精處理系統樹脂更換方案探討

王超增

摘 要：大多數高參數大容量發電機組設計有凝結水精處理系統，隨著機組運行時間的延續，存在凝結水精處理樹脂老化降解問題，評估凝結水精處理系統的樹脂性能，選擇樹脂更換方案是電廠的當務之急。本文針對樹脂更換選擇和方案實施進行了有益探討。

關鍵詞：精處理；樹脂；更換

中圖分類號：TK267 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）18-0131-02

1 概述

目前高參數大容量發電機組應用越來越廣泛，機組參數提高對給水水質要求越來越苛刻，所以幾乎所有的機組設置了凝結水精處理系統，凝結水精處理系統擔負著去除凝結水中各種鐵銹、腐蝕性產物、結垢雜質的重要作用，系統的可靠性直接影響機組的安全、穩定和經濟運行，而凝結水精處理系統發揮作用的核心就是精處理離子交換樹脂。

凝結水精處理樹脂在使用中，因樹脂污染造成樹脂機械強度和交換動力學性能下降達到一定水平，不僅無法滿足去除凝結水溶解性雜質目的，甚至會向凝結水中釋放樹脂降解物，導致機組腐蝕、結垢和積鹽，嚴重時發生汽輪機葉片斷裂、鍋爐爆管等事故。評估凝結水精處理系統的樹脂性能，改善精處理系統的運行水平已成為發電企業的當務之急。

2 背景

由于精處理吸收了凝結水中鐵銹、油，在進酸堿再生前需要經過充分的空氣擦洗去除樹脂表面的鐵銹和油，才能確保樹脂再生時酸、堿再生劑和樹脂功能團發生反應，使樹脂盡可能高百分數的轉換成再生態，在運行期間保證除去水中雜質，凈化凝結水。

精處理樹脂經過多年使用，擦洗和再生/失效轉換，樹脂因反復摩擦和膨脹收縮，基體強度下降顆粒破碎或交換基團失效造成樹脂失效。

我司3號機組精處理樹脂自2005年10月份投入使用，至今已經使用12年，4套樹脂共經歷再生201次，過濾凝結水8607萬噸。2016年7月份經西安熱工研究院進行系統診斷，發現精處理混床出水漏Cl-、SO42-，樹脂性能分析表明：精處理樹脂強度嚴重下降、破碎率較高、工作交換容量不足、運行中樹脂產生破碎顆粒和粉末進入熱力系統產生硫酸根、陽樹脂溶出有機磺化物和陰樹脂動力性能下降吸收Cl-、SO42-能力明顯變差。因我司3號機組采用給水加氧處理，漏Cl-存在腐蝕隱患，基于精處理運行系統需要，安排3號機組精處理樹脂在307A檢修期間更換樹脂，樹脂仍選用羅門哈斯經典的均粒樹脂AMBERJET4400Cl和AMBERJET1500H。

3 樹脂更換行動操作實例

我司3號機精處理系統設置3臺直徑3m球型混床，每臺混床設計樹脂裝填數量6.8m3，陰陽樹脂比例1：1，再生系統采用高塔分離的三塔系統。3號機4套樹脂27.2m3、分離塔混合樹脂數量1.35m3（陽樹脂0.85m3+陰樹脂0.5m3）。考慮裝填損失，陰陽樹脂按照各準備16m3。購買的陽樹脂為再生態、陰樹脂為失效態，廠家建議新樹脂雙倍酸堿處理即可。

為了節省人力，新樹脂預處理和再生操作盡量采用程序再生進行，首先把3A混床的樹脂輸送到再生系統分離塔中，排空分離塔存水、打開底部人孔掏出樹脂。把陽塔中樹脂輸送到3A混床中，空出再生系統陰陽塔，使用樹脂裝填斗把新樹脂裝填到陰陽塔中，然后繼續啟動樹脂再生程序，使用程序“步進”功能跳過分離塔樹脂分離過程，直接自陰陽樹脂在陰陽塔中開始擦洗再生。

