凝結(jié)水精處理混床周期制水量低分析處理

郭新陽(yáng)

(國(guó)家能源集團(tuán)神皖池州發(fā)電有限責(zé)任公司，安徽 池州 247103)

1 概述

1.1 某發(fā)電公司精處理系統(tǒng)的狀況

某發(fā)電公司安裝2×320 MW機(jī)組,采用中壓凝結(jié)水精處理系統(tǒng),每臺(tái)機(jī)組配有2臺(tái)高速混床。高速混床樹脂床層總高度為1 000 mm,分別為D203NJ大孔型陰樹脂1.3 t及D003NJ大孔型陽(yáng)樹脂1.475 t。凝結(jié)水精處理的流程如下:凝結(jié)水泵出口凝結(jié)水→高速混床→樹脂捕捉器→低壓加熱器系統(tǒng)。

凝結(jié)水精處理系統(tǒng)參數(shù)為每臺(tái)高速混床額定出力380 t/h,最大出力456 t/h;每臺(tái)高速混床的額定流速100 m/h,最大流速120 m/h。

2臺(tái)機(jī)組高速混床共用一套體外再生系統(tǒng)(高塔分離法)。當(dāng)某臺(tái)高速混床失效退出運(yùn)行時(shí),旁路迅速自動(dòng)打開,并能通過(guò)50%的流量,同時(shí)自動(dòng)將失效樹脂用水力輸送至體外再生系統(tǒng),并自動(dòng)進(jìn)行分離和再生。已再生好的備用樹脂由體外再生系統(tǒng)自動(dòng)輸送至混床,并自動(dòng)循環(huán)沖洗至出水電導(dǎo)率合格后投入運(yùn)行。

1.2 凝結(jié)水精處理的目的

凝結(jié)水精處理作為必要的輔助系統(tǒng),其作用是對(duì)凝結(jié)水進(jìn)行除鹽和除濁處理,使水、汽品質(zhì)得到更好的改善和提高;同時(shí)還可以作為凝汽器泄漏時(shí)的緩沖裝置,提供必要的凝汽器查漏、堵漏的時(shí)間,以保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2 問題描述

在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)2臺(tái)精處理混床的周期制水量相差較大,部分混床制水量明顯偏低,導(dǎo)致運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性變差、再生頻率增大、酸堿消耗量和廢液排放量增多。具體運(yùn)行周期和周期制水量見表1。

表1 2023年1月凝結(jié)水精處理混床運(yùn)行狀況表

由表1可見,#2A混床運(yùn)行周期較其他混床明顯降低,投入運(yùn)行4天即出現(xiàn)出水電導(dǎo)率超過(guò)控制標(biāo)準(zhǔn)而解列再生,周期制水量最低,遠(yuǎn)沒有達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3 問題分析及判斷

3.1 再生操作方面的因素

再生操作影響混床周期制水量原因較多,主要有陰、陽(yáng)樹脂分離不完全,陰、陽(yáng)樹脂再生不徹底,混床投入前混脂效果不好等因素。

3.2 設(shè)備方面的因素

混床內(nèi)部配水裝置故障,導(dǎo)致配水不均勻,發(fā)生偏流現(xiàn)象,影響高速混床運(yùn)行周期縮短;高速混床輸送樹脂時(shí)排脂率低,樹脂殘留量過(guò)多,即高速混床輸送失效樹脂后部分殘留在床體內(nèi)。

3.3 熱力設(shè)備防止腐蝕方面的因素

2015年2臺(tái)機(jī)組開始采用爐水全揮發(fā)性處理。為了達(dá)到熱力設(shè)備的防腐要求,給水氨量比之前增大,精處理混床入口水中NH3的質(zhì)量濃度大小是影響運(yùn)行周期的主要因素。NH3在水中水解產(chǎn)生NH4+和OH-,而大量NH4+的存在影響樹脂對(duì)Na+的交換。陽(yáng)樹脂對(duì)Na+、NH4+的選擇性相近,當(dāng)NH4+穿透保護(hù)層時(shí),Na+也隨之漏出,即系統(tǒng)失效,造成系統(tǒng)運(yùn)行周期縮短、酸堿耗量和自用水率偏高。

