天業(yè)機(jī)組凝結(jié)水精處理系統(tǒng)調(diào)試試驗(yàn)

摘 要:凝結(jié)水精處理裝置是大型機(jī)組汽包鍋爐和直流鍋爐的重要輔助設(shè)備。文章簡要敘述新疆天業(yè)2×300MW燃煤機(jī)組凝結(jié)水精處理系統(tǒng)的流程、所用樹脂的性能和有關(guān)的水質(zhì)指標(biāo);介紹了天業(yè)火電機(jī)組凝結(jié)水精處理系統(tǒng)的初次再生過程和投運(yùn)情況;驗(yàn)證了該系統(tǒng)在調(diào)試期間、電廠啟動(dòng)期間、正常功率運(yùn)行期間等工況下去除凝結(jié)水中腐蝕產(chǎn)物和鹽類雜質(zhì)的能力。

關(guān)鍵詞:火電廠 系統(tǒng) 凝結(jié)水 精處理 參數(shù)

中圖分類號:TK223.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號:1674-098X(2011)10(c)-0113-02

新疆天業(yè)2×300MW機(jī)組是江蘇省電力設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)、河南火一建設(shè)公司施工安裝、新疆康賽電力工程監(jiān)理公司，其凝結(jié)水精處理系統(tǒng)主要設(shè)備由海鹽力源電力設(shè)備有限公司制造。根據(jù)新疆天業(yè)集團(tuán)公司的進(jìn)度要求，凝結(jié)水精處理系統(tǒng)于2010年11月至12月期間進(jìn)行了調(diào)試，并隨即投入了試運(yùn)行。

1 系統(tǒng)凝結(jié)水精處理的必要性

根據(jù)機(jī)組中水汽系統(tǒng)容積大、接觸表面大的特點(diǎn)，盡管凝汽器內(nèi)循環(huán)冷卻水沒有污染凝結(jié)水，但龐大的系統(tǒng)也很難保持絕對的真空。這并非焊接不好所致，而泄漏大多是發(fā)生在法蘭連接部位。由于密封材料的老化等，甚至與大氣接觸的細(xì)小連接處，都會(huì)因空氣漏入使CO2進(jìn)入汽水系統(tǒng)，使pH值降低，引起腐蝕。

新疆天業(yè)自備熱電廠系統(tǒng)材質(zhì)多為碳鋼(除鹽水管道、壓縮空氣管道等為不銹鋼材質(zhì))，因此系統(tǒng)中腐蝕產(chǎn)物多為金屬氧化物，其中鐵的腐蝕產(chǎn)物最多。正常運(yùn)行時(shí)腐蝕速率不大，但在機(jī)組基建階段，停運(yùn)期間，啟動(dòng)時(shí)保護(hù)不當(dāng)、沖洗不凈、未采用除鹽水沖洗及負(fù)荷的變動(dòng)等原因使腐蝕加劇。當(dāng)鍋爐補(bǔ)給水操作控制不當(dāng)時(shí)，會(huì)帶入一些可溶性鹽類，當(dāng)疏水未經(jīng)處理回到系統(tǒng)中時(shí)也會(huì)造成一些污染等等。因此凝結(jié)水處理的首要任務(wù)是除掉金屬的腐蝕產(chǎn)物、膠硅、懸浮雜質(zhì)，同時(shí)還應(yīng)除掉可溶鹽類，為此應(yīng)考慮設(shè)置凝結(jié)水精處理裝置。通常應(yīng)根據(jù)工程的具體情況，如機(jī)組參數(shù)、鍋爐型式、水質(zhì)情況以及機(jī)組對水質(zhì)的要求等予以確定，選擇合適的凝結(jié)水精處理設(shè)備、相關(guān)性能及參數(shù)。

2 系統(tǒng)試驗(yàn)?zāi)康?/p>

凝結(jié)水精處理系統(tǒng)設(shè)置在凝結(jié)水泵和汽封加熱系統(tǒng)之間。其基本功能是去除凝結(jié)水中的鹽類雜質(zhì)(如雜離子、鈉離子和硫酸根離子等)和機(jī)械雜質(zhì)(主要是鐵的腐蝕產(chǎn)物)。

