EDI技术在火力发电厂锅炉补给水处理系统中的应用 29页

引言热力系统中水的品质是影响电厂设备安全经济运行的一个重要因素，因此，选择合适的化学水处理工艺显得尤为关键，既要求能保证热力系统所需的水质指标，又要求高校低耗环保的运行。而EDI技术因其具有可靠的出水水质、简捷方便的操作方式等特点，被越来越多的应用到电厂水处理行业中。那么什么是EDI？EDI（英文名称electrodeionization）是一种将电渗析和离子交换相互结合在一起的除盐新工艺，又称连续电除盐技术，是国际上20世纪90年代逐渐兴起的新型纯水及超纯水处理技术，由于它能够连续不间断的去除离子，所以又称为去离子（ContinuousDeionization,CDI）,我国称这种技术为填充床电渗析。因在电渗析的淡水室中填充了阴、阳离子交换树脂，更大程度的提高了电渗析的的脱盐深度，有利于电渗析极化而发生水电离产生的H+和OH－离子，实现树脂的再生来克服树脂失效后通过化学药剂再生的缺陷，使用中可获得更良好的环保和经济效益。因而EDI技术是一种完美的除盐工艺，是水处理技术的又一次革命，也是未来水处理技术中深度脱盐的趋势。\n第一章概述第一节火电厂水处理一、水在火力发电厂生产过程中的作用火力发电厂的生产过程是一个能量转化过程。它是利用燃料（煤、石油或天然气等）所蕴藏的化学能，通过燃烧变成热能传给锅炉中的水，使水转变为具有一定压力和温度的蒸汽后送入汽轮机；在汽轮机中，蒸汽膨胀做功，将热能转变为机械能，推动汽轮机转子旋转；汽轮机转子带动发电机转子一起旋转，将机械能变为电能送至电网。所以，在火力发电厂的生产过程中，水担负着传递能量的重要作用。另外，水在发电厂的生产过程中，也担负着冷却介质的作用，用来冷却汽轮机排出的蒸汽、冷却转动机械设备的轴瓦等。二、水质对热力系统的影响长期的实践使人们认识到，热力系统中水的品质，是影响发电厂热力设备（锅炉、汽轮机等）安全、经济运行的重要因素之一。没有经过净化处理的天然水含有许多杂质，这种水如进入汽水循环系统，将会造成各种危害。为了保证热力系统中有良好的水质，必须对水进行适当的进化处理和严格的监督汽水质量。火电厂中由于汽水品质不良而引起的危害简述如下：（1）热力设备的结垢（2）热力设备的腐蚀（3）过热器和汽轮机的积盐三、电厂锅炉补给水的质量标准要求由于水对电厂热力系统有重要的影响，而\n且为了保证电厂锅炉安全经济的运行，所以，要求锅炉补给水的质量不低于相应锅炉补给水质量标准的规定，其中主要指标有硬度<5μmol/L，电导率<0.2μS/cm(25℃),SiO2<0.02mg/L等，因此必须对原水进行处理，以满足电厂对锅炉补给水水质的要求。四、现代火电厂水处理技术近年来，全膜法作为水处理的一种前言技术，可以将工业废水和生活污水处理后达到欧洲饮用水标准。将微滤、超滤、反渗透和电去离子（EDI）等4种膜分离技术联合应用于工业水处理称之为全膜水处理技术，其中预处理系统采用了超滤装置。（1）预处理系统超滤系统是反渗透单元的前处理设备，超滤装置可去除水中大部分的悬浮物、胶体、病毒、细菌、有机物及浊度。超滤产水进入超滤产水水箱后，由反渗透低压泵送到保安过滤器，对反渗透进水再次过滤，然后向反渗透进水中加入还原剂和阻垢剂，以去除游离氯和降低反渗透膜堵塞几率。（2）反渗透系统反渗透技术是一种先进的节能的膜分离技术，其原理是高于溶液渗透压的作用下，依据离子、细菌等杂志不能透过半透膜而将这些物质和水分离开来。由于反渗透膜的膜孔径非常小（仅为1nm左右），因此能有效地去除水中的溶解盐、胶体、微生物、有机物等（去除率高达97﹪～98﹪）。该技术具有出水水质好、能耗低、无污染、工艺简单、操作简便等优点，但是反渗透产水还不能满足中高压锅炉的用水要求，还需进一步除盐。\n五、火力发电厂化学水处理的发展概况随着国民经济的飞速发展和科学技术的不断提高，火力发电厂水处理技术也越来越先进，特别是改革开放以来，具有国际先进水平的全膜脱盐技术在我国逐步推广使用。纵观我国电厂化学水处理技术的发展史如下：20世纪50年代主要采用的是石灰软化、磺化煤处理技术。