某發(fā)電廠凝結(jié)水精處理再生系統(tǒng)問題分析與解決

陳建偉，鄭志強，葉明君，葛智泉，靳紅印

（1.中電華創(chuàng)電力技術(shù)研究有限公司，江蘇蘇州 215123；2.安徽淮南平圩發(fā)電有限責(zé)任公司，安徽淮南 232089）

隨著高參數(shù)、大容量發(fā)電機組的快速發(fā)展，鍋爐對水汽品質(zhì)的要求也越來越高。給水帶入的雜質(zhì)及腐蝕產(chǎn)物如果轉(zhuǎn)移到水冷壁高熱負荷區(qū)，會產(chǎn)生沉積物下腐蝕，并導(dǎo)致傳熱過程惡化，造成金屬管壁超溫；如果進入汽輪機，則會沉積在汽輪機葉片表面，影響機組安全、穩(wěn)定、高效地運行。因此，凝結(jié)水精處理系統(tǒng)已成為高參數(shù)、大容量發(fā)電機組安全、經(jīng)濟運行的可靠保障，而高速混床樹脂的再生程度直接影響著高速混床的運行周期和出水水質(zhì)，所以再生系統(tǒng)高效運行對提高混床運行周期、保證機組水汽品質(zhì)、減緩熱力設(shè)備腐蝕及結(jié)垢、提高機組運行經(jīng)濟性等具有重要意義〔1-2〕。

1 存在問題及原因分析

1.1 凝結(jié)水精處理系統(tǒng)概況

某發(fā)電廠1#機組為國產(chǎn)630 MW超臨界直流爐。該機組爐內(nèi)采用全揮發(fā)性處理工況，凝結(jié)水采用2臺前置過濾器+3臺混床（2臺運行，1臺備用）進行全流量處理，系統(tǒng)正常流量為1 289 m3/h，最大流量為1 449 m3/h。該系統(tǒng)采用體外再生方式進行樹脂再生，再生系統(tǒng)由陽再生塔（兼分離塔）、陰再生塔、樹脂貯存塔組成。再生流程為：失效樹脂從混床輸送到陽再生塔后，在陽再生塔中先進行陽陰樹脂擦洗、分離。分離靜置后，首先將陰樹脂輸送到陰再生塔，然后陽、陰樹脂分別進行酸、堿再生，接著陽、陰樹脂分別輸送到樹脂貯存塔進行樹脂混合沖洗，最后再輸送回混床。

1.2 問題分析

再生系統(tǒng)在長期的運行過程中發(fā)現(xiàn)，失效樹脂在陽再生塔中反洗分離效果不理想，如果提高反洗流量會導(dǎo)致陰樹脂沖出陽再生塔，而降低反洗流量則無法確保陰陽樹脂的有效分離。所以在樹脂分層程序運行完成后，存在陽樹脂中殘留陰樹脂的情況，造成陽樹脂再生時的交叉污染，從而影響再生效果，導(dǎo)致高速混床的運行周期縮短。同時交叉污染也造成混床出水氯離子的超標(biāo)，易導(dǎo)致熱力設(shè)備發(fā)生陰離子腐蝕〔3-4〕。

現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，與現(xiàn)在的主流高塔分離技術(shù)相比，該再生系統(tǒng)混脂層分離效果不好，陽、陰樹脂界面模糊，容易存在“陽中陰、陰中陽”的情況。陽再生塔的高度較低，且上下直徑相同，因此樹脂分層效果不理想。現(xiàn)場運行再生程序時發(fā)現(xiàn)，反洗水管道僅安裝“全開全閉式”隔膜閥，在樹脂分離程序運行時，此閥門全開，無法控制水量變化，大量的陽樹脂與陰樹脂一起被沖到陽再生塔頂部，部分陰樹脂被沖出陽再生塔，導(dǎo)致樹脂流失。在關(guān)閉閥門后，陽樹脂在下降的過程中攜帶著陰樹脂一起沉降，造成陽、陰樹脂不能徹底分離〔5-7〕。

