FEDI在海水淡化系统的研究及应用

FEDI在海水淡化系统的研究及应用

曾德成,杜辉

山东电力建设第三工程有限公司   山东青岛  266100

摘要：本文通过某电站项目化水系统调试过程中的经验总结，对FEDI进行的认真分析研究，提出了后续项目在设计、施工、调试、运行等环节需要注意和采取的意见或者措施。

关键词：FEDI、EDI、混床、调试、运行

一．引言

随着国外海水淡化项目的不断增多，FEDI的应用越来越广泛，其水处理技术工艺越来越受到重视，为此对FEDI整个调试与运维环节进行了记录以及研究分析，为后续更多FEDI应用提供参考。

二、海水淡化系统

1. 化水系统简介

海水淡化化水系统主要的系统与工艺构成如下：

取水系统来水（海水）→超滤给水泵→自清洗过滤单元→超滤单元→一级反渗透给水泵→一级海水反渗透单元(保安过滤器+一级反渗透高压泵+一级反渗透装置)→一级反渗透产水箱→二级反渗透给水泵→二级淡水反渗透单元(保安过滤器+二级反渗透高压泵+二级反渗透装置)→二级反渗透产水箱（包含除碳风机单元）→FEDI给水泵→FEDI单元(保安过滤器+FEDI装置)→除盐水箱（6000m3）→除盐水泵→厂房除盐水各用户。

化学制水系统总共三套设备，正常两用一备模式，每套设备正常出力100m3/h，三套设备最大出力300m3/h。

2. 化水系统FEDI单元

2.1 FEDI单元简介

FEDI单元是化水系统和工艺的收尾单元，是保障电厂除盐水量与品质的重要一环。主要由FEDI给水泵→FEDI单元(保安过滤器+FEDI装置)构成。

FEDI给水泵一共设计4台，正常情况下（电厂燃气Base-Load模式）可实现两用两备。FEDI单元（保安过滤器+FEDI装置）主要由保安过滤器单元、FEDI模块单元以及电气整流与控制单元组成。

2.2FEDI工作原理

FEDI是EDI的升级发展的产物，利用离子交换技术和离子电迁移技术相结合的纯水制造技术。在EDI过程中去除了两种类型的离子杂质;强电离子（二价离子如Ca，Mg，SO4和一价离子如Na，Cl和HCO3）和弱电离子（如CO2 B和SiO2）。

(一)化水系统调试过程（FEDI单元）

在FEDI的调试过程中，必须遵循先通水，后通电的原则。调试步骤如下说明。

1. 预调试设备检查：气动阀门、在线仪表调试；管路及设备冲洗；整流柜线路检查及调试；由厂家进行整流模块到FEDI模块的线路检查与确认。
2. 对给水进行测试，以验证所需参数是否在要求的范围内。

附表3：FEDI给水要求

3. FEDI调试步骤
   1. 系统通水及参数设置

启动EDI进水输送泵。调节阀门设置给水、极水、浓水及产水的流量和压力。给水108t/h,极水3t/h，浓水5t/h，产水100t/h，附表4介绍了单FEDI模块的流量设置。

3.2通电调试

待各流量和压力参数调整完毕后，FEDI系统准备通电调试。

3.2.1再次逐个确认直流电源已正确连接到FEDI模块。

3.2.2将直流电源的电压设置为100％，电流设置为0％。

3.2.3启动直流电源，并调节电流。

关于电流的调节，正常情况下FEDI厂家将携带专用工具（内含专业计算软件）确定要应用的近似启动电流，然后根据产水参数，进行电流参数的微调。某项目调试过程中，FEDI厂家未携带专用工具，只能采用逐级电流的调试和验证。

注意：调节电流过程中，电压保持在100％。

4. FEDI再生：

若发现，FEDI产水品质不满足设计要求情况后，均可以执行此步骤进行树脂再生。

4.1.1打开FEDI产水排放阀；

4.1.2启动FEDI给水泵；

4.1.3调整各流量至再生设计值；（产水50-60m3/h，浓水5m3/h，极水3m3/h）；   

4.1.4启动FEDI整流器（直流电源）；

4.1.5调整电流至再生设计值；（平均每个模块4-5A）

4.1.6连续再生5~8小时；                      

(二)FEDI常见问题及处理预案

主要问题：FEDI给水泵出力偏低（超频运行）；FEDI模块无法实现单独电气参数控制；FEDI模块无法实现单独流量控制；缺少长期运维经验。

1. FEDI给水泵出力偏低（超频运行）

现场泵组铭牌参数为最大出力100m3/h，电机为工频控制，不满足设计要求。

现场处理方案：变更给水泵出口管路尺寸；取消FEDI给水和产水手动调节阀门；增加电机变频器，电机超频至51-52Hz使用。

2. FEDI模块无法实现单独电气参数控制

在FEDI调试初期，发现FEDI采取整体电气参数控制，在供给给各FEDI模块的电源，直流电压相同的情况下，直流电流出现不一致的情况，最大相差50%。

处理预方案：改造FEDI的整流盘柜，达到逐个控制FEDI模块的功能。

3. FEDI模块无法实现单独流量控制

按照设计进出30组FEDI模块的水量，只由单组进出口阀门和进出压力表控制，虽然FEDI是模块集约化的布置方式，因FEDI的安装位置的不同，每个FEDI模块的水力参数存在差异。与第2项问题性质相同，将导致每个FEDI模块的出力状况不一致情况，导致FEDI模块的使用寿命存在差异。

处理预方案：增加若干组阀门及压力表。

(三)FEDI、EDI及混床的简单对比

1. 超纯水制造发展进程：

第一阶段：预处理过滤器——>阳床——>阴床——>混合床

第二阶段：预处理过滤器——>反渗透——>混合床

目前阶段：预处理过滤器——>反渗透——>EDI（无需酸碱）

近几十年以来，混床的离子交换技术一直作为超纯水制备的标准工艺。由于其需要周期性的再生且再生过程中消耗大量的化学药品（酸碱）和工业纯水，并造成一定的环境问题，因此需要开发无酸碱超纯水系统。

2. FEDI、EDI及混床的简单对比

基于FEDI与EDI，结构和原理相近。在成本、操作和运行方面，以下简单对比EDI与混床。

2.1在有效的离子交换周期内，混床出水水质稳定，产水基本能达到14MΩ.CM。混床的连续产水周期，主要受上游水质、运行操作水平（药量控制）、树脂质量等因素影响，时间长短不一，但基本上平均每周需再生。

2.2EDI模块产水品质可维持在10-18MΩ.CM。在其产水周期，主要受上游水质、EDI模块质量（树脂、电极）等因素影响，基本上无需进行再生操作。某项目的FEDI系统受制于一些设计缺陷，平均4个月，需要再生一次，每次再生时间8小时左右。

2.3混床的再生过程，要求使用酸碱，对运行人员的操作及监控质量要求较高；涉及到酸碱，存在安全成本，酸碱需存储空间，使用的泵组、管路等附属设备，处理酸碱废液的附属系统等。

(四)结语

通过对FEDI调试与运行过程中的总结及研究，FEDI对新水处理应用技术，其效果明显，简单方便，可在后续项目部中推广应用。

三.参考文献：

[1] QUAGROUP.FEDI STACK TECHNICAL MANUALP91[2],2016（02）

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