60年代主要采用阳离子钠交换或氢—钠水质软化技术。70年代主要采用阴、阳离子交换+混床除盐技术。80年代弱酸、弱碱、强酸、强碱或电渗析预脱盐+混床等离子交换水处理技术。90年代采用了超滤+反渗透+混床或阴、阳离子交换等技术。进入21世纪，全膜脱盐水处理技术：盘滤+超滤+反渗透+EDI电除离子技术大力推广和使用，为火力发电厂提供了高质量的生产用水。第二节EDI技术的发展EDI净水技术是随着工业生产对纯水质量要求的不断提高和环保法规对化学物品排放控制要求的日趋严格而逐步发展起来的。目前已经成为净水工艺中广为接受的一种除盐方法。自从1986年EDI膜堆技术工业化以来，全世界已安装了数千套EDI系统，尤其在制药、半导体、电力和表面清洗等工业中得到了大力的发展，同时在废水处理、饮料及微生物等领域也得到广泛使用。一、EDI技术在国外的发展1950年，Kunin首先提出了在\n淡化室填充离子交换树脂的电渗析器概念，论述了离子交换膜与树脂的结合将带来的优越性。在1955年，Walter等人设计了EDI实验装置，用EDI净水设备处理放射性废水，并讨论了离子迁移机理，此后研究工作连续不断。而在1957年第一代EDI设备已经获得了专利权，但此后多年它在水处理除盐领域中的应用进展缓慢，70年代，研究思路着重于将填充树脂视为降低电渗析器膜堆电阻、避免结垢、提高极限电流密度的重要途径，从而改善和提高电渗析器性能。在该思路下，EDI研究继续得到发展，研究的关键集中于EDI的装置设计，不断有更新的装置推出。然而，因为缺乏理论指导，装置设计随意性较大，加之预处理手段也非常不完善，所以，设备的可靠性和稳定性都很差。树脂与膜的污染、结垢问题始终难以解决。一直到1987年美国Millipore公司(密理博公司,全球顶尖生命科学和生物工艺领域的策略性供应商)才率先推出商品名为IonpureCDI的第一台电去离子净水器，这一专利才实现了产品商业化，并于1988年进行了第一次现场安装，首次实现了使EDI达到电阻率1~10MΩ·cm的纯水产水要求，这主要取决于其在装置设计，特别是淡化室隔板设计上的突破。自20世纪80年代末期起，尤其是进入90年代之后，研究者逐渐认识到EDI更适合于低含盐量溶液的深度脱盐，而在1993年Ionpure被U.S.Filter(美国过滤集团，设计并制造了一系列市政用水及废水处理设备)公司收购后，此技术在U.S,Filter公司旗下继续发展壮大，而自从该技术的商业可行性得到证实后，已经有很多公司提供了相似的产品。因此“RO/EDI”\n集成设计纷纷出现，EDI产水电阻率迅速提高到15~18MΩ·cm的水平“RO/EDI”集成膜过程成为技术水平最高的新一代超纯水生产技术。近十年，尤其是最近几年来EDI技术取得了很大的发展。现在国外如美国E-CELL等公司已成功地商业化生产EDI设备，出水质量可与传统混床技术出水质量相媲美，在国际上两者售价已不相上下；EDI与反渗透（RO）一样设计成标准模块，可以大批量生产和大规模组合，水量能够满足工业用水的要求。二、EDI技术在国内的发展我国在20世纪70年代对这种技术曾做过一些研究，也取得了一些科研成果，但是由于种种原因，我国填充床电渗析技术的研究停滞了10多年，以致于商品化的填充床电渗析器迟迟不能面世。20世纪90年代后，国内陆续有EDI技术在水的软化、树脂的电再生等方面的技术和专利报道，但是纯水水质达不到电子级高纯水的标准。再近两三年来，国内EDI装置制造技术有了实质性进展，卫生装备研究所及国家海洋局杭州水处理技术研究开发中心研制出了EDI装置，分别于2001年3月和2002年12月通过了有关技术鉴定，在产水水质、水耗、电耗等方面达到了美国和加拿大同类产品的先进水平，同时配置了规模化生产所需要的设备和模具，具备了产业化的生产条件，但是我国目前使用的EDI产品主要是国外进口。三、EDI技术应用前景由于EDI技术的优越性，该技术和产品发展很快。目前，国际上已有多家公司生产销售EDI系统，其应用领域广泛，而且此\n技术已在国际上形成稳定市场，并在不断拓展壮大。