在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，可以有效地除去回路凝結(jié)水中少量鹽類雜質(zhì)和腐蝕產(chǎn)物。確保給水品質(zhì)，滿足蒸汽發(fā)生器水化學(xué)工況的要求;在機(jī)組啟動(dòng)階段，可除去較多的腐蝕產(chǎn)物，減少不合格水的排放量，縮短機(jī)組起動(dòng)時(shí)間;在凝汽器泄漏的情況下，可使給水水質(zhì)免受凝汽器泄漏的影響。本試驗(yàn)的主要目的就是驗(yàn)證凝結(jié)水精處理系統(tǒng)在上述不同運(yùn)行條件下的除鹽和除鐵性能。

3 系統(tǒng)和設(shè)備簡介

新疆天業(yè)2×300MW機(jī)組凝結(jié)水精處理系統(tǒng)為無前置過濾器的混床系統(tǒng)，每臺(tái)機(jī)組包括3臺(tái)并列相聯(lián)的混床，兩套機(jī)組共用一套體外再生系統(tǒng)和相應(yīng)的控制系統(tǒng)。系統(tǒng)中包含有4份樹脂:除每臺(tái)高速混床內(nèi)各含有一份樹脂外，還有一份樹脂貯存于體外再生系統(tǒng)的樹脂儲(chǔ)存塔內(nèi)。每份樹脂由陰、陽樹脂組成，陰、陽樹脂間的體積比為1:1，按H/OH型運(yùn)行。在每臺(tái)高速混床的出水管上，設(shè)有一在線電導(dǎo)儀、微鈉表及硅表以監(jiān)督高速混床的出水質(zhì)量，并設(shè)有一樹脂捕捉器以防止樹脂碎末進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)。高速混床內(nèi)的樹脂失效后，樹脂被轉(zhuǎn)移到體外再生系統(tǒng)進(jìn)行再生，以恢復(fù)其原有的功能。體外再生系統(tǒng)由一個(gè)樹脂分離塔，一個(gè)陰樹脂再生塔和一個(gè)陽樹脂兼樹脂貯存塔組成。由于每臺(tái)混床的最大設(shè)計(jì)出力可達(dá)800t/h，最大為824t/h。從而滿足了電廠的各個(gè)運(yùn)行工況下對凝結(jié)水處理流量的要求。

4 主要技術(shù)參數(shù)

4.1 凝結(jié)水精處理系統(tǒng)出水水質(zhì)要求、進(jìn)水水質(zhì)和系統(tǒng)運(yùn)行條件

為了確保凝結(jié)水精處理系統(tǒng)的出水質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，其進(jìn)水水質(zhì)和系統(tǒng)運(yùn)行條件必須符合相應(yīng)的規(guī)定。

4.2 再生藥品

4.2.1 鹽酸

等級:濃度≥31%(HCl液體)，鐵含量≤0.01%(Fe)，硫酸鹽含量≤0.007%(SO42-)，砷含量≤0.0001%(As)。

4.2.2 液堿

等級:濃度≥30%(NaOH液體)，碳酸鈉含量≤0.8％(Na2CO3)，氯化鈉含量2.0～5.0%(NaCl)，三氧化二鐵含量≤0.01%(Fe2O3)。

4.3 離子交換樹脂

高速混床使用的樹脂是江蘇蘇青水處理工程集團(tuán)有限公司為凝結(jié)水精處理而生產(chǎn)樹脂。每臺(tái)高速混床的樹脂裝載量和樹脂性能。

5 調(diào)試

5.1 調(diào)試前的準(zhǔn)備工作

(1)完成所有管道設(shè)備安裝和電氣儀表接線工作。

(2)保證用電、儀表用壓縮空氣、工藝用壓縮空氣，除鹽水供應(yīng)充足。

(3)儲(chǔ)存足夠量的液堿和工業(yè)鹽酸。

(4)離子交換樹脂運(yùn)到現(xiàn)場，化驗(yàn)后合格。

(5)水泵、風(fēng)機(jī)等處于良好備用狀態(tài)。

(6)回路凝結(jié)水系統(tǒng)應(yīng)調(diào)試完畢，處于待運(yùn)行狀態(tài)。

(7)各項(xiàng)安全工作完善。

(8)對運(yùn)行人員培訓(xùn)進(jìn)行完畢，使運(yùn)行人員熟知現(xiàn)場情況以及設(shè)備性能及參數(shù)。

(9)編寫詳細(xì)調(diào)試工作計(jì)劃，每天調(diào)試完對工作予以總結(jié)，詳細(xì)記錄缺陷。

5.2 容器的內(nèi)部檢查

打開各容器的人孔，進(jìn)行內(nèi)部檢查，檢查的主要項(xiàng)目有:

