600MW空冷機組凝結水精處理改造

范煥霞

(大唐陽城發電有限責任公司,山西晉城 048102)

600MW空冷機組凝結水精處理改造

范煥霞

(大唐陽城發電有限責任公司,山西晉城 048102)

以大唐陽城發電有限責任公司2×600 MW間接空冷機組凝結水精處理改造為例,分析了粉末樹脂覆蓋過濾器和高速混床技術,并對比了改造前后運行情況和取得的經濟效益,肯定了高速混床式凝結水精處理技術在間接空冷機組上的成功應用。

凝結水;粉末樹脂覆蓋過濾器;高速混床;改造

21 世紀能源問題已經成為制約全球工業行業發展的瓶頸。因此,節能降耗工作迫在眉睫,急需落實,也成為發電企業生產經營管理水平的重要標準之一。

1 設備現狀

大唐陽城發電有限責任公司 2×600 MW機組,鍋爐是東方鍋爐廠引進美國F.W公司技術制造,型式為亞臨界、一次中間再熱、雙拱形單爐膛、“W”型火焰、平衡通風、固態排渣、露天布置、自然循環汽包型燃煤鍋爐,型號為DG2060/17.6-II3。汽輪發電機組是哈爾濱汽輪機廠生產的亞臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、間接空冷凝汽式汽輪機,型號為NJK 600-16.7/538/538。機組原設計凝結水精處理系統采用北京佳美公司供貨的中壓凝結水精處理裝置,對凝結水進行100%處理。每臺機組安裝3臺50%容量粉末樹脂覆蓋過濾器,機組正常時2臺運行、1臺備用,失效終點由進出口壓差、氫導電率、硅含量、周期制水量等參數控制。當1臺過濾器到失效狀態,則系統自動投入備用過濾器,失效過濾器退出運行,并進入爆膜、清洗及鋪膜程序,粉末樹脂覆蓋過濾器主要技術參數見表1。

表1 粉末樹脂覆蓋過濾器主要技術參數表

大唐陽城發電有限責任公司2×600 MW間接空冷機組相繼于2007年08月、09月投入商業運行。在這一年多運行中,發現凝結水精處理陰陽樹脂粉和纖維粉實際消耗量超過設計值,造成精處理日常維護量和物料費用遠遠超過當初預算。

2 8號機組2008年凝結水粉末樹脂覆蓋過濾器消耗物料計算

粉末樹脂覆蓋過濾器運行終點是由其進出口差壓、出口氫導電率、出口硅含量、周期處理水量等多項指標來判定,同時,因實際運行狀況多變,運行周期往往達不到設計值,一般運行時間為10～15 d,約為設計值的一半。年度陰陽樹脂和纖維粉消耗量增加較多,由于爆膜、清洗、鋪摸頻繁,消耗除鹽水量也隨之增加,2008年8號機組實際運行情況與設計情況比較見表2。

表2 2008年8號機組實際運行情況與設計情況比較

a)粉末樹脂覆蓋過濾器每次鋪膜所需物料約為設計值3倍,而運行時間卻只有設計值1/3,所以年度消耗量約為設計值的6倍。這樣,2008年8號機組精處理鋪膜物料費用約為18.6×(4.95+4.95)+13.8×0.99=197.8萬元 (陰陽樹脂18.6萬元/t,纖維粉13.8萬元/t)。

b)每次爆膜、鋪膜需除鹽水100 t,2008年8號機組精處理爆膜、鋪膜用水約100×34=3 400 t。若每噸除鹽水按4.68計算,則合4.68×3 400=1.59萬元。

c)粉末樹脂覆蓋過濾器鋪膜結束后,為確保過濾器濾元上的膜完整,系統保持泵運行直到該過濾器投入運行方可停運。按每次鋪膜后保持泵運行2 d來計算,則2008年保持泵共耗電量為 15×80%×48×34=19 584 kW ·h(保持泵功率15 kW,2008年爆膜鋪膜34次)。若每kW·h耗電量按0.355(2008年平均上網電價)計算,則合0.355×19 584=6 952.32元。