随着环境意识的加强和环保要求的提高，与需要化学再生而产生大量废水污染的传统混床相比，EDI技术将备受青睐，并且随着膜技术的不断发展，EDI系统可望有进一步的改进，有关专家预测，未来3~5年内85﹪的工业水处理系统将采用EDI技术。我国目前虽没有大规模应用EDI技术，其研究滞后，但国内水处理技术市场很大，并且将会迅猛发展，因此，EDI技术是目前水处理行业正在兴起的新技术，它经济、环保的特性备受行业瞩目，将会成为水处理设备的主流产品，并在工业水处理领域获得广泛应用。第二章EDI技术第一节EDI技术的工作原理EDI是在电渗析ED设备的基础上，在其中心淡水室内填充阴、阳离子交换树脂而成，它集电渗析预脱盐和阴、阳离子交换全除盐于一体，进一步使水溶液得到净化，制备出高纯水。一、EDI工作原理1、EDI组成EDI是一种物理除盐工艺，，一套EDI由多个除盐单元组成，一个EDI单元由离子交换树脂、离子选择性膜以及直流电场组成，其主要分为以下几个部分：（1）淡水室：将离子交换树脂填充在阴、阳离子交换膜之间形成淡水单元；（2）浓水室：用网状物将每个EDI单元隔开，形成浓水室；\n（3）极水室；（4）绝缘板和压紧板；（5）电源及水路连接。2、EDI工作原理图图1EDI工作原理EDI由给水室D、浓水室C和电极室E组成，给水室中填充比例为3:2的阴、阳离子交换树脂，并混合均匀，组合成一个小混床；两给水室间装有阴膜和阳膜组成浓水室C，在浓水室两外侧分别安装阴极和阳极组成电极室E，阴膜外侧装正极，阳膜外侧装阴极组成EDI组件。在通水的EDI组件之内，给阴、阳电极通上直流电，在直流电厂的作用下，D室内水溶液中阴、阳离子分别通过阴、阳膜进入膜两侧C室中。3、EDI工作过程（1）离子交换过程当原水进入给水室D时，如上图1，离子交换树脂遇\n水就会将其自身某一种具有活性的离子和水中某电离子相互交换，即发生置换反应，H型离子交换树脂与原水中阳离子的交换反应是：Ca2++2RH→R2Ca+2H+,Mg2++2RH→R2Mg+2H+,Na++RH→RNa+H+OH型离子交换树脂与原水中阴离子的交换反应是：Cl-+ROH→RCl+OH-,HSO4-+ROH→RHSO4+OH-,SO42-+2ROH→R2SO4+OH-,HCO3-+ROH→RHCO3+OH-,HSiO3-+ROH→RHSiO3+OH-此时，淡水室中的阴阳离子吸附到树脂颗粒上，构成离子迁移通道，从而去除水中可溶解的离子，但是交换树脂本身不溶于水，并且其交换反应是可逆的，树脂可以再生还原继续使用。（2）电渗析过程（选择性迁移过程）阴阳离子交换树脂膜交替排列于正负电极之间，并用隔板将其隔开，组成淡化和浓缩两个系统。因在纯水中，离子交换树脂的导电性能比与之相接触的水要高2～3个数量级，所以淡水室几乎全部从溶液到膜面的离子迁移都是通过树脂来完成的，从而在直流电场的作用下，吸附于树脂颗粒上的离子经由树脂颗粒构成的离子传输通道迁移到膜表面，并透过离子选择性膜进入浓水室，阳离子交换膜只允许阳离子进入并透过，阴离子交换膜只允许阴离子进入并透过，使淡水室中的盐水淡化，浓水室中的盐类不断增加，使盐水浓缩，实现脱盐的目的。\n电渗析元件由于直流电场的作用，在阴、阳电极表面发生电解，释放出H2和O2，必须随时排走，否则会抑制电极进一步电解，从电极两侧排出的含有气体的水叫极水，连续排掉叫极水排放。（3）树脂的电再生过程：离子交换树脂使产水通道中的电阻降低，加强了离子迁移，增强了离子的去除能力，提高产水水质，所以树脂的再生显得尤为重要，而在直流电厂的作用下，水电解不断地电离出H+和OH-，这种分离出来的H+和OH-在EDI中充当树脂的再生剂，可以随时对阴、阳树脂进行电化学再生，使树脂始终处在连续工作的状态下，显著地提高产水量。离子交换树脂的再生与除盐过程同时完成，无需额外添加酸碱等化学药品，减轻环境污染。上述三个过程同时发生、同时存在，实现了连续运行的目的。二、EDI工作特性（1）提高电流密度EDI在运行过程中，水溶液中的阴、阳离子是经过阴、阳树脂再传递到阴、阳离子交换膜的，其总电流密度是溶液的电流密度与离子交换树脂的电流密度之和。