芜湖发电有限责任公司 白登文 邓亚娟 黄 文 张 纲 方 骏

芜湖发电有限责任公司位于安徽省芜湖市经济技术开发区褐山路271号，距市区12km，毗邻长江，水资源丰富。补给水系统设有一套出力100m3/h的美国GE公司EDI装置及三台3000m3的除盐水箱。近年来随着供热用户增加，传统的离子交换除盐已不能满足制水量的需求，经综合论证采用全膜系统制水。本文参照DL/T1260-2013《火力发电厂电除盐水处理装置验收导则》和相关技术资料，优化调整运行参数、跟踪记录检测数据、结合运行状况综合分析[1]。

1 EDI系统简介

1.1 EDI装置简述

该公司EDI装置共由22个模块组成，设计回收率为90%。配备有满足产水量和产水水质所需的整流器、各模块、在线仪表、控制系统、阀门、管道等。同时，该装置配备有进出口流量变送器、出水电导率表、硅表，在进水母管上安装有压力变送器、进水pH表。装置采用MS1000A系列直流控制器单元模块，分为电源控制模块和工艺模块。每个模块均可单独显示电流、电压值，且单个模块可单独调整电流。每个模块具备直流电源保护功能[2]，可保证任何一个模块过热时自动切断该模块电源，维持系统中其它模块正常运行。

EDI装置极水采取室外管道排放方式，浓水以DN50的排水管直接排放至超滤水箱重复利用，整个EDI系统流程如下：长江水→反应沉淀池→重力式空气擦洗滤池→清水池→超滤装置→超滤水箱→一级反渗透装置→预脱盐水箱→二级反渗透装置→二级淡水箱→EDI水泵→EDI保安过滤器→EDI装置→除盐水箱→除盐水泵→……

1.2 EDI水质指标

表1 EDI水质指标

2 EDI前水处理系统

2.1 原水水质

该公司原水水源采用长江水，冬季和夏季长江水部分水质分析结果如表2所示。

表2 长江水水质分析结果

冬季到夏季水质中，电导率、化学耗氧量、总固、溶固、悬固、钠离子含量有所升高。说明近夏季时气温上升，水流动速率加快，水中含盐量略高于冬季，在夏季时需加强杀菌，防止水中微生物生长过多。而水中总硬度、活性硅、阴阳离子总量等差别较小，相对稳定[3-5]。总体上，长江水离子总量较低，均值约低于200mg/L，属于低盐水。且水的硬度均值约1.35mmol/L，属于软水。为确保EDI装置的进水水质必须重视原水预处理和预脱盐系统的有效运行[3]。

2.2 预处理系统

该公司原水预处理系统共设有3台500m3/h反应沉淀池，两用一备。设有4座240m3/h重力式空气擦洗滤池。原水经反应沉淀池与重力式空气擦洗滤池混凝、沉淀、过滤处理。可去除水中悬浮物、胶体、部分有机物等对超滤、反渗透装置膜组件造成危害的杂质。

经长期优化调整，采用在反应沉淀池搭设遮阳棚减少藻类在斜板、斜管附着生长，并控制杀菌剂的使用。对重力式空气擦洗滤池延长反洗、正洗时间，彻底清除滤料层中积聚的杂质。使反应沉淀池出水浊度达到1～4NTU，余氯≤0.1mg/L，重力式空气擦洗滤池出水浊度降至≤1.5NTU，确保符合预脱盐系统的进水水质要求。

2.3 预脱盐系统

该公司预脱盐系统由超滤和反渗透所组成。超滤系统设有超滤装置4套，#1、2超滤装置采用了错流单通式过滤，产水汇入超滤产水箱，浓缩水按一定的比例排放，设计利用率90%，每套装置出力88m3/h。#3、4超滤装置采用全流式过滤，产水汇入超滤产水箱，每套装置出力160m3/h。反渗透系统设有4套一级反渗透和1套二级反渗透。#1、2反渗透装置采用了一级二段式，排列为9:5，回收率≥75%，每套装置出力65m3/h。#3、4一级反渗透装置采用了一级二段式，排列为21:12，回收率≥75%，每套装置出力132m3/h。

二级反渗透装置同样采用了一级二段式，排列为10:6，回收率≥85%，每套装置出力112m3/h。预处理后的水经超滤与反渗透系统预脱盐处理。可去除水中大部分悬浮物、胶体、有机物、溶解盐、细菌、CO2等对EDI装置造成危害的杂质。

经长期优化调整，对超滤装置进行定期CEB清洗，加强清洗水pH值的监督和调整。对反渗透装置进行定期化学清洗，同时加强日常的冲洗保养。对各加药泵定期进行流量校对，加强预脱盐系统运行参数的人工分析比对，确保各系统设备的加药量和运行参数均维持在设计偏差之内。使预脱盐系统出水浊度＜0.5NTU，总氯＜0.02ppm，活性硅＜0.8ppm，总硬度降至≈0ppm，出水pH达到7.0～7.5，确保符合EDI装置的进水水质要求。

