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摘要：针对空冷机组凝结水精处理系统的选型描述，对系统的优化设计作了较为详细的技术经济比较。
关键词：空冷机组凝结水精处理；间接空冷机组：技术经济比较。
0前言
凝结水精处理系统在电厂水处理中极为重要，经过凝结水精处理系统处理可以有效的提高热力系统的水汽品质，减缓机组受热面的腐蚀、结垢、提高机组热效率、缩短新机组的启动时间、保障机组的安全稳定运行。根据《火力发电厂化学设计规范》DL5068-2014规定，对于超临界及以上参数汽轮机组或由直流锅炉供汽的亚临界及以下参数的汽轮机组，全部凝结水应进行精处理，精处理系统应设置除铁和除盐装置。
1空冷机组凝结水精处理系统的选择及连接方式
1.1设置凝结水精处理系统的必要性
某电厂新建3×350MW超临界间接空冷机组，单台机组额定凝结水量960t/h，额定3.80 MPa，单台机组最大凝结水量1013t/h，最大4.0 MPa。从上述数据可知，单台机组凝结水精处理装置按1013t／h设计。
对这种高参数、大容量的机组设置有效的凝结水精处理系统是十分必要的。根据“火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量”（GB/T12145-2008）的规定，超临界机组各项水汽质量标准如下：
附表1 给水质量标准
附表2 经过凝结水精处理装置后的凝结水质量标准
凝结水处理装置出水要达到上述标准，进而保证热力系统给水及蒸汽满足超临界机组对谁其质量的要求。必须设置能高效率的去除水中杂质及盐分的处理装置。
对于间接空冷机组，由于经汽轮机做完功的蒸汽是经过闭式冷却水冷却后成为凝结水，而闭冷水水质虽然是除盐水，但经大型的管道及散热片在空冷塔内被强制冷却，其散热片的表面积十分庞大，在这一散热循环过程与大量的金属表面接触，在运行过程中闭冷水中必然会携带一些金属腐蚀产物，如不及时除去，在冷却水通过表面式凝汽器与蒸汽换热过程中，如发生泄漏，就会直接污染凝结水，其结果是将会在热力系统设备内形成沉积造成危害，故需设置凝结水精处理装置。另外锅炉在启动过程中会产生大量的金属氧化物，特别是第一次启动或长期停用而又保护不当时更为严重，因此也需设置凝结水精处理装置。其次运行中负荷变动，将会使汽水管道系统中腐蚀产物脱落，增大金属氧化物的含量，为此也应及时除去。
鉴于以上原因，为了确保机组的安全稳定运行，本工程凝结水应进行全部处理。
1.2方案选择
根据表凝式间接空冷机组凝结水的特点，间接空冷机组在运行过程中如果凝汽器泄漏会污染凝结水，使凝结水含盐量超标，特别是铁腐蚀产物较多，考虑这些原因，凝结水精处理应具有大容量除盐和除铁功能。本次设计提出两种方案，一是前置过滤器加高速混床方案；二是阴阳分床方案。
1.3两种方案的技术经济比较
1.3.1 高速混床系统
众所周知，H/OH混床一直是用来处理凝结水的典型工艺，用H/OH型混床处理凝结水可以使出水的氢电导率达到0.1 µs/cm（25°C）以下，通常达到0.07-0.08µs/cm。H/OH混床中阳、阴树脂的初始形式分别为H型和OH型，其在凝结水中的离子交换反应（以交换水中的NaCl为例）可表示为：
RH+ROH+NaCl——RNa+RCl+H2O
此反应中有极弱的电解质H2O生成，使以上离子交换反应进行得完全彻底，出水水质可达到极低的电导率。
该工程每台机组配3×50%高速混床，正常时，二台运行，一台备用。为解决机组启动阶段的除铁及保护树脂不受铁的污染，在高速混床前设置管式纤维除铁过滤器，每台机组配2×100%的除铁过滤器。正常运行时视情况凝结水可经旁路管直接进入高速混床进行精处理。
该系统的特点是既满足机组启动时及正常工况下的除铁及除盐要求，运行安全性高，灵活性强。同时，随着树脂高分离技术的发展，使混床的出水水质进一步提高，混床的运行周期延长，运行费用大幅度降低。
