GBT50619-2010 火力发电厂海水淡化工程设计规范

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GBT50619-2010 火力发电厂海水淡化工程设计规范

11.1.1电气系统应根据海水淡化规模和特点选择接线方式和供 电方式,并应符合下列规定: 1海水淡化配电系统的电压等级应与电厂厂用电电压一致; 2经济比较合理时可设置专用的海水淡化高压母线段 (10kV、6kV、3kV)。专用高压母线段宜采用单母线分段接线; 3蒸馏法海水淡化系统宜按蒸发器单元设置低压动力中心 和相应的电动机控制中心,反渗透法海水淡化系统可按系统设置 动力中心和电动机控制中心。 11.1.2电源弓引接宜符合下列规定: 1海水淡化专用高压母线段的电源可从不同机组的厂用工 作段引接,也可从高压用公用系统的不同段引接; 2低压动力中心的电源可取自海水淡化专用高压母线不同 段,或高压广用配电装置的不同段。 11.1.3室外布置的电气设备外壳的防护等级应满足防盐雾腐 蚀、防晒、防雨、防尘等要求。 11.1.4海水淡化电气系统的设计应符合现行行业标准《火力发

11.1.1电气系统应根据海水淡化规模和特点选择接线方式和供 电方式,并应符合下列规定: 1海水淡化配电系统的电压等级应与电厂厂用电电压一致: 2经济比较合理时可设置专用的海水淡化高压母线段 (10kV、6kV、3kV)。专用高压母线段宜采用单母线分段接线; 3蒸馏法海水淡化系统宜按蒸发器单元设置低压动力中心 和相应的电动机控制中心,反渗透法海水淡化系统可按系统设置 动力中心和电动机控制中心

JGJ/T 453-2019 金属面夹芯板应用技术标准(完整正版、清晰无水印).1.2电源引接宜符合下列规

.1.4海水淡化电气系统的设计应符合现行行业标准《火

11.2.1海水淡化系统的自动化水平宜为在就地人员的巡回检查 和少量操作配合下,在集中控制室内实现工艺系统的启停、运行工 况监视和调整、事故处理等。

定,宜采用集中控制方式,就地应设置系统调试、故障和巡检的操 作装置或终端。

11.2.3海水淡化控制系统的设计应满足下列要求:

.2. 1海水淡化控制系统宜采用可编程控制系统(PLC),也可采 用分散控制系统(DCS): 2控制系统中控制器、网络、电源宜穴余配置; 3控制系统应留有与其他控制系统的通讯接口; 4控制系统应由两路220VAC电源供电。 11.2.4海水淡化系统的在线监测仪表应根据工艺需要设置,用 于保护、调节参数的关键性仪表可完余设置。主要在线分析仪表 设置应符合下列规定: 1澄清(沉淀)设备的进水母管、每台澄清(沉淀)设备的出水 管宜设置浊度仪; 2过滤设备出水管宜设置浊度仪; 3蒸馏淡化装置海水进口管宜设置余氯仪; 4加酸、碱后的管路上应设置pH仪; 5 多级闪蒸系统脱气后的管道宜设置溶氧分析仪; 6 反渗透进水侧管路宜设置电导率仪、pH仪、ORP或余氯 仪; 7每套海水淡化装置产品水管路宜设置电导率仪; 8产品水箱(池)出口宜设置电导率仪、余氯仪、pH仪等。

状态、阀门状态等监控内容

11.2. 6仪表与控制设备的防护设计应符合下列规定:

1室外布置的仪表及控制设备外壳的防护等级应满足防腐 蚀、防晒、防雨、防尘等要求; 2室外布置、最低环境温度低于0℃地区的水、汽取样仪表 管路应有防冻伴热措施; 3仪表测量系统的材质应满足相应介质的防腐蚀要求,或采

5227及相应工艺系统标准的有关规定

2海水反渗透系统设备防腐蚀技

1为便于在执行本规范条文时区别对待,对要求严格程度不 同的用词说明如下: 1)表示很严格,非这样做不可的: 正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”; 2)表示严格,在正常情况下均应这样做的: 正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”; 3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的: 正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”; 4)表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”。 2条文中指明应按其他有关标准执行的写法为:“应符合. 的规定”或“应按执行”。