(1)電火花(15000V的高頻電)試驗(yàn)以確認(rèn)襯膠設(shè)備的完整性.檢查結(jié)果發(fā)現(xiàn)各個(gè)容器均完整。

(2)檢查各個(gè)容器的進(jìn)水裝置、排水裝置和樹脂分離塔的中間排脂裝置以確認(rèn)這些裝置配水是否均勻、部件是否完好和材料選擇是否得當(dāng).結(jié)果發(fā)現(xiàn)以下三個(gè)問題:

a.混床內(nèi)部部分水帽碳鋼螺母，已生銹，由設(shè)備公司更換為不銹鋼材質(zhì)的螺母。

b.混床內(nèi)部均有許多水帽縫隙大于0.4mm，由設(shè)備公司進(jìn)行處理，使水帽縫隙小于0.2mm。

c.在檢查各個(gè)混床系統(tǒng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)管道法蘭連接處螺絲未擰緊，由安裝公司進(jìn)行處理。

5.3 水壓試驗(yàn)

5.3.1 高速混床系統(tǒng)

在0.4MPa的水壓情況下，該系統(tǒng)泄漏，情況如下:

①窺視孔泄漏較為厲害，由設(shè)備廠家進(jìn)行處理;

②出口管道法蘭連接處滴水，由安裝公司進(jìn)行處理;

③出口電動(dòng)法門滴水，由設(shè)備廠家進(jìn)行處理。

5.3.2 體外再生系統(tǒng)

體外再生系統(tǒng)在水壓為0.5MPa下進(jìn)行，該系統(tǒng)泄漏，情況如下:

(1)分離塔頂部排氣門泄漏，由設(shè)備廠家進(jìn)行處理;

(2)管道法蘭連接處滴水，由安裝公司進(jìn)行處理。

5.4 樹脂的初次再生

將樹脂規(guī)定的再生工藝分別在陽樹脂再生塔和陰樹脂再生塔中進(jìn)酸堿再生，然后將再生完的陰樹脂由ART(以下簡稱“AT”)轉(zhuǎn)移至CRT(以下簡稱“CT”)，然后用壓縮空氣將陰、陽樹脂混合，用除鹽水洗，直至洗到電導(dǎo)率小于0.2us/cm。將樹脂貯存塔內(nèi)的樹脂轉(zhuǎn)移到1號高速混床備用。

11月12日第一次裝樹脂為了在分離塔內(nèi)(SPT)制造1m的混脂區(qū)，故陽樹脂填裝79袋，陰樹脂填裝56袋，混脂區(qū)陽樹脂高度為0.6m，陰樹脂高度為0.4m。

11月16日第二次裝裝樹脂按照陰、陽樹脂1:1的比例進(jìn)行填裝，陽樹脂58袋，陰樹脂48袋(前兩次均為調(diào)試樹脂)。

12月15日第二次裝裝樹脂按照陰、陽樹脂1:1的比例進(jìn)行填裝，陽樹脂55袋，陰樹脂44袋(運(yùn)行正式樹脂)。

計(jì)算裝樹脂量的多少與以下三個(gè)公式有關(guān):

a.體積＝3.14*r*r*h

b.質(zhì)量＝體積*密度

c.N=質(zhì)量／25kg

(備注:公式內(nèi)r各為陰、陽塔的半徑，h為陰、陽塔內(nèi)樹脂高度，密度為樹脂的濕視密度，N為所需樹脂袋數(shù))。

再生時(shí)酸控制參數(shù)為:

酸5.5% 流量 6.2t/h 溫度 常溫

再生時(shí)堿控制參數(shù)為:

