EDI設(shè)備與離子交換設(shè)備的比較
1. 電廠除鹽技術(shù)及工藝
火力發(fā)電廠是依靠水作為傳遞能量的介質(zhì)而進(jìn)行發(fā)電的,也是依靠水作為冷卻介質(zhì)來完成熱量交換工作的,因而水在火力發(fā)電廠中起著十分重要的作用。如果水質(zhì)不良,會(huì)在鍋爐受熱金屬面上形成水垢,使鍋爐金屬發(fā)生腐蝕和惡化蒸汽品質(zhì),涉及到鍋爐的安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行,所以使用合格的水,是鍋爐能夠安全、經(jīng)濟(jì)、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行的保證。
對(duì)于電廠化學(xué)水處理系統(tǒng)傳統(tǒng)的處理工藝一般為預(yù)處理+復(fù)床(一級(jí)除鹽)+混床(二級(jí)除鹽)+后處理。20世紀(jì)70年代以來隨著膜技術(shù)的發(fā)展與推廣,反滲透技術(shù)以其優(yōu)良的技術(shù)性能逐漸取代了復(fù)床除鹽工藝。但,由于反滲透設(shè)備出水電阻率較低,對(duì)于電廠化學(xué)水處理系統(tǒng)二級(jí)除鹽是必要的。迄今為止,二級(jí)除鹽技術(shù)多采用混床離子交換器。近幾年興起的EDI設(shè)備由于其技術(shù)優(yōu)勢,正在逐漸取代混床離子交換器。
2. 離子交換和EDI的技術(shù)特點(diǎn)
一直以來混床基本上是所有電廠化學(xué)水處理系統(tǒng)的的工藝,其具有技術(shù)可靠、投資較低的特點(diǎn),但其缺點(diǎn)是工作過程中需要周期性再生、再生時(shí)需用酸堿等化學(xué)藥品、有酸堿廢液的排放、操作較復(fù)雜、難以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化控制等。由于現(xiàn)代化企業(yè)對(duì)運(yùn)行成本、環(huán)保和高自動(dòng)化的要求,混床工藝已越來越不適應(yīng)現(xiàn)代化企業(yè)的發(fā)展要求。
EDI(連續(xù)電再生除鹽工藝)技術(shù)是將電滲析與混床相結(jié)合的新技術(shù),其特點(diǎn)是無需酸堿再生,出水連續(xù)穩(wěn)定,操作簡單,易實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化控制等。因此EDI技術(shù)在世界范圍內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用。
EDI技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化始于1986年,是世界上目前并相當(dāng)成熟的二級(jí)除鹽技術(shù)?;旌想x子交換器出現(xiàn)于20世紀(jì)40年代,是相當(dāng)落后的技術(shù)。隨著EDI技術(shù)的發(fā)展和被認(rèn)識(shí),混床離子交換器在技術(shù)上表現(xiàn)出的明顯劣勢逐漸被EDI取代。特別是在環(huán)保方面,EDI更是有著的優(yōu)勢。
3. EDI設(shè)備價(jià)格
由于EDI的技術(shù)含量較高,因此目前其膜堆價(jià)格較高。但是,隨著其生產(chǎn)批量的增加其價(jià)格毫無疑問地呈下降趨勢??梢灶A(yù)期,在3-5年后的EDI膜堆的價(jià)格可能是現(xiàn)在價(jià)格的1/3-1/2。那時(shí)更換膜堆的成本將大幅度下降。另外設(shè)備占用廠房空間要比混合離子交換器小得多。目前,EDI設(shè)備成本比復(fù)床+混床設(shè)備成本略低,與全自動(dòng)復(fù)床的價(jià)格相當(dāng),比手動(dòng)混床要高。
4. EDI設(shè)備給水水質(zhì)要求
作為二級(jí)除鹽設(shè)備,EDI要求反滲透設(shè)備為一級(jí)除鹽設(shè)備。為了保證EDI設(shè)備出水電阻率315MW.cm(電導(dǎo)率£0.0625us/cm),EDI給水的給水總可交換陰離子(TEA)要求為小于等于25ppm。當(dāng)純水要求低于15MW.cm時(shí),給水要求還可以適當(dāng)放寬。
EDI給水的硬度要求為小于等于0.5mg/L(利用率90%),而單級(jí)反滲透設(shè)備產(chǎn)品水的硬度常常不能滿足這一要求。這一問題可以通過對(duì)反滲透純水軟化的方法解決。值得注意的是由于反滲透純水硬度已經(jīng)相當(dāng)?shù)?,?duì)其軟化的成本也很低。
5. EDI膜堆的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
與其它產(chǎn)品一樣,不同生產(chǎn)廠制造的EDI設(shè)備質(zhì)量也不同。質(zhì)量可靠的EDI設(shè)備產(chǎn)品水電阻率315MW.cm(電導(dǎo)率£0.0625us/cm)。市場上大部分廠家生產(chǎn)的EDI膜堆質(zhì)量都有保證,但是個(gè)別廠家生產(chǎn)有的EDI產(chǎn)品初始產(chǎn)品水電阻率僅為4-5MW.cm(電導(dǎo)率£0.25us/cm)左右,并且經(jīng)過1-3個(gè)月運(yùn)行后產(chǎn)品水的電阻率降至1-3MW.cm左右,運(yùn)行3-6個(gè)月后,產(chǎn)品水電阻率降至1MW.cm以下。這種現(xiàn)象證明其EDI膜塊本身存在明顯技術(shù)問題,因此產(chǎn)品水質(zhì)量無法保證。
6. EDI是清除二氧化硅的有效方法
發(fā)電廠補(bǔ)給水中SiO2含量非常重要,而研究表明EDI設(shè)備只有在產(chǎn)品水電導(dǎo)率大于10 MW×cm時(shí)對(duì)SiO2的清除才比較有效(E-Cell design guide),所以發(fā)電企業(yè)如果選用EDI設(shè)備,則必須選擇質(zhì)量可靠的EDI產(chǎn)品。
7. EDI與離子交換技術(shù)的綜合比較
