珠海电厂凝结水精处理系统浅析
[align=center][size=4]陆瑞源（广东省粤电集团公司珠海发电厂 广东省 珠海 519050）[/size][/align]
摘要：对珠海电厂一期工程由美国GRAVER WATER公司提供的中压凝结水精处理系统的设计、设备、再生和输送步骤的特点进行分析，并结合实际运行中出现的问题进行讨论，提出了运行优化措施。
关键词：电厂化学；凝结水精处理；树脂再生；周期制水量
1 引言
现代大型火力发电厂中，需要大量高纯水作为锅炉给水。凝结水精处理系统，对目前国内机组而言，是更为重要的一个辅助系统。大容量、高参数发电厂设置凝结水精处理系统，无论从防止受热面和汽轮机腐蚀结垢，还是防止凝汽器泄漏，保证机组安全运行来说都是必要的。本文试图从珠海电厂凝结水精处理系统流程、布置方面介绍这种工艺，针对其工艺的独到之处作出分析，并结合实际运行中出现的问题进行讨论。
2 系统工艺概述
珠海电厂首期2ⅹ700MW进口机组的凝结水精处理设备是由美国GRAVER WATER水处理公司生产制造的,设计正常流量是763m3/h,最大出力是842m3/h，系统压差是345kpa。允许凝结水精除盐床体的最高运行温度是46ºC 。
系统设有3台体外再生高速混床，机组正常运行情况下，两台混床运行，一台备用，每台床体处理流量是凝结水流量大50%。精处理系统设有旁路阀，当温度、压差超过设定值，或者少于两台混床运行，系统旁路阀自动打开以便保护精处理混床设备和树脂，保证机组的安全运行。当运行混床出现流量积算达标、电导率、Na+及SiO2含量超标时需把备用的混床投入运行，再把失效树脂送到再生系统进行体外再生操作。
运行混床所用的阴、阳树脂体积比为1：1，阴阳树脂体积为均为4162L。树脂型号是阳树脂DOW AMBERJET 1500-H，阴树脂DOW AMBERJET 4000-CL。
配套的常压三塔体外再生系统，由树脂再生分离/阴树脂再生罐、阳树脂再生罐、混合存储罐以及与之配套的酸碱系统废水排放系统等组成。
3 树脂输送、再生分离流程
输送程序分两部分，失效树脂首先通过水、气方式从运行混床输送到再生分离/阴树脂罐，然后进行输送程序的下部分，即将混合存储罐内的备用树脂输送至运行混床。
失效树脂在再生分离/阴树脂罐内经过多次压缩气体擦洗和水力分层后靠水力将罐底的阳树脂通过输送管送至阳树脂再生罐，输送管道阴阳树脂界面被检测到时，输送停止，分离界面的混脂保留在输送管道内。
阳再生罐阳树脂用30%的HCl再生，再生液浓度为8%；再生分离/阴树脂罐内阴树脂用50%NaOH再生，再生液浓度4%。
阳树脂首先被输送至混合存储罐，此时阳再生罐子内会残余一部分树脂；另外，阴树脂在用氢氧化钠再生后，也将被输送到混合存储罐内，而极少量阳树脂转型为比重大的钠型树脂，沉降在床的底部，作为残余树脂。
阴阳树脂在混合存储罐内经混合后存储备用。同时回收输送管道内的混脂和输送阳床中的剩余阳树脂回阴树脂再生罐。
4 工艺分析
要使高速混床出水水质达到高纯度，并延长运行周期，除了选用高质量的凝结水精处理均粒树脂、控制精处理混床的进水水质、提高再生剂的纯度外，关键是要选择合适的再生设备和设计合理的再生程序，为此在设计和应用过程中尽可能解决好一下几个问题：
①阴阳树脂在每次再生前都能做到最有效的分离。
②使已分离的树脂达到最彻底的再生，且经济上也是合理的。
③对已再生好的树脂充分淋洗，去除残余再生液体。
④树脂再生好后应注重阴、阳树脂的混合，并尽量降低送入运行床过程中出现的二次分离的可能性。
下面就GRAVER WATER公司提供的设备和再生程序加以阐述。
4.1 树脂的有效分离
在凝结水精处理系统中，影响混床出水水质、运行周期的诸多因素中，树脂再生采用的方法和具体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，也是最为关键，目前各厂家在采用优质均粒树脂的同时，十分注重树脂的分离技术，传统使用较为广泛的是“水力二次分离的机械分离法”，GRAVER WATER也是采用这种思想，这里有许多值得我们学习和借鉴的地方，列举如下：
4.1.1 高塔设计
再生分离/阴树脂罐采用传统大直筒式结构，顶部为倒置的圆台型，垂直高度为6096mm，筒体直径为2134mm。该设计使树脂分离时有足够大反洗空间，保证阴、阳树脂的分离彻底。在树脂膨胀率提高的同时，也有利与运行过程中粘附在树脂表面的金属氧化物等污染物和树脂碎屑的去除。 同时，细长大筒身能使阴阳混合树脂交界面积变小，减少了混合树脂的体积，有效地降低了树脂污染大可能性。