4 處理過(guò)程

4.1 再生操作方面的完善

4.1.1 對(duì)相關(guān)因素進(jìn)行排查

(1)2023年1月檢查再生劑質(zhì)量合格。

(2)2023年2月開始,每次再生加大再生劑的用量,增加再生劑量20%,效果不明顯。

(3)陰樹脂再生結(jié)束后將陰樹脂傳送至陽(yáng)再生罐,在陽(yáng)再生罐中與再生好的陽(yáng)樹脂進(jìn)行混合。陽(yáng)再生罐中的混合樹脂正洗合格后就可直接輸送到混床中,在混床中沒有重新混脂程序。2023年2月26日將陽(yáng)再生罐混合好的樹脂輸送到混床后,進(jìn)行手動(dòng)操作壓縮空氣混脂,結(jié)果周期制水量仍然沒有增多。

4.1.2 對(duì)高塔分離法進(jìn)行改進(jìn)

2023年3月1日開始針對(duì)陰、陽(yáng)樹脂分離(高塔分離法)進(jìn)行研究?；齑矘渲偕鹊那疤嶂痪褪窃偕皩㈥?、陽(yáng)樹脂完全分離。樹脂分離程度的高低是樹脂能否獲得完全再生的關(guān)鍵步驟。經(jīng)過(guò)一個(gè)月的研究,得出如下結(jié)論:在分離罐設(shè)定一混脂區(qū),設(shè)定高度為1 000 mm左右。在此區(qū)內(nèi)陰、陽(yáng)樹脂比例約為25∶75,陰、陽(yáng)樹脂的分界線正好在陰樹脂出脂口下250 mm。陰、陽(yáng)樹脂分離時(shí)不能完全按照原來(lái)的操作方式,即在分離罐第一次分離時(shí),關(guān)鍵控制好反洗水流量,開始時(shí)控制40 t/h,保持25 min,然后逐漸降低反洗水流量。之后在樹脂反洗分層末期,控制反洗水流量10 t/h,保持5 min后停止反洗。通過(guò)改進(jìn),增加了小流量反洗的步驟,延長(zhǎng)了小流量反洗時(shí)間。到反洗分層末期,反洗水流量控制在3 t/h,保持15 min,最后反洗水流量降低至零。陰、陽(yáng)樹脂反洗分層結(jié)束后,靜置15 min,使樹脂完全沉降。陰樹脂輸送至陰再生罐中后,接著輸送陽(yáng)樹脂至陽(yáng)再生罐內(nèi),不進(jìn)行第二次分離操作。在輸送陰、陽(yáng)樹脂時(shí),保持分離罐底部進(jìn)水,且進(jìn)水流量不能過(guò)大,控制流量3 t/h,以維持樹脂不亂層,達(dá)到陰、陽(yáng)樹脂完全分離的效果。不進(jìn)行第二次分離操作,每次可以節(jié)約自用水(除鹽水)消耗量26 t。陰樹脂再生結(jié)束后將陰樹脂傳送至陽(yáng)再生罐,在陽(yáng)再生罐中與再生好的陽(yáng)樹脂進(jìn)行混合。為了使陰、陽(yáng)樹脂充分混合,將混合時(shí)間由原來(lái)的5 min延長(zhǎng)至15 min,達(dá)到最佳混合效果。

4.1.3 改進(jìn)后的效果

對(duì)高塔分離法進(jìn)行改進(jìn)后,凝結(jié)水精處理混床運(yùn)行狀況如表2所示。

表2 改進(jìn)后凝結(jié)水精處理混床運(yùn)行狀況表

由表2可見,每臺(tái)混床的出水水質(zhì)得到了提升,特別是Na+和SiO2的質(zhì)量濃度達(dá)到最佳值;#2A混床周期制水量由3萬(wàn)多噸提高到4萬(wàn)多噸。

