1000MW超超临界机组凝结水精处理系统.pdf

2 0 0 9 年第6 期 上 海 电力 1 0 0 0 mw 超超临界机组凝结水精处理系统 孙 文 颖 ( 上海外高桥第三发电有 限责任公司 ， 上海 2 0 0 1 3 7 ) 摘 要 ： 上海外高桥第i发电有限责任公司 2台 1 0 0 0 mw 国产引进超超 临界汽轮发电机组 ， 采用 直流塔式 锅炉 ，由于直流锅炉汽水工况的持殊性 ， 从凝结水 到主蒸汽一 次完成 ， 中间无汽包等过 渡容 器清除杂质 ，由 此对凝结水精处理 系统提出了更高的要求。文章介绍 了机组凝结水精处理系统 的特点和淋洗工艺， 通过采用 高塔再生法 、 变流量 反洗及二次分离t艺、 光 电开关控制 阴阳树 脂界面层高度 、 优化 阴阳树脂再生等技 术措 施 ， 确保 了树脂有效分离 ， 减少 了废水排放量 提 高了汽水 品质 。 关 键 词 ： 超 超 临 界机 组 ；凝 结 水 精 处 理 ；精 处 理再 生设 备 ；除盐 设 备 中 图分 类 号 ： tk2 2 3 5 文 献 标 识 码 ： b l 凝 结水 精 处 理 系统 概 况 超 超临 界工 况 下 的汽水 理 化特 性 ， 决 定 了 超 超临界 机组锅炉 必须采用 直流锅 炉 。由于直流炉 汽水工况 的特殊 性 ， 从 凝结 水 到 主蒸 汽是 一 次 完 成 的， 中间无汽包 等 中间容器 ， 无 法通过锅 炉排污 去除杂质 。无论 杂质沉积 于锅炉 热负荷很 高 的超 超 临界机组锅 炉 的水 冷壁 管 内 ， 还是 随 蒸汽 带 入 汽轮 机沉积在 超超 临 界汽 轮 机上 ， 都 将 对机 组 的 安全 和经济运行 带来很 大 的危 害 。 为了确保超 超 临界 机组 的安 全运 行 ， 必 须 确 保锅 炉有优 良的给水水 质 ， 而凝结 水精 处理 系统 ， 正 是为了保证 超超 临 界高 温 、 高 压 发 电机组 具 有 优 良的给水水 质而设 置的 。它 的主要作 用是 除去 因凝 汽器泄漏带 入 的杂质 、 系统 腐蚀产 物 、 锅炉 补 给水带 人 的杂 质等 ， 保 证 经过 处 理 的凝 结水 达 到 锅 炉给水水质 指标送人 锅炉 。 上海外高 桥第 三 发 电有 限责 任 公 司 ( 下 称 外 三 厂) 的 2台 1 0 0 0 mw 超超 临 界火 力 发 电机 组 中 ， 每台机组均 配备 了 2个 前 置过 滤 器 和 4台混 床、 除盐系统旁路、 混床再循环管路 ， 其中 1台混 床 备用 ， 每 台最大 出力 为 8 5 0 t 。当 1台高 速混 床 的出水 电导率 、 氢 电导 、 硅及周期 制水 量和压 降 中 的任一参数超过规定值时 ， 将启动备用的 1台混 床 并 进行 再 循 环 运 行 ， 直 到 出水 合 格 并 人 系 统 。 此 时 ， 通过将 失效 的混床解列 ， 然后启 动程控将 失 效树 脂输送 至再 生 系统 进行 再 生 ， 然后 将 已再 生 好的备用树脂输送至混床。 在凝结 水精处 理系统 中 ， 影响混 床 出水 水质 、 运行 周期 的众 多因 素 中 ， 树 脂再 生 所采 用 的方 法 和具 体 的操 作步 骤是 最 主要 的 ， 而 再生 步骤 中尤 以树脂分 离最为 复杂 ， 也最 为关键 。 2 凝结水精处理混床再 生方式 2 1 精 处理再 生设 备及再 生原理 外三 厂精处理再 生单元 包括 2台机合用 1 套 的再生单 元 ， 可满 足 2 套 树脂独 立的分离 与再生 ， 也可 同时分离 与再生 。混 床失效 树脂 至任 意一组 分 离 。配套 的 常压 3塔 体 外再 生 系统 ， 由树 脂分 离塔 ( s p t) 、 阴树 脂 再 生 塔 ( ar t) 、 阳树 脂 再 生 及 混合塔 ( c rt) 以及 与之 配套 的酸碱 系 统 、 废水 排放 系统等组 成 。 