4.1.2 两步分离工艺
在树脂分离这一步上与传统的分离方法比较，GRAVER WATER公司似乎考虑得更周到，分离分两步，在调试设定好的反洗流量下，阴阳树脂逐步分离，均匀沉降，可达到初步的分离效果。第一次分离会发出报警，操作员认为树脂已分离完全，跳至分离二，否则重复分离。分离二是进一步的分离，这时的反洗流速会有所降低，使树脂层平稳沉降，减少了分离一因水流的扰动而造成的小颗粒阳树脂被水流惨带入上部大阴树脂层中。因此，二次分离降低流速就显得十分科学，也非常有效。
4.1.3 阴、阳树脂的彻底分离
传统的树脂的分离技术是水力二次分离的机械分离、中间层树脂层抽出法，树脂分层后将阴树脂送至阴树脂再生塔，阳树脂送至阳树脂再生塔及混和塔，这时分离塔内仍保留定量阴、阳树脂界面层的混合树脂HEEL RESIN，也叫安全分离树脂。但阴树脂出口管的位置是固定的，如果送出的阳树脂量偏小了，等下一套树脂分离结束后，阴、阳树脂界面层就自然上移，这时输送阴树脂时就会使送至于阴树脂再生塔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RNa型存在，严重影响混床出水水质和运行周期。
GRAVER WATER公司采用先将阳树脂从底部送至阳再生罐的方法，在输送管道设了两个电导监测装置，它是由电导电极与相关放大电路组成。其原理是根据阴阳树脂与水混合的体电阻不同，一般来说阳树脂的水溶电阻率较低，而阴树脂电阻率较高，因而通过检测阴阳树脂界面处的水溶液电导变化即能准确判断阴阳树脂界面。当分离罐下部的阳树脂缓缓输出，分离界面平稳下降，实践观查树脂几乎不晃动，当表面探测器探测到阴阳树脂界面，即发出相应的动作指令，控制有关的执行机构如气动阀门等动作，停止输送阳树脂至阳再生罐。这部分界面混合树脂先留在该管道上，当阴阳树脂分别送至混床后，就回收这部分树脂到阴再生罐。这种设计的优点是保证了每套阳树脂的数量不会发生变化。
阴床的底部构造制约了树脂的完全输送，加上实际应用中对界面树脂的检测存在有一定的测量误差，将不可避免地会有极少量阴树脂被送至阳再生罐，GRAVER WATER公司精心设计，在阳树脂再生罐上设置了光电式液开关，保证残余一部分树脂，避免交叉污染。当阴树脂送至混床后，就回收这部分树脂到阴再生罐。
4.2 优化树脂的酸、碱再生
在树脂的酸、碱再生工艺上，国内同类型的精处理设备是大致接近的，GRAVER WATER公司的产品还是有一些设计独特、新颖的地方值得介绍的。
①我们知道，阳树脂能处理凝结水的远远大于阴树脂的量，所以实际运行过程中按阳树脂的交换终点来控制精处理运行床的周期制水量，这就对阳树脂再生程序有着更高的要求。GRAVER WATER在阳树脂进酸前，设了反洗、空气擦洗步骤。比起在分离罐，阳树脂得到了更多的反洗、擦洗空间，自然效果更好，这一步骤的设置，使阳树脂再生的质量得到明显提高。
②在阴树脂再生冲洗中，设置了一台碱循环泵进行边循环冲洗边排放，很好地利用了冲洗水。其实碱循环泵的设置主要目的不是考虑这普通再生的，在另一个浓碱再生程序中，碱循环泵是用作循环再生过碱液和增加树脂与再生液体的接触时间来达到减少碱耗的目的。
③再生好的阴阳树脂在进行混脂前进行充分地淋洗，以免混脂时发生树脂的“混合污染”。所谓“混合污染”，是指一种树脂所携带的再生残液对另一种树脂造成的污染，如阳树脂所携带残余液的Cl-可能会对阴树脂造成污染；阴树脂所携带碱液体的Na+可能对阳树脂造成污染。因此混脂前应进行充分淋洗，控制淋洗结束出水电导率小于1µs/cm，根据再生经验，混合前阴阳树脂淋洗较完全，可大大减少混合后的淋洗的时间和用水量。
④另外，再生程序设置了浓碱再生法。“浓碱法”是GRAVER WATER公司所创立的。阴树脂再生时，向阴树脂再生罐注入高浓度的氢氧化钠（16%），高浓度的碱和有机树脂的密度差使阴树脂漂浮在上，而夹杂的阳树脂则沉于底部，然后进行碱循环冲洗，最后送至混床与阳树脂混合。浓碱分离法的最大优点是它可以时阴、阳树脂不分颗粒度，彻底分离，补充了水力分离的不足和克服“交叉”污染。但是它也有主要缺点，就是加速树脂的疲劳破坏。平时在对再生分离要求不高的情况下，一般是不采用此方法的。
4.3 树脂的充分混合、清洗和输送