因此，EDI提高了极限电流密度。（2）连续稳定运行由于极化作用，淡水室中的H2O不断电离产生H+和OH-，可随时对阴、阳离子交换树脂进行电化学再生，不必停运设备单独进行酸、碱再生。所以，EDI能连续稳定运行，并且克服了电渗析的极化现象。（3）阴、阳离子交换\nEDI对水溶液中阴、阳离子的脱除顺序与离子交换树脂的顺序相同，也分为三个层次，底部进水侧是失效饱和层，被置换和迁移的阴、阳离子进入浓水室；中间层是工作层，主要去除和迁移水溶液中的弱电解质；上部树脂是保护层，始终处于高度再生状态，保证了产水的纯度。第二节EDI组件构造及其辅助系统一、EDI结构EDI主要有两种类型：（1）板式结构在一方形或者长方形压力容器内，用阴、阳离子交换膜隔成三个水室，中间容积大并充满阴、阳离子交换树脂（混合均匀）；顶部压上过滤网和导流板用于引出产水；阴、阳膜两侧为浓水室，并且装有阴、阳电极；阴、阳电极两侧为极水室，分别用导管引出浓水和极水，其基本结构与DEI工作原理雷同。整个制水设备由多个组件并联组成，浓水则单独由浓水泵连接浓水系统进行浓水循环，根据制水回收率适当排放浓水。极水则单独形成系统，且极水要全部排掉。（2）卷式结构（如图2）卷式EDI是我国浙江欧美环境工程有限公司研发制作的，且于2002年在电力行业安装使用。其结构主要是以阴极（不锈钢或白金管）为中心，阴、阳膜之间填充阴、阳\n离子混合树脂，加导流网围由白金卷制成圆筒状，外围由碳膜板构成阳极形成极水室。总体装在PVC圆筒内，下部分别进入原水和浓水（盐水），顶部分别引出浓水和产水，极水从圆箱一侧引出，直流电从顶部接入。图2卷式EDI结构（a）EDI组件剖视图；（b）EDI组件俯视图二、EDI装置的辅助系统1、加盐系统对于EDI装置，淡水室内填充树脂，浓水室内没有填充导电材料，则淡水室靠树脂传输电流，浓水室靠溶液传输电流，而且EDI模块进水的含盐量低，电导率一般小于40μs/cm，所以浓水室内的电导率比树脂低的多，很难维持足够大的系统电流，电流低则不能高质量的产水，故浓水的电导率将影响产水电导率，其关系可从下图中看出：\n图3浓水电导率于产水电导率的关系从图中分析可得知，浓水电导率直接影响产水电导率，当浓水电导率在100~200μs/cm之间时，产水电导率相对稳定，当浓水电导率低于100μs/cm时，产水电导率持续上升，且浓水电导率越低，产水水质越差。故当EDI设备在运行1~2h后，必须向浓水系统中加NaCl盐类，以维持浓水电导率在250~300μs/cm之间，提高产水水质。2、清洗系统EDI属于水的精处理装置，不管预处理采用哪种方法，都不可避免地使组件内阴、阳离子交换膜受到污染，特别是在系统控制不严格时，会使产水质量下降，甚至造成组件不可恢复损坏。所以，必须进行EDI化学清洗，使组件恢复性能，特别是卷式EDI(其树脂不能更换)。\nEDI系统的清洗装置可根据EDI装置的容量进行配置，也可以与反渗透的清洗装置公用。第三节影响EDI的主要因素EDI设备属于水的精处理设备,生产出的电阻率高达16MΩ·cm的高纯水，但对进水要求比较严格，而且产水水质的运行参数进水温度、极水排放、操作电流和电压等对EDI设备的性能也有一定的影响，因此，必须加强系统控制才能保证EDI的安全运行。一、EDI对进水水质的要求表1EDI进水指标要求项目指标项目指标TEA(mg/L)≤8TOC(mg/L)<0.3pH6~9游离Cl(mg/L)0.05硬度（YD）(mg/L)≤0.5Fe、Mn(mg/L)<0.01CO2(mg/L)≤3SDI<1.0活性硅（SiO2）(mg/L)<0.2浊度<1.01、TEA控制TEA为EDI可交换的阴离子总量，总阳离子是以TOC表示，它是EDI制水系统的一个重要指标。在EDI膜组件中允许进水中阴、阳离子含量最大为25mg/L,，因进水中阴、阳离子是平衡的，若水中的TEA小于25mg/L时，则水中的TEC含量必定小于25mg/L。如果控制了进水中TEA含量，就能满足EDI组件对进水中可交换离子浓度的要求。