4.2 精處理混床配水裝置故障處理

4.2.1 配水裝置處理過(guò)程

混床的進(jìn)水裝置設(shè)計(jì)成多孔板+水帽,為二級(jí)布水。進(jìn)水首先經(jīng)擋水板進(jìn)水裙圈反濺至交換器的頂部,再通過(guò)多孔板上的水帽,使水流均勻地流入樹脂層,從而保證了良好的進(jìn)水分配效果。底部排水裝置為蝶形多孔板+水帽。

通過(guò)精處理混床的運(yùn)行狀況,可以得出#2機(jī)#1混床(#2A混床),周期制水量最低,重點(diǎn)針對(duì)#2A混床進(jìn)行分析。

(1)2023年4月對(duì)#2A混床內(nèi)部檢查,發(fā)現(xiàn)內(nèi)部無(wú)殘留樹脂,證明混床的排樹脂很徹底。之后更換了全新的上部布水水帽和下部集水水帽,投入運(yùn)行后周期制水量仍然偏低,沒有達(dá)到明顯效果。證明之前的水帽可以得到質(zhì)量保證。

(2)2023年6月再次對(duì)#2A混床內(nèi)部檢查,重點(diǎn)檢查上部配水不均勻原因。經(jīng)檢查上部孔板間有縫隙,如圖1所示。配水裝置隔板有間隙跑水,引起樹脂擾動(dòng),配水不均勻,影響樹脂制水性能,導(dǎo)致周期制水量偏低。上部孔板間的縫隙進(jìn)行相應(yīng)處理,用封條封堵相鄰隔板結(jié)合處與筒體法蘭面留下的結(jié)構(gòu)間隙,在隔板與筒體法蘭的結(jié)合面加裝橡膠墊片,如圖2所示。

圖1 上部孔板間有縫隙

圖2 橡膠墊片

4.2.3 配水裝置處理后的效果

配水裝置處理后,凝結(jié)水精處理混床運(yùn)行狀況如表3所示。

表3 配水裝置處理后凝結(jié)水精處理混床運(yùn)行狀況表

由表3可見,#2A混床周期制水量由4萬(wàn)多噸提高到6萬(wàn)多噸,出水水質(zhì)仍然保持在最佳值。

5 改進(jìn)、調(diào)整后的綜合效果

5.1 運(yùn)行周期延長(zhǎng)

經(jīng)過(guò)改進(jìn)、調(diào)整后,高速混床周期制水量平均提高12 900t/臺(tái),每年少再生20次,節(jié)約22 t鹽酸和15 t堿液,減少了酸、堿費(fèi)用。

5.2 出水質(zhì)量提高

經(jīng)過(guò)對(duì)再生過(guò)程調(diào)整后,高速混床出水的質(zhì)量得到提升,質(zhì)量濃度達(dá)到最佳值。

5.3 經(jīng)濟(jì)效益較好

通過(guò)改進(jìn)、調(diào)整后,精處理系統(tǒng)再生自用水(除鹽水)水耗降低,每年可節(jié)約自用水(除鹽水)3 120 t。

6 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)半年的時(shí)間,通過(guò)對(duì)凝結(jié)水精處理系統(tǒng)出現(xiàn)的問題進(jìn)行一一排查、分析,并根據(jù)原因進(jìn)行相應(yīng)的處理及改進(jìn)。問題主要出現(xiàn)在陰、陽(yáng)樹脂分離不完全,降低了樹脂的再生度;混床上部孔板間有縫隙,導(dǎo)致配水不均勻,影響樹脂制水性能?；齑彩渲斔椭馏w外再生系統(tǒng),陰、陽(yáng)樹脂分離后分別對(duì)樹脂進(jìn)行再生。如果分離的陰樹脂中混有陽(yáng)樹脂,再生陰樹脂的堿液就會(huì)將陽(yáng)樹脂轉(zhuǎn)化為鈉型而成失效狀態(tài);同樣分離的陽(yáng)樹脂中混有陰樹脂,再生陽(yáng)樹脂的酸液就會(huì)將陰樹脂轉(zhuǎn)化為氯型而成失效狀態(tài),這樣均會(huì)使樹脂的再生度大大降低。如果配水不均勻,影響樹脂制水性能,導(dǎo)致周期制水量偏低。