600MW空冷機組凝結水精處理改造

范煥霞

(大唐陽城發(fā)電有限責任公司,山西晉城 048102)

600MW空冷機組凝結水精處理改造

范煥霞

(大唐陽城發(fā)電有限責任公司,山西晉城 048102)

以大唐陽城發(fā)電有限責任公司2×600 MW間接空冷機組凝結水精處理改造為例,分析了粉末樹脂覆蓋過濾器和高速混床技術,并對比了改造前后運行情況和取得的經濟效益,肯定了高速混床式凝結水精處理技術在間接空冷機組上的成功應用。

凝結水;粉末樹脂覆蓋過濾器;高速混床;改造

21 世紀能源問題已經成為制約全球工業(yè)行業(yè)發(fā)展的瓶頸。因此,節(jié)能降耗工作迫在眉睫,急需落實,也成為發(fā)電企業(yè)生產經營管理水平的重要標準之一。

1 設備現(xiàn)狀

大唐陽城發(fā)電有限責任公司 2×600 MW機組,鍋爐是東方鍋爐廠引進美國F.W公司技術制造,型式為亞臨界、一次中間再熱、雙拱形單爐膛、“W”型火焰、平衡通風、固態(tài)排渣、露天布置、自然循環(huán)汽包型燃煤鍋爐,型號為DG2060/17.6-II3。汽輪發(fā)電機組是哈爾濱汽輪機廠生產的亞臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、間接空冷凝汽式汽輪機,型號為NJK 600-16.7/538/538。機組原設計凝結水精處理系統(tǒng)采用北京佳美公司供貨的中壓凝結水精處理裝置,對凝結水進行100%處理。每臺機組安裝3臺50%容量粉末樹脂覆蓋過濾器,機組正常時2臺運行、1臺備用,失效終點由進出口壓差、氫導電率、硅含量、周期制水量等參數(shù)控制。當1臺過濾器到失效狀態(tài),則系統(tǒng)自動投入備用過濾器,失效過濾器退出運行,并進入爆膜、清洗及鋪膜程序,粉末樹脂覆蓋過濾器主要技術參數(shù)見表1。

表1 粉末樹脂覆蓋過濾器主要技術參數(shù)表

大唐陽城發(fā)電有限責任公司2×600 MW間接空冷機組相繼于2007年08月、09月投入商業(yè)運行。在這一年多運行中,發(fā)現(xiàn)凝結水精處理陰陽樹脂粉和纖維粉實際消耗量超過設計值,造成精處理日常維護量和物料費用遠遠超過當初預算。

2 8號機組2008年凝結水粉末樹脂覆蓋過濾器消耗物料計算

粉末樹脂覆蓋過濾器運行終點是由其進出口差壓、出口氫導電率、出口硅含量、周期處理水量等多項指標來判定,同時,因實際運行狀況多變,運行周期往往達不到設計值,一般運行時間為10～15 d,約為設計值的一半。年度陰陽樹脂和纖維粉消耗量增加較多,由于爆膜、清洗、鋪摸頻繁,消耗除鹽水量也隨之增加,2008年8號機組實際運行情況與設計情況比較見表2。

表2 2008年8號機組實際運行情況與設計情況比較

a)粉末樹脂覆蓋過濾器每次鋪膜所需物料約為設計值3倍,而運行時間卻只有設計值1/3,所以年度消耗量約為設計值的6倍。這樣,2008年8號機組精處理鋪膜物料費用約為18.6×(4.95+4.95)+13.8×0.99=197.8萬元 (陰陽樹脂18.6萬元/t,纖維粉13.8萬元/t)。

b)每次爆膜、鋪膜需除鹽水100 t,2008年8號機組精處理爆膜、鋪膜用水約100×34=3 400 t。若每噸除鹽水按4.68計算,則合4.68×3 400=1.59萬元。

c)粉末樹脂覆蓋過濾器鋪膜結束后,為確保過濾器濾元上的膜完整,系統(tǒng)保持泵運行直到該過濾器投入運行方可停運。按每次鋪膜后保持泵運行2 d來計算,則2008年保持泵共耗電量為 15×80%×48×34=19 584 kW ·h(保持泵功率15 kW,2008年爆膜鋪膜34次)。若每kW·h耗電量按0.355(2008年平均上網電價)計算,則合0.355×19 584=6 952.32元。