3 EDI主要影响因素分析及运行优化调整

电流。EDI模块底部电流很高，是受进水中主要离子迁移所致。浓水具有较高的电阻特性，电导率一般为2～20μs/cm，由于EDI模块上部浓水中充满了离子交换树脂中收集来的离子。当回收率达到90%时，浓水的电导率一般为20～200μs/cm。一般电流越大，产水水质会越好。电流增大时，大量盐类离子由淡水室迁移至浓水室，使参与迁移的离子增多，H+、OH-的迁移率也更高，树脂再生效果更好[4]。当电流太大时，产水电导率则无法继续降低。过大的电流会使过量水电离并产生离子反扩散现象，产水水质会变差。经长期跟踪监测EDI装置各模块电流，EDI装置单槽电流控制在1.8～2.2A之间为宜。

电压。EDI每个模块都有一定的电压范围。当电压低时驱动力减小，不能使足够多的离子由淡水室迁移至浓水室中，且不会使足够多的水发生电解，从而使离子交换树脂不能有效再生。当电压高时，会有过多的水发生电解，驱动力效率降低，表现为在极水中产生多余气体，随后浓水中也会产生一定的气体。过高的电压会产生浓度反扩散现象，使离子将被迫从浓水室扩散到邻近的淡水室以保持电中性。经长期跟踪监测EDI装置各模块电压，槽电压反馈值在50～70V之间为宜。

进水pH值。pH值较低时，多余的H+会作为反离子扩散到进水流中的阴离子，进水中的阳离子将不能有效去除。进水pH值一般控制为7.0～7.5，pH值较高时，H+不再扮演反阳离子的角色。CO2带电量、即碳酸氢盐将增加，迁移率也增加，此时SiO2的带电量和迁移率也会增加。经长期跟踪监测EDI装置进水pH值控制在7.0～7.5，考虑到pH值较高会使SiO2、碳酸氢盐等盐类离子迁移率增加，最佳进水pH值控制偏下限接近7.0为宜。

产水电导率。电导率适用于表征溶解于水中各类电解质含量，各类微量盐在水中解离成正、负离子，使产水具有一定的导电能力。产水电导率一般≤0.01μs/cm，当电导率高时会影响产水水质，严重时会不符合锅炉补给水进水要求。当电导率低时，趋近于理论纯水电导率时会增加设备能耗、损耗及影响产水流量。经长期跟踪监测EDI装置产水电导率，采用标准电导表与在线电导表同时检测产水母管电导率，两者相差极值为0.002μs/cm，说明在线电导表准确度很高。同时，EDI各模块产水电导率均基本优于产水母管电导率，考虑到EDI装置出力及能耗等，最佳出水电导率≤0.080μs/cm为宜。

其它控制指标。EDI装置会受进水温度、压力、流量、电导率，各产水、浓水、极水流量、压力，回收率及EDI进水泵、保安过滤器运行压差等多因素影响。最终反映在产水品质、设备出力、排水控制等方面。如当浓水的流量降低，其含盐量会升高，离子膜两侧的浓度差会随着流量降低而升高，该浓度差则会影响产水品质。

从该公司EDI装置进水水质来看，装置前水处理系统优化调整已满足EDI装置的进水水质要求。采用优化调整措施后，当EDI装置出水母管电导率稳定运行时，基本能达到≤0.080μs/cm，低于厂方技术资料所要求≤0.10μs/cm。

4 结果与讨论

4.1 EDI装置最佳运行控制参数

综上，经优化调整EDI装置最佳运行控制参数，如表3所示。

表3 EDI装置最佳运行控制参数

4.2 结论

在实际运用中，不难发现EDI装置具有很多不可比拟的优势，主要表现在：

EDI与传统离子交换技术相比，具有运行操作维护简便，结构紧凑占地空间小，省去了混床与再生装置及附属设备等，不再单独需要酸、碱再生；采用原水预处理+超滤、反渗透预脱盐+EDI电除盐工艺处理长江水。当EDI装置进水水质稳定时，能实现连续制取高质量的除盐水，可直接作为锅炉补给水；EDI装置安全性高。极水排放管设置在室外，产生的有毒易燃易爆性气体不会在室内发生积聚危险，电源柜内增设的排风扇有效提高散热效率。不用酸、碱再生，不需酸碱储运和再生设备，无需停机即可连续再生，大大提高了安全性。

EDI装置经济性高。该装置运行费用较低，节约了大量的酸碱消耗、再生和冲洗用水、废水排放处理、降低设备折旧等费用；EDI装置环保效益显著。由于节约了大量的酸碱消耗、再生和冲洗用水及后续环保处理，且除盐过程无废酸、废碱排放及处理，使得环保效益明显。

综上，本文针对EDI装置应用，根据技术资料、通过跟踪监测和实际运行进行分析。结果表明，严格控制EDI进水水质、模块电压、电流、进水pH值等，动态调整运行参数，可有效提高EDI装置出水水质，满足电厂锅炉补给水要求。