有關(guān)凝結(jié)水精處理系統(tǒng)進口鐵含量的探討

文章編號：2095-6835（2016）07-0077-02

摘 要：簡要分析了工程中凝結(jié)水精處理系統(tǒng)進口的鐵含量，明確了凝結(jié)水啟動時鐵含量的來源、形態(tài)等，總結(jié)了凝結(jié)水精處理系統(tǒng)投運和保證混床安全運行的條件，以期為日后的相關(guān)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：凝結(jié)水精處理；鐵含量；濾芯；進水水質(zhì)

中圖分類號：TK264.1 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.07.077

1 工程概況

越南翁安工程為新建工程，電廠規(guī)劃容量為4×600 MW，留有擴建余地。一期工程建設(shè)2×600 MW亞臨界燃煤濕冷凝汽式機組，鍋爐為亞臨界汽包爐，發(fā)電機冷卻方式為水、氫、氫。該工程位于越南河津省奇英鎮(zhèn)，業(yè)主為越南國家石油公司（英文縮寫“PVN”），總承包方和施工單位均為越南機械安裝集團公司（英文縮寫“LLM”）。在該工程中，我院設(shè)計的是汽機輔機島，汽機輔機島總包方為東方電氣國際合作有限公司（英文縮寫“DEC”）。

該工程中有關(guān)化學專業(yè)的設(shè)計內(nèi)容是一期的凝結(jié)水精處理系統(tǒng)，它包含凝結(jié)水精處理再生系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)。凝結(jié)水精處理系統(tǒng)的工作流程是：凝結(jié)水泵→前置過濾器→高速混床→軸封加熱器，它主要采用的是中壓凝結(jié)水精處理裝置，每臺機組各設(shè)3×Φ1 760 mm的前置過濾器和3×Φ3 000 mm的球型混床，每臺前置過濾器和混床出力均為50%的凝結(jié)水量。再生系統(tǒng)采用的是高塔式體外再生系統(tǒng)。

凝結(jié)水精處理系統(tǒng)主要是為每臺機組配置3×50%的前置過濾器和3×50%的混床，總計6臺前置過濾器和6臺混床。此外，還應配置2臺機組公用的樹脂體外分離再生系統(tǒng)及其配套的輔助系統(tǒng)。

2 問題的提出

依據(jù)工程設(shè)計期間簽訂的《凝結(jié)水精處理技術(shù)協(xié)議》，該工程僅提供了一套啟動濾芯（1臺機組的3臺前置過濾器）。由于一號機組先于二號機組施工，所以，凝結(jié)水精處理廠家建議根據(jù)現(xiàn)場施工進度，一號機組的精處理系統(tǒng)可以先使用啟動濾芯進行調(diào)試，待二號機組的精處理系統(tǒng)建設(shè)完畢，可以將一號機組精處理系統(tǒng)中的啟動濾芯取出來安裝在二號機組精處理系統(tǒng)內(nèi)。但是，越方EPC總承包商基本沒有建設(shè)大型火力發(fā)電項目的經(jīng)驗，導致工程建設(shè)和調(diào)試工期嚴重重疊，出現(xiàn)了二號機組精處理系統(tǒng)建設(shè)完畢急需啟動濾芯調(diào)試時，一號機組精處理系統(tǒng)仍然在使用啟動濾芯調(diào)試的問題。

在這種情況下，越方認為，一號機組已經(jīng)經(jīng)過了一段時間的運行和調(diào)試，凝結(jié)水的水質(zhì)已基本穩(wěn)定。因此，越方強烈要求將一號機組精處理系統(tǒng)內(nèi)的啟動濾芯取出用于二號機組精處理系統(tǒng)的調(diào)試工作中。但是，凝結(jié)水精處理廠家堅持認為，一號機組尚未進行滿負荷試驗，依然存在凝結(jié)水水質(zhì)劣化的可能性。同時，凝結(jié)水精處理廠家認為，根據(jù)他們的經(jīng)驗，機組運行負荷每增加50 MW，凝結(jié)水中的含鐵量將增加200～300 μg/L，所以，他們拒絕將啟動濾芯從一號機組精處理系統(tǒng)內(nèi)取出。

這樣，問題就產(chǎn)生了。在這種情況下，究竟能不能將啟動濾芯取出呢？

3 凝結(jié)水中鐵的來源和形態(tài)

