開度是依據(jù)超濾進水加熱后的溫度反饋信號進行調(diào)節(jié)的，由于蒸汽溫度達到540℃左右，超濾進口溫度要求小于45℃，反饋信號一旦稍有偏差就會造成超濾進水溫度大幅上升超過允許水溫，從而造成超濾膜燙壞報廢，整個制水系統(tǒng)癱瘓的可能。

結(jié)論：通過利用循環(huán)水回水加熱超濾進水的技改優(yōu)化，一次性固定投資額175萬元，運行約一年半節(jié)省的蒸汽費用即可回收技改費用，且維護工作量較小，每年只需定期清理一次交換器表面沉積的淤泥即可。每年可節(jié)約制水成本110萬元以上，即提高了設(shè)備運行的安全性和可靠性，又可將凝汽器循環(huán)冷卻水中的一部分廢熱回收再利用，降低循環(huán)水溫度減少自然通風冷卻的蒸發(fā)損失，節(jié)約了冷水塔補水，提高了循環(huán)水利用率，提高了機組經(jīng)濟性。

（作者單位：大唐蘇州熱電有限責任公司）