凝結水精處理系統設備與樹脂泄漏檢查

莫宗寶,徐 超,孫小軍

(1.河北省電力研究院,河北石家莊 050021;2.華北保定電力職業技術學院,河北 保定 071051）

凝結水精處理系統設備與樹脂泄漏檢查

莫宗寶1,徐 超2,孫小軍1

(1.河北省電力研究院,河北石家莊 050021;2.華北保定電力職業技術學院,河北 保定 071051）

火力發電機組的凝結水精處理系統中常出現樹脂泄漏現象,使水汽的品質惡化,造成凝結水中雜質在水冷壁等設備上沉積,引起設備管路的腐蝕,影響發電設備的正常運行。現根據不同凝結水精處理系統設備的特點和樹脂泄漏的特征,分析了樹脂泄漏的原因和防范措施,對防止類似事件的發生和保證機組安全運行具有重要意義。

電站;凝結水;精處理;設備;樹脂;泄漏;分析;檢查

1 概 述

由于大容量機組的主蒸汽壓力及溫度較高,汽包等設備處于高溫高壓的工況下運行,使凝結水中雜質更容易在水冷壁等設備上沉積,造成設備管路的腐蝕,甚至會引起爆管。設備材質的選定和控制給水水質是保證機組安全運行的基礎,為此,國標GB/T12145-2008對大容量機組的水汽質量提出了更高要求,各發電集團對給水化學處理的監督工作也越來越重視。

發電廠凝結水精處理系統主要形式可分為:前置過濾器+陽-陰分床系統、前置過濾器+混床系統、粉末樹脂覆蓋過濾器+混床系統等。

凝結水精處理系統的主要作用,是去除凝結水中的金屬腐蝕產物和微量溶解鹽,也是保證水汽品質的重要技術手段。凝結水精處理系統的正常運行,可縮短機組的啟動時間,延長機組系統的酸洗周期。近年來,在一些電廠的精處理系統中出現了樹脂泄漏等現象,引起給水水質惡化,為此,特對樹脂泄漏的原因進行分析。

2 前置過濾器+混床型精處理系統

前置過濾器+混床型精處理系統為2臺機組共用一套失效樹脂體外再生單元,系統由前置過濾器、中壓球形(或圓柱形）高速混床、樹脂分離塔、陰再生塔、陽再生塔(兼樹脂儲存塔）及其輔助系統組成。

2.1 混床單元泄漏檢查

某電廠曾出現精處理混床投運后,鍋爐給水pH值下降的情況,檢查發現樹脂捕捉器排水有樹脂,經確認是水帽安裝質量問題。中壓球形高速混床內部結構如圖1,底部排水裝置由蝶形多孔板和雙流速水帽組成,水帽縫隙 0.25 mm,材質為1Cr18Ni9Ti或316L。

圖1 中壓球形高速混床結構簡圖

正常情況下,精處理混床內部樹脂面位于上窺視鏡的下邊緣附近。樹脂泄漏會使樹脂面下降,還會引起樹脂捕捉器差壓升高或超壓報警。樹脂捕捉器濾元為1Cr18Ni9Ti或316材質的不銹鋼梯型繞絲篩管,縫隙寬度為0.2mm。當樹脂捕捉器差壓大于0.1MPa時,應立即采取措施,反洗樹脂捕捉器,去除碎小的樹脂顆粒。樹脂捕捉器差壓和混床差壓用于混床運行時的遠程監控,新混床試運時,應先觀察樹脂捕捉器底部手動排污門的排水情況,檢查是否存在漏樹脂的情況。

某電廠混床停運后,曾出現入口門沒有關閉的誤操作現象,樹脂經混床上部水帽縫隙漏入凝結水中,造成了給水泵濾網堵塞。高速混床的上部進水裝置采用二級布水型式,由擋水裙圈和多孔板+水帽組成,水帽縫隙寬度1.5mm或1.0mm,水帽材質為1Cr18Ni9Ti或 00Cr17Ni14M o2(美國A ISI牌號為316L）[1]。由于混床通常選用95%粒徑0.5～1.25mm的大孔均粒中壓陽樹脂和95%粒徑0.4～0.8mm的大孔均粒中壓陰樹脂,因此,當混床停運時,必須保證進出口門已關閉,確保進出口門的嚴密不漏。

在高溫高壓條件下,漏入熱力系統的樹脂會分解成低分子有機酸性物質[2],使鍋爐給水的pH值下降,導致水冷壁管等設備腐蝕。檢查在線儀表數據和運行記錄,根據給水pH值、陽電導等可以分析混床樹脂是否泄漏。出現樹脂漏入給水系統的情況時,應減少減溫水的投入,提高鍋爐給水的pH值。