2、TOC(总有机碳)的影响进水中若有机物含量过高，会造成树脂和选择透过性膜的的有机污染，导致系统运行电压上升，产水水质下降。3、硬度的影响\n若进水的残存硬度太高，会导致浓缩水通道的膜表面结垢，影响产水水质，如图4，当进水的硬度小于900μg／L时．其产水电阻率并无影响；当进水硬度大于900μg／L时，产水电阻率将随进水硬度的上升而持续下降。所以，实际运行中需控制进水的硬度低于0.5mg/L。图4产水电阻率与进水硬度的关系4、CO2的影响实际运行中发现，当EDI进水水质较好时，水中CO2的含量是影响EDI产水水质的一个重要因素，如图5，当游离CO2的含量小于9mg／L时，产水电阻率受其影响较小；而含量大于9mg/L后，产水电阻率随进水游离CO2含量的增大而大幅下降。\n图5产水电阻率与进水游离CO2浓度的关系曲线若CO2的存在，EDI进水的pH值也会降低到6.0以下，对EDI弱电解质的去除效果较弱，影响产水水质，故应采取正确的措施来减少CO2的含量。5、浊度、污染指数（SDI）的影响EDI组件产水通道内填充有离子交换树脂，过高的浊度和污染指数会使通道堵塞，造成系统压差上升，产水量下降。二、进水温度的控制进水温度对EDI也有一定的影响，一般要求进水温度在15~35℃，水温太低会增加水的粘度，降低水的导电性，对离子的迁移和树脂的再生不利，应适当的增加进水温度，有利于水在树脂和膜表面的极化，提高产水质量。三、极水排放的控制EDI设备中，电极室里有电解反应，会产生O2、H2、Cl2和H2\nS等气体，这些气体的存在会导致极水室电阻增加，减小整个系统的电流，影响整套设备安全经济的运行，所以要及时排放极水，控制极水排放量，带走存在的气体，通常极水排放量为浓水排放量的1/2。四、操作电流和电压电压和电流是影响EDI设备水解和树脂再生的重要因素，随着操作电压和电流的增大，会使水解程度增大，产生较多的H+和OH-，促进树脂的再生，提高产水水质，但是增加到一定程度时，离子交换和树脂再生达到一个平衡状态，若继续增加电流和电压，将造成电厂的运行费用提高，所以控制好电厂的电流和电压相当重要。第三章EDI技术与传统混床技术相比第一节传统混床技术在除盐水处理工艺中，随着处理技术的发展，EDI以它特有的优势和特点，逐渐取代着传统混合床技术，并在电厂应用中取得良好效果。一、混合床除盐1、原理混合离子交换器简称混床，它是将强型阳树脂和阴树脂按一定的比例混合后，交错排列装在同一交换器中，能够同时与水中的阴、阳离子进行离子交换反应的设备，此处的树脂必须是强型的，弱酸树脂和弱碱树脂组成的混合床出水水质比较差，一般不采用。运行前，要将阴、阳树脂混合均匀，使阴、阳离子的交换反应几乎同时进行，这样经阳离子交换所产生的H+和经阴离子交换所产生的OH-不会积累起来，会马上互相反应中和成H2O,使出水水质良好，其反应式为：\n1、混合床的树脂混合床树脂一般有以下要求：（1）混合床中的阴、阳树脂应有一定的密度差，通常大于15﹪，方便树脂再生时的分离。（2）混床应选用颗粒较均匀的树脂，因为树脂的分离效果不仅与树脂的密度有关，还与树脂颗粒大小有关，如果颗粒大小不均匀，则分层难度增加，而且树脂颗粒范围过大，会增加水流阻力。（3）树脂应有较高的机械强度。（4）若单独使用混合床除盐，阴、阳树脂的体积比应为（2～3）﹕1，因为混合床中阳树脂的工作交换量为阴树脂的2～3倍。2、树脂的再生混合床中树脂失效以后，首先将阴阳两种树脂进行分离，再分别进行再生和清洗，最后将两种树脂混合均匀，投入运行。树脂的再生分为体内再生、体外再生和阴树脂外移再生，在热力发电厂中一般不用第三种方法。（1）体内再生体内再生就是树脂在交换器内进行再生的方法，它又可根据进酸、进碱和清洗步骤的不同，又可分为两步法和同时进行法。\n顾名思义，两步法就是酸、碱再生液不是同时，而是分先后进入交换器。而同时进行法是指酸液和碱液同时进入混合床上、下部，并接着进清洗水，对阴、阳树脂分别进行清洗。（1）体外再生把失效树脂全部转移到专用的再生器中进行再生，其再生过程与体内再生法相同。