凝結(jié)水精處理系統(tǒng)改造

范曄暉

(中國華電工程(集團)有限公司,北京 100035)

0 引言

湖南大唐石門電廠為湖南省第1座300MW火電機組,工程于1993年11月17日正式動工,2臺機組分別于1995年12月和1996年9月并網(wǎng)發(fā)電,其中凝結(jié)水精處理系統(tǒng)由于種種原因未投入正常運行。該系統(tǒng)為低壓系統(tǒng),#1、#2機組各配有3臺高速混床,2臺機共用1套體外再生裝置。體外再生裝置由陽再生塔、陰再生塔、樹脂貯存罐、混脂塔及配套的酸堿再生系統(tǒng)、熱水罐、羅茨風機等組成,其中陽再生塔兼樹脂分離塔。控制系統(tǒng)通過OMRON可編程控制器進行控制,設(shè)有“手工操作”和“程序控制”2種操作方式,系統(tǒng)運行狀態(tài)在模擬屏上顯示。

1 改造原因

大唐石門電廠凝結(jié)水精處理系統(tǒng)在運行中出現(xiàn)了一些問題,主要有以下4個方面。

(1)高速混床內(nèi)樹脂輸送不徹底,運行周期僅有1～2d。樹脂輸送完畢后,打開混床人孔蓋,可以看到混床底部有一層樹脂未輸送完。

(2)高速混床樹脂捕捉器為臥式且不是系統(tǒng)最低點,容易造成碎樹脂殘留在管道中,排污不徹底。管道解體后,發(fā)現(xiàn)有部分樹脂附著在管壁上。

(3)高速混床單元系統(tǒng)管道閥門布置不合理、不美觀,很多手動閥門都在4m高的位置,無法操作。

(4)再生單元采用中間抽出法。分離效果理論保證值僅為:分離后輸送到其他裝置中的陽樹脂里混雜陰樹脂的質(zhì)量分數(shù)不超過0.4%,陰樹脂里混雜陽樹脂的質(zhì)量分數(shù)不超過0.1%。

基于以上原因,凝結(jié)水精處理系統(tǒng)自機組運行以來一直未能正常穩(wěn)定投運,不但機組投運率一直未能達標,而且水質(zhì)指標得不到保證,鍋爐常有結(jié)垢現(xiàn)象發(fā)生。因此,必須對現(xiàn)有系統(tǒng)進行改造,以滿足運行的要求。

2 系統(tǒng)技術(shù)分析及改造

2.1 高速混床單元

針對上述問題,對其進行了相應(yīng)的技術(shù)改造,具體采取了以下3個方面的措施:

(1)將高速混床本體輸送樹脂裝置進行改造,改為采用蝶形多孔板+雙速水帽形式。該形式的設(shè)計可使樹脂輸送更加干凈徹底。蝶形多孔板大約有20°的傾角,這樣,可使樹脂能容易地向樹脂輸出口流動;同時,雙速水帽可使沖洗水順著水帽同多孔板相接的界面四面流動,可使黏附在多孔板上的樹脂松動,從而使樹脂輸送更徹底,高速混床排脂率≥99.95%。

(2)將高速混床樹脂捕捉器改為立式,從而使碎樹脂能更好地從排污口排出。

(3)將高速混床單元的管道拆除重新布置,在降低手動閥門高度的同時將管道走向布置得更加美觀。

改造后,每臺機組配備3臺柱狀混床、3臺立式樹脂捕捉器?；齑仓睆?2228mm,高度3600mm;樹脂捕捉器直徑?528mm,高度1400mm。正常運行時,2臺運行,1臺備用。設(shè)計壓力為1.0MPa,設(shè)計最大凝結(jié)水處理量為2×450t/h。

2.2 再生單元

此次改造,再生系統(tǒng)采用具有高分離度的分離方法——高塔分離法。此法在國內(nèi)60多個電廠運行良好,其中多個電廠已經(jīng)實現(xiàn)氨化運行,節(jié)省了大量的運行成本。高塔分離法設(shè)備由樹脂分離塔、陰樹脂再生塔、陽樹脂再生兼樹脂貯存塔以及有關(guān)泵、風機等組成。

根據(jù)高塔分離法設(shè)備的特點,拆除舊樹脂分離塔、陽再生塔及樹脂儲存塔,利用原有陰再生塔,增加樹脂分離塔、陽再生塔及廢水樹脂捕捉器,組成新的再生系統(tǒng)。樹脂分離塔的上部是一個錐形筒體,上大下小,下部是一個較長且直的筒體,直徑?1216/?2020mm,高度8190mm;陰再生塔為柱狀容器,直徑?1216mm,高度約5210mm;陽再生塔為柱狀容器,直徑?1516mm,高度約4826mm。其工藝流程如圖1所示。