堿 5.0% 流量 6.5t/h 溫度 41度

按上述初次再生程序分別再生好另外1份樹脂后分別貯存于2號高速混床。

5.5 樹脂正常再生的墓本過程

5.5.1 失效樹脂送到樹脂分離塔CT

樹脂在高速混床系統(tǒng)因出水水質(zhì)超標(biāo)或壓差大而失效后，即利用壓縮空氣和壓力水將混床內(nèi)的失效樹脂輸送到樹脂分離塔CT。

5.5.2 新鮮樹脂從樹脂貯存塔送到高速混床系統(tǒng)

當(dāng)失效樹脂送到樹脂分離塔CT后，備在RT的樹脂即被送往高速混床內(nèi)。

5.5.3 樹脂的空氣擦洗

樹脂在運(yùn)行中不僅吸附了很多鹽類雜質(zhì)，而且還截留了很多腐蝕產(chǎn)物(主要是鐵的氧化物)。為保證再生效果，在進(jìn)酸堿前必須把吸附在樹脂上的腐蝕產(chǎn)物用空氣擦洗工藝(ABRO)擦洗下來。ABRO就是反復(fù)地從底部通8min壓縮空氣進(jìn)樹脂分離塔以使失效樹脂間產(chǎn)生相互摩擦從而使吸附在樹脂上的腐蝕產(chǎn)物脫落下來，然后立即用除鹽水從上到下淋洗，從而使脫落下來的腐蝕產(chǎn)物從底部排走。擦洗次數(shù)一般視樹脂被污染情況而定，在電廠正常運(yùn)行期間一般需擦洗7次左右。在機(jī)組啟動(dòng)期間，由于凝結(jié)水中大量腐蝕產(chǎn)物被高速混床內(nèi)的樹脂吸附，其擦洗次數(shù)可達(dá)10次。

5.5.4 樹脂的反洗分層

樹脂擦洗完畢后，用除鹽水對樹脂進(jìn)行反洗分層，使樹脂從下到上分陽樹脂、混脂區(qū)和陰樹脂共三層，然后將上層的陰樹脂通過中間排脂管道轉(zhuǎn)移到AT內(nèi)，下面陽樹脂通過下部管道轉(zhuǎn)移到CT內(nèi)。

5.5.5 按原先規(guī)定的再生工藝分別對陰、陽樹脂進(jìn)行再生

5.5.6 樹脂的混合

將再生好的陰樹脂從AT轉(zhuǎn)移回CT，然后進(jìn)行5次左右的空氣擦洗工藝，以除去因進(jìn)酸、堿再生后而松動(dòng)的少量腐蝕產(chǎn)物。再用壓縮空氣對陰陽樹脂進(jìn)行混合，最后用除鹽水正洗直至電導(dǎo)率達(dá)到0.2μS/cm后轉(zhuǎn)送到RT中備用。

6 試運(yùn)行

在電站啟動(dòng)期間，回路熱力系統(tǒng)凝結(jié)水中含有大量腐蝕產(chǎn)物，這是由于:

(1)啟動(dòng)前回路系統(tǒng)基本上處于無化學(xué)控制狀態(tài)，系統(tǒng)內(nèi)表面因氧腐蝕嚴(yán)重而產(chǎn)生大量腐蝕產(chǎn)物，這些腐蝕產(chǎn)物將在啟動(dòng)期間脫落下來進(jìn)入凝結(jié)水中，使凝結(jié)水中的含鐵量升高，這種現(xiàn)象在電站初次啟動(dòng)過程中表現(xiàn)得尤為嚴(yán)重。

(2)回路系統(tǒng)在啟動(dòng)過程中還未建立起良好的水化學(xué)環(huán)境，系統(tǒng)內(nèi)表面的腐蝕情況還是比較嚴(yán)重，這也使得凝結(jié)水中的含鐵量升高。

