离子交换法和EDI技术应用比较

摘 要 本文从产水质量、运行成本、环境保护等几方面，对混床离子交换和EDI在电厂锅炉补给水处理中进行了分析对比。

关键词 离子交换； EDI； 混床锅炉

中图分类号TM621 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）116-0238-02

0 概述

随着电力系统高参数大容量机组的不断发展，对锅炉补给水的要求也越来越高，传统的离子交换等除盐方式，虽然也可满足所需水质的要求，但同时却存在着许多如所需设备台数多、投资费用高、大量使用酸、碱而造成的环境污染等一系列问题。目前解决上述矛盾的最合适办法是采用反渗透+EDI联合处理的水处理工艺流程。还可有效地降低由于水源水质剧变而带来的对除盐设备的影响。我们赤峰热电厂锅炉补给水处理系统，就是采用的这种反渗透+EDI联合处理的工艺流程。

赤峰热电厂的水处理系统，蝶片过滤器+超滤+双级反渗透+EDI，设计出力单台为62吨/小时，全部系统由予处理系统、反渗透予脱盐系统和EDI除盐系统三大部分组成，其工艺流程如下：自来水生水泵碟片过滤器生水加热器10u超滤（4×53m3/h）超滤水箱一级高压泵一级反渗透（2×77m3/h） 缓冲水箱二级高压泵二级反渗透（2×69m3/h） 渗透水箱EDI升压泵保安过滤器EDI设备（2×62m3/h）除盐水箱除盐水泵主厂房。

下面就离子交换混床和EDI设备进行经济分析比较

1 产水质量

按照国家对电厂锅炉补水的要求，电导率在0.2μ.S/cm以下。现国内电厂多采用传统的混床系统，产水电导率一般在0.2-0.3μ.S/cm之间，补水中还存在不少诸如钙、镁、铁、硅等之类的有害物质。EDI产水电导率可达到0.07-0.1μ.S/cm，比混床产水水质高2-3倍，且产水中的硅、铁均小于2μg/L，显而易见、用EDI补水较混床补水可最大限度地减少钙、镁及硅结垢，从而可大大延长锅炉、管道及汽轮发电机的使用寿命。EDI技术本质连续电除盐，一般都是利用混合离子交换树脂附给水的阴阳离子，促使被吸附的离子能够在直流电压的作用下，借助离子交换膜将其去除的过程。在这个离子的交换过程中，可以将酸、碱再生的考虑问题忽略。通过不断的实践探究，这项新技术，能够在现有的科研条件下，完成传统的离子交换装置的工作原理，顺利的达到产出高电阻率的超纯水目标。

在现阶段，EDI技术在应用的过程中，具有无化学化、节省酸碱以及稳定水质相关操作管理等特点。同时，其应用的过程，可以在劳动强度较小的前提下，通过低费用运行，来进行除盐。不断的科研实践表明，利用EDI技术进行再一次的除盐，就能够在基本的条件下，有效的避免纯水制造过程中多余的酸碱再生的情况。因此，EDI技术的发展，对于提高水处理的技术水平以及工作效率， 具有重要的现实意义。EDI技术在实际的应用中，会在涉及到的钠、钙、镁、盐等溶解物的处理方面，做出一定的技术改进。通常情况下，水处理工作中涉及到的化合物的正负电荷的离子组成。通过EDI技术的相关处理，可以将电阻率的有效值界定在20-1μS/cm的范围内。

在EDI技术的研究中，EDI组件中的电流量与离子的迁移量存在正比的关系。通常情况下，电流量主要包括一部分除去离子的迁移部分，另一部分是水本身电离产生的离子迁移。另外，必须注意EDI组件中存在一定的电压梯度，在适当的条件下，水电解质的过程中会产生一定量的H+和OH-。由此进行深入的研究，我们会发现，H+和OH-阻件中的离子交换树脂主要是指工作树脂和抛光树脂。工作树脂和抛光树脂在化学反应的过程中，最明显的界限就是所谓的工作前沿。在大多数的情况下，工作树脂都是在进行去除大量离子的工作，相比较而言，抛光树脂则主要是去除类似于弱电解质离子。随着科技发展水平的不断提高，EDI技术对于水处理工作未来的发展方向具有重要的科研意义，相关工作人员应在实际的科研活动中，不断的加大对EDI技术的研究力度，以期可以在未来一段时间内，可以有效的促进水处理工作的水平不断提高，为社会经济的发展以及人们生活水平的提高，作出积极的贡献。