1、混合床运行的特点混合床的出水水质优良、稳定，间断运行对出水水质影响较小，在运行末期失效前，出水电导率上升快，有利于运行监督，但混床技术也存在一定的缺点，树脂交换容量的利用率低，树脂损耗率大，为保证出水水质，需投入较多的再生剂，因此再生剂比耗高，而且污染环境，再生操作复杂，需要的时间长。第二节EDI技术的可行性分析一、EDI技术与传统混床技术相比2000年济南市为满足南郊地区集中供热的需求，加快济南市五年大变样总体规划的建设步伐，决定由济南市南郊热电厂新建金鸡岭热源厂，他们所选用的化学水处理工艺确定为“反渗透+电去离子（EDI）”的无污染排放环保型水处理工艺，具体如下：原水→原水池→原水泵→换热器→管道混合器→多介质过滤器→活性炭过滤器→保安过滤器→高压泵→反渗透→中间水箱→中间水泵→电去离子EDI→除盐水箱。在此之前，此电厂对EDI和混床的投资、运行、出水水质均进行了比较，其统计如下：\n表2两种工艺流程的投资比较（万元）预处理-RO-混床预处理-RO-EDI名称数量价格名称数量价格Φ1800混床树脂MB001/201气动阀组再生泵树脂捕捉器计量箱Vn=1M3电磁阀箱酸碱储槽Vn=5M3酸碱喷射器酸雾吸收器仪表控制系统卸酸碱泵中和泵中和系统罗茨风机酸碱系统管阀增加安装费中和池土建防腐酸碱间土建防腐地沟防腐投资合计2台7.5M32套2台1台2台4台2台2台1台1套1套2台2台1套2台1套14.2011.009.201.560.751.066.008.200.800.256.504.501.104.803.505.509.004.4016.006.0011.00125.22EDIQ=50m3/h2台150.00表3两种工艺流程的运行费用比较项目预处理-RO-EDI预处理-RO-混床备注吨水成本(元)年运行费(万元)吨水成本(元)年运行费(万元)电费水费碱费酸费蒸汽费药剂费（阻垢费）树脂更换费RO膜更换费EDI组件更换费滤芯更换费折旧费合计0.961.350.000.001.200.210.000.210.180.030.114.2567.5094.500.000.0084.0014.700.0014.7012.802.105.14295.140.841.410.350.101.270.230.030.210.000.030.074.5458.8098.7024.507.0088.9016.102.2014.700.002.107.68320.68电费:1.0元/吨计水费:0.6元/吨计碱价格:1000元/吨计酸价格:800元/吨计蒸汽价格:60元/吨计加药量2mg/L计年更换率：20﹪年更换率：20﹪年更换率：20﹪年更换率：20﹪10年折旧项目投资（精处理）.00.00\n投资差额（精处理）年运行费差额投资差额回收期.00元.00近1年注：1.年运行时间按7000小时计2.混床方案中排污费未计3.混床方案中所须厂房高度高及面积所增加的建筑投资未考虑4.水单价已考虑了预处理费用表4最终出水水质比较项目电导率/(μS/cm)硬度/(μmol/L)二氧化硅/(μg/L)水汽质量标准要求水质<0.2≈0<20过滤+微滤+两级反渗透+EDI产水水质0.07≈0<5一级离子交换除盐加混床（统计平均值）0.1≈0<0从以上分析得知，EDI技术无论是从设备投资还是运行费用都比传统混床技术占优势，EDI的一次性投资虽比混床技术多.00元，但是它的运行费用要少.00元，所以几乎运行一年多时间就可以抵消投资差额，所以，从经济效益角度来讲，EDI优于传统混床技术。从表4可以看出，虽然两者出水的水质均符合锅炉的补给水要求，但EDI技术可使出水的电导率达到更低，提高了产水水质。经该电厂的运行和实践证明，以上分析正确，而且EDI技术可靠稳定，对环境保护有独到的优越性。二、EDI技术的优势1、出水优质稳定\n图6原水与EDI产水电导率的变化如图6，随着时间的增加，EDI设备产水电导率趋于稳定，可达到电导率小于0.07μS/cm，与混床技术相比，提高了出水水质，这是因为EDI装置不需要停机再生，是一个连续的净水过程，而混床技术的制水过程为间断式，刚开始制水水质较高，随着失效终点的接近，其出口的水质开始慢慢变差，需要停机，实施树脂的再生。