2.2 體外再生單元泄漏檢查

混床樹脂失效后,將先被送入樹脂分離塔進行空氣擦洗去除雜質,然后分別進行再生。再生廢水經廢水排水箱排走,碎樹脂被廢水排水箱內的樹脂捕捉器攔截,廢水排水箱液位上升。廢水箱液位的控制,有利于再生時樹脂泄漏的遠方監控,合理的樹脂捕捉器縫隙寬度和液位開關動作良好是樹脂再生遠程監控的必要手段。

2.2.1 樹脂分離塔

樹脂分離塔可分為“高塔分離(fullsep）”和“錐斗分離(conesep）”,這2種分離塔的上部布水裝置(也是反洗排水裝置）均采用母支管式,支管為0.4mm縫隙寬度的梯型繞絲。根據現場調試經驗,分離塔上部布水裝置出現泄漏的幾率很小。為防止分離塔反洗時漏樹脂,應注意上部布水裝置安裝質量和排水情況。

圖2 “高塔分離法”分離塔的結構簡圖

“高塔分離法”分離塔的底部排水裝置(也是反洗布水裝置）為雙盤蝶形板+雙流速水帽,水帽縫隙寬度一般為0.2mm,設備結構如圖2所示,通常這種排水裝置樹脂泄漏的主要原因是水帽出現問題。分離塔底部排水裝置的檢查,可以通過分離塔滿水后加壓排水試漏實現,必要時打開人孔門檢查。“錐斗分離法”分離塔底部排水裝置為錐斗形膠結石英砂罐[3],設備結構如圖3所示,據目前使用情況,該種結構的分離塔設備很少出現樹脂泄漏事故。

另外,空氣門管道的液位開關在分離塔滿水時動作,關閉空氣門,實現滿水的遠程監控。

圖3 “錐斗分離法”分離塔的結構簡圖

2.2.2 陽再生塔

陽再生塔的底部排水裝置(也是反洗布水裝置）和側部排水(也是酸再生液布水）裝置安裝不嚴密或者材質腐蝕均可造成樹脂泄漏。2009年,某電廠精處理陽再生塔內水帽和側部排水裝置曾出現酸腐蝕泄漏。由于陽再生塔在運行時,需使用5%濃度的鹽酸,因此對進酸和排水裝置的材質要求較高,建議選用耐鹽酸腐蝕性高的不銹鋼材質,最好是選用哈氏合金C材質,并加強再生監控。00Cr17Ni14M o2不銹鋼的含碳量低,因此晶間腐蝕傾向比0Cr18Ni12Mo2Ti不銹鋼低,對各種無機酸、有機酸、堿、鹽類均有較好的耐蝕性,目前市場上的水帽常選用該材質。當然,也有部分廠家為了降低成本,選用其他材質的水帽,這是陽塔出現泄漏事故較多的主要原因之一。

陽塔的上部空氣門也用作上部反洗排水,應控制好反洗水流量和反洗時間,保證液位開關動作良好,注意空氣門排水情況,防止出水帶樹脂。部分電廠陽再生塔再生沒有反洗步序,再生時控制好水位后進行空氣擦洗,通過側部和底部排水管排出擦洗污水,這樣就避免了空氣門反洗排水帶樹脂的問題。

2.2.3 陰再生塔

陰再生塔的結構與陽再生塔相同,其底部水帽和側部排水(也作堿再生液布水）裝置的耐腐蝕要求比陽再生塔低,可以選用1Cr18Ni9Ti材質。注意安裝質量和再生時陰塔底部、側部排水和空氣門的排水情況,防止泄漏。

3 前置過濾器+陽-陰分床型精處理系統

前置過濾器+陽-陰分床型精處理系統的布置方法由德國公司率先提出,由前置過濾器和中壓高速陽-陰床組成。陰樹脂工作溫度5～70℃,陽樹脂工作溫度最高可以達到85℃,在凝結水溫度超過70℃時陰床退出,陽床單獨運行。其再生單元包括陽再生塔、陽樹脂儲存塔、陰再生塔、陰樹脂儲存塔及其輔助系統。

3.1 陽-陰分床單元

陽-陰分床由陽床和陰床串聯而成,陰陽床進水配水裝置也是二級布水型式,由擋水裙圈和多孔板+縫隙1.0mm的水帽組成;出水集水裝置是蝶型多孔板+雙流速水帽型式,水帽縫隙寬度為0.25mm,在每臺高速陽(陰床）出口裝有樹脂捕捉器和差壓表。陰陽床的泄漏檢查與高速混床相同。