d)2008年度8號機組粉末樹脂覆蓋過濾器年度費用約為197.8+1.59+0.695=200萬元,平均爆膜鋪膜一次費用為5.88萬元。

e)2008年8號機組運行時間為5 720.47 h,合238 d,所以8號機組2008年爆膜鋪膜次數(shù)約為34次。

f)每次鋪膜所需物料的配比是依據(jù)水質情況隨時調整,大致比例是陰陽樹脂1∶1,樹脂與纖維粉10∶1。

h)機組剛啟動時,由于水質較差,精處理過濾器爆膜、鋪膜次數(shù)更頻繁。

3 增加高速混床系統(tǒng)方案的可行性

a)機組原設計的粉末樹脂覆蓋過濾器系統(tǒng)是為處理空冷機組溫度較高 (相比濕冷機組)的凝結水系統(tǒng)而設計的,運行成本較高,特別是新投運機組,為使水汽品質合格,不但頻繁切換粉末樹脂覆蓋過濾器,而且還得加大鍋爐排污,不利于節(jié)能降耗。

b)在環(huán)境溫度較低時,2×600 MW間接空冷機組凝結水溫度較低,是適合一般高速混床精處理的,這就為增加高速混床提供了可能性。

表3 2008年1月—12月環(huán)境溫度和凝結水溫度等參數(shù)

由表3可以看出,1 a內凝結水平均溫度小于50℃的月份有1月—4月和10月—12月,共7個月,使用一般高速混床很有潛力可挖。2×600 MW機組安裝時留有擴建余地,為增加凝結水精處理裝置提供空間可行性。

4 增加高速混床系統(tǒng)的方案

在對原系統(tǒng)認真研究、現(xiàn)存問題仔細分析的基礎上,確保凝結水精處理系統(tǒng) “安全可靠,結構合理”的原則下,大唐陽城發(fā)電有限責任公司決定對原凝結水精處理系統(tǒng)進行改造,最后采用在原系統(tǒng)的基礎上,2臺機組各增加1套100%容量的高速混床,公用1套體外再生系統(tǒng)的改造方案,高速混床系統(tǒng)的設計參數(shù)見表4。

表4 高速混床系統(tǒng)的設計參數(shù)表

新增加的高速混床系統(tǒng)與原粉末樹脂過濾系統(tǒng)串聯(lián),改造后凝結水精處理系統(tǒng)的流程圖見圖1。

圖1 改造后凝結水精處理系統(tǒng)的流程圖

如圖1所示,凝結水精處理系統(tǒng)有2組旁路門,1組是粉末過濾器和高速混床的旁路門,即主旁路;另1組是高速混床的旁路門。主旁路包括電動旁路門和手動旁路門兩路,其中,電動旁路門采用調節(jié)蝶閥,有3個擋位,即0～50%～100%;手動旁路門是事故旁路,人為手動開啟。高速混床旁路門只包括1個電動蝶閥,為全開全關型。

正常運行時,粉末覆蓋過濾器2臺運行 (過濾器中不鋪樹脂粉,粉末覆蓋過濾器濾元空隙為5μm,可起到過濾鐵銅氧化物及其他大顆粒懸浮物作用)1臺備用;高速混床2臺運行無備用,兩組旁路門均保持關閉。當1臺粉末過濾器因故停運或反洗時,主旁路蝶閥能自動開啟至50%的位置,直至另1臺粉末過濾器投運正常才關閉;當3臺粉末過濾器全部停運時,主旁路蝶閥能自動開啟至100%的位置。另外,當精處理系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況(如出入口壓差超過設定值或總流量超過設定值)或凝結水溫度超過70℃時,主旁路蝶閥均能自動100%開啟,從而確保凝結水通暢,同時,保護精處理設備和樹脂。高速混床旁路門在系統(tǒng)正常運行時關閉,當高速混床出現(xiàn)異常情況 (如出入口壓差超過設定值或總流量超過設定值)或凝結水溫度超過65℃時,將會自動全開,確保系統(tǒng)安全。

在凝結水精處理高速混床控制室內,安裝有2臺工控機,用于系統(tǒng)的監(jiān)控和操作。高速混床的投停及再生均采用程序控制。高速混床控制系統(tǒng)與一期化學水處理控制系統(tǒng)聯(lián)網,在水處理控制室實現(xiàn)了對高速混床系統(tǒng)的監(jiān)控和遠程操作。另外,高速混床系統(tǒng)還通過光纖與粉末樹脂覆蓋過濾器系統(tǒng)監(jiān)控網絡進行數(shù)據(jù)通訊,以便系統(tǒng)切換和操作。