2 运行成本

混床系统不仅需混床，同时还必备酸、碱贮罐等。我们初步了解，一座13.5万kW/h的发电厂（按每小时补水40―60T计），仅水处理部分的混床、树脂及酸、碱贮罐等，初期投资1000多万元。而具同等补水能力的EDI系统投资只需300万元左右。

经过分析综合，得知现有技术条件下，混床系统要补1吨水的成本在6-12元之间，如果按8元计。一座13.5万kW/h的电厂按每年工作为：13.5×24×360×8=93.3万元。

而同等补水能力的EDI系统的费用如下：

折旧费：按3年折旧（事实上不止3年），1吨补水的摊折旧费用为300万元÷3÷360÷24÷60=1.93元

电耗：产1吨水耗电，（1）EDI本身0.1千瓦时，（2）配属部分（包括两台10千瓦水泵，一台2.5千瓦脱气泵及各种检测仪表）的电耗为：（2×10+2.5+1）÷60=0.4千瓦时

电费：（1）和（2）用电按市价0.5元/千瓦时计，吨补水总电耗费用为（0.1+0.4）×0.5=0.25元。

总费用：综合以上（1）和（3），EDI系统产1吨水的直接费用为1.93+0.25=2.18元

以13.5万千瓦/时的电厂为例，每年用EDI系统补水的费用仅为：2.18×13.5×24×360=25.4万元。比混床系统每年可节省93.3-25.4=67.9万元。另外，因减少结垢而对锅炉、管道及汽轮发电机等所产生的保护效益均不记在内。

3 环境保护

混床系统运行一段时间后，需用酸、碱溶液再生失效的离子交换树脂，这样必然带来酸、碱的大量排放，对环境造成污染。事实上，发电厂的污染主要分为两部分，一是燃煤产生的粉尘及硫化物，二是水处理部分所必须排放的酸、碱废液。据了解，一座中型电厂每年为此要付出近百万元的环保治理费。

而EDI是靠自身的电再生，根本无需外部的酸、碱再生，从而不会对环境造成丝毫污染。

4 占用土地

其混床系统（包括酸、碱贮罐等）保守估计占地在1000平方米之多，而具同等补水能力的EDI系统，充其量占地不会超过50平方米，较混床系统大大减少了土地的占用，在“寸土寸金”的今天，其社会经济效益可想而知。

5 节约用水

一般电厂的锅炉补水，用于冲洗再生树脂的自用水率为6-10%，若按8%计，还以13.5万kW/h电厂为例，一年仅此一项就用水；13.5×24×360×8%=0.93万吨，而这些水均需随酸、碱废液排掉。

EDI系统的水回收率为95%以上，即使排放的5%的浓水，也只是其中的盐份含量高点，完全可用做对盐份要求不高的冷却水或冲灰水。也就是说，EDI系统完全可以做零排放。

从以上可以看出，EDI系统代替混床系统后，一座13.5万kW/h的电厂，一年即可节约近万吨水。

6 管理及自动化操作

混床系统的操作及出水检测，需靠人工直接完成。而EDI设备是多个模块并联接入系统，即使有个别损坏，亦可简单的从系统中拿掉，而不影响系统其他部分正常工作。诸如此类的优点使得系统的操作、管理可完全实现自动化。同时，由于减少操作人员，在一定程度上亦可降低生产成本。

随着各电厂对锅炉补水水质要求的提高，作为高纯度纯水制备的EDI，显现出蓬勃发展的趋势，另一方面由于上述分析可以得出，EDI代替混床后，一个13.5万kW/h的发电厂每年直接节省资金将近400万，全国现有大、中、小型电厂、热电厂及企业自备电厂近3000余家，可以预见使用EDI系统后，仅电力系统每年即可为国家节约一百多亿的资金。由于补水纯度提高而给设备带来的保护效益及环保、土地效益等若计入的话，效益更是不可估量。

7 综述

可见，EDI与混床相比，具有产水质量高、初期投资少、运行成本低、无污染、占地少、节约用水、可实现自动化管理等特点。可以预见，随着EDI技术的日臻成熟，EDI代替混床补水，是不可避免的大事所趋。

参考文献

[1]周柏青主编.全膜水处理技术.中国电力出版社.

[2]周柏青主编.电厂化学.中国电力出版社.