火電廠凝結(jié)水精處理系統(tǒng)安全運行的思考

摘 要：火力發(fā)電廠凝結(jié)水精處理系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)安全事故，這對廠內(nèi)的工作人員的生命以及財產(chǎn)安全、發(fā)電廠的平穩(wěn)發(fā)展構(gòu)成了嚴重威脅。本文針對火電廠凝結(jié)水精處理的重要性、處理方式以及提高處理系統(tǒng)運行效果的措施進行了論述，為廣大專業(yè)人士提供必要的借鑒。

關(guān)鍵詞：火電廠；凝結(jié)水精；處理系統(tǒng)；安全運行

隨著我國經(jīng)濟與社會的不斷發(fā)展，我國發(fā)電行業(yè)成為重要的經(jīng)濟社會發(fā)展領(lǐng)域。尤其是火力發(fā)電，在當前我國發(fā)電領(lǐng)域中居于主體地位。依據(jù)《火力發(fā)電廠化學設計技術(shù)規(guī)程》中的相關(guān)條例，有亞臨界、超臨界以及鍋爐供汽汽輪機組，凝結(jié)水都要進行精處理。可有效去除凝結(jié)水中的各種鹽分、膠體硅、金屬氧化物、懸浮物等雜質(zhì)，提升水的純度。所以說，凝結(jié)水精處理是火力發(fā)電工作的一項重要環(huán)節(jié)。

一、火電廠凝結(jié)水精處理的重要性

在火電廠中，凝結(jié)水精處理是一項重要的工作。鍋爐的給水又汽輪機凝結(jié)水與化學補給水組成，其中凝結(jié)水的水量占到總水量的90%以上。因此，凝結(jié)水的水質(zhì)決定了整個水體的水質(zhì)。由于凝結(jié)水經(jīng)汽輪機運作后冷卻凝結(jié)而成，在熱力循環(huán)中，常常會受到污染。其中的污染物主要為金屬腐蝕物、有機物、鹽類等物質(zhì)。若受污染的凝結(jié)水滲入到熱力設備中，將導致熱力設備結(jié)垢、積鹽，并受到腐蝕，影響設備的使用壽命。因此，對凝結(jié)水的精處理具有很大的意義[1]。

二、凝結(jié)水精處理方式

（一）前置過濾器

1.電磁過濾器

此項過濾器的主要元件為筒體外的勵磁線圈與筒體內(nèi)的磁性材料。當線圈處于通電狀態(tài)時，磁性材料被磁化后，在筒體內(nèi)部產(chǎn)生強大的磁場。當凝結(jié)水經(jīng)過過濾器時，水中的鐵物質(zhì)在磁場的作用下，被吸附到填料上，于是便將水中的鐵物質(zhì)過濾掉。

2.微孔管式過濾器

此項過濾器是以管式濾元為過濾元的前置過濾裝置，水體經(jīng)濾元外側(cè)進入管道中，水體中的雜質(zhì)被濾元截留，此項過濾器的優(yōu)點在于可以根據(jù)進水量的實際情況來確定濾元的根數(shù)，具有靈活的構(gòu)造，但是此方法的運行成本較高。

3.前置陽床過濾器

此種類型的過濾器就是當前火電廠領(lǐng)域中得到較多應用的氫型陽床過濾器。因為凝結(jié)水中的主要雜質(zhì)為鐵的氧化物，另外在堿性處理的凝結(jié)水中含有大量的氨，直接進入除鹽設備，會導致陽樹脂失效，使系統(tǒng)無法正常除鹽。而安裝前置陽床過濾器，可以促進氨與陽樹脂的交換，使得水質(zhì)變?yōu)橹行?，繼而發(fā)揮出除鹽作用[2]。

4.覆蓋過濾器

覆蓋過濾器將粉狀濾料覆蓋于濾元上，形成一個薄層作為濾膜。水體經(jīng)過過濾膜進入管體中時，水體中所含的微小懸浮物質(zhì)與膠體被吸附到過濾膜上，逐漸生成一層沉淀物層，此沉淀層同樣可以起到過濾作用。此種類型的過濾器，雖然能夠起到良好的過濾效果，但由于操作較為繁瑣，其使用并不被看好。

（二）除鹽系統(tǒng)

1.凝結(jié)水高速混床

將帶有陰陽離子的樹脂放置在一個交換器中。陰陽離子的交換反應幾乎同時進行，兩種反應各自生成氫氧根離子與氫離子結(jié)合，極大地降低了離子交換反應中的反向反應趨勢，因此反應十分徹底，出水的水質(zhì)較好。