要想分析和解決這個問題，就必須從凝結(jié)水中鐵的來源和形態(tài)等方面入手。

在機組運行的過程中，凝結(jié)水中的鐵主要來自2處：①基建期間，混入熱力系統(tǒng)管道中的各種雜質(zhì)，主要是混入熱力系統(tǒng)管道中的各種砂石；管道等貯存不當使得管道內(nèi)部被腐蝕；焊接等工作遺留在管道內(nèi)的焊渣等雜質(zhì)。②建設(shè)完畢后，熱力系統(tǒng)管道在自然條件下自發(fā)形成的腐蝕產(chǎn)物。

機組運行期間，熱力系統(tǒng)中的管道必須經(jīng)過冷態(tài)清洗和熱態(tài)清洗，這樣凝結(jié)水的水質(zhì)才能達到相應的標準。在此過程中，經(jīng)過冷態(tài)清洗和熱態(tài)清洗后，凝結(jié)水中的鐵主要呈現(xiàn)以下幾種形態(tài)：①懸浮鐵。這部分鐵以懸浮物的形式存在于清洗后的凝結(jié)水中，其主要來自熱力管道內(nèi)壁上的腐蝕產(chǎn)物。在冷態(tài)清洗和熱態(tài)清洗時，利用水的沖擊作用，腐蝕產(chǎn)物會破碎，而沖洗下來的鐵銹會成為不溶于水的懸浮物。②膠體鐵。這部分鐵是以膠體鐵的形式存在于凝結(jié)水中。③鐵離子。這部分鐵是以鐵離子的形式存在于凝結(jié)水中，它主要是在清洗熱力管道時，內(nèi)壁上的腐蝕產(chǎn)物會部分溶解于清洗水中，呈離子態(tài)，以Fe3+為主。

雖然凝結(jié)水中鐵的形態(tài)多，但是，在實際工程中，用來評價凝結(jié)水含鐵量的為總鐵。

4 凝結(jié)水中鐵的危害

當機組正常運行時，如果凝結(jié)水中的含鐵量過高，就會在鍋爐內(nèi)熱負荷高的部位生成氧化鐵垢。嚴重的積垢會導致鍋爐爆管。

在機組運行的過程中，經(jīng)過清洗，凝結(jié)水中的含鐵量會很高，最高可以達到4 mg/L。因此，在凝結(jié)水水質(zhì)比較差、含鐵量較高的情況下可以不回收直接排放。

5 對進水水質(zhì)的要求

機組啟動初期，凝結(jié)水水質(zhì)較差，不符合凝結(jié)水精處理對進水水質(zhì)的要求，所以，必須經(jīng)過必要的沖洗，待凝結(jié)水的水質(zhì)符合要求且穩(wěn)定時，才能夠投運凝結(jié)水精處理系統(tǒng)。凝結(jié)水精處理系統(tǒng)對進水水質(zhì)中的含鐵量有很高的要求。這是因為，混床中的樹脂可能會被凝結(jié)水中的鐵污染。凝結(jié)水精處理系統(tǒng)的所有設(shè)計、運行均以混床系統(tǒng)為核心，而配置前置過濾器系統(tǒng)的目的是讓機組能夠盡早啟用整個凝結(jié)水精處理系統(tǒng)，縮短機組的啟動時間，提升機組運行的經(jīng)濟性。

機組剛啟動時，凝結(jié)水中的含鐵量很高。在機組剛剛啟動的幾個小時內(nèi)，凝結(jié)水中的含鐵量甚至可能達到4 mg/L。但是，經(jīng)過熱力系統(tǒng)的冷態(tài)水沖洗和熱態(tài)水沖洗后，凝結(jié)水中的含鐵量會持續(xù)下降。當含鐵量低于特定值時，可以啟動整個凝結(jié)水精處理系統(tǒng)。

根據(jù)現(xiàn)行的電力行業(yè)凝結(jié)水精處理設(shè)備標準，在機組啟動的過程中，當凝結(jié)水中的含鐵量小于1 000 μg/L時，可以投入管式過濾器。對于有前置過濾的凝結(jié)水精處理系統(tǒng)，當凝結(jié)水中的含鐵量降至1 000 μg/L以下時，其可以投入運行；對于裸混床系統(tǒng)，當凝結(jié)水中的含鐵量降至500 μg/L以下時，其可以投入運行。根據(jù)相關(guān)資料可知，對于強酸性陽樹脂，為了防止樹脂被水中的鐵污染，進水中的含鐵量應小于0.3 mg/L。在這些標準和資料中，對離子交換樹脂進水中的含鐵量有一定的規(guī)定。在實際運行過程中，只要保證離子交換設(shè)備進口水中的含鐵量小于規(guī)定值，即可保證離子交換樹脂不被鐵污染。