d)2008年度8號機組粉末樹脂覆蓋過濾器年度費用約為197.8+1.59+0.695=200萬元,平均爆膜鋪膜一次費用為5.88萬元。

e)2008年8號機組運行時間為5 720.47 h,合238 d,所以8號機組2008年爆膜鋪膜次數約為34次。

f)每次鋪膜所需物料的配比是依據水質情況隨時調整,大致比例是陰陽樹脂1∶1,樹脂與纖維粉10∶1。

h)機組剛啟動時,由于水質較差,精處理過濾器爆膜、鋪膜次數更頻繁。

3 增加高速混床系統方案的可行性

a)機組原設計的粉末樹脂覆蓋過濾器系統是為處理空冷機組溫度較高 (相比濕冷機組)的凝結水系統而設計的,運行成本較高,特別是新投運機組,為使水汽品質合格,不但頻繁切換粉末樹脂覆蓋過濾器,而且還得加大鍋爐排污,不利于節能降耗。

b)在環境溫度較低時,2×600 MW間接空冷機組凝結水溫度較低,是適合一般高速混床精處理的,這就為增加高速混床提供了可能性。

表3 2008年1月—12月環境溫度和凝結水溫度等參數

由表3可以看出,1 a內凝結水平均溫度小于50℃的月份有1月—4月和10月—12月,共7個月,使用一般高速混床很有潛力可挖。2×600 MW機組安裝時留有擴建余地,為增加凝結水精處理裝置提供空間可行性。

4 增加高速混床系統的方案

在對原系統認真研究、現存問題仔細分析的基礎上,確保凝結水精處理系統 “安全可靠,結構合理”的原則下,大唐陽城發電有限責任公司決定對原凝結水精處理系統進行改造,最后采用在原系統的基礎上,2臺機組各增加1套100%容量的高速混床,公用1套體外再生系統的改造方案,高速混床系統的設計參數見表4。

表4 高速混床系統的設計參數表

新增加的高速混床系統與原粉末樹脂過濾系統串聯,改造后凝結水精處理系統的流程圖見圖1。

圖1 改造后凝結水精處理系統的流程圖

如圖1所示,凝結水精處理系統有2組旁路門,1組是粉末過濾器和高速混床的旁路門,即主旁路;另1組是高速混床的旁路門。主旁路包括電動旁路門和手動旁路門兩路,其中,電動旁路門采用調節蝶閥,有3個擋位,即0～50%～100%;手動旁路門是事故旁路,人為手動開啟。高速混床旁路門只包括1個電動蝶閥,為全開全關型。

正常運行時,粉末覆蓋過濾器2臺運行 (過濾器中不鋪樹脂粉,粉末覆蓋過濾器濾元空隙為5μm,可起到過濾鐵銅氧化物及其他大顆粒懸浮物作用)1臺備用;高速混床2臺運行無備用,兩組旁路門均保持關閉。當1臺粉末過濾器因故停運或反洗時,主旁路蝶閥能自動開啟至50%的位置,直至另1臺粉末過濾器投運正常才關閉;當3臺粉末過濾器全部停運時,主旁路蝶閥能自動開啟至100%的位置。另外,當精處理系統出現異常情況(如出入口壓差超過設定值或總流量超過設定值)或凝結水溫度超過70℃時,主旁路蝶閥均能自動100%開啟,從而確保凝結水通暢,同時,保護精處理設備和樹脂。高速混床旁路門在系統正常運行時關閉,當高速混床出現異常情況 (如出入口壓差超過設定值或總流量超過設定值)或凝結水溫度超過65℃時,將會自動全開,確保系統安全。

在凝結水精處理高速混床控制室內,安裝有2臺工控機,用于系統的監控和操作。高速混床的投停及再生均采用程序控制。高速混床控制系統與一期化學水處理控制系統聯網,在水處理控制室實現了對高速混床系統的監控和遠程操作。另外,高速混床系統還通過光纖與粉末樹脂覆蓋過濾器系統監控網絡進行數據通訊,以便系統切換和操作。

