凝結(jié)水精處理系統(tǒng)運(yùn)行分析

陳國權(quán)

（浙江浙能溫州發(fā)電有限公司，浙江 溫州 325602）

0 引言

在火力發(fā)電機(jī)組中凝結(jié)水占給水組成的90%以上，大機(jī)組對凝汽器滲漏造成的輕微污染是零容忍，必須進(jìn)行凝結(jié)水除鹽處理。國外從20世紀(jì)70年代起，在大容量電廠凝結(jié)水精處理系統(tǒng)中采用中壓混床[1]，但為提高樹脂的再生度和符合運(yùn)行安全要求，基本都為體外式再生。目前，常用的再生裝置主要為：錐形分離法體外再生系統(tǒng)以及高塔法體外再生系統(tǒng)。超超臨界參數(shù)機(jī)組的發(fā)展，使凝結(jié)水精處理成為必需，其不僅成為電廠水處理設(shè)備必設(shè)的主要組成部分，而且更重視設(shè)備運(yùn)行的安全性、性能的先進(jìn)性和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

圖1 凝結(jié)水精處理系統(tǒng)流程Fig.1 Flow of condensate polishing system

某電廠4×1000MW機(jī)組采用哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)的超超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行直流鍋爐，主汽輪機(jī)為上海汽輪機(jī)有限公司和西門子聯(lián)合設(shè)計(jì)制造的超超臨界、一次中間再熱、凝汽式、單軸、四缸四排汽汽輪機(jī)，循環(huán)冷卻水采用海水開式循環(huán)，凝汽器材質(zhì)為鈦管[2]。該廠凝結(jié)水精處理系統(tǒng)采用中壓混床除鹽方式，每臺機(jī)組共設(shè)有兩臺前置過濾器，4臺高速混床及再循環(huán)系統(tǒng)、旁路及配套的再生系統(tǒng)。其中，兩臺機(jī)組共用1套再生系統(tǒng)，兩臺機(jī)組共用9套樹脂。體外再生裝置采用錐體分離技術(shù)，該裝置由陰再生/分離塔、陽再生/貯存塔、混脂罐以及界面檢測裝置構(gòu)成。

凝結(jié)水精處理系統(tǒng)流程如圖1所示。

1 運(yùn)行情況

兩臺前置過濾器啟動初期同時(shí)運(yùn)行不設(shè)備用，4臺高速混床在正常情況下三用一備，對凝結(jié)水進(jìn)行100%處理。當(dāng)凝結(jié)水入口溫度超過50℃時(shí)或凝結(jié)水精處理系統(tǒng)差壓高于0.35MPa，混床旁路電動閥自動開啟。旁路閥無自動關(guān)閉功能，需手動控制。

新機(jī)組剛開始啟動時(shí)，系統(tǒng)中的懸浮物含鐵量很高，此時(shí)凝結(jié)水經(jīng)過大旁路而不進(jìn)入精處理系統(tǒng)。待凝結(jié)水進(jìn)水總懸浮物小于4000μg/L時(shí)，投運(yùn)前置過濾器，此時(shí)采用啟動濾元。待凝結(jié)水及除氧器出口水含鐵量小于1000μg/L時(shí)[3]，采取循環(huán)沖洗方式，投入凝結(jié)水精處理混床[4]。直至啟動濾元完全失效，168運(yùn)行后更換為運(yùn)行濾元，正常運(yùn)行時(shí)過濾器進(jìn)口總懸浮物為10μg/L～50μg/L。