3.2 再生單元

3.2.1 陽/陰樹脂再生罐

陽/陰床中樹脂失效后,分別送到陽/陰樹脂再生塔進行反洗和空氣擦洗,然后進行酸堿再生。陽樹脂再生罐上部布水裝置和進酸布水裝置為母支管式,上部布水裝置兼作反洗排水裝置;下部排水裝置為蝶型多孔板+水帽,水帽縫隙寬度為0.25mm。2009年,某電廠精處理系統陽再生塔投運后,僅運行1年多時間,就出現底部水帽螺桿腐蝕脫落現象,造成了樹脂泄漏。因此,應防止上部布水裝置和底部排水裝置因安裝或材質問題出現泄漏。

陰樹脂再生罐上部布水(也是反洗排水）裝置和進堿布水裝置是母支管式,底部排水裝置為蝶型多孔板+水帽,水帽縫隙寬度為0.2mm,316材質。

與前置過濾器+混床型精處理系統的陽/陰再生塔不同,前置過濾器+陽-陰分床型精處理系統的陽/陰樹脂再生罐沒有側部排水管,因此不存在側部排水管可能漏樹脂的問題。

3.2.2 陽/陰樹脂儲存罐

陽/陰樹脂儲存罐上部布水裝置是母支管式,底部排水裝置為蝶型孔板 +水帽,選用材質為1Cr18Ni9Ti。陽/陰樹脂儲存罐的檢查與陽/陰樹脂再生罐基本相同。

4 粉末樹脂覆蓋過濾器+混床系統

4.1 粉末樹脂覆蓋過濾器濾元的安裝

粉末樹脂覆蓋過濾器的主要作用是去除凝結水中腐蝕產物和懸浮物,其內部結構如圖4所示。底部進水通過拱形板和上端擋板布水后,均勻地通過過濾器濾元,過濾后的水由濾元內部排入過濾器底部集水室,最后從底部排水管排出[4]。作為過濾器的關鍵部件,濾芯質量及安裝情況不容忽視。

圖4 粉末樹脂覆蓋過濾器結構簡圖

為使所有濾元均勻鋪膜,防止鋪膜不均勻造成出水水質超標,要求陽、陰樹脂粉及纖維粉按比例制漿,控制適當的鋪膜流速、注射時間及鋪膜濃度。鋪膜結束后需啟動保持泵循環保持,注意進水壓力和流量變化。在流量小于250m3/h啟動保持泵[5],防止濾膜脫落。目前運行的粉末樹脂一般選用氨型陽樹脂粉[6],以防止氫型陽樹脂粉轉為氨型時體積縮小造成樹脂覆蓋層收縮,出現裂縫、脫落等現象。

5 結束語

凝結水精處理系統設備制造和安裝質量問題是引起樹脂泄漏的主要原因,尤其是排水裝置。凝結水精處理系統中的樹脂泄漏,通常表現為混床的樹脂捕捉器差壓升高、給水陽電導升高、給水pH值降低等。從樹脂量、差壓、水質變化及設備結構等方面分析,是查找精處理系統中樹脂泄漏的主要依據,保持裝置的良好運行及選用合理的設備材質是保證系統安全運行的基礎。

[1]邢秀芝,陳文,楊武鳴.金屬材料應用手冊[M].北京:中國電力出版社,2000:585-617.

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[3]周柏青,陳志和.熱力發電廠水處理[M].北京:中國電力出版社,2009:446-450.

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[5]暢武華,王春生.粉末樹脂過濾器在空冷機組中的實際應用[J].山西電力,2006,(3）:53-56.

[6]韓隸傳.粉末樹脂過濾器底的應用及其存在的問題探討[J].熱力發電,2007,(7）:77-79.

Equipment of Condensate Polishing System and Leakage Analysis on Ion Exchange Resin

MO Zongbao1,XU Chao2,SUN Xiao jun1
(1.HebeiElectric Power Research Institute,Shijiazhuang,H ebei050021,China;2.North China Baoding Electric Pow er Voc.&Tech.College,Baoding,Hebei,071051,China）

Recently,resin leakage often occurs in condensate polishing system of fossil power unit,which has deteriorated the w ater vapour,corroded the pipeline and affected the operation of the equipment.The reasons of resin leakage have been analyzed and countermeasures have been put forw ard in this paperbased on the charac teristics of ion exchange resin leakage and the features of the equipment in different condensate polishing systems,w hich is very important to prevent the system from resin leaking.

power plant;condensate;polishing;equipment;resin;leakage;analysis;examination

TM621.8

B

1672-0210(2010）04-0018-04

2010-07-02

2010-09-09

莫宗寶(1974-）男,工程師,碩士,主要從事電廠化學處理方面的研究工作。