5 高速混床投運后實際效果和運行費用

大唐陽城發電有限責任公司增裝高速混床工程于2008年9月份開始施工,2008年12月份開始調試,8號機組于2009年 1月 15日投入正常運行,隨后7號機組也投入正常運行。

高速混床投運后,凝結水水質得到了很大提升,大大減少了機組正常運行中的鍋爐排污量,有效降低了機組補水率,1月份8號機組補水率1.48%,比去年降低0.27%。另外,由于實際運行中高速混床出水品質優良,單按水質要求高速混床可以連續運行55～60 d。為確保高速混床樹脂的處理能力和凝結水質,依據經驗,規定按其周期處理水量來控制,一般運行40～45 d再生一次。

高速混床運行費用計算 (按投運 7個月/a、45 d/再生)。

a)高速混床再生一次所需除鹽水160 t,1 a除鹽水用量為160×5=800 t(5次再生/a),則合4.68×800=0.37萬元。

b)高速混床再生一次所酸堿各1.5 t,1 a所需酸堿用量各1.5×5=7.5 t,則合2 000×7.5+950×7.5=2.2萬元 (酸2 000元/t,堿950元/t)。

c)由于空冷機組凝結水溫度較高,高速混床樹脂失效比濕冷機組要快,按1 a補充10%樹脂來計算 (混床初裝陽樹脂36筒,陰樹脂 24筒(140 L/筒),費用合計36萬元),1 a補充樹脂所需費用為36×10%=3.6萬元。

d)高速混床精處理運行1 a的費用為0.37+2.2+3.6=6.17萬元,平均再生一次費用為1.23萬元。

6 混床和粉末樹脂過濾器效果比較

粉末樹脂過濾器爆膜鋪膜一次5.88萬元。若按粉末樹脂過濾器1 a少運行7個月,10 d爆膜鋪膜一次來計算,少爆膜鋪膜21次,減少費用5.88×21=123.48萬元;而高速混床精處理運行1 a的費用為6.17萬元,可以算出,1臺機組1a由于投運高速混床減少費用123.48-6.17=117.31萬元,經濟效益相當可觀。另外由于高速混床投運,汽水品質提升,有效減少機組除鹽水用量。按1月—2月份8號機組補水率1.22%計算,月度減少除鹽水量約0.35萬t,1 a減少除鹽水量約0.35×7=2.45萬t,則合4.68×2.45=11.47萬元。這兩項1 a可節約128.8萬元,估計高速混床運行6 a即可返回投資成本。

粉末樹脂過濾器運行時,給水、蒸汽氫導合格率達不到100%;但高速混床投運后,不但給水、蒸汽氫導合格率全部達100%,其他汽水品質也都達到了優秀,有效減緩了熱力設備的腐蝕,在一定程度上延長了設備的使用壽命;因機組排污量大大減少,提高了機組的熱效率,降低了供電煤耗,積極響應國家提出 “節能減排”號召。

7 結論和建議

a)高速混床精處理系統在凝結水溫度合適的條件下,可以在空冷機組上應用。

b)空冷機組凝結水精處理系統在設計時可以根據凝結水溫度,選用樹脂粉末過濾器加高速混床系統。

600MW Air-cooling Unit CondensateWater Treatment Transformation

FAN Huan-xia
(Datang Yangcheng Power Generation Co.,Ltd,Jincheng,Shanxi 048102,China)

Take the transformation o f 2×600 MWindirectair-coo ling units condensatew ater treatment as an exam ple,the technologies of pow der resin covering filer and high-speedm ixed bed were analyzed.Comparisons beforeand after the transformation are done in terms of their operation situations and econom ic benefits,which confirms the successfulapplication of highspeed m ixed bed condensate water treatment technology on air-coo ling units.

condensate water;powder resin covering filer;high-speedm ixed bed;transformation

TM 621.8

B

1671-0320(2010)05-0056-03

2010-05-10,

2010-07-14

范煥霞 (1973-),女,山西萬榮人,1995年畢業于太原電力高等?？茖W校熱能動力專業,工程師,從事發電廠機組運行維護管理工作。