高塔分離法的分離原理及分離過程如下:

(1)分離原理。為了提高高速混床出水水質(zhì)和延長其運行周期,必須保證陰、陽樹脂有很高的再生度。影響樹脂再生度高低的一個極為重要的因素是混床失效樹脂再生前能否徹底分離。當樹脂分離不完全時,混在陽脂中的陰脂被再生成Cl型,混在陰脂中的陽脂再生成Na型,這樣,在運行中勢必影響出水水質(zhì)。高塔分離法根據(jù)水力分層原理,利用陰、陽樹脂不同顆粒度、均勻度和不同比重,通過反洗流量的調(diào)整,形成樹脂的不同沉降速度,從而達到使樹脂分離的目的。

(2)分離過程。樹脂分離前,首先對樹脂進行清洗,洗掉樹脂層中截留的污物。樹脂清洗最常用的方法是空氣擦洗法,就是在裝有失效樹脂的分離塔中重復(fù)性地通入空氣,然后正洗的一種操作方法。擦洗的次數(shù)視樹脂層污染程度而定,至出水清潔時為止。通入空氣的目的是松動樹脂層和使污物脫落,正洗是脫落下來的污物隨水流自底部排走。

空氣擦洗還可以減小靜電,防止樹脂抱團,減小反洗時間和反洗流量,還可以將粉末狀樹脂從樹脂表面沖走,減小運行壓降。

空氣擦洗也可以再分離,分離陰、陽樹脂可分別在再生時和再生后進行。在再生后進行擦洗,能除掉被酸、堿再生劑所松脫的金屬氧化物。

反洗分層時,先用高速水流由樹脂分離塔下部進入,將失效樹脂全部托起至上部收集區(qū),然后慢慢降低反洗流速。

首先使反洗流速降低到陽離子樹脂的終端沉降速度,維持一段時間,使陽樹脂積聚在上部錐形和下部圓柱的分界面以下,形成陽樹脂層;然后,再慢慢降低反洗流速,使陽離子樹脂慢慢地、整齊地沉降下來。陽樹脂沉降的同時,陰樹脂也要開始沉降,當反洗流速降低到陰樹脂臨界沉降速度時,仍以此流速維持一段時間使得陰樹脂積聚在上部錐形和下部圓柱的分解面以下,形成陰樹脂層,然后再慢慢降低反洗流速一直到零,使陰樹脂慢慢地整齊地沉降下來[1]。

通過水力分層后,可使陽樹脂在陰樹脂中的質(zhì)量分數(shù)小于0.07%和陰樹脂在陽樹脂中的質(zhì)量分數(shù)小于0.04%,以達到徹底分離之目的。

3 結(jié)束語

湖南大唐石門電廠凝結(jié)水精處理系統(tǒng)從2005年開始改造,2006年投入運行。運行實踐表明,系統(tǒng)經(jīng)改造后取得了明顯的效果。

高速混床投運以來,運行情況良好。混床運行天數(shù)一般可超過75d,1臺混床的周期制水量高達720000m3,實現(xiàn)氨化運行。滿足火電廠正常運行要求。

凝結(jié)水精處理系統(tǒng)出水水質(zhì):ρNa+≤5μg/L;ρSiO2≤15μg/L;電導(dǎo)率≤0.15μS/cm。大提高。

圖1 高塔分離法設(shè)備的主要工藝流程

3項指標滿足了GB/T12145—1999《火力發(fā)電機組及蒸汽動力設(shè)備水汽質(zhì)量》的要求。同時,對凝結(jié)水精處理系統(tǒng)的控制部分同步進行了改造,改造后,控制系統(tǒng)達到了在凝結(jié)水精處理過程中無人值班的要求,在化學控制室,能對凝結(jié)水精處理工藝流程進行監(jiān)控,精處理的運行參數(shù)能在集控室值長站上顯示。

通過系統(tǒng)改造,湖南大唐石門電廠機組投運率達到了大唐集團公司要求的指標,凝汽器泄漏時,機組查漏檢修時間也得到了保證,機組安全運行率大

[1]劉愛忠.300MW火電機組培訓(xùn)叢書:電廠化學[M].北京:中國電力出版社,2002.