混床投用初期，先通過再循環(huán)泵對混床內(nèi)樹脂進(jìn)行沖洗，混床出水水質(zhì)合格后，打開混床出口閥，投運(yùn)混床。當(dāng)凝結(jié)水入口溫度超過50℃時(shí)，大旁路閥自動打開，并關(guān)閉每個過濾器、混床的進(jìn)出水閥，凝結(jié)水100%通過大旁路系統(tǒng)，保護(hù)過濾器、濾元、樹脂和混床不受損壞。當(dāng)凝結(jié)水精處理系統(tǒng)差壓高于0.35MPa，系統(tǒng)大旁路電動閥自動開啟，同時(shí)關(guān)閉過濾器和混床的進(jìn)出口閥。若單臺高速混床出現(xiàn)周期制水量達(dá)標(biāo)、導(dǎo)電度超標(biāo)、鈉超標(biāo)、SiO2含量超標(biāo)或床體差壓超標(biāo)時(shí)，大旁路電動門自動開啟33%開度，之后失效床體自動解列，并手動將備用床投入運(yùn)行，確認(rèn)備用床投入運(yùn)行后將大旁路電動門關(guān)閉。失效樹脂送到再生裝置進(jìn)行體外再生操作，已再生好的備用樹脂送回混床，循環(huán)清洗合格后備用。

系統(tǒng)的程控和實(shí)時(shí)監(jiān)測由可編程控制器（PLC）和上位機(jī)來完成，采用LCD監(jiān)控的方式?；齑驳倪\(yùn)行、撤出和備用，樹脂的輸送，失效樹脂的再生等操作，都可以通過PLC來完成；設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)控通過上位機(jī)LCD來實(shí)現(xiàn)。

前置除鐵過濾器及混床的大旁路閥啟、閉信號送主控制系統(tǒng)DCS。

在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，凝結(jié)水高速混床在氫型狀態(tài)下運(yùn)行，其出水氫電導(dǎo)率在0.08μS/cm以下，鈉離子小于5μg/L，硅小于10μg/L，可以滿足機(jī)組對給水水質(zhì)的要求。精處理設(shè)有連續(xù)取樣分析裝置，可以連續(xù)測定每臺混床和出水母管的氫電導(dǎo)率、鈉離子、硅。

2 存在問題及解決方法

2.1 樹脂輸送

在機(jī)組整套啟動期間，混床失效后，從混床向陽塔輸送樹脂，采用先水送樹脂25min，再水氣混送10min。水氣輸送樹脂進(jìn)行5min左右，從管道窺視鏡處可清晰觀察到無樹脂，但是靜置2min后再次用水輸送，從管道窺視鏡處可觀察到剛開始1min仍有少量樹脂。解決方法：

1）在初期調(diào)低輸送樹脂水流量，遺留樹脂情況有所好轉(zhuǎn)，但是靜置后再次用水輸送，從管道窺視鏡處可觀察到剛開始1min仍有微量樹脂。

2）修改樹脂輸送程序，在水送和氣水合送步驟后加重復(fù)水送3min，水氣送2min兩次，這樣混床內(nèi)的樹脂基本上能被輸送干凈。

3）體外再生裝置采用錐體分離技術(shù)比較成熟，在這種情況下要避免混床內(nèi)失效樹脂沒有全部輸送徹底，殘留在混床內(nèi)的失效樹脂會“污染”已經(jīng)送回的再生好的樹脂；同時(shí)管道中殘余的失效樹脂也會對已再生好的樹脂在氣水輸送回混床的過程中造成“二次污染”，影響混床運(yùn)行周期和出水水質(zhì)。因此，在安裝時(shí)應(yīng)充分考慮樹脂輸送管道的布置，減少樹脂輸送管道的90°彎管數(shù)量，可有效減少在樹脂氣水輸送過程中失效樹脂滯留或隱藏在管道的“死角”處[5]。在實(shí)際工程中，現(xiàn)場采用樹脂輸送母管到每一路混床的支管聯(lián)接處加裝隔離閥。

4）由于共用一套再生系統(tǒng)，為防不同混床樹脂在輸送過程中互串，兩臺機(jī)組樹脂輸送管路加裝了隔離閥。該廠凝結(jié)水精處理混床采用美國陶氏樹脂，陰樹脂為monosphere-550 A，陽樹脂為monosphere-650 C。該類型樹脂粒徑陰樹脂偏小、陽樹脂偏大，其陰樹脂的粒徑為 0.55 mm，而陽樹脂的粒徑為 0.65 mm。其沉降速度差較大，可以較好達(dá)到陰、陽樹脂的分離效果。在沉降速度差較大情況下，雖然保障了再生時(shí)分離效果好，但在混床運(yùn)行前混合樹脂這一步驟時(shí)易混合不均，在混床運(yùn)行過程中易造成樹脂分層。

