浙能1000 MW超超臨界機組前置過濾器運行問題分析及處理

高默劼

（上海電力建設啟動調整試驗所，上海市，200031）

0 引言

目前，大力發展大容量、高參數的火力發電機組是火力發電未來發展的趨勢。機組參數越高，凝結水的流量越大，對水汽品質的要求也越高，從而對凝結水精處理系統提出了更高的要求。浙江國華浙能發電廠二期新建2×1000 MW超超臨界機組，其凝結水精處理系統前置過濾器裝置在運行過程中暴露出一些問題，以下對其進行分析及處理。

1 工程概況

機組凝結水精處理系統為配置前置過濾器的中壓凝結水處理系統。系統由2臺連續運行的前置過濾器，4臺精處理高速混床，1套包括酸、堿貯存計量的再生設備，控制系統，監測儀表，配供電系統和其他輔助設備等組成。

前置過濾器裝置設置在凝結水除鹽設備之前，單臺處理能力為1200 t/h，運行壓力小于4.5 MPa，運行溫度小于55℃，采用PALL公司的折疊式濾芯，在機組啟動和運行時用于除去凝結水中各種懸浮物（以氧化鐵為主）、膠體硅等腐蝕產物以及基建時在管道中殘留的焊渣、泥沙等機械雜質，確保混床中樹脂的運行環境良好，防止樹脂受到氧化鐵等雜質的污染，保證凝結水水質的穩定。前置過濾器裝置設置1個氣動可調閥門旁路和1個手動檢修旁路。在前置過濾裝置正常運行時，手動檢修旁路關閉，投用1臺前置過濾裝置，氣動可調閥門旁路關閉50%，當2臺前置過濾裝置均投用后，氣動可調閥門全部關閉。

2 凝結水精處理系統存在的問題

凝結水精處理系統存在的問題有以下2方面。

（1）5號機組前置過濾器裝置在投用初期，發現在運行退出后的備用轉停運狀態過程中，卸壓時過濾器振動較大，排氣管抖動嚴重，聲音較響。由于振動造成前置過濾器裝置進口氣動閥門開信號反饋線2次松動，當再次投運過濾器時閥門開反饋不到位，投運程控無法繼續，對前置過濾器裝置的啟動及運行帶來隱患，不利于過濾器裝置長期、安全、穩定運行。

（2）由于工期較緊，6號機組前置過濾器投用時凝結水鐵含量大于1000 μg/L，造成前置過濾器濾芯的不可逆損傷。在單臺前置過濾器裝置處理水量達600 t/h時，過濾器進出口壓差達到66 kPa左右；單臺過濾器處理水量達到1100 t/h時，過濾器進出口壓差達到100 kPa左右，經過多次反洗后壓差仍然未減小。

3 原因分析及解決措施

3.1 前置過濾器裝置卸壓振動問題分析及處理

對過濾器裝置拆檢發現濾芯安裝正確、無松動（如圖1），排除了由于濾芯安裝不當對過濾器裝置沖擊引起振動的可能性。

過濾器裝置在正常運行時承受3～4 MPa的壓力，當過濾器裝置卸壓時，壓力通過φ108 mm×4 mm的頂部排空管道瞬間釋放。經過觀察，發現過濾器裝置在卸壓過程中從排空管道中排出的是水氣混合物。在每次前置過濾器裝置投用前，都要用沖洗水泵將過濾器裝置注滿水，目的是為了防止過濾器中存有空氣，在卸壓時水氣同時降壓對過濾器裝置造成沖擊。在檢查了壓縮空氣罐至前置過濾器的進氣反洗門的狀況并進行了相應的試驗后，基本排除了壓縮空氣罐內空氣漏進過濾器裝置的可能性，而且壓縮空氣罐至前置過濾器裝置的母管上不僅有逆止門，還有1個動作值為1 MPa的安全閥門。

本機組使用的前置過濾器裝置（如圖2）從底部進水，從底部出水，因此過濾器本身未排凈的空氣和凝結水系統中帶來的空氣很容易存留在裝置里，而且床體中的濾芯是用0.6 MPa的壓縮空氣進行反洗，濾芯骨架內的過濾纖維間縫隙較小，且濾芯為折疊式，反洗后可能有部分空氣由于毛細管效應存留在過濾纖維之間。當沖洗水泵給床體注水時，床體底部存留在過濾纖維之間的空氣可能會受水的自重的壓力而排出，床體上部存留在纖維之間的空氣就無法排凈。當過濾器運行后，床體內的殘余空氣在凝泵出口3～4 MPa壓力的作用下，全部向過濾器頂部壓縮，存積在頂部排空門處，卸壓時，水氣混合物在排空門處瞬間釋放，導致床體在卸壓時振動較大，排空管道抖動嚴重，聲音較響。