2 解決措施

為解決該問題，需要對再生系統(tǒng)進行改造，以提高陰陽樹脂分離效果。因電廠汽機房現(xiàn)場條件所限，無法新增分離塔或者混脂塔，設(shè)計通過對管路、閥門進行改造，合理調(diào)整再生程序，來實現(xiàn)陰、陽樹脂有效徹底地分離。

2.1 再生系統(tǒng)設(shè)備改造

首先將陽再生塔的原反洗進水閥更換為調(diào)節(jié)閥。對混脂層進行改造，補充1 m3左右的陽樹脂至陽再生塔作為“混脂層”，陽再生塔內(nèi)樹脂層升高約0.3 m，以確保陽、陰樹脂反洗分層后，陽樹脂層的高度高于陰樹脂輸出口，這樣在輸送陰樹脂到陰再生塔時，陽再生塔中將不會殘留陰樹脂。其次將陰再生塔的原反洗進水閥更換為調(diào)節(jié)閥，計算陽樹脂在陰樹脂再生塔中的樹脂層高，再根據(jù)此樹脂層高的位置，在陰樹脂再生塔側(cè)面重新開孔，作為新的陰樹脂出口，連接相應(yīng)的管道及閥門至貯存塔樹脂進口處，通過此管道輸送到樹脂貯存塔，凝結(jié)水精處理再生系統(tǒng)改造前后對比見圖1。

圖1 凝結(jié)水精處理再生系統(tǒng)改造前后對比Fig.1 Condensate polishing regeneration system diagram before and after transformation

2.2 再生系統(tǒng)程序優(yōu)化

對陽再生塔反洗程序進行修改，按照50%—30%—10%—8%的開度設(shè)置，逐步降低陽再生塔的樹脂反洗分層的流量，提高分離效果。通過修改反洗程序，將反洗排水先引至陰再生塔，確保陽再生塔在進行大流量反洗分層時，跑出的樹脂可通過陰再生塔截留回收，反洗水通過陰再生塔排至廢水樹脂捕捉器罐。

由于陽再生塔增加了1 m3的樹脂，將分離完成的陰樹脂從陽再生塔輸送到陰再生塔后，相應(yīng)增加了1 m3的混合樹脂（其中主要為陽樹脂），需要將此混合樹脂分離出來。對再生程序進行修改，增加“陰再生塔反洗分層”以及“陰再生塔樹脂輸送至陽再生塔”的程序，將陰再生塔中的陽、陰樹脂進行反洗分離、再生。待再生好的陰樹脂輸送到貯存塔后，殘留的陽陰混合樹脂再輸送回陽再生塔，作為下一次樹脂分離的“混脂層”。

3 效果評價

3.1 再生系統(tǒng)運行效果檢查

通過檢查陰陽樹脂分離效果、樹脂輸送效果等，綜合考察再生系統(tǒng)改造后運行效果，檢查結(jié)果如下：

（1）樹脂再生塔經(jīng)過改造，均安裝有流量調(diào)節(jié)閥，所以可以有效控制再生塔進水流量。通過不斷降低反洗進水流量，可達到失效陰陽樹脂逐步分層的目的。采用檢查分離程序及窺視鏡觀察法，考察失效樹脂在陽再生塔里的分離效果，見圖2。

圖2 樹脂分離后界面效果Fig.2 Resin interface after separation

由圖2可知，失效樹脂反洗分層效果良好，陰陽樹脂界面清晰。

（2）檢查“混脂層”從陰再生塔輸送至陽再生塔輸送效果，結(jié)果見圖3。

圖3 陰再生塔樹脂輸送效果Fig.3 Anion regeneration tower after resin transportation

由圖3可知，輸送程序運行效果良好，樹脂能夠全部輸送干凈。

3.2 周期制水量對比

混床周期制水量是反映混床再生效果的重要指標(biāo)，由于混床的運行周期受機組負荷影響較大，所以根據(jù)一段時間內(nèi)混床周期制水量來評價混床再生效果〔8〕。對凝結(jié)水精處理再生系統(tǒng)改造前后的混床周期制水量進行統(tǒng)計，結(jié)果見圖4。

圖4 系統(tǒng)改造前后混床周期制水量數(shù)據(jù)對比Fig.4 Periodic water production of mixed bed before and after regeneration system transformation

