MED调试常见问题与处理以及关于热膜结合问题的思考.ppt

MED调试常见问题与处理 以及关于热膜结合问题的思考,吴礼云 首钢京唐钢铁联合有限责任公司,前 言,2009年3月22日，是世界水日，首钢京唐公司海水淡化1#蒸发器正式调试出合格产品水。从2008年底开始，首钢京唐钢铁公司海水淡化装置的调试工作，历经4个月时间，遇见种种问题并及时予以克服，终于完成了国内已建成的单台最大产量热法海水淡化装置的调试工作，在此谨呈列其中对调试工作影响最多的几项内容，以供参考。,调试过程中遇到的问题以及解决方案,1、严寒的天气带来的影响以及解决方案 曹妃甸地区气候属于大陆性季风气候，具有明显的暖温带半湿润季风气候特征。气温情况如下： 年平均温度：11.3 年最热月平均最高温度：27.6 年最冷月平均最低温度：-8.6 极端最高温度、：34.1 极端最低温度：-16.2 由于首钢京唐钢铁公司的海水淡化装置调试期间正处在冬季，调试期间温度数值晚上最低达到-15，因此给调试工作带来了许多意想不到的影响：,1.1严寒的天气加大蒸发器本体热量损失,一般而言，由于MED装置本体对环境条件要求较低，因此设计为露天放置，考虑到调试工作对蒸发器本体保温可能造成的二次破坏，调试工作开始时本体保温工作部分尚未完成。 实际调试工作中发现了设备内部温度上升缓慢的问题，根据现场对蒸发器本体未保温处进行的实际测温数据，发现其温度远高于环境温度，巨大的温差必然造成热量从蒸发器壳体的大量散失。 为保证调试工作顺利进行，同时避免造成不必要的成品破坏，调试小组特地组织力量，对蒸发器壳体未保温部分进行了近一天的多层次严密性的保温岩棉被铺盖工作，最大程度上缓解了调试阶段低温环境造成的本体热量散失问题。,1.2严寒的天气影响蒸汽系统运行,1.2.1造成引入蒸汽能量损耗 由于蒸汽使用的危险性较高，为尽可能清楚地发现蒸汽系统可能出现的漏汽现象，调试时未对接口较多的蒸汽管道部分进行保温。 该措施的选择的确实现了预定目标，在调试时第一时间发现管道连接处等的漏汽现象，但同样付出了蒸汽能量剧烈损耗的代价，蒸汽调压阀前后的温度相差近50，除去降压造成的温度损失，更大一部分能量都由管道外壁散发损失，而且造成减温减压站内气温较高，对设备和操作人员安全都带来一定影响。调试初期，对此只能提高汽源压力和温度，以高品质蒸汽的消耗保证调试工作的正常进行。 在蒸汽泄露问题处理趋于完善后，调试小组立即恢复了蒸汽管道应有的保温工作，这对顺利调试出水也起到了一定促进作用。,1.2.2严寒的天气引起蒸汽管道水锤,严寒的天气（调试阶段一般晚上的温度在零下10到15摄氏度）使未保温管道内蒸汽降温加快，蒸汽冷凝速度加快。 关键问题是寒冷的天气在每次调试开始之前，就将蒸汽系统疏水管冻住，致使一条单独的蒸汽管内积水增加，而此管道隔离闸阀在通汽顶压情况下开启十分困难，往往在阀门刚开启瞬间出现严重水锤情况，造成管道及设备剧烈震动。 针对这种情况，调试小组一方面将此管道的疏水长期保持小开度通畅，另一方面此闸阀准备更换为电动或气动阀门，以避免造成人身意外,1.2.3严寒的天气冻结系统排气管道,调试工作由海水管道开始，而带压供水管道最重要的就是管道排气工作，而系统中管道和设备排气多为DN25玻璃管道，调试开始时正处于气温大部分时间已在零度以下，多数此类小管道在首次通水后均出现冻冰现象，这对管道安全运行带来不小隐患。 在此情况下，调试小组对大多数排气管道均采取阀门小开度方式，使管道及设备内海水及气体连续排出，从而避免造成二次结冰现象。而对于同样规格而数量众多的泄水管道，在每次海水停止运行后均立即予以泄空，及避免了设备及主管道内积水造成的冻冰情况，也保证了此类管道在使用时的畅通。,1.2.4严寒的天气对服务水系统造成影响,设计中，由于蒸汽系统启动初期使用减温水由现场生活水提供，而需供应减温水部位较多且管道走向较为复杂，加之服务水管道均为金属管道，管径本身就小并处于较为隐蔽位置。 在蒸汽通入前对减温服务水供应的检查中发现，尽管管道本身的电拌热系统已投入使用且管道保温也已完成，但是绝大部分管道仍处于冰冻情况。 对此采取停机管道立即泄空处理，但往往泄水速度还赶不上管道冻冰速度，尤其在1月中下旬的调试工作中，这部分管道更是彻底冻住。 