寒效树脂首先通过水、 气方式， 从混床输送到 s p t， 经 过压缩 空 气擦 洗 和 水力 反 洗 分层 后 ， 阴 、 阳树脂得 以分 离 。s p t 上 部 大 部 分 阴树 脂 通 过 s p t 中部 的 阴树 脂 输 出管 输送 到 ar t， 剩 下 的 阴 、 阳树 脂 经 过 进 一 步 的 水 力 反 洗 分 离 后 ， 由 s p t底部 的 阳树 脂 输 出 管将 大 部 分 的 阳树 脂送 往 c r t， 同时保 留 阴 、 阳树 脂 分 界面 这 部 分 混合 树脂 。 这 种在 s p t 内阴 、 阳树脂 2次水 力分 离 的方 式保证 了再生 前 c r t 和 art 内阴 、 阳树脂 的 纯 度 ， 提 高 了树脂 的再生效 果 ， 因此可进一 步改善 高 速混 床出水 的质量 ， 延 长混床 的运行周期 。阴 、 阳 树脂分 别在 ar t、 c rt内再 生完成 后 ， 将 阴树脂 送至 c r t 内进 行空气 混 合 、 清洗 ， 最终 完成 树 脂 的再 生 。 2 2精处理 再生过 程 一 451 上 海 电力 2 0 0 9 年第6 期 ( 1 ) 采 用 高塔 再 生法 。为 了保证 树 脂 的有 效 分离及降低树脂交叉污染， 外三厂采用高塔分离 ， 其树脂分离塔( s p t) 的上部为锥体 ， 下窄上宽。 采用塔体 变径设 计后 ， 在 s p t底 部 能够保 持较 高 的水 流速 度 ， 而到 达塔 体 顶部 时 ， 因截 面 增大 ， 流 速减缓 ， 避免 了密度 较 小 的 阴树 脂堵 塞 反 洗 出 口 的水 帽。 同时 ， 细 长 的筒 身使 阴阳混 合 树脂 交 界 面的截面 积变小 ， 减少 了混合树 脂体 积 ， 有效 地降 低 了树脂 交叉污 染 的 可能 性 ， 从 而可 以保证 下 面 的 阳树脂 得到充 分 膨胀 ， 而 阴树 脂在 上 面 不会 被 冲出 ， 保证 两种树脂 得到 很好 的分层 。 通过反 洗分 层分 离 后 的树 脂 ， 首 先将 阴树 脂 从 分离塔 的阴树 脂排 出 口送 出 ( 阴树 脂 排 出 口高 出阴 、 阳树脂 的混脂 层 ， 以保证 阴树脂在输 送过 程 中不带走阳树脂) ， 然后 ， 将 阳树脂从分离塔底部 送 出( 在 s p t内仍 保 留一 定 量 阴 、 阳树 脂 界 面 层 的混合 树脂 ) 。这 样 可 以使 两 种树 脂 得 到很 好 的 分离 ， 将再 生时的 交叉污 染降到最 小 。 。 ( 2 ) 采 用 变流 量反 洗 及 二 次分 离工 艺。采 用 变 流量反洗及 二 次分 离 工 艺 ， 是 为 了提 高树 脂 的 分 离效果 。树 脂 分离 塔设 有 4个开 度 的反 洗 门 ， 由 p l c 自动调节控 制输 出 ， 也可 手动 调节 反洗 水 流量 。 在反洗初 期 ， 使 用开 度 1 ， 此 时 反洗 流量 达 到 最 大值 ， 使 混合树脂 层得 到充分地 膨胀 ， 尽可 能减 少 阴树 脂 留在 罐 底 的机 会 。然 后 使 用 开 度 2 、 3 、 4 ， 慢慢关 闭反洗 门 ， 缓 慢减 小 流量 。通 过上 述 过 程 ， 阴 、 阳树脂 逐 步分离 ， 均匀沉 降 ， 达到 理想 的分 离效果 。 这种可调 节 流量 的反 洗 控 制方 式 ， 充 分 考 虑 到 反洗 开 始 时 阴、 阳树 脂 几 乎 完 全 混 合 的 因素 。 采用 大流量反 洗 ， 随着 阴树 脂 的上 浮 ， 阳树 脂 的沉 降 ， 会出现 一定 的界面层 ， 此时逐步降低反洗流 速 ， 可使 树脂层 平稳 沉降 ， 减 少 因过大 的水 流扰 动 而造成小颗粒的阳树脂被水流掺杂带人上部的阴 树脂层 中 。而 在 首 次分 离 阴树 脂 送 往 ar t 后 ， 阳树脂 并 没 有 直接 送 往 c rt， 而 是 在 s p t 内进 行第二 次水 力分 离 。