2.分床串聯(lián)系統(tǒng)

此法采用分床式的陽床與陰床，并串聯(lián)。此方法在空冷機組凝結(jié)水處理中的應用較為廣泛。水溫較高，且波動較大，若采用高速混床加以處理，則耐溫性較差的陰樹脂具有高溫降解的風險，繼而分解出較多的離子化學物流入水體中，對鍋爐熱力設備造成一定危害。經(jīng)過分床串聯(lián)系統(tǒng)的應用，當水溫較高時，可以暫停陰床的運作，而利用陽樹脂的耐熱性的特點，繼續(xù)去除凝結(jié)水體中的雜質(zhì)。另外利用陰陽樹脂分開設計的方法，可以充分發(fā)揮出陽樹脂的攔截能力，保證陰樹脂不會受到雜質(zhì)的污染。

三、提高凝結(jié)水精處理系統(tǒng)運行質(zhì)量的措施

凝結(jié)水的水質(zhì)良好程度對火力發(fā)電廠的安全穩(wěn)定運行具有重要的意義。當前階段，我國火電廠中被應用的較為廣泛的凝結(jié)水處理方法為利用高速混床深度處理凝結(jié)水。因此，本文將從提高混床樹脂分離、混合效果、優(yōu)化混床運行結(jié)構(gòu)等方面入手，提高凝結(jié)水精處理系統(tǒng)的運行質(zhì)量。此外，提供對系統(tǒng)的監(jiān)測水平也是提高系統(tǒng)運行質(zhì)量的重要方法。

（一）提高樹脂分離與混合的效果

當前階段，我國火電廠對凝結(jié)水精處理系統(tǒng)中應用地較為廣泛的一項技術(shù)為高速混床。混床中樹脂的狀態(tài)與出水質(zhì)量緊密相關(guān)。樹脂是指加工原料中的高分子化合物，通常在受熱后有硬化或熔融范圍，軟化時在外力作用下有流動的傾向。當混床中的樹脂失效后，需將其中的陰離子與陽離子加以分離并再生，繼續(xù)投入到交換器中進行均勻混合。當分離過程中，效果不佳，將導致陰離子與陽離子出現(xiàn)交叉，陰離子樹脂被轉(zhuǎn)化為氯型，而陽離子樹脂被轉(zhuǎn)化為鈉型，這就降低了樹脂的再生程度。基于上述情況，將導致除鹽效果下降，繼而導致出水水質(zhì)下降。在陰陽離子交叉的狀況下，氯離子與鈉離子被排出機器，混入水中，嚴重影響了出水水質(zhì)。又由于陰陽樹脂混合度不佳，導致上層中陰樹脂偏多而下層中陽樹脂偏多，在堿性水情況下，會出現(xiàn)混床出水偏氯化，同時還會出現(xiàn)pH降低的現(xiàn)象。

基于上述情況，火電廠應提高樹脂分離與混合的效果，促進系統(tǒng)的良好運行。為促進陰陽樹脂分離，通常采用的方法為增大陰陽樹脂濕真密度差，此法利弊相參，在促進樹脂分離的同時，也增大了樹脂融合的困難程度?；诖?，工作人員在開展此項工作時，應該堅持矛盾的對立統(tǒng)一的觀點，堅持分離與混合兩手抓。當前的混脂手段為將壓縮空氣從機器底部排入，以擾動樹脂層，利用邊進氣與邊排水的方法，此法可保證樹脂在沉降時不出現(xiàn)分層現(xiàn)象，還有助于提升壓縮空氣純度與空間分布。另外，將樹脂向混床輸送時，應保持較低的水位，此舉有助于避免樹脂重新分層的情況出現(xiàn)[3]。

（二）優(yōu)化高速混床運行方式

凝結(jié)水高速混床運行方式主要有兩種類型，其一為氫型（H/OH）與銨型（NH4/ROH）。1990年代，發(fā)達國家便開始研究這兩種技術(shù)，并被廣泛應用?；谖覈?jīng)濟發(fā)展起步晚，對于較難研究的銨型混床技術(shù)還未能廣泛應用，目前的氫型混床技術(shù)被得到較廣泛的利用。NH4/ROH型技術(shù)的運作方法對凝汽器的嚴密性與樹脂的再生度都有較高的要求，相比與此類型技術(shù)，H/OH型技術(shù)對設備與原料的要求程度較低，優(yōu)勢也很大，應用較為廣泛，但是弊端也很大，如運行的周期較短、出水量較少、再生劑劑量較大、運行成本較高等。另外對于給水加氨調(diào)節(jié)pH系統(tǒng)而言，高速混床將必要的氨除去。因此，運作時工作人員不得不再次向設備中添加氨，這無疑加大了生產(chǎn)的成本?；诖?，雖然氫型混床技術(shù)在當前階段被廣泛應用，但不大實惠。我國正致力于對銨型運行方式的研究與應用，并取得了顯著的成效。