6 分析問題和解決方法

該工程凝結(jié)水精處理系統(tǒng)內(nèi)部的混床前設(shè)置了3×50%的可反洗的前置過濾器。在工程運行的過程中，只要前置過濾器可以保證混床進水中含鐵量在300～500 μg/L的范圍內(nèi)或以下，即可保證凝結(jié)水精處理混床的安全、穩(wěn)定運行，并有效避免混床中的樹脂被鐵污染。

根據(jù)現(xiàn)場反饋數(shù)據(jù)可知，經(jīng)過將近一年的調(diào)試和試運行，工程1號機組凝結(jié)水精處理進口的總含鐵量最高值已經(jīng)下降到450 μg/L以下。目前，現(xiàn)場的條件滿足裸混床系統(tǒng)的投運條件。在機組啟動的情況下，凝結(jié)水中的鐵主要是是懸浮態(tài)的固體鐵銹。根據(jù)工程《凝結(jié)水精處理技術(shù)協(xié)議》，前置過濾器必須能夠接受含有1 000～2 000 μg/L的懸浮固體的凝結(jié)水水質(zhì)。

由此可知，廠家所說的“機組運行負荷每增加50 MW，凝結(jié)水含鐵量將增加200～300 μg/L”的說法并不成立。在機組啟動初期，隨著清洗流量的增加或許會發(fā)生這種情況。但是，該工程1號機組已經(jīng)運行了接近一年，熱力系統(tǒng)管道內(nèi)部的鐵銹等污染物已經(jīng)被沖洗干凈。當機組負荷增加時，由于給水pH值偏低，鍋爐管壁會被腐蝕，但是，這種腐蝕會導致凝結(jié)水中的含鐵量增加，與啟動時清洗水中的含鐵量不是一個數(shù)量級別的。因此，啟動濾芯完全可以移除，1號機組的3臺前置過濾器可以立即將啟動濾芯取出，并換裝運行濾芯運行。

7 結(jié)論

經(jīng)過詳細的論證得出了以下結(jié)論：①在機組啟動、凝結(jié)水中的含鐵量小于1 000 μg/L時，可以整體投運凝結(jié)水精處理系統(tǒng)；②對于有前置過濾器的凝結(jié)水精處理系統(tǒng)，經(jīng)過過濾，凝結(jié)水中的含鐵量降至300～500 μg/L的范圍內(nèi)或以下，即可保證凝結(jié)水精處理混床的安全、穩(wěn)定運行，避免混床中樹脂被鐵污染；③在機組正常運行的過程中，由于熱力系統(tǒng)的管道被腐蝕，凝結(jié)水中含鐵量的增加值比較小，這個數(shù)值與機組啟動清洗過程中的含鐵量沒有可比性。

綜上所述，凝結(jié)水精處理廠家堅持的觀點毫無科學依據(jù)。究其根本原因是該廠家對其提供的前置過濾器啟動和運行濾芯的性能沒有信心。最終，越方將1號機組前置過濾器內(nèi)部的啟動濾芯更換為正式運行的濾芯。

8 經(jīng)驗和教訓

工程供啟動和運行的濾芯均為凝結(jié)水精處理廠家自己外購的產(chǎn)品，產(chǎn)品性能連廠家都不能保證，因此，建議后期工程應使用性能可靠的產(chǎn)品。另外，國際工程對設(shè)計人員的素質(zhì)有較高的要求，所以，設(shè)計人員除了要精通系統(tǒng)設(shè)計、布置等內(nèi)容外，還應該掌握其內(nèi)部各個部件、材料的使用性能。

參考文獻

[1]國家能源局.DL/T 333.1—2010 火電廠凝結(jié)水精處理系統(tǒng)技術(shù)要求（第1部分：濕冷機組）[S].北京：中國電力出版社，2010.

[2]錢達中.發(fā)電廠水處理工程[M].北京：中國電力出版社，2002：169.

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作者簡介：姚軍（1982—），碩士，工程師。

〔編輯：白潔〕