浙能1000 MW超超臨界機(jī)組前置過濾器運(yùn)行問題分析及處理

高默劼

（上海電力建設(shè)啟動調(diào)整試驗(yàn)所，上海市，200031）

0 引言

目前，大力發(fā)展大容量、高參數(shù)的火力發(fā)電機(jī)組是火力發(fā)電未來發(fā)展的趨勢。機(jī)組參數(shù)越高，凝結(jié)水的流量越大，對水汽品質(zhì)的要求也越高，從而對凝結(jié)水精處理系統(tǒng)提出了更高的要求。浙江國華浙能發(fā)電廠二期新建2×1000 MW超超臨界機(jī)組，其凝結(jié)水精處理系統(tǒng)前置過濾器裝置在運(yùn)行過程中暴露出一些問題，以下對其進(jìn)行分析及處理。

1 工程概況

機(jī)組凝結(jié)水精處理系統(tǒng)為配置前置過濾器的中壓凝結(jié)水處理系統(tǒng)。系統(tǒng)由2臺連續(xù)運(yùn)行的前置過濾器，4臺精處理高速混床，1套包括酸、堿貯存計(jì)量的再生設(shè)備，控制系統(tǒng)，監(jiān)測儀表，配供電系統(tǒng)和其他輔助設(shè)備等組成。

前置過濾器裝置設(shè)置在凝結(jié)水除鹽設(shè)備之前，單臺處理能力為1200 t/h，運(yùn)行壓力小于4.5 MPa，運(yùn)行溫度小于55℃，采用PALL公司的折疊式濾芯，在機(jī)組啟動和運(yùn)行時(shí)用于除去凝結(jié)水中各種懸浮物（以氧化鐵為主）、膠體硅等腐蝕產(chǎn)物以及基建時(shí)在管道中殘留的焊渣、泥沙等機(jī)械雜質(zhì)，確?；齑仓袠渲倪\(yùn)行環(huán)境良好，防止樹脂受到氧化鐵等雜質(zhì)的污染，保證凝結(jié)水水質(zhì)的穩(wěn)定。前置過濾器裝置設(shè)置1個(gè)氣動可調(diào)閥門旁路和1個(gè)手動檢修旁路。在前置過濾裝置正常運(yùn)行時(shí)，手動檢修旁路關(guān)閉，投用1臺前置過濾裝置，氣動可調(diào)閥門旁路關(guān)閉50%，當(dāng)2臺前置過濾裝置均投用后，氣動可調(diào)閥門全部關(guān)閉。

2 凝結(jié)水精處理系統(tǒng)存在的問題

凝結(jié)水精處理系統(tǒng)存在的問題有以下2方面。

（1）5號機(jī)組前置過濾器裝置在投用初期，發(fā)現(xiàn)在運(yùn)行退出后的備用轉(zhuǎn)停運(yùn)狀態(tài)過程中，卸壓時(shí)過濾器振動較大，排氣管抖動嚴(yán)重，聲音較響。由于振動造成前置過濾器裝置進(jìn)口氣動閥門開信號反饋線2次松動，當(dāng)再次投運(yùn)過濾器時(shí)閥門開反饋不到位，投運(yùn)程控?zé)o法繼續(xù)，對前置過濾器裝置的啟動及運(yùn)行帶來隱患，不利于過濾器裝置長期、安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

（2）由于工期較緊，6號機(jī)組前置過濾器投用時(shí)凝結(jié)水鐵含量大于1000 μg/L，造成前置過濾器濾芯的不可逆損傷。在單臺前置過濾器裝置處理水量達(dá)600 t/h時(shí)，過濾器進(jìn)出口壓差達(dá)到66 kPa左右；單臺過濾器處理水量達(dá)到1100 t/h時(shí)，過濾器進(jìn)出口壓差達(dá)到100 kPa左右，經(jīng)過多次反洗后壓差仍然未減小。