因此，EDI能连续制出优质稳定的出水。2、占地面积小电厂在选址设计时，因场地有限，而EDI设备已成为模块化，系统比较简单，结构紧凑，具有良好的组合灵活性，与混床离子装置的占地面积相比，EDI设备为它的1/3面积，可以根据具体的场地进行设计和施工，节约占地。3、投资略高，运行费用低\n由上表2和3可知，EDI装置的投资比混床技术装置略高，但运行费用比较低，经计算，工业化的EDI模块已国产化，造价已低于1万元，比混床设备的投资高20﹪左右，但是若考虑混床离子交换技术需要有酸碱储存及配套的废水处理设施和后期维护，最终两者的费用仅相差10﹪左右，而且加上EDI装置的运行费用低于混床，其中水的运行成本就低于常规混床去离子装置中水运行成本的30﹪，因此综合考虑得知，EDI技术更具有良好的经济效益。4、经济环保与混床离子交换技术相比，EDI技术不用酸碱夜来再生树脂，完全避免了酸碱废液的排放，正如人们所知道的，酸碱再生废水分布广泛而且污染强度特别大，对环境造成了严重的污染，长期后果极其严重，环保部门也在制定一些控制标准，但是不能从根本上解决酸碱污水的排放，而EDI技术不需要化学再生，进而减少了酸碱废液的排放，改善了电厂的环境，对环境保护起到了很好的作用，因此EDI技术进行锅炉补水具有良好的社会效益。第四章EDI技术在火力发电厂水处理中的应用第一节EDI技术在上都电厂中的应用上都电厂总装机容量4×60MW，采用了全膜水处理技术，此技术在运行结果中表明，工艺运行可靠，管理简便，产水水质能满足锅炉的用水要求。一、EDI技术在上都电厂的使用情况\n上都电厂的用水水源为内蒙古多伦县西山湾水库的水，原水的电导率为291.1μS/cm；HCO3-为157.21mg/L；Cl-为5.62mg/L；NO3-为0.4mg/L；SO42-为8.58mg/L；SiO2为0.92mg/L；全膜法水处理工艺流程为：净水站来水→盘式过滤器→超级过滤器（超过）→一级反渗透（RO）装置→二级RO高压泵→二级RO装置→EDI装置→除盐水箱。经统计，EDI装在2006年7月至2007年4月的运行情况如下，图73套EDI平均产水电阻率图83套EDI平均产水硅含量从上图中可知，经EDI水处理装置，产水电阻率平均达到16MΩ•cm，最高可达18MΩ•cm，出水水质稳定且显著提高，而且出水中的硅含量也有所降低，否则硅的存在会减小电流，阻碍阴阳树脂与水中离子的交换，影响出水水质。一、运行中存在的故障及其处理方法表5EDI常见故障及其处理方法\n故障原因处理方法产水量下降（1）组件污染或阀门开度小（2）进水压力大清洗组件或开大阀门泵出口阀开度小，需调大浓水电导低（1）浓水排放量大（2）进水电导率明显下降（3）加药泵系统故障调小浓水排放量浓水中增加食盐查加药系统产水水质差，电阻小（1）进水pH值低，CO2含量高（2）进水水质变化，电导率升高（3）组件不通电（4）组件接线烧蚀，电阻大（5）浓水压力高（6）总电流太小（7）个别组件电流正常，但产水电阻小（8）组件阴、阳膜污染调大进碱量，提高pH值至8.0RO系统产水不合格，找RO系统的原因接点烧断，更换接点检修处理调整浓水压力调整装置电流电极室内有空气，拔下极水管，放净空气化学清洗浓水室浓水排放量小阀门故障更换阀门浓水流量低（1）浓水泵内有空气（2）组件污染严重（3）旁路阀开大排浓水泵内空气化学清洗组件关小旁路阀总电流变小（1）组件污染（2）组件电极线断电化学清洗组件检修组件总电压升高组件污染化学清洗组件加大总电流提高浓水电导率，加盐一、经济和环境效益（1）EDI和RO配套使用，用标准模块组合改变出水量，采用调节电流的方式改变出水质量。经过一年的运行实践表明，膜技术的出水水质电阻率均在16MΩ•cm以上，硅的含量在5μg/L以下，能满足锅炉补给水的水质要求。（2）EDI彻底摆脱了酸碱液来再生树脂的方法，因此一些树脂再生的配套设施均可不用，如酸碱贮罐、泵和管道，使系统结构简单，降低运行费用。（3）\n因为避免了酸碱液再生树脂，减少了酸碱液的污水排放，进而减少环境污染，对环境起到保护作用。