此 时 ， 绝 大多 数 阴树 脂 已经 送 出， 反 洗分离 的空 间更为 广阔 ， 从 而提高 了树脂 膨胀率 ， 使得分离更加彻底 。这一步骤进行的好 坏， 直接影响到再生好的整套树脂的使用周期， 即 使有少量的阴树脂被携带进 c rt， 则氯根提前释 放的可能性也会大大增加 ， 会严重影响出水水质。 一 4 52一 ( 3 ) 采用光 电开 关控 制 阴阳树 脂界 面层 的 高 度 。阴 阳树 脂分 离 时 ， 阳树 脂从 s p t底 部 送 出 。 如果送出的阳树脂量偏小 ， 等下一次树脂分离结 束后 ， 阴 、 阳树脂 界 面层 会 自然 上 移 ， 而 阴树脂 出 口管 的位 置 是 固定 的 ， 这 就 会 使 送 至 ar t 的阴 树脂 内夹有 部 分 阳树 脂 ， 引 起交 叉 污 染 。再 生 结 束后 ， 这部分 阳树脂 以 r na型 存在 ， 严重 影 响 混 床 出水水质 和 运行 周 期 。 因此 ， 严 格 控 制 阴 阳树 脂界 面层 的高度显 得尤 为关键 。 若用 目测 的方法 判 定输 送 终 点 ， 会有 一 定 误 差 。若 用时 间控 制 ， 输送 时受 冲洗 水 泵 出 口的 压 力 、 流 量等 因素 的影 响 ， 重 复性不 好 。 外三厂 采用光 电开关 来控制 阴 阳树 脂界面 层 的高度 。随着 s p t 下部 的阳树脂 不断 送 出 ， 整 个 树脂层 的高度 也 徐徐 下 降 ， 当阴 阳树 脂 界 面层 高 度降低到光电开关的位置时， 由于阴阳树脂 的颜 色不 同 ， 利用 光 的反 射原 理 ， 光 电开 关 动作 ， 通 过 p l c 自动关闭 s p t 底部 的树脂输 出门 ， 从而有 效 地确保 阳树脂 的体积 ， 同时 也 保证 了每套 树 脂 在 再生 前后 的总量平衡 ， 使 高速混 床 内的阴 、 阳树 脂 体积比维持在设计值 ， 为床体长期运行提供可靠 的数据 。 ( 4 ) 优化 阴阳树 脂 的再生 。进 酸碱 或置换 时 ， 会对再 生 的效果 起 到 相 当大 的作用 。比如 ： 在 进 酸碱 、 置换和 随后 的淋洗过 程 中 ， 并不是 单纯地 开 启再生 剂进 口门和正 排 门 ， 而 是每 隔 3 0 0 s ， 自动 开启底 部树 脂 输 出 门 5 s ， 对 底 部 树 脂 进 行 反 冲 洗 ， 由此可避 免 树脂 被 过 度 压实 。经 过 定 时地 松 动树脂 层 ， 可将 再生 和置换 出来 的杂质及 时排 出 ， 消除 了反离子 对再 生 的影 响 ， 提高 了离 子交 换 的 反应速 度和再 生度 。 在 进 酸 、 进 碱 和置 换 完 毕 后 ， 分 别 对 阴 阳树 脂进行 快速 漂洗 ， 经 过 大 流 量 的 快 速 漂 洗 ， 有 利 于再 生置 换 出 的离 子 不 滞 留 ， 然 后 进 行 空 气 擦 洗 ， 这是 有 别 于 以 往 再 生 系 统 的 合 理 之 处 。 这 是 因为在 树 脂分 离 和 再 生 前 ， 虽 经 数 次 擦 洗 ， 粘 附于 树脂 颗 粒 表 面 的 污 物 已 基 本 冲 洗 干 净 ， 但 在用 再生 剂 进 行 离 子 交 换 反 应 之 后 ， 树 脂 颗 粒 内部网孔 中的杂质仍 会 向外 扩散 ， 由于静 电 吸 引， 重新集结于树脂表面。而通过转型后 ， 树脂 颗粒的体积已发生变化 ， 吸附力随之变小 ， 此时 再 经 过空 气 擦 洗 ， 就 能 更 有 效 地 去 除 这 部 分 杂 质 ， 缩 短 后续 水 冲洗 的 时间 _ 1 。 2 0 0 9 年第6 期 上 海 电力 在空气擦洗结束进行增压排水时 先打开面 排 门 ， 通 过再 生配 水器 ， 把 上 部悬 浮物 排 出罐外 ， 再将 正排 门打开 ， 通过 底 排 和再 生配 水 器把 悬 浮 物充分 排 出罐 外 ， 尽可 能地排 除杂质及 细小颗 粒 ， 避免沉 积在酸 、 碱 分配 装 置上 的 杂质 所 造成 的污 堵 。 