3 原因分析及解決措施

3.1 前置過濾器裝置卸壓振動問題分析及處理

對過濾器裝置拆檢發(fā)現(xiàn)濾芯安裝正確、無松動（如圖1），排除了由于濾芯安裝不當(dāng)對過濾器裝置沖擊引起振動的可能性。

過濾器裝置在正常運(yùn)行時(shí)承受3～4 MPa的壓力，當(dāng)過濾器裝置卸壓時(shí)，壓力通過φ108 mm×4 mm的頂部排空管道瞬間釋放。經(jīng)過觀察，發(fā)現(xiàn)過濾器裝置在卸壓過程中從排空管道中排出的是水氣混合物。在每次前置過濾器裝置投用前，都要用沖洗水泵將過濾器裝置注滿水，目的是為了防止過濾器中存有空氣，在卸壓時(shí)水氣同時(shí)降壓對過濾器裝置造成沖擊。在檢查了壓縮空氣罐至前置過濾器的進(jìn)氣反洗門的狀況并進(jìn)行了相應(yīng)的試驗(yàn)后，基本排除了壓縮空氣罐內(nèi)空氣漏進(jìn)過濾器裝置的可能性，而且壓縮空氣罐至前置過濾器裝置的母管上不僅有逆止門，還有1個(gè)動作值為1 MPa的安全閥門。

本機(jī)組使用的前置過濾器裝置（如圖2）從底部進(jìn)水，從底部出水，因此過濾器本身未排凈的空氣和凝結(jié)水系統(tǒng)中帶來的空氣很容易存留在裝置里，而且床體中的濾芯是用0.6 MPa的壓縮空氣進(jìn)行反洗，濾芯骨架內(nèi)的過濾纖維間縫隙較小，且濾芯為折疊式，反洗后可能有部分空氣由于毛細(xì)管效應(yīng)存留在過濾纖維之間。當(dāng)沖洗水泵給床體注水時(shí)，床體底部存留在過濾纖維之間的空氣可能會受水的自重的壓力而排出，床體上部存留在纖維之間的空氣就無法排凈。當(dāng)過濾器運(yùn)行后，床體內(nèi)的殘余空氣在凝泵出口3～4 MPa壓力的作用下，全部向過濾器頂部壓縮，存積在頂部排空門處，卸壓時(shí)，水氣混合物在排空門處瞬間釋放，導(dǎo)致床體在卸壓時(shí)振動較大，排空管道抖動嚴(yán)重，聲音較響。

在整套啟動期間，針對上述現(xiàn)象，對前置過濾裝置進(jìn)行了試驗(yàn)。啟動沖洗水泵，將前置過濾器裝置滿水，當(dāng)滿水液位信號閃動后，關(guān)閉頂部排空閥門，10 s后打開，再關(guān)閉頂部排空閥門，停沖洗水泵，然后過濾器投用。此舉是利用有再循環(huán)管路的沖洗水泵出口0.7 MPa的壓力，預(yù)先使過濾器中的可能存在的空氣進(jìn)入過濾器頂部，通過頂部排空門進(jìn)行釋放，再將床體滿水投用。

在整個(gè)整套啟動期間，在前置過濾器裝置反洗后均采用此法滿水，卸壓時(shí)基本無振動，排空管不抖動，卸壓聲音很小。

找出原因和方法后，在前置過濾器反洗的程序控制中，增加了滿水后再次排氣這一步驟，即當(dāng)滿水液位信號閃動后，關(guān)閉頂部排空閥門，不停沖洗水泵（沖洗水泵有再循環(huán)管道），10 s后打開，再關(guān)閉所有閥門、停泵，床體處于備用狀態(tài)。