2.2 混床漏水

精處理的取樣架為敞開式，在汽機(jī)房零米層的混床旁布置，取樣管路上全部為手動閥，在混床停運(yùn)期間，會導(dǎo)致混床水漏空，投運(yùn)前造成沖擊。調(diào)試中，采用了程序增加投運(yùn)前對混床滿水步序，但再次滿水會造成樹脂層不平整，影響混床制水周期和出水水質(zhì)。解決方法：最好能將取樣架進(jìn)行密封，將取樣管路上閥門改為電磁閥。

2.3 流量不均

儀表水樣流量需要手動調(diào)整，一路水樣出來要到電導(dǎo)率流通池、硅表、鈉表，而流量依靠手動閥控制，不能保證每塊儀表正常檢測的必須流量。需要有個控制方式，保證每塊儀表能有正常檢測的必需流量。

2.4 數(shù)據(jù)無代表性

混床出水管上的硅表、鈉表及導(dǎo)電度表在調(diào)試初期偏差較大，發(fā)現(xiàn)是由于取樣管路內(nèi)壁有油污，采用臨時(shí)接蒸汽進(jìn)行吹掃，再對儀表取樣管路進(jìn)行反復(fù)沖洗及排污，并對儀表重新進(jìn)行標(biāo)定后，所有在線儀表顯示數(shù)值均已正常。

2.5 混床樹脂泄漏

混床在第一次投用時(shí)，因混床出水水帽質(zhì)量差和安裝不好造成少量樹脂泄漏，將有問題的水帽進(jìn)行更換，重新緊固后未再發(fā)現(xiàn)混床泄漏樹脂現(xiàn)象。

2.6 樹脂再生酸堿濃度不達(dá)標(biāo)

在首次樹脂再生時(shí)，發(fā)現(xiàn)酸堿濃度達(dá)不到再生的要求。經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)高位酸堿罐在做完水壓試驗(yàn)后，系統(tǒng)管子里仍舊存在部分水，導(dǎo)致酸堿濃度偏低，同時(shí)重新標(biāo)定酸堿濃度計(jì)后，恢復(fù)正常。

2.7 混床差壓大

為防止樹脂在再生和投運(yùn)過程中被污染或夾帶鐵屑、焊渣等雜物，系統(tǒng)投用前對前置過濾器、酸堿系統(tǒng)、再生裝置和混床及相關(guān)管道進(jìn)行了沖洗，沖洗采用除鹽水。但投運(yùn)初期混床差壓大，經(jīng)過檢查，發(fā)現(xiàn)混床底部出水管至樹脂捕捉器雜物較多，人工清理出約2kg雜物。重新投運(yùn)后差壓正常，數(shù)據(jù)見表1。

2.8 其它

1）再生使用的酸堿輸動力采用酸堿各兩臺計(jì)量泵。4臺計(jì)量泵的投資大、維護(hù)工作量也大，尤其是防漏與防腐工作繁重。如果采用噴射器來代替計(jì)量泵，既可節(jié)省大量投資，又可減少計(jì)量泵的維護(hù)量與電能消耗。

表1 混床運(yùn)行流量及差壓Table 1 Differential pressure of flowmeter in mixed bed operation

2）凝結(jié)水精處理裝置的控制系統(tǒng)直接布置在汽機(jī)房零米層，PLC控制盤無單獨(dú)小室，調(diào)試時(shí)多次被頂部其他設(shè)備泄漏水淋濕造成接線短路引起設(shè)備損壞，后來經(jīng)加裝防淋棚，并將進(jìn)水套管用防水膠密封，才解決了上述問題。