5 高速混床投運后實際效果和運行費用

大唐陽城發(fā)電有限責任公司增裝高速混床工程于2008年9月份開始施工,2008年12月份開始調試,8號機組于2009年 1月 15日投入正常運行,隨后7號機組也投入正常運行。

高速混床投運后,凝結水水質得到了很大提升,大大減少了機組正常運行中的鍋爐排污量,有效降低了機組補水率,1月份8號機組補水率1.48%,比去年降低0.27%。另外,由于實際運行中高速混床出水品質優(yōu)良,單按水質要求高速混床可以連續(xù)運行55～60 d。為確保高速混床樹脂的處理能力和凝結水質,依據(jù)經驗,規(guī)定按其周期處理水量來控制,一般運行40～45 d再生一次。

高速混床運行費用計算 (按投運 7個月/a、45 d/再生)。

a)高速混床再生一次所需除鹽水160 t,1 a除鹽水用量為160×5=800 t(5次再生/a),則合4.68×800=0.37萬元。

b)高速混床再生一次所酸堿各1.5 t,1 a所需酸堿用量各1.5×5=7.5 t,則合2 000×7.5+950×7.5=2.2萬元 (酸2 000元/t,堿950元/t)。

c)由于空冷機組凝結水溫度較高,高速混床樹脂失效比濕冷機組要快,按1 a補充10%樹脂來計算 (混床初裝陽樹脂36筒,陰樹脂 24筒(140 L/筒),費用合計36萬元),1 a補充樹脂所需費用為36×10%=3.6萬元。

d)高速混床精處理運行1 a的費用為0.37+2.2+3.6=6.17萬元,平均再生一次費用為1.23萬元。

6 混床和粉末樹脂過濾器效果比較

粉末樹脂過濾器爆膜鋪膜一次5.88萬元。若按粉末樹脂過濾器1 a少運行7個月,10 d爆膜鋪膜一次來計算,少爆膜鋪膜21次,減少費用5.88×21=123.48萬元;而高速混床精處理運行1 a的費用為6.17萬元,可以算出,1臺機組1a由于投運高速混床減少費用123.48-6.17=117.31萬元,經濟效益相當可觀。另外由于高速混床投運,汽水品質提升,有效減少機組除鹽水用量。按1月—2月份8號機組補水率1.22%計算,月度減少除鹽水量約0.35萬t,1 a減少除鹽水量約0.35×7=2.45萬t,則合4.68×2.45=11.47萬元。這兩項1 a可節(jié)約128.8萬元,估計高速混床運行6 a即可返回投資成本。

粉末樹脂過濾器運行時,給水、蒸汽氫導合格率達不到100%;但高速混床投運后,不但給水、蒸汽氫導合格率全部達100%,其他汽水品質也都達到了優(yōu)秀,有效減緩了熱力設備的腐蝕,在一定程度上延長了設備的使用壽命;因機組排污量大大減少,提高了機組的熱效率,降低了供電煤耗,積極響應國家提出 “節(jié)能減排”號召。

7 結論和建議

a)高速混床精處理系統(tǒng)在凝結水溫度合適的條件下,可以在空冷機組上應用。

b)空冷機組凝結水精處理系統(tǒng)在設計時可以根據(jù)凝結水溫度,選用樹脂粉末過濾器加高速混床系統(tǒng)。

600MW Air-cooling Unit CondensateWater Treatment Transformation

FAN Huan-xia
(Datang Yangcheng Power Generation Co.,Ltd,Jincheng,Shanxi 048102,China)

Take the transformation o f 2×600 MWindirectair-coo ling units condensatew ater treatment as an exam ple,the technologies of pow der resin covering filer and high-speedm ixed bed were analyzed.Comparisons beforeand after the transformation are done in terms of their operation situations and econom ic benefits,which confirms the successfulapplication of highspeed m ixed bed condensate water treatment technology on air-coo ling units.

condensate water;powder resin covering filer;high-speedm ixed bed;transformation

TM 621.8

B

1671-0320(2010)05-0056-03

2010-05-10,

2010-07-14

范煥霞 (1973-),女,山西萬榮人,1995年畢業(yè)于太原電力高等專科學校熱能動力專業(yè),工程師,從事發(fā)電廠機組運行維護管理工作。