1.3.1.1 高速混床系统与热力系统连接方式
凝结水精处理设备与热力系统的连接方式如下：
1.3.1.2 高速混床系统运行方式
（1）机组启动初期，仅投运除铁过滤器，当凝结水含铁量<50µg/L时，再投运混床。除铁过滤器设2台，1台同时运行，1台备用，当过滤器运行压差超过设定值时，投入备用过滤器，退出失效过滤器，清洗合格后的过滤器备用。
（2）精处理混床2台运行，1台备用。当混床出水导电度或压降超过规定值时（氢电导率>0.15µs/cm，或二氧化硅>10µs/L或进、出水管压差>0.30MPa），备用混床投入运行，并进行再循环清洗，出水合格后并入系统，失效设备停运解列，再生合格后备用。
（3）过滤器的投运、停运；混床停运、树脂再生、混床投运、旁路运行等过程均采用程序控制自动进行。当自动控制故障时可手动操作。
1.3.1.3 处理后水质指标
精处理系统出口水质应满足超临界机组正常和非正常运行及启动的需要。机组正常运行时，其出水水质应满足附表2的要求。
1.3.1.4 凝结水精处理主要设备规范
系统主要设备规范（三台机组）
1.3.2 分床系统
所谓“分床”，是将阳阴树脂分别至于两个设备中，机组的凝结水通过凝结水一次经过阳床、阴床后，进入热力系统：
分床系统与混床系统相比，阳、阴树脂分别在各自的反应器里与凝结水中的盐分（以NaCl为例）发生反应：
RH+NaCl=RNa+H++Cl+
ROH+NaCl=RCl+Na++OH-+H2O
在上述的反应中，分别有H+、Cl+、及Na+、OH-生成，使逆向反应倾向较大，因此当凝结水中含有盐分时，出水中极易漏过各种离子成分，使出水导电度上升。
但是分床系统的阳、阴树脂分别在体外再生，再生完成后分别送回到阳、阴穿，因此也就解决了混床系统难以解决的阳阴树脂在再生过程中相互混杂的难题，提高了树脂的再生度，从而使树脂的工作交换容量得以提高，此外高速阳床有前置过滤器功能，避免阴树脂受污染。
该工程每台机组配3台DN2200高速阳床，3台DN2200高速阴床，2台再循环泵，2台机组共用一套再生装置，包括DN1500阳、阴树脂再生罐各1台，DN1500阳、阴树脂储存罐各1台，DN1800电热水箱1台，及酸碱储存槽、酸碱计量箱、喷射器。
系统主要设备规范（三台机组）
1.3.3系统技术经济比较
两种方案技术经济比较
1.4 两种方案的技术经济比较的结论
通过两种方案的技术经济比较，凝结水精处理采用高速混床系统，与阳、阴树脂分床系统比较，工艺具有一下优点：
（1） 投资小，3×350MW机组总投1642万元，分床系统为2628万元
（2）运行费用低；
（3）综合年费用比分床少210万元；
（4）占地面积小，按模块化设计，3×350MW机组占地575m2（含再生设备），有利于主厂房布置的优化。分床系统设备多，再生系统庞大，布置困难，需再另建再生设备间；
（5）混床出水水质较分床系统好；
（6）运行操作简单。
通过技术经济两方面比较，混床系统优于分床系统，因此该工程凝结水精处理系统除盐设备推荐高速混床。凝结水精处理系统采用2×50%前置过滤器加3×50%高速混床。其系统流程为：
凝结水泵来水→前置过滤器→高速混床→低压加热器。
2结论
凝结水处理在热力循环系统中起着至关重要的作用。为了保证水汽品质和机组的安全经济运行，应按锅炉和汽轮机组形式及其参数、冷却水水质等因素选择适合的凝结水精处理系统及相应的设备。
参考文献：
[1]中华人民共和国电力行业标准《发电厂化学设计规范》DL 5068-2014
[2]中华人民共和国电力行业标准《火力发电机组及蒸汽动力设备质量》GB/T 12145-2016
[3]《火力发电厂水处理及水质控制》武汉水利电力大学
论文作者:张鸿英
论文发表刊物:《电力设备》2017年第33期
论文发表时间:2018/4/19
标签：凝结水论文; 机组论文; 系统论文; 树脂论文; 过滤器论文; 水质论文; 设备论文; 《电力设备》2017年第33期论文;