反渗透水处理技术在锅炉中的应用_许伯俊

反渗透水处理技术在锅炉中的应用许伯俊(天津市染料化学第八厂,天津300163)摘要:工业锅炉目前常用的钠离子交换法进行水处理,存在锅炉排污率高、热能损失大等弊端。简明论述反渗透制纯净水原理,并介绍了成功应用于工业锅炉水处理的实践及节能减排效果。关键词:工业锅炉;反渗透;无垢运行;排污率中图分类号:TK223.5文献标识码:B文章编号:1004-7948(2008)09-0045-03引言以高分子分离膜为代表的膜分离技术,作为一种新型流体分离新工艺,几十年来取得了令人瞩目的发展。除了透析膜主要用于医疗外,所有的分离膜技术,均可用于电力、石油、化工、冶金、电子、制药、食品、酿造等行业制备纯净水。反渗透膜作为制备纯水及其他流体分离技术,在膜领域中占有重要地位。目前国内的大型反渗透装置主要用于电站锅炉水处理与海水淡化等。工业锅炉水处理一般用钠离子交换法,应用反渗透法进行水处理的很少。随着国民经济的高速发展,膜技术的不断提高和水价的升涨,使得该技术在工业锅炉上的应用前景十分广阔。1工业锅炉传统水处理方法的局限性我国工业锅炉特别是众多的中小型锅炉,长期采用传统的钠离子交换法进行锅炉给水处理,去除原水中的Ca2+、Mg2+等离子,降低其硬度,满足工业锅炉对水质的基本要求,能达到锅炉安全、正常运行,但也存在有局限性。钠离子交换法进行的锅炉给水处理,只能去除原水的硬度,不能去除碱度与盐。这是由于强酸阳树脂对水中盐类(离子)具有特有的选择性,不能去除水中形成碱度的阴离子(HCO-3、CO32-)和氯离子(Cl-)。由于锅水的不断浓缩,游离的OH-碱度增加,因而锅水碱度逐渐升高,并会腐蚀受压元件。为此,中小型工业锅炉不得不以较高的排污率来确保炉水品质,维持正常运行。在一般情况下,排污率为15%～20%,远高于正常推荐值且不受监控。若原水水质较差时,如用深井水、黄河水等高硬度、高含盐量或高碱度水时,采用钠离子交换法往往无法保证锅炉给水达标。频繁再生或加大排污率,不但影响锅炉正常运行,而且还会造成受热面结垢,降低热效率,增大燃料消耗。若采用氢、钠离子联合进行水处理,可以去除原水中的硬度和碱度,全面达到锅炉水质标准要求。但其设备系统庞大、复杂,多为人工操作与控制,有时控制不良时,往往会使酸性水进入锅水内,造成设备腐蚀。同时,再生废液的排放,还会造成环境污染,在中小型工业锅炉很少采用。2反渗透水处理原理与特性反渗透原理如图1所示。如图1(a)所示,在初始状态时,纯水和盐水被特制半透膜隔开,该膜只允许水分子渗透通过,阻止其盐类通过。此时膜右侧图1反渗透原理图—45—2008年第9期(总第314期)节能ENERGYCONSERVATION的纯水会自发地通过半透膜渗到盐水一侧,这就是渗透理象。如图1(b)所示,若在膜的盐水侧施加压力P,水的自发渗透将受到抑制而减缓。当施加的压力达到某一定值时,水通过膜的渗透净流量等于零,此时所施加的压力就是渗透压。如图1(c)所示,若施加在膜的盐水侧的压力大于渗透压时,水的渗透流向会发生逆转。此时盐水侧中的水将会流入纯水侧,这就是水的反渗透。反渗透装置上所使用的半透膜,是该装置的核心材料,由特殊材料和方法制成的。过去由国外进口,现在国内也能制造。在外力作用下,它具有良好的机械性能、抗腐蚀性和较高的化学稳定性。此外,还特别具有能使水溶液中的某些组分选择性透过,并能阻止某些离子通过,从而达到提纯净化、淡化和浓缩分离目的。反渗透水处理对原水中的Ca2+、Mg2+、Na+、K+Fe2+、Mn2+、NH4+及HCO3-、SO42-、Cl-、PO42-、NO3-等离子的去除率,一般可达到95%～98%,即具有深度的除硬、去碱、脱盐效果,同时可制得纯净水。这是反渗透膜分离的最大特性。根据反渗透上述原理与特性,选择性能相适应的渗透膜,在技术经济合理的条件下,把反渗透技术应用于工业锅炉给水处理,能够制得纯净水,可极大地提高锅炉的给水品质,达到无垢运行,把锅炉排污率降低到1%以下,提高锅炉的运行热效率、蒸汽品质与设备使用寿命,进而达到锅炉节能、减排、增效目的。3应用实例天津市染料化学第八厂有SHL10～13和SZL10～1310t/h蒸汽锅炉3台,供生产用汽,年用汽量为6.5万t。锅炉补给软化水所用原水有3种,主要为厂内深井水,有时也有黄河水或滦河水,其水质分析结果如表1所示。经钠离子交换法处理后的软化水,硬度可以除掉绝大部分,符合工业锅炉用水标准要求,但碱度和氯离子与原水相差不大,电导率略有降低。为保证锅水水质,防止受热面结垢,维持正常运行,只得加大排污率,造成水资源的浪费和热能的损失。据以上情况,该厂经过详细考察论证,决定选用反渗透水处理技术,来解决所存在的问题。于2004年4月5日,由天津市天磁净水科技发展有限公司承建,安装了一套反渗透水处理