《室外给水设计规范》GB50013 《工业企业噪声控制设计规范》GBJ87 《换热器及冷凝器用钛及钛合金管》GB/T3625 《生活饮用水卫生标准》GB5749 《锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管》GB13296 《饮用水化学处理剂卫生安全性评价》GB/T17218 《生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准》GB/T 17219 《海洋监测规范第3部分样品采集、储存与运输》GB17378.3 《海洋监测规范第4部分海水分析》GB17378.4 《海水淡化装置用铜合金无缝管》GB/T23609 《火力发电厂凝汽器管选材导则》DL/T712 《火力发电厂废水治理设计技术规程》DL/T5046 《火力发电厂化学设计技术规程》DL/T5068 《火力发电厂保温油漆设计规程》DL/T5072 《火力发电厂厂用电设计技术规定》DL/T5153 《火力发电厂辅助系统(车间)热工自动化设计技术规定》DL/T 5227 《火力发电厂水工设计规范》DL/T5339

中华人民共和国国家标准

火力发电厂广海水淡化工程设计规范

《火力发电厂海水淡化工程设计规范》GB/T50619一2010,经 住房和城乡建设部2010年8月18日以第731号公告批准发布。 本规范制定过程中,编制组进行了深入、广泛的调查研究,总 结了我国火力发电广海水淡化工程设计的实践经验;同时参考了 国外先进技术标准,规定了火力发电广海水淡化工程设计的主要 技术参数。 为便于广大设计、施工、科研、学校等单位的有关人员在使用 本规范时能正确理解和执行条文规定,《火力发电厂海水淡化工程 设计规范》编制组按章、节、条顺序编写了本规范的条文说明,对条 文规定的目的、依据以及执行中需注意的有关事项进行了说明。 但是,本条文说明不具备与标准正文同等的法律效力,仅供使用者 作为理解和把握规范规定的参考

1.0.2本规范规定的是自前天规模商业化应用的海水淡化技术。 其中蒸留法可分为多级闪蒸和多效蒸馏工艺。目前常用的多效蒸 留是低温多效蒸馏技术,根据蒸留用汽的来源不同分纯低温多效 蒸馏、带热压缩的低温多效蒸馏和带机械压缩的低温多效蒸馏3 种形式。 1.0.5海水淡化系统主要设计参数的确定对系统造价、制水成本

影响很大。比如蒸留装置的造水比直接影响加热蒸汽量,以 留装置的级/效数;水回收率直接决定取水系统规模和排水量 条件时应进行技术经济比较,或者参考类似工程,比较后确定

3..2海水谈化工程在可行性研究阶段必须掌握当地的水文、气 象、地质资料。在进行可行性研究之前需要取得附近海域的监测 资料,内容包括潮汐、水温、赤潮频率、海水水质全分析等资料。 1潮汐数据对工程的取水设计有重要影响。 赤潮现象将对海水预处理系统的运行产生影响,进而影响海 水淡化装置的进水水质。因此,应收集当地海域赤潮频率数据。 2海水水温是海水淡化系统的重要设计参数,水温的不同将 影响海水淡化工程的设计参数、能耗、产量和取排水量。因此需要 取得当地海水近1年各月的水温监测数据。对于北方地区建设的 海水淡化站,尤其要注意冬季海水温度。 3海水水质是海水淡化工程设计的重要基础数据,因此应取 得近1年海水水质全分析资料。海水取样分析可每月进行1次, 至少1个季度进行1次,以掌握海水在一年中的波动情况。 3.0.3海水水源的设计水质一般以平均水质进行设计,以最坏水 质进行校核,但还应分析水质变化的趋势。 3.0.4设计水温应根据多年的水文资料经分析确定,一般取该水 源的年平均水温(各月水温的加权平均值),同时还应以最低水温 和最高水温进行校核。对于反渗透工艺,以最低水温校核出力,以 最高水温校核出水水质;对于蒸馏法工艺,其热平衡计算应考虑最 低水温和最高水温的影响。 3.0.5对于反渗透海水淡化工艺,提高海水温度将有利于降低运 行电耗,提高产水率,但温度过高会影响出水水质,并降低膜的运 平