新樹脂裝填到陰陽塔后首先在除鹽水中浸泡8小時，樹脂充分吸水膨脹。然后通過擦洗、淋洗、反洗除去樹脂中雜質，進6%鹽酸再生陽樹脂、7%氫氧化鈉再生陰樹脂，再生液2倍樹脂體積時放置，酸堿充分浸泡樹脂8小時后繼續再各進2倍樹脂體積再生液，置換淋洗干凈樹脂，陰樹脂輸送至陽塔和陽樹脂混合后淋洗，3分鐘左右淋洗排水電導小于0.08us/cm，一套新樹脂處理完成。

按照上述方法，依次把3A、3B、3C混床中舊樹脂輸出到分離塔掏出。并把預處理好的新樹脂輸送到3A、3B、3C混床，完成高速混床樹脂更換。

在制作陽塔中儲存樹脂前應該利用陰陽塔空塔機會先完成分離塔中混合樹脂制作裝填。分離塔中混合樹脂宜裝填失效態樹脂，這樣可以保證樹脂體積的穩定性。直接使用樹脂裝填斗把所需數量的陰陽樹脂裝填到陽塔中，然后轉移到分離塔中即可，不需要其他處理。

最后一步是制作陽塔儲存的備用樹脂，分別把新樹脂裝填到陰陽塔中，啟動精處理樹脂再生程序，“步進”跳過分離塔樹脂分離過程，直接自陰陽樹脂在陰陽塔中開始擦洗再生。新樹脂除鹽水中浸泡8小時，擦洗、淋洗、反洗除去樹脂中雜質，雙倍樹脂體積再生液深度程序再生，陰樹脂輸送至陽塔和陽樹脂混合后淋洗到排水電導小于0.08us/cm，備用樹脂制作完成。

4 精處理樹脂更換幾個問題探討

4.1 精處理樹脂更換方案的選擇

因電廠設計、設備操作、運行需求等不同，不同的凝結水精處理系統，不同的離子交換樹脂，很難能夠給出唯一的凝結水精處理系統樹脂更換導則，只能在廣泛的工業實踐基礎上，根據樹脂的關鍵參數、凝結水精處理系統需要的嚴格程度、企業生產現實等得出合適的更換時機。

凝結水精處理系統樹脂運行時，總會產生樹脂損耗與顆粒破碎，電廠通過添加適當比例的新樹脂可以保持精處理系統床陰陽樹脂比例和數量合適，會改善凝結水精處理系統工況，但實踐研究表明：因舊樹脂存在的降解、污染和動力學問題，大量舊樹脂會使補加新樹脂很快污染，總體表現會很快回到以前狀況。一般更換整個系統的凝結水精處理樹脂，無論是大修時整體更換或者選擇設備運行時更換，都很方便，有利于避免新舊樹脂混雜引起的新樹脂快速污染問題。

4.2 樹脂更換時機的判斷

某樹脂廠家給出樹脂性能判斷及行動三級方案如下：

1級：樹脂繼續適合正常連續運行。

2級：有一些跡象表明樹脂已降解。根據系統設計，樹脂問題對凝結水精處理系統運行會造成一些影響。可以繼續運行，建議一年內重復測試，10-20月內更換樹脂。

3級：樹脂嚴重降解。樹脂劣化影響精處理系統運行，應短期內更換樹脂。見表1、表2。

4.3 我司樹脂更換的發生

（1）2016年6月份，西安熱工院對我司精處理進行診斷表明，3號機精處理系統大部分陽樹脂壓碎強度無法滿足標準DL/T333.1的要求，壓碎強度已接近零。

（2）檢測陰樹脂體積交換容量下降率24.3%，處于3級狀態，應短期內更換。

（3）凝結水系統出水和給水中F-、Cl-、SO42-檢出率100%，3號機組系統存在熱力設備發生嚴重腐蝕隱患，需要更換樹脂以改善凝結水精處理系統運行工況。

基于上述分析結果，決定利用307A檢修更換，具體實施于2017年5月。

5 結語

凝結水精處理系統在大容量的現代電廠中發揮著重要作用，樹脂作為系統核心部件需要做好運行管理和維護工作，凝結水精處理系統才能具備很好的工作狀態。離子交換樹脂是具有“有限壽命”的消耗品，當凝結水精處理樹脂降解嚴重不能很好的起到清潔凝結水雜質時，必須及時更換，為保證更換樹脂后在較長時間良好效果，建議的更換方案選擇是系統整體全部更換。endprint