3 注意事項(xiàng)

為保證凝結(jié)水精處理系統(tǒng)正常穩(wěn)定運(yùn)行，在運(yùn)行中需注意以下幾個方面：

1）精處理系統(tǒng)的大旁路閥的操作直接影響凝結(jié)水系統(tǒng)的正常運(yùn)行，在操作此閥門時(shí)必須先確認(rèn)混床及過濾器的運(yùn)行狀態(tài)。

2）注意監(jiān)視前置過濾器進(jìn)出口壓差，若出現(xiàn)前置過濾器進(jìn)出口壓差高而過濾器旁路門未能自動開啟的情況下，應(yīng)立即手動打開旁路閥，并對失效過濾器進(jìn)行反洗，保證過濾器正常的除鐵功效；同時(shí)，也注意監(jiān)視混床進(jìn)口母管凝結(jié)水溫度和系統(tǒng)進(jìn)出口差壓。若出現(xiàn)進(jìn)口母管凝結(jié)水溫度高或系統(tǒng)進(jìn)出口差壓高而旁路門未能自動全開的情況，應(yīng)立即手動打開旁路閥，以保護(hù)床體內(nèi)樹脂不受損傷。

3）應(yīng)經(jīng)常對樹脂捕捉器進(jìn)行反沖洗，從排污口檢查是否有樹脂，以此判斷混床有無泄漏樹脂。

4）運(yùn)行過程中，無論是手動或自動，操作人員都應(yīng)到再生現(xiàn)場檢查各設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況、反洗時(shí)是否漏樹脂、樹脂混合是否均勻等。

5）混床在投運(yùn)之前必須先充滿水后升壓，并確認(rèn)升壓已經(jīng)到位，避免混床進(jìn)出口閥開時(shí)對床體和樹脂造成沖擊。

6）再生時(shí)調(diào)節(jié)閥開度應(yīng)以流量為準(zhǔn)，與規(guī)定流量有偏差時(shí)要調(diào)節(jié)相應(yīng)調(diào)節(jié)閥開度。

7）樹脂在混床與陰陽塔之間傳送時(shí)，除鹽側(cè)與再生側(cè)只能同時(shí)處于自動或同時(shí)處于步操或點(diǎn)操狀態(tài)，絕不能是一側(cè)為自動狀態(tài)而另一側(cè)為點(diǎn)操狀態(tài)。

8）樹脂分離時(shí)，應(yīng)提前檢查CO2鋼瓶手動閥是否已打開，并檢查減壓閥有無調(diào)整好，必須在“陽脂送出1”走完前調(diào)整好CO2流量，穩(wěn)定在20L/min左右。

9）由于陽樹脂再生塔和陰樹脂再生塔及樹脂輸送管上都沒有專門的取樣點(diǎn)，因而無法取樣分析分離結(jié)束后陰樹脂中的陽樹脂含量及陽樹脂中的陰樹脂含量。但是，通過測定精處理系統(tǒng)的出水水質(zhì)及周期制水量，同樣可以檢驗(yàn)樹脂分離和再生效果，以及評定樹脂分離塔的參數(shù)設(shè)置和優(yōu)化成果。

10）要加強(qiáng)在線儀表的校準(zhǔn)和維護(hù)，減少取樣手動閥，才能使得在線儀表數(shù)據(jù)具有代表性。同時(shí)，要提高自動化程度，減少人工干預(yù)，才能提高凝結(jié)水精處理系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。

4 小結(jié)

該廠凝結(jié)水精處理系統(tǒng)經(jīng)過調(diào)整試運(yùn)，設(shè)備和管道的安裝質(zhì)量和工藝設(shè)計(jì)的合理性得到檢驗(yàn)。從實(shí)際運(yùn)行情況看，凝結(jié)水精處理系統(tǒng)運(yùn)行情況良好，該系統(tǒng)出水能達(dá)到設(shè)計(jì)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，能實(shí)現(xiàn)程控運(yùn)行和再生。