行电耗,提高产水率,但温度过高会影响出水水质,并降低膜的运 行寿命。因此,对于采用直流供水系统的电厂,在海水平均温度较 低的地区,一般倾向于冷季取冷却水系统排水,而热季取原海水

对于我国南方地区的一些电厂,全年原海水温度都不低,一般均取 原海水。.对于采用循环供水系统的电厂,因循环水含盐量高,采用 反渗透工艺时,能耗高,而且出水水质差,因此一般不推荐采用循 环水作为淡化水源。

调研的情况看,海水淡化系统的取水方式两种都有,国内电厂内建 造的大型海水淡化系统全部采取地表取水方式,些小型的海水 反渗透系统大多数也采用该方式。对于水电联产项目而言,由于 发电机组冷却水用量大,一般采用地表取水,海水淡化系统的取水 无一例外地采用与机组冷却水地表取水一一致的方式。在地质条件 许可的情况下,采用岸边打井的地下取水方式将会简化海水预处 理工艺,从而降低工程造价。

投运时间不能同步时,为保证海水淡化系统的可靠性、稳 水设施可单独设置。

.0.9海水淡化系统的排水主要有浓海水及蒸馏法的冷却

水。蒸馏法的冷却水排水可以结合电广的冷却水排放统筹设计。 浓海水处置方式则应根据工程的特点合理选择。浓海水有综合利 用条件时,宜优先考虑综合利用;暂时不能综合利用时,宜在设计 时预留条件。当直接排至海域时,可与机组的冷却水一起排放,但 应满足排放海域的环保要求,不得对海水水质产生不良影响

4.1.3从一些工程的经验看,活性炭过滤器作为反渗透预处理系 统的末级处理装置易产生不良后果,如有机物在炭床内滋生、活性 炭破碎后产生炭未等,将污堵反渗透膜。因此,本规范不推荐将活 性炭过滤作为反渗透前的末级过滤。 4.1.5超(微)滤装置型式多样,按进水压力方向分有:外压式、内 压式;按过滤动力性质分有:正压式和负压式(浸没式);按膜元件 布置方式分有:立式、卧式;按过滤模式分有:错流过滤、死端过滤 各种类型的膜组件进水要求略有不同。表1为几种典型超滤膜的 进水要求,

表1几种典型超滤膜的进水要求

从表1可以看出,各种膜对进水浊度的要求不尽相同。为方 便专业人员设计,本规范综合考虑诸因素提出了表4.1.5,但不表 示浊度超过表4.1.5中规定数值的海水不能进入超(微)滤装置。 浊度高的进水给运行带来的直接不利影响是超(微)滤装置的清洗

频率、反洗频率、自用水耗等增加。当浊度较高时,设计者可以综 合现场条件、系统规模等因素确定是否设置超(微)滤膜组件的前 级预处理装置。

4.2.1常用的澄清设备有:平流沉淀池、斜管(板)沉淀池、机械搅 拌澄清池、水力循环澄清池、脉冲澄清池以及气浮池等,其运行特 点、出水水质及使用场合详见现行国家标准《室外给水设计规范) GB50013的规定。

4.3.1根据华能玉环电厂、广东惠来电厂等工程现场的运行情况 反馈,斜板反应沉淀池的设计出力应考虑一定的裕度,并应考虑到 运行水温对出水水质及水量的影响,必要时可进行试验或参考类 似厂的运行经验确定。

.1.1铁的氧化速度取决于铁的含量、水中溶氧浓度和 H。在投加某些阻垢剂时可以充许有较高值,但需要核实阻 生能。

5.1.2海水反渗透装置经济运行的温度范围在15℃

进水温度低于10℃时制水能耗很高,高于40℃时,出水水质 ,可能还会影响膜元件的使用寿命。

5.2.4反渗透装置是否设置清洗或检修期间的备用设备,应根据 工程具体情况确定。当有1套反渗透装置清洗或检修时,其余的 反渗透装置出力或水箱储存量能够满足正常供水要求即可。 5.2.9产水管路上设置回吸水箱的目的是为了提供足够的回吸 所需水量,避免因吸入空气而导致膜氧化、膜表面污染、膜片因失 水而干燥等问题发生。