基于上述情況，電站啟動(dòng)期間回路凝結(jié)水必須進(jìn)行全流量處理。

機(jī)組凝結(jié)水精處理系統(tǒng)于2010年12月09日10:00時(shí)1號混床第一次投人運(yùn)行。投運(yùn)時(shí)，凝結(jié)水泵進(jìn)口水的鐵含量達(dá)540ug/L，小于高速混床進(jìn)水含鐵量1000ug/L(最大值)，這說明機(jī)組在前期吹管及鍋爐點(diǎn)火啟動(dòng)時(shí)本體與管道沖洗干凈，達(dá)到了混床進(jìn)水時(shí)的水質(zhì)指標(biāo)，為了保證蒸汽發(fā)生器給水品質(zhì)小于100ug/L，該系統(tǒng)1#混床被迫投入運(yùn)行，連續(xù)運(yùn)行到12月12日，由于混床進(jìn)出口壓差已達(dá)到0.35MPa，混床被迫停運(yùn)，但該混床的周期制水量仍達(dá)23122萬噸左右。由于電廠初次發(fā)電，汽/水系統(tǒng)腐蝕產(chǎn)物極多，取樣時(shí)可見凝結(jié)水中有小顆粒，1#混床運(yùn)行12h后，通過混床觀察孔發(fā)現(xiàn)其上層樹脂的上層有板結(jié)層出現(xiàn)，板結(jié)層內(nèi)可見大氧化鐵屑，樹脂中鐵污染相當(dāng)嚴(yán)重，板結(jié)層下部分樹脂呈淺灰色，樹脂顆粒被氧化鐵裹包。這時(shí)出水水質(zhì)指標(biāo):pH是9.01，電導(dǎo)3.8μS/cm。

2#混床于2010年12月10日11:20時(shí)投入運(yùn)行。投運(yùn)時(shí)，凝結(jié)水泵進(jìn)口水的鐵含量達(dá)350ug/L，兩個(gè)混床同時(shí)投運(yùn)后，電導(dǎo)下降較快。因出水質(zhì)不合格.3#混床于12月16日8:30投入運(yùn)行，此時(shí)旁路門開度僅為8%，三個(gè)混床投入運(yùn)行后，出水水質(zhì)指標(biāo)明顯好轉(zhuǎn)，電導(dǎo)率趨于合格(≤0.2μS/cm)。

因進(jìn)水條件極差，所以被污染的樹脂送往體外再生系統(tǒng)再生時(shí)，空氣擦洗次數(shù)竟達(dá)數(shù)十次左右，擦洗排水長時(shí)間呈黑醬油色，但這份樹脂仍恢復(fù)了初始性能。這說明高速混床體外再生系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和再生程序是合理的。

7 正常功率運(yùn)行

電廠在正常功率運(yùn)行期間，回路水質(zhì)良好，凝結(jié)水進(jìn)入混床水質(zhì)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，經(jīng)過高速混床后，凝結(jié)水泵出口的電導(dǎo)率小于0.2μS/cm，氯離子小于1μg/L等水質(zhì)指標(biāo)合格，這說明高速混床系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和程序是合理的。

8 結(jié)語

天業(yè)火電機(jī)組凝結(jié)水精處理系統(tǒng)經(jīng)過調(diào)試以及試運(yùn)的試運(yùn)行證明，該系統(tǒng)完全能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求的各項(xiàng)性能指標(biāo)。尤其在以下兩方面:

(1)由于業(yè)主提供樹脂是國產(chǎn)樹脂且質(zhì)量沒有進(jìn)口樹脂好，樹脂機(jī)械性能不好，易磨損，導(dǎo)致樹脂撲捉器壓差升高較快，混床旁路調(diào)節(jié)閥進(jìn)出口壓差升高很快，需及時(shí)打開樹脂撲捉器排污閥，對其排污，降低壓差。建議盡快更換進(jìn)口耐磨損樹脂，保證水質(zhì)運(yùn)行水質(zhì)指標(biāo)。

(2)在機(jī)組啟動(dòng)期間，盡管有時(shí)進(jìn)水條件超過設(shè)計(jì)要求，但該系統(tǒng)仍然能使給水中的鐵含量很快降到0.1mg/L以下，滿足了電廠升溫的條件，從而縮短電廠啟動(dòng)時(shí)間，減少蒸汽發(fā)生器內(nèi)泥渣的積累。

①作者簡介:劉鵬:(1986-)，男，本科，助理工程師，西北發(fā)電集團(tuán)調(diào)試部化水調(diào)試負(fù)責(zé)人，主要從事電廠化水調(diào)試工作。