3.2 濾芯的不可逆損傷問題分析及處理

前置過濾器的濾芯從結(jié)構(gòu)上大體可分為纏繞式、折疊式，其中折疊式由于其過濾面積大、占用體積小、濾液質(zhì)量好、通量高、壓差低、操作使用簡單方便等優(yōu)點(diǎn)，在超超臨界機(jī)組的精處理系統(tǒng)中使用較為廣泛。前置過濾器在投用時(shí)都有一定水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，若投用時(shí)水質(zhì)較差，如水中的鐵含量較高或者熱力系統(tǒng)還沒有沖洗干凈就急于投用，很容易造成過濾器濾芯的不可逆損傷。

當(dāng)雜質(zhì)通過過濾器濾芯時(shí)，過濾器的濾芯利用物理過濾的原理將雜質(zhì)過濾，但若系統(tǒng)雜質(zhì)較多，特別是在機(jī)組的基建期間，整個(gè)熱力系統(tǒng)的水質(zhì)很不穩(wěn)定，系統(tǒng)中可能存在各種焊渣、金屬碎削、泥沙，甚至油脂，新建百萬千瓦機(jī)組熱力系統(tǒng)中的氧化皮較多，且折疊式濾芯與流動介質(zhì)接觸面積大，在凝結(jié)水泵的壓力下，更容易在微小的濾芯（如圖3）過濾纖維縫隙中粘合、堆積，甚至板結(jié)，造成前置過濾器裝置進(jìn)出口壓差增高。在過濾器裝置進(jìn)出口壓差達(dá)到設(shè)計(jì)壓差，過濾器退出反洗時(shí)，即使反洗的出水較為干凈，依靠反沖洗水泵0.7 MPa的壓力已難以將這些堆積物，甚至板結(jié)物反洗出來，在反洗后再次投運(yùn)時(shí)出現(xiàn)過濾器進(jìn)出口壓差不降，反洗沒有效果或者反洗效果不明顯的現(xiàn)象。

5號機(jī)組由于在前期熱力系統(tǒng)沖洗較為充分，第1次投用時(shí)凝結(jié)水水質(zhì)清澈，鐵含量為261μg/L，且此后每次投運(yùn)時(shí)保證鐵含量不大于300μg/L，在過濾器投運(yùn)前期和鍋爐前幾次高負(fù)荷時(shí)保證每8 h對過濾器進(jìn)行反洗2～3次。從凝結(jié)水精處理系統(tǒng)首次投用到機(jī)組168 h滿負(fù)荷試運(yùn)結(jié)束，前置過濾器的壓差波動較為合理。當(dāng)單臺前置過濾器處理水量達(dá)到600 t/h時(shí)，過濾器進(jìn)出口壓差達(dá)到18 kPa左右；單臺過濾器處理水量達(dá)到設(shè)計(jì)值1200 t/h時(shí)，過濾器進(jìn)出口壓差為90 kPa左右，效果較為理想。

4 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

（1）若采用底部進(jìn)水、底部出水的前置過濾器裝置且同時(shí)使用折疊式濾芯時(shí)，建議在投用前，在程序控制中增加過濾器滿水后再次排氣步驟，以防止前置過濾器中出現(xiàn)水氣共存的現(xiàn)象，造成過濾器裝置卸壓時(shí)振動。

（2）前置過濾器在投用時(shí)，凝結(jié)水水質(zhì)最好能夠達(dá)到投用要求，若不能達(dá)到投用水質(zhì)的要求，建議在過濾器床體差壓還未達(dá)到設(shè)計(jì)差壓時(shí)就進(jìn)行反洗，同時(shí)增加過濾器的反洗頻率（建議每3～8 h反洗2～3次，視凝結(jié)水水質(zhì)而定），延長過濾器濾芯的使用壽命，保證前置過濾器的長周期、安全、穩(wěn)定運(yùn)行的目標(biāo)。

（3）建議在凝結(jié)水泵出口至凝結(jié)水精處理系統(tǒng)間增加1路排放管，在熱力系統(tǒng)不穩(wěn)定或者凝結(jié)水水質(zhì)較差時(shí)排放掉部分不合格水，減少較差水質(zhì)對凝結(jié)水精處理系統(tǒng)的沖擊和影響。

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