5.3.3对于正位移式能量回收装置,要避免因混水而导致反渗透 装置进水含盐量显著升高,从而影响反渗透高压泵的设计压力 如果因此而影响了系统的经济性,则应另选择更合适的能量回收 装置。混水率按下式计算:

式中:M一混水率(%)

5.4.3高压泵、能量回收装置尽量靠近膜组件布置以减少高压海 水管道敷设量。

4.3高压泵、能量回收装置尽量靠近膜组件布置以减少高 管道敷设量。

6.1.2多级闪蒸工艺包括盐水再循环式和贯流式两种形式,贯流

的热效率。造水比与制水成本密切相关,该值决定了蒸发装置的 级/效数、供应的蒸汽量和蒸汽压缩的效率。要得到高的造水比 意味着设置更多的级数或者效数,设备的加工费用和材料费用增 加,因而投资成本高,但运行成本中的蒸汽费用降低。因此,工程 设计时应根据蒸汽价格、材料价格等因素,通过比较或参考类似工 程经验确定。

浮物的影响。不同厂商、不同换热管材质对悬浮物的要求不尽相 同。一般而言,采用铝合金管材要比采用铜合金管对海水水质要 求严格。如黄骅电厂海水淡化系统,换热管为铜合金管,按照某公

6. 1. 7 某海水淡化项目对低温多效装置的调节范围要求 50%~

100%,热平衡计算结果显示,额定负荷工况时效率最高,110%负 荷时由于TVC偏离设计值,效率下降。50%负荷时夏季稍好,冬 季由于水温低,造成海水预热器面积增加较大,效率也下降。如果 为了降低设备投资费用而减小海水预热器换热面积,部分负荷效 率下降更大。因此,设置合理的负荷调节范围,可降低设备费用并 提高设备效率,不一定要求较宽的调节范围。

6.2.2多级闪蒸装置要求的最低蒸汽压力[0.15MPa(a)~0.30

公张安 MPa(a)取决于盐水最高温度。带热压缩的低温多效蒸馏装置要 求的最低蒸汽压力[0.025MPa(a)~0.032MPa(a)对应于第一效 蒸汽最高温度65℃~70℃,超低压低温多效不在此列。 具体工程的汽源压力应根据经济效益、淡化设备特性、可供汽 源压力等综合比较确定。 6.2.6为避免在铜、镍、汞等金属离子的作用下铝制部件的腐蚀 可在原海水进入蒸发器前设置离子陷装置,即装设与装置材料 相同的铝质小“碎片”或短管的简单容器,以去除铜、镍、汞等金属 子

.2.6为避免在铜、镍、汞等金属离子的作用下铝制部件的月 在原海水进入蒸发器前设置离子陷装置,即装设与装置 目同的铝质小“碎片”或短管的简单容器,以去除铜、镍、汞等 离子。

6.3.3蒸馏法淡化系统内的泵类设备可用率非常高,不设备用对 系统的完好率影响很小。如设置备用泵,需要相应增加隔断用阀 门及逆止阀等。由于低压真空系统对流动阻力要求严格,而管件 及阀门的增加对泵汽蚀余量产生不利影响,并且真空泄漏点增加, 对真空系统也不利。设置备用泵还有诸多缺点,如海水、盐水泵容 量大,价格昂贵;运行维护工作量增加;设备长期不用维护更为困 难等。