在整套啟動期間，針對上述現象，對前置過濾裝置進行了試驗。啟動沖洗水泵，將前置過濾器裝置滿水，當滿水液位信號閃動后，關閉頂部排空閥門，10 s后打開，再關閉頂部排空閥門，停沖洗水泵，然后過濾器投用。此舉是利用有再循環管路的沖洗水泵出口0.7 MPa的壓力，預先使過濾器中的可能存在的空氣進入過濾器頂部，通過頂部排空門進行釋放，再將床體滿水投用。

在整個整套啟動期間，在前置過濾器裝置反洗后均采用此法滿水，卸壓時基本無振動，排空管不抖動，卸壓聲音很小。

找出原因和方法后，在前置過濾器反洗的程序控制中，增加了滿水后再次排氣這一步驟，即當滿水液位信號閃動后，關閉頂部排空閥門，不停沖洗水泵（沖洗水泵有再循環管道），10 s后打開，再關閉所有閥門、停泵，床體處于備用狀態。

3.2 濾芯的不可逆損傷問題分析及處理

前置過濾器的濾芯從結構上大體可分為纏繞式、折疊式，其中折疊式由于其過濾面積大、占用體積小、濾液質量好、通量高、壓差低、操作使用簡單方便等優點，在超超臨界機組的精處理系統中使用較為廣泛。前置過濾器在投用時都有一定水質標準，若投用時水質較差，如水中的鐵含量較高或者熱力系統還沒有沖洗干凈就急于投用，很容易造成過濾器濾芯的不可逆損傷。

當雜質通過過濾器濾芯時，過濾器的濾芯利用物理過濾的原理將雜質過濾，但若系統雜質較多，特別是在機組的基建期間，整個熱力系統的水質很不穩定，系統中可能存在各種焊渣、金屬碎削、泥沙，甚至油脂，新建百萬千瓦機組熱力系統中的氧化皮較多，且折疊式濾芯與流動介質接觸面積大，在凝結水泵的壓力下，更容易在微小的濾芯（如圖3）過濾纖維縫隙中粘合、堆積，甚至板結，造成前置過濾器裝置進出口壓差增高。在過濾器裝置進出口壓差達到設計壓差，過濾器退出反洗時，即使反洗的出水較為干凈，依靠反沖洗水泵0.7 MPa的壓力已難以將這些堆積物，甚至板結物反洗出來，在反洗后再次投運時出現過濾器進出口壓差不降，反洗沒有效果或者反洗效果不明顯的現象。

5號機組由于在前期熱力系統沖洗較為充分，第1次投用時凝結水水質清澈，鐵含量為261μg/L，且此后每次投運時保證鐵含量不大于300μg/L，在過濾器投運前期和鍋爐前幾次高負荷時保證每8 h對過濾器進行反洗2～3次。從凝結水精處理系統首次投用到機組168 h滿負荷試運結束，前置過濾器的壓差波動較為合理。當單臺前置過濾器處理水量達到600 t/h時，過濾器進出口壓差達到18 kPa左右；單臺過濾器處理水量達到設計值1200 t/h時，過濾器進出口壓差為90 kPa左右，效果較為理想。

4 經驗總結

（1）若采用底部進水、底部出水的前置過濾器裝置且同時使用折疊式濾芯時，建議在投用前，在程序控制中增加過濾器滿水后再次排氣步驟，以防止前置過濾器中出現水氣共存的現象，造成過濾器裝置卸壓時振動。

（2）前置過濾器在投用時，凝結水水質最好能夠達到投用要求，若不能達到投用水質的要求，建議在過濾器床體差壓還未達到設計差壓時就進行反洗，同時增加過濾器的反洗頻率（建議每3～8 h反洗2～3次，視凝結水水質而定），延長過濾器濾芯的使用壽命，保證前置過濾器的長周期、安全、穩定運行的目標。

（3）建議在凝結水泵出口至凝結水精處理系統間增加1路排放管，在熱力系統不穩定或者凝結水水質較差時排放掉部分不合格水，減少較差水質對凝結水精處理系統的沖擊和影響。

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