（1）每套EDI由30支膜组件并联构成，当单支膜组件出现故障后，可单独停运检修，而不影响其它膜组件的正常运行。第二节山东热电厂水处理系统山东某热电厂采用RO+EDI水处理工艺，整个系统的产水量为300m3/h,是投运时采用EDI技术中水处理量最大的系统，主要提供全厂1台130t/h和2台75t/h中温中压循环流化床锅炉的补给水。一、补给水系统该厂的整个补给水系统包括预处理系统、RO预除盐系统、EDI精除盐系统（如下图9），使用的是现代最先进的膜技术水处理工艺。图9补给水处理系统流程图预处理系统依次包括原水箱、生水泵、板式换热器、多介质过滤器、活性炭过滤器等，主要用来除去原水中的悬浮物、胶体等；RO系统依次包括保安过滤器、反渗透膜和中间水箱，能脱除原水中97﹪的含盐量；EDI系统包括中间水泵、电除盐设备、除盐水箱等。二、设计参数该电厂系统的设计水源为地下水，原水经过絮凝、多介质过滤等预处理后，达到RO进水要求，RO设计的脱盐率为97﹪\n，RO出水满足EDI进水要求，原水温度为15～25℃，最低温度为5℃，系统的设计原水水质、RO出水水质、EDI产水水质分别见下表：表6原水水质mg/L项目含量项目含量项目含量K++Na+12.4Zn2+0.05Ca2+74.8总Fe0.05Ba2+0.037Mn2+16.9NO3-4.44Sr2+0.20Mg2+16.9SO42-67.0HCO3-110.0Cl-25.0COD2.90SiO27.4pH7.88表7EDI进水要求mg/L项目含量项目含量项目含量pH5.0～9.0可溶硅<0.5余氧<0.05总硬度（CaCO3）<1.0TOC<0.5Fe、Mn、H2S<0.01表8EDI产水水质项目参数项目参数Ph6.0-9.0SiO2<0.05mg/L硬度≈0μmol/L电导率<0.2μs/cm三、EDI实际运行该电厂的EDI水处理系统已投运多年，由于受采暖供热季节的影响，冬、夏季节的水处理量差异较大。设计水源为地下水，现用水源为黄河水，两者的含盐量、成分都发生了很大变化，受其影响，出水水质也有很大的变化。不同原水情况下RO、EDI实际运行指标见表9：表9不同原水使RO、EDI的运行指标项目地下水（设计水源）黄河水(先用水源)该厂锅炉补给水要求硬度/(μmol·L-1)SiO2/(mg·L-1)电导率/(μs·cm-1)硬度/(μmol·L-1)SiO2/(mg·L-1)电导率/(μs·cm-1)硬度/(μmol·L-1)SiO2/(mg·L-1)电导率/(μs·cm-1)原水51207.445060503.791074———RO出水4～80.12～0.188～1510～140.10～0.1515～25———\nEDI出水0<0.10.530<0.12～40≤0.1≤5在EDI的实际运行中，其出水水质是可调的。该厂的实际出水电导率不同于设计出水，是因为2～4μs/cm的水质既能满足实际生产的要求，又将系统的运行控制在较高的经济性水平。EDI设备的另一优点是水的利用率高，盐水从RO出水进入EDI后，在淡水室中净化后出水直接进入产水通道，而浓水室出水一部分作为排水，约为总水量的10﹪，其余部分循环回到EDI进水中，重新净化，系统总的水利用为90﹪，但在实际运行生产中，EDI排水回收是作为RO的进水，提高了整个系统的水利用率。第五章结论EDI作为一种新型的水处理技术，与反渗透RO联合应用，能制造出优质纯净的水，满足锅炉的补给水要求。此技术最先起源于国外，随着技术的成熟发展，近几年，也逐渐在我国各大火力发电厂水处理系统中应用，而且应用效果良好。EDI技术与传统的混床离子交换技术相比，无论是从产水水质方面还是经济效益来讲，都占有一定的优势，而且产水率高，维护量小，运行费用低，结构简单，操作方便，占地面积小，最主要的是摆脱了酸碱废液的排放，对环境起到了保护作用，具有良好的社会效益和经济效益。因此，EDI作为一种环保、清洁、可连续再生运行的纯水处理技术，代表了水处理技术未来的一种发展趋势，具有广阔的应用前景\n，它将成为火力发电厂水处理系统的主要设备。