解决方案：对于此类管道在冬季的使用时则需尽量避免停水，在设计管道过程中尽量优化路径，调试小组在下一步工作中，也准备将电伴热系统更改为蒸汽拌热系统，以避免艰巨的冬季化冻工作。,1.2.5严寒的天气引起就地液位计工作失灵,淡化装置就地液位计均选用磁翻板液位计，液位计本体及连接管道为不锈钢材质，与服务水管道类似，在保温及电拌热均投入使用的情况下，液位计及管道中依然出现结冰现象，致使实际运行中的液位计突然停止动作，尤其是在系统仍处于冷循环的过程时。而装置通入蒸汽后，多数介质处于热态，问题有所缓解，但气温极低的几天及深夜的调试过程中，仍会出现同样问题。 调试小组在现场的解决方案同样为电气焊及蒸汽引管进行烘烤，保证液位连接通畅，而付出的代价就是调试人员在极其寒冷的天气状况下仍不得不在现场连续处理。对此问题的处理方法也是更换蒸汽拌热系统。,2. 海水系统方面存在的问题以及解决方案,2.1冬季系统水量平衡建立的困难以及解决方案 因1#蒸发器调试工作开始时2#装置仍未完成安装工作，而海水淡化装置供海水采取三级加压的供水方案。 在设计上，海水加压泵的选用考虑了两套海水淡化系统夏季最大用水量以及备用等因素。海水系统没有考虑到海水加压泵之间的变频调节或者各个单系统回流等流量的调节手段。 实际调试过程中，单台装置通水量与两级海水加压泵流量难以实现匹配，调试初期经常出现供水不足或中间吸水井溢流情况。 解决方案：调试人员对供水管道途径中的每个阀门进行了精心调整，在几次尝试后终于掌握平衡，为后续调试工作打好了坚实基础。在调试间歇时期，调试小组根据现场实际情况加装临时排放管道及回流管道，从系统改进方面对问题予以了进一步解决。,2.2海水系统建立循环过程中对玻璃钢材质的考验,调试初期，海水升压泵出口供水玻璃钢管道曾数次出现破裂情况。该管道问题的出现包括多方面原因： 首先管道设计存在比较严重的缺陷，水泵出口只有一个调节阀，而且在最高处；在近五十米并含三个上升弯头的管道上最高处均未设计排气阀组； 另一方面玻璃钢管道粘接的质量也必须给与足够的重视。 玻璃钢管道出现问题后，解决的周期还是较长，包括管道本身的泄水工作、破裂口处的打磨处理、实际补口的重新粘接以及粘接口的固化时间，每出现一次玻璃钢管道的处理情况，对调试工作都带来一定影响。 解决方案：针对海水管道系统存在的排气困难造成的管道频繁受损的现象，现场的调试操作方式不得不根据实际情况采取非常规的模式。并随之增加排气阀。 同时采用容易处理、强度更大的耐海水腐蚀的管道也是一个不错的选择。,3.系统及装置本身存在的问题以及解决方案,3.1蒸汽源存在的问题以及解决方案 蒸汽供应紧张。 蒸汽管道的锈渣问题。设备起停之后形成新的锈渣，严重堵塞了蒸汽系统的疏水管道，寒冷的天气，使得疏水管的处理难度急剧加大。而随着蒸汽进入蒸发器的锈渣严重污染了不锈钢板，必须在后期进行酸洗钝化处理。 同时，带着锈渣的蒸汽对减温减压站的气动调节阀造成了致命影响，加之作为服务水的减温生活水在高温下蒸发结垢，致使一台关键调节阀数次出现卡死无法动作情况，往往处理一次都需1至2天时间。 解决方案：针对蒸汽源不洁净从而影响设备运行。调试小组采取在每次调试之前，均额外对蒸汽管道进行吹扫。随着蒸汽源以及蒸汽管道的长期间连续稳定的使用，由于蒸汽源所引起的故障基本得到杜绝。,3.2装置问题,尽管海水通道设有高精度的过滤器，但喷嘴堵塞或喷淋不畅的情况还是屡有出现，在海水冷态循环时检查出的喷嘴问题在停机后往往需要一天的时间进行更换和处理。 调试工作遇到的比较令人费解的问题就是，在经历数天辛苦工作无果后，调试小组不得不停机对装置可能出现的问题进行检查，而每回检查都发现一些极其低级本不该出现的问题，包括设计本身和制造商方面存在的问题，而且这些问题都在装置内极其隐秘的角落，如果不是对装置本身结构有详细的了解，确实很难想到。 解决方案：这类大型设备到达现场后，由熟练的设备工程师对主体蒸发器等设备的检查应该是一项必须认真进行的工作。,3.3系统的汽蚀带来的问题,第一、当系统的真空达到某一个值附近的时候，浓盐水水泵突然电流下降，浓盐水液位突然升高，系统联锁停机； 第二、在稳定一段时间运行后在调节过程中，冷凝水水泵液位突然升高，系统联锁停机； 第三、冷凝水、蒸馏水、浓盐水水泵的出水管道产生比较强烈的振动。 