由圖4可知，再生系統(tǒng)改造后，混床的周期制水量較改造前有明顯提高，平均提高約25 000 m3，達到110 000 m3以上。說明再生系統(tǒng)分離效果較好，樹脂再生比較徹底，混床運行時間延長，從而有效提高了混床周期制水量。

3.3 再生系統(tǒng)改造前后產(chǎn)水水質(zhì)變化

對再生系統(tǒng)改造前后混床產(chǎn)水水質(zhì)情況進行檢測，檢測結(jié)果見圖5、圖6。

圖5 再生系統(tǒng)改造前混床產(chǎn)水水質(zhì)Fig.5 Water quality of mixed bed before regeneration system transformation

圖6 再生系統(tǒng)改造后混床產(chǎn)水水質(zhì)Fig.6 Water quality of mixed bed after regeneration system transformation

由圖5可知，混床投運前期，產(chǎn)水氫電導(dǎo)率、電導(dǎo)率、氯離子濃度均小于《火力發(fā)電機組及蒸汽動力設(shè)備水汽質(zhì)量》（GB/T 12145—2016）的鍋爐給水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，但是在混床運行110 h后，混床產(chǎn)水部分指標(biāo)開始出現(xiàn)超標(biāo)情況，出水水質(zhì)逐漸變差，說明混床樹脂已開始失效，并且失效速度較快。當(dāng)混床出水電導(dǎo)率達到0.19 μS/cm時，氯離子泄漏量已達到2.2μg/L，超過了《火力發(fā)電機組及蒸汽動力設(shè)備水汽質(zhì)量》（GB/T 12145—2016）“亞臨界汽包爐給水氯離子＜2.0 μg/L”的要求。這主要是因為再生系統(tǒng)反洗分層時流量不夠，導(dǎo)致陰陽樹脂分離不徹底，陽樹脂再生時，內(nèi)部殘存的陰樹脂變成氯型樹脂，這些氯型樹脂在混床運行后期不斷析出氯離子，導(dǎo)致凝結(jié)水精處理系統(tǒng)產(chǎn)水氯離子含量超標(biāo)〔9〕。

由圖6可知，再生系統(tǒng)改造后凝結(jié)水經(jīng)過精處理，混床產(chǎn)水氫電導(dǎo)率、電導(dǎo)率和氯離子質(zhì)量濃度均處于很低的水平，電導(dǎo)率均小于0.1 μS/cm，一般在0.080 μS/cm左右，氯離子質(zhì)量濃度在0.2 μg/L左右。在混床運行后期接近失效時，由于陰陽樹脂反洗分離比較徹底，陽樹脂中氯型樹脂含量較低，即使電導(dǎo)率已經(jīng)超標(biāo)，混床出水氯離子質(zhì)量濃度仍然小于1 μg/L，符合《火力發(fā)電機組及蒸汽動力設(shè)備水汽質(zhì)量》（GB/T 12145—2016）“亞臨界汽包爐給水氯離子質(zhì)量濃度＜2.0 μg/L”的要求。說明再生系統(tǒng)改造后，混床陰樹脂中的氯型樹脂含量較低，有效解決了凝結(jié)水精處理系統(tǒng)產(chǎn)水氯離子長期超標(biāo)的問題。

4 結(jié)論

凝結(jié)水精處理再生系統(tǒng)因設(shè)計缺陷或運行時間較久的原因，一般均存在陰陽樹脂分離度不夠的問題。通過對再生系統(tǒng)進行設(shè)備改造、程序調(diào)整與優(yōu)化，有效解決了此類系統(tǒng)因反洗分層流量不夠、陰陽樹脂分層效果差的問題；解決了混脂層陰陽樹脂界面不清晰以及“陰中陽、陽中陰”的問題。再生系統(tǒng)改造后，混床周期制水量明顯提高，混床產(chǎn)水水質(zhì)明顯改善，氯離子泄漏的問題得到了有效解決。該項解決方案為火力發(fā)電廠通過對現(xiàn)有凝結(jié)水精處理再生系統(tǒng)進行簡單技術(shù)改造，優(yōu)化了再生系統(tǒng)的運行效果，可為電廠實際運行中類似問題的解決提供參考。