以下分別對(duì)兩種除鹽工藝的整個(gè)水處理系統(tǒng)的設(shè)備投資和運(yùn)行成本進(jìn)行了分析比較,以達(dá)到經(jīng)濟(jì)與技術(shù)的平衡。該分析比較僅供相關(guān)人士參考。
表一、性能參數(shù)比較
性能參數(shù) | EDI | 復(fù)床+混床 | 備注 |
出水水質(zhì) | ≥5 MW×cm | ≥5 MW×cm |
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穩(wěn)定性 | 產(chǎn)水連續(xù)穩(wěn)定 | 水質(zhì)依再生周期波動(dòng) |
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水利用率 | 99% | 95% | EDI濃水回用 |
自動(dòng)化程度 | 全自動(dòng) | 手動(dòng)再生 |
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入水要求 | 較嚴(yán)格 (RO純水) | 較寬松(與運(yùn)行費(fèi)用相關(guān)) |
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操作環(huán)境 | 優(yōu) | 劣(接觸酸、堿) |
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廢水排放及處理 | 無 | 有 |
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表二、投資比較(100噸/小時(shí))
性能參數(shù) | EDI | 復(fù)床+混床 | 備注 |
EDI設(shè)備 | 1,200,000 |
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混床 |
| 460,000 |
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再生輔助設(shè)施 |
| 125,000 |
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廢水中和設(shè)施 |
| 120,000 |
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純水軟化設(shè)備 | 75,000 |
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除碳器 | 63,000 | 63,000 |
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現(xiàn)場工藝管道系統(tǒng)及安裝 | 130,000 | 220,000 |
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廠房設(shè)施 | 36,000 | 144,000 |
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總投資 | 1,504,000 | 1,132,000 |
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表三、EDI運(yùn)行費(fèi)用
序號(hào) | 費(fèi)用來源 | 單位時(shí)間 用量 | 估算單價(jià)元 | 成本 元/噸 |
1 | 電 | 134KW/小時(shí) | 0.40 | 0.67 |
2 | 水 | 111噸/小時(shí) | 0.2 | 0.28 |
4 | 阻垢、還原劑 | 333克/小時(shí) | 0.045 | 0.19 |
5 | 微米過濾芯 | 104支/6月 | 50 | 0.01 |
7 | 反滲透膜更換 | 108只/5年 | 5,950 | 0.18 |
8 | 純水軟化再生NaCL | * | * | 0.01 |
9 | EDI組件更換 | 24塊/5年 | 23,000 | 0.15 |
10 | 人工費(fèi)用 | 3人 | 60,000/年 | 0.06 |
| 其它成本另計(jì) |
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合計(jì) |
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| 1.55 |
*細(xì)節(jié)見技術(shù)說明書
表四、離子交換運(yùn)行費(fèi)用
序號(hào) | 費(fèi)用來源 | 單位時(shí)間 用量 | 估算單價(jià)元 | 成本 元/噸 |
1 | 電 | 121KW/小時(shí) | 0.40 | 0.60 |
2 | 水 | 112噸/小時(shí) | 0.2 | 0.28 |
4 | 阻垢、還原劑 | 333克/小時(shí) | 0.045 | 0.19 |
5 | 微米過濾芯 | 104支/6月 | 50 | 0.01 |
7 | 反滲透膜更換 | 108只/5年 | 5,950 | 0.18 |
8 | 酸再生費(fèi)用 | * | * | 0.04 |
9 | 堿再生費(fèi)用 | * | * | 0.03 |
10 | 再生水耗量 | 250噸/次 | 1.20 | 0.04 |
11 | 再生電耗量 | 150 KW.hr/次 | 0.40 | 0.02 |
12 | 廢水處理費(fèi) | 250噸/次 | 4.0 | 0.08 |
13 | 廢液中和費(fèi) | 0.8噸/次 | 500 | 0.04 |
14 | 樹脂補(bǔ)充 | 10%/年 | 44,860 | 0.06 |
15 | 人工費(fèi)用 | 12人 | 240,000/年 | 0.34 |
| 其它成本另計(jì) |
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合計(jì) |
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| 1.91 |