解决方案： 第一、尽量高液位运行； 第二、控制水泵的出口阀门，达到控制水泵在自动调节时瞬间出水流量过大的目的。 第三、在吸水管路上，外加一个正向的水压。 根据调试的结果表明，上述的措施有效的缓解了水泵出现的汽蚀现象。,钢铁厂热、电能的供应情况,2009年5月21日，首钢京唐有限责任公司全线投产。钢铁厂的CDQ、TRT、300MW发电机组将陆续投入运行，自备电量达94%以上；同时，钢铁冶炼过程中余热项目也将陆续投入运行，富余的低品质蒸汽将大量送到蒸汽管网。 首钢京唐有限责任公司这样的用水大户，针对华北地区严重缺水的局势，向大海要水势在必行。针对渤海湾水质的具体情况、以及热、膜法海水淡化的产水水质以及对综合成本等因素，首钢京唐有限责任公司在有大量余热可以利用以及高自备电量的基础上，采取热膜结合的方案来平衡钢铁厂的能源以及达到工业企业废水零排放的要求，是一种最佳的解决方案。,热膜结合海水淡化方式是钢铁厂能源平衡的一种最佳选择,热法海水淡化消耗的主要是蒸汽，单台每小时消耗压力为0.3MPA的蒸汽57吨。现主要来源于钢铁冶炼系统的炼铁、炼钢、轧钢、炼焦、烧结等各个工艺产生的蒸汽。首钢京唐有限责任公司的热法海水淡化装置针对低温多效蒸馏海水淡化技术和钢铁厂的特点，设置了低低压运行的模式，也就是蒸汽压力在0.32ata、温度在70度的运行模式，该模式对于钢铁冶炼过程中低品质蒸汽的利用，比如高炉水冲渣产生的低品质蒸汽以及相应的热泵技术，将会在实际运用中更加合理的用能并降低海水淡化厂的运行成本。 膜法海水淡化的动力源主要是电能，首钢京唐公司的内部环境是：CDQ以及TRT和300MW自备电站的发电量的陆续运行，自备电效率达到94%，一期一步或者在正常运行以后，在一些特殊时段，电能富余。用富余的电能在淡化厂生产钢铁厂比较稀缺的淡水，在能源的转换过程中，比较符合钢铁厂自身的需要。,热膜结合海水淡化方式是钢铁厂能源平衡的一种最佳选择,首钢京唐公司的外部环境：外部水价问题比较高、水资源的极度匮乏；唐山的外部水资源环境比较匮乏，水价比较高，一般的推算在5元钱左右，现在的地表水价格基本上也在5元钱左右，价格持平，随着时间的推移，水资源的短缺加剧，必然导致供水量的下降以及价格的提高。在华北地区高水价的情况下，采用膜法海水淡化生产淡水水资源也是一条长远的发展战略技术途径。 一般而言，华北地区冬季采暖，导致蒸汽压力低。一般来讲，钢铁厂的蒸汽管网存在季节性的特点：夏季的时候由于供暖的热交换站停用，导致管网蒸汽压力高；在夏季，由于大量使用空调，导致电网的电力紧张。 因此，热膜结合的方式对于钢铁厂的能源平衡提供了比较灵活的调节手段。,热膜结合的海水淡化方式适应了钢铁厂对不同用户用水的水质要求,钢铁厂冶炼过程中的高炉炉体、转炉氧枪和烟道、连铸的结晶器、轧钢的加热炉系统等的高品质用水全部可以用低温多效蒸馏海水淡化的产水。其中CDQ、300MW发电、CCPP发电的除盐水单独处理。 钢铁厂大部分的净环和浊环系统用水的水量和水质可以由膜法海水淡化产水予以保证。 同时，对于首钢京唐钢铁厂而言，在地表水原水处理以及相应的除盐水制备的基础上，海水淡化的热膜结合方式也是一种双水源供水的的安全模式。目前，在地下管网的设置模式上，已经充分的考虑到这一点。,钢铁厂热膜结合比例问题,预计一个年产1000万吨的钢铁联合企业，日用水量基本在150000吨左右，其中高品质的除盐水用量在每日40000吨左右。 笔者认为首钢京唐钢铁公司在一期每天50000吨低温多效蒸馏海水淡化的基础上，热膜结合的比例宜在1:2左右。 如下因素需要在具体实施过程中详细考虑： 用户对水质指标的要求； 钢铁厂的浓缩倍数4，吨钢耗用新水3.84等指标因素； 零排放条件下水系统的盐量平衡问题； 从安全生产的角度上，对海水淡化厂产量的冗余设置；,热膜结合模式下其他水处理构筑物配置的优化,海水取排水构筑物的设置： 海水预处理的优化组合，选用的预处理主要适用于膜法的预处理，在特殊情况下，比如春夏之交以及风暴潮等恶劣天气情况下，兼用于热法海水淡化的前处理，从而实现预处理资源的共享。 其他装置的优化考虑： 控制中心的集中建设，加药间、泥处理间、设备间、储水罐或者水塔等水处理设施等的优化配置；,热膜结合之间能量的利用问题,水电联产模式下，电站冷凝器冷