再 生好 的阴阳树脂 在进行 混脂前分 别进行 充 分地淋 洗 ， 以免 混脂 时发生树脂 的“ 混合 污染” ， 如 阳树脂 携带 残 余 酸 液 的氯 根 会 对 阴 树 脂 造 成 污 染 ； 阴树脂携带 残余 碱 液 中 的钠离 子 会 对 阳树 脂 造成 污染 。因此 ， 树脂 混合前应 充分淋 洗 ， 淋洗 结 束后 的出水 电 导率 要 小 于 】 0 p s c m。根据 再 生 经验 ， 混合前 阴阳树脂 淋洗较 完全 ， 可 大大减 少混 合后淋 洗的时 间和用水 量l_ 2 。 ( 5 ) 树脂 的 混合 及输 送 。树脂 的混合 与输 送 会直接影 响凝 结水 精处 理 的运 行 效 果 ， 由于 阴 阳 树脂混 合不匀 而 引起 混床 出水恶 化 的 事例 ， 在 我 国凝结水 精处理 应用 中已有多 次报道l_ 2 。为 了保 证树脂 的充分 混合 ， 在 阴 、 阳树 脂混 合 的步 骤 中 ， 不是单 纯地 光 从 c rt底 部 进 压 缩 空气 搅 拌 ， 而 是分两 步操作 。 第 一步在 水位较高 时 ， 开启 罗茨风 机 ， 充分 搅 动树脂 层 ， 以求 达 到 良好 的 混合 效 果 。第 二 步 为 了避免 高液位 时进 气搅 拌 结束 后 ， 树 脂 在沉 降 的 过 程 中 产 生 二 次 分 层 ， 采 用 一 边 搅 拌 一 边 开 启 c rt的面排 门 ， 使液 位缓 慢 降低 。当水 排 到树 脂 层上或 从窥视 镜 中观 察到 树 脂不 再 被搅 动 即 可 ， 而边擦 洗边排水 则确保 了混合 良好 的树 脂层沉 积 下来 ， 使 树脂不 再重新分 离 ， 避免 了二次 分层 。输 送 树脂后 ， 从 前 后 两 个 不 同的 方 向对 c rt 出 口 管道进 行双 向冲洗 以确 保管 道 内没 有死 角 而 造 成树脂滞 留 。 2 3凝 结水精 处理 系统 的安全设 计 针对 以往 电厂曾 出现 运行 中的高速混 床与低 压系统连接 的 阀 门被 打 开 ， 导致 低 压 系统 管 道损 坏 ， 树脂 丢 失严 重 ， 影 响 设 备的正 常 运行 ， 故 外 三 厂对精处 理系统 采取 了以下措施 ： ( 1 ) 在某台高速混床运行的情况下， 所有与之 低 压系统连 接 的 阀门均 操作 不 动 ， 只 有在 该 高 速 混床进 出门和升 压 门关 闭 时 ， 与低 压 系统 连接 的 阀门才能操 作 ( 包 括 程控 与手 动操 作 ) ， 避 免 误 操 作 。 ( 2 ) 在 中压凝 结 水精 处 理 系统 与 低压 系统 连 接处 ， 都设 有带 筛 网的压力安全 阀( 筛 网可 以泄放 压力 而不 让树脂 漏过 ) ， 一旦发 生误操 作或阀 门内 漏导致 管道压 力急剧 升高 ， 安 全 门 自启 泄压 ， 避免 低压 系统受损 。 通 过上述 两种 方法 ， 极 大 地改 善 了凝 结 水 精 处理 系统 的运 行工 况 ， 确保 了凝 结水 精处 理 系 统 的安 全 、 经济运 行 。 3 结语 外 三厂在调 试 期 间和 电 厂投 产后 ， 系统 运行 参数稳 定 ， 每 套 混 床在 满 负 荷 、 avt( p h= = = 9 2 ) 工况及 h 0h 运 行方式下 ， 运行 时间均 能超过 七 八天 以上 ， 阴 、 阳树 脂 分离 效果 较 好 ， 交 叉 污染 程 度大 大降低 ， 树 脂转 出再 生 比较 完全 ， 精 处理 系统 出水 品质大大提 高 。 尤其 是设备 运 行周 期 长 ， 混床 树脂 再 生 次数 少 ， 减少 了废水 排放量 ， 提高 了汽水 品质 。体 现了 设 计精 巧 、 考虑 周到 ， 无 论从设备 的操作 性能还 是 设 备 的安 全性能 ， 都是 比较成熟 的 。 汽 水 品质 的好 坏 与 管 理 工