“品水储存、处理及水质

7.1.1不同用途的产品水分别储存,便于水的水质控制和供水管

7.1.1不同用途的产品水分别储存,便于水的水质控制和供水管 理。

7.2产品水处理及水质调整

7.2.海水淡化系统由于处理工艺不同,其产品水中的含盐量及 离子构成也不同,对金属的腐蚀性有很大的差异。例如,反渗透法 海水淡化产品水的含盐量较高,且主要离子是氯和钠,对金属具有 侵蚀性,从而对供水系统的碳钢设备、管道造成一定的损害。当该 产品水用作工业水、消防水时,基于对设备、管道投资及防腐蚀性 能等因素的考虑,应进行水质调整;而用作除盐水处理系统水源 时,因可采用合适的防腐蚀材料,可不进行水质处理和调整。 7.2.2、7.2.3产品水作为生活饮用水时的矿化处理主要是基于 人体摄取矿物质的需要,同时对于钢制管网系统也可抑制材料腐 蚀。国际上矿化处理还包括掺混海水等方法;由于掺混海水会导 致管网腐蚀性增加和口感不好等问题,不作推荐。当需要抑制碳 钢管网腐蚀时,很多地方还采用投加硅酸盐、磷酸盐或聚磷酸盐等 腐蚀抑制剂的方法。根据世界卫生组织报告,一定剂量的硅酸盐 磷酸盐或聚磷酸盐在确保质量和保证药剂纯度的条件下,不会对 人体健康造成直接危害。无论采用何种水质矿化方式,产品水水 质均应达到国家生活饮用水水质标准。 添加碳酸盐硬度一般采用投加二氧化碳后加碳酸钙或氢氧化 钙,再调整pH的方式;碳酸钙矿石过滤方法采用加二氧化碳后经 碳酸钙矿石过滤,再调整pH的方式。目前,碳酸钙矿石过滤方法

在国外有较多的应用。据资料介绍,碳酸钙矿石可选用石灰石、天 理石、方解石等材料,纯度一般要求达到99% 各种水质调整方法在投资、运行控制、检修维护、成本核算等 方面有很大差别,需要在工程中根据具体情况进行方案比较,有条 件的应进行小型试验,尽可能采用运行控制简单可靠、经济性好 安全环保的水质调整方法。 掺混大然淡水是非常经济和简单可靠的方法,大唐王滩电厂, 华能营口电广都有多年的成功运行经验。 关于海水淡化产品水水质,国外的技术资料提出了如下水质 控制指标:总硬度40mg/L(CaCO3)或更高,碱度40mg/L (CaCO3)或更高,最终pH值8.0~9.0。国内某些项目的试验数 据也基本与此吻合。广东平海发电厂和大连红沿河核电站工程的 反渗透法海水淡化系统产品水调质小型试验结果表明,反渗透法 海水淡化产品水在总硬度40mg/L~60mg/L(以CaCO3计),碱 度40mg/L~60mg/L(以CaCO3计),pH值8.0~9.0,且同时加 人缓蚀剂的条件下,静态年腐蚀速率约为0.030mm/a~ 0.065mm/a,达到日本工业标准《压力容器的构造》JISB8243标 准的一级至二级标准JC/T 2468-2018 水泥基回填材料,为无腐蚀至轻微腐蚀水平。但在动态条件 下(水流速2m/s),年腐蚀速率仅可控制到小于0.33mm/a,超过 JISB8243标准的四级标准,为严重腐蚀。而对于海水淡化系统 二级反渗透系统产品水,仅加氢氧化钠调节pH值达到9.0,其静 态年腐蚀速率可控制到小于0.035mm/a,动态年腐蚀速率可达小 于0.055mm/a。因此,本规范根据上述试验情况,并借鉴了国外 设计资料确定了水质指标数据。

8.0.2、8.0.3超(微)滤装置有几种反洗工况:正常运行时分组进 行周期性在线反洗,反洗水源为超(微)滤装置的产水,反洗过程中 未加人任何化学药剂,反洗排水的化学性质与进水相同,仅固体悬 浮物含量提高,这部分水可回收至前级混凝、澄清系统或排放;部 分膜厂商提供的超(微)滤膜需每天一次或多次进行化学加药维护 性清洗,水源可采用自身产水,也可用淡水,但添加了化学药剂,其 反洗排水不宜直接回收利用;当超(微)滤装置的跨膜压差大幅提 高,或产水量明显下降时,应进行化学清洗以恢复膜通量,此时需 有专设的化学清洗装置对单组膜进行循环清洗及冲洗,水源为淡 水加化学药剂,这部分排水成分复杂,不仅含有化学药剂同时含有 各种污染物,因此这部分排水宜单独收集,经处理后排放。 当超(微)滤膜反洗排水的悬浮物和pH均超标时,设计中在 考虑去除悬浮物的同时,还应有pH调整措施。 超(微)滤膜和反渗透膜大都采用有机酸配合碱和杀菌剂进行 定期清洗,有机酸一般采用柠檬酸、烷基苯磺酸或草酸等,因此,超 (微)滤膜和反渗透膜清洗废水中COD一般都较高,超过排放标 准。蒸馏法海水淡化系统中的热交换器换热面清洗液也往往采用 有机酸,比如烷基苯磺酸,所以其清洗废水中COD也经常超过排 放标准,