树脂的混合与输送也直接影响到凝结水精处理装置的运行效果，由于阴阳树脂混合不均匀而引起的混床出水恶化的事例在我国凝结水精处理应用中已有很多。针对这个问题的设计中，这里也有一些地方值得介绍。
①在阴、阳树脂混合的步骤中，在进水后，首先进行加压排水树脂表面上部150mm，然后才开启罗茨风机，充分搅动树脂层，以求达到良好的混合效果，这样就避免了高液位进气搅拌时出现的树脂分层现象。同时，采用一边搅拌一边进行排水，在水位下降的同时，混合良好的树脂层也沉积下来，避免了树脂在沉降过程中产生的二次分层。
②在冲洗前设置了慢速和快速进水。前面已经混合良好的树脂，先进行慢速进水18min，以防水流过大扰乱树脂。然后才进行快速进水。经过充分混合后进行正洗，仅需要10min就满足出水电率＜0.1µs/cm的要求了。
③再生中送脂步骤的最后，从前后两个不同的方向对床体出口管道的树脂进行彻底冲洗，以确保不再出现因管段内留有死角或盲点造成树脂滞留，这也是以防长时间运行后造成每套树脂不均匀的好方法。
④实践运行经验表明，即使在混床内树脂混合清洗效果很好，但由于树脂从混床送往运行床过程中没有控制好进水的时间和流量，使阴阳树脂在输送过程中出现二次分离，影响运行出水水质。这里先采用压缩空气，再水气合送，随后混床上下同时进水送脂，较好地解决了二次分层的问题。
⑤在树脂从运行混床输送至再生分离罐程序中，设置多次输送循环。球形混床的底板是水平设置的，底板与床体的交接处可能会有树脂输送的死区，如果有部分失效树脂遗留下来，必将影响下一床树脂的出水水质。在树脂从运行混床输送至再生分离罐程序中，设置多次输送循环，保证失效树脂的完全输送。
5 精处理运行状况的分析及优化
珠海电厂1、2号机组的精处理设备在调试期间和电厂代管后的运行过程中，系统运行参数稳定，给水质量完全符合设计要求。目前机组精处理系统的运行混床周期制水量设定为149Km3,按每台床体842m3/h的凝结水流量计算，可正常运行7天。在投运前几年系统运行参数稳定，出水质量也符合设计要求，其性能是优越的。
运行过程中我们发现，有个别床树脂出现流量积数没到设定值时，出水Na+、pH、电导率就超标，甚至到了一半树脂就失效。这将破坏了正常的再生输送工作，明显增加了操作员的工作量，同时也影响到机组的水质稳定。这种情况的出现也是正常的，因为精处理混床树脂已投运8年了，由于离子交换树脂通过较长时间的运行和再生，树脂的交联度下降，含水率上升。体现在实际应用中破碎率增加，工作交换容量下降。若更换树脂，可恢复到原来的工作交换容量，相应的运行混床周期制水量上升。操作员的工作量可减少。但需花费一笔树脂的更换费用。
进一步分析，我们可以通过降低凝结水的pH值，减少精处理运行混床入口的NH4+浓度。因为凝结水中杂质离子的浓度很小，阳离子最主要的成份是NH4。可以通过减少热力系统的氨量来降低凝结水的pH值，同时不造成给水、炉水、主汽热力系统的酸腐蚀现象出现。假如，凝结水的pH值从9.5下降到9.2。则根据氨水的电离平衡方程式，计算出凝结水中NH4+浓度将是原来的1/4，在树脂工作交换容量不变的条件下，周期制水量将是原来的4倍，这项工作只要作较少的变动即可收到很好的效益，实施起来也比较方便。
还有，要做好树脂再生、输送工作，严格执行厂家操作手册规定的再生、输送程序里的要求和注意事项，其中值得注意的是，树脂反洗分离、混合时如果控制不好，会出现跑树脂，将使阴阳树脂配比不均衡，这也是导致运行周期制水量下降的一个因素。
同时必须做好设备的维护工作，如果混床尚未失效，而机组因故长期停运，在这种情况下，最好对尚未失效的树脂加以再生，以保护树脂免收悬浮物、细菌的侵蚀，并为下一次精处盐混床的投运作必要的准备。另外，再生时，应注意破碎树脂颗粒、粉沫的排放。细碎的树脂往往是造成树脂再生时污染的原因。如细碎阳树脂漂浮在阴树脂层，将造成运行时床体漏钠。因运行床进出口压差高以及树脂输送时磨损等原因造成的树脂粉末，可以通过树脂在阴再生罐内的擦洗和反洗加以清除。
6 结束语
一套比较成熟的设备都有其独到的设计思想和实施办法，GRAVER WATER公司的这套凝结水精处理正是具备了这样的特点。在使用中，我们不时地发现有许多设计精巧，考虑周到的地方，对同类设备的运行有一定的指导意义。运行中出现的混床周期制水量有所下降的问题也是可以控制的，需要我们加强对精处理系统的运行管理和定期检查、跟踪分析，使精处理的优越性能得到充分的发挥。 lao 论文 学习 下了 哈
:loveliness: 很好，学习了
页:
[1]