氨化混床是指將混床中的強酸陽樹脂，以銨型樹脂來取代。在運行中利用氨化的方式實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)化過程。此法可分為氫型運行、氨穿透、銨型運行?；齑苍诎被螅梢砸恢边\行下去，這就大大延長了運行的時間與周期，增加了出水量。另外，采用此法運行可以保留住水汽中的大量氨物質(zhì)，避免二次投入，這就大大節(jié)約了生產(chǎn)成本。但要實現(xiàn)這一運行過程，工作人員還應注意以下幾點。一是保證樹脂的再生工藝與再生劑的純度，提高樹脂再生度，防止鈉離子外泄。二是將進水水質(zhì)中的鈉含量控制在一定范圍內(nèi)，否則出水水質(zhì)將受到鈉離子的污染。三是由于氨穿透與銨型運行缺少除鹽能力，因此工作人員應確保運行系統(tǒng)的密閉性。

（三）提高自動控制與監(jiān)測水平

凝結(jié)水精處理系統(tǒng)運行以及再生工藝都較為復雜。提高精處理系統(tǒng)的自動化控制對提高系統(tǒng)的運行質(zhì)量與運行效率具有重要作用。因此，在系統(tǒng)運行中有必要融入自動在線監(jiān)測系統(tǒng)，能夠捕捉到系統(tǒng)運作過程中的一舉一動。及時、有效地將系統(tǒng)運行信息傳達給工作人員，從而在異常狀況突發(fā)時，能夠采取有效手段將異常情況快速處理。當前階段，我國火電廠凝結(jié)水精處理開始廣泛地采用自動控制系統(tǒng)。雖然如此，從現(xiàn)實情況來看，該系統(tǒng)的投入使用情況并不理想，未能達到應有的控制系統(tǒng)運行的效果。系統(tǒng)無法正常穩(wěn)定運行、系統(tǒng)易出現(xiàn)故障等問題是當前階段所出現(xiàn)的較大的問題。此種狀況是由于系統(tǒng)中的程控方式多以固定布序為主，無法適應系統(tǒng)的各種不確定性。如由于精處理系統(tǒng)運行的復雜性與不穩(wěn)定性，導致水力分層、正洗與反洗的過程不適合采用固定時間與固定流量加以控制，而應根據(jù)實際分離情況與混合的狀況對流量不斷加以調(diào)整，否則極易導致樹脂分離效果差等問題的出現(xiàn)。此外，控制系統(tǒng)中的故障確診與突發(fā)預警狀況無法應對發(fā)雜多變的異常情況?；谏鲜銮闆r，我國研究人員在未來的工作中，還應加強對凝結(jié)水精處理系統(tǒng)的自動控制系統(tǒng)的研究與改進。

四、結(jié)論

電廠凝結(jié)水精處理系統(tǒng)的運行質(zhì)量對給水的質(zhì)量具有極大的影響。因此，我國火力發(fā)電廠工作人員應該提高對此項問題的重視程度，促進系統(tǒng)設備的結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級，合理選擇過濾設備、提高樹脂的分離效果、優(yōu)化高速混床的運行方式、提高自動控制與監(jiān)測水平，促進凝結(jié)水精處理系統(tǒng)的安全有效運行。

參考文獻：

[1]涂孝飛，唐曉輝，張建鵬.火電廠凝結(jié)水精處理系統(tǒng)安全運行分析[J].華電技術(shù)，2015，37（06）：66-68+80.

[2]葉兵.凝結(jié)水精處理安全運行探討[J].湖南農(nóng)機，2012，39（09）：71-72.

[3]張鐵，韓倩倩.提升火電廠凝結(jié)水精處理系統(tǒng)運行質(zhì)量的措施[J].凈水技術(shù)，2011，30（04）：4-8+47.

作者簡介：孫祎（1985-），女，河北唐山人，本科，助理工程師，研究方向：火力發(fā)電廠水處理。