这修派微带 电刷取次录酸钠浴液已有成功经验: 但在具体应用时应考虑浓排水中的微量元素对电极的影响。蒸馏 法海水淡化装置的浓盐水用于电解尚没有经验,理论上可行,但应 注意浓盐水温度,水温过低会影响电解效果及电极寿命,温度过高 司样会影响电解效果,且产品易分解。据专业设备厂介绍,电解用 原料水温度一般要求不能超过50℃。

9.2.2使用时应注意产品水用次氯酸钠溶液浓度,般采用有交

9.3.1根据一些工程的试验结论,海水预处理选用聚铁或氯化铁 作为混凝剂效果较好。助凝剂一般选用聚丙烯酰胺。对于水质污 染严重的水源CNAS-TRL-017:2021 电煤检测领域实验室认可技术指南.pdf,也可采用消石灰作为助凝剂。

10.0.5不锈钢根据其所含的合金元素的高低可分为:低、中、高 和超级合金型。所含的合金元素如:铬、镍、钼、铜、钨及氮等越高, 其耐腐蚀能力越强。通常用材料的抗点蚀当量(PREN)值来衡 量,计算公式是:PREN=(%Cr)十3.3×(%Mo)十16X(%N)。 PRNE值可用于不同材料间的粗略比较。而更可靠的评价方法是 根据临界点蚀温度(CPT)和临界缝隙腐蚀温度(CCT)。这两个指 标被用于衡量不锈钢耐局部腐蚀的能力。不锈钢的CPT和CCT 有多种试验标准,如《用三氯化铁测定不锈钢和有关合金耐点 蚀和缝隙腐蚀的标准试验方法》ASTMG48,以及《不锈钢电化 学临界点蚀温度的标准试验方法》ASTMG150等。大量的研 究和使用经验表明,PREN值与CPT值或CCT值均成正比例 的关系。 对于不锈钢的等级划分没有明确的规定,一般认为,低合金型 不锈钢不含钼,PREN<25;中合金型PREN<33;高合金型除含 25%的铬外,还含有钼和氮,甚至铜和钨,PREN<40;超级合金 型有高含量的钼和氮、钨和铜,PREN>40。 双相不锈钢为奥氏体和铁素体两相组成的材料。与奥氏体不 锈钢相比,双相不锈钢具有以下优点:高于奥氏体不锈钢1倍的屈 服强度和较好的塑韧性;与奥氏体不锈钢相当的耐局部腐蚀能力, 且有较高的耐应力腐蚀破裂能力;热膨胀系数较小,接近于碳钢的 水平;但不适合低于一40℃和高于250℃的场合。基于上述优点: 双相不锈钢在耐腐蚀、高强度和加工制造的综合性能上比奥氏体 不锈钢更优越。 目前国内海水反渗透系统除浓水系统外,多采用高合金双相

注:1普通奥氏体不锈钢; 2高合金奥氏体不锈钢; 3超级奥氏体不锈钢 4中、低合金双相不锈钢; 5高合金双相不锈钢; 6超级双相不锈钢。 10.0.8蒸馏法海水淡化装置换热管可采用钛管、铜合金管及铝 合金管。钛管及铜合金管在海水中的使用已经很普遍,并已经实 现国产化。海水淡化用的铝合金管为特种铝合金管,目前都是进 口产品,该产品的美国ASTM牌号为5052,相当于现行国家标准 《变形铝及铝合金化学成分》GB/T3190一2008中的5A02。由于 国产对应铝管还没有使用业绩,本规范以进口牌号5052(ASTM) 表示。

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