（1 神华国华寿光发电有限责任公司 山东寿光 262714）
摘要：本套凝结水精处理系统设备包括：前置过滤器、高速混床、树脂捕捉器、再循环系统和旁路系统；体外再生系统设备，以及一套自控装置，与工艺系统一起组成了一套中压凝结水处理系统装置，自2016年10月份投运以来，凝结水精处理运行中存在问题与不足，但整个运行情况基本稳定，确保水汽指标合格。
关键词：高速混床；工艺运行；锥斗法再生；自动控制
1 引言
单台机组的最大凝结水量为2068m3/h；凝结水精处理系统入口的凝结水压力正常为2.2MPa，最大为4.5MPa；凝结水精处理系统入口的凝结水温度正常为35.6℃，最大为50℃。
在凝结水精处理系统中，前置过滤器单元的出力为2×50%凝结水全流量处理，单台最大出力为：1034m3/h；高速混床的单元出力为4×33.3%凝结水全流量。在凝结水水量最大为2068m3/h时，单台高速混床的运行流量为690m3/h，运行流速为97.6m/h。再循环系统处理按单台混床正常出力50％～70％。
2 高速混床单元设备特点
前置过滤器，采用卧式结构，直径为DN1700。设备内采用大流量折叠式滤芯，滤芯为进口产品，材质为PP。前置过滤器壳体为无法兰连接管式过滤器，便于设备的维护和检修，更换滤芯方便。由于设备内采用大流量滤芯，一台容器内只含几十支滤芯，所以采用平板式网笼结构，方便拆卸更换。过滤器不设反冲洗，滤芯更换终点压差为0.25MPa，过滤器滤芯最大允许压差0.35MPa，设计温度65°C。本公司提供装有20µm启动用滤芯的过滤器，并同时提供同等数量的5µm滤芯作为机组正常运行后的更换。
高速混床，采用球形结构，直径为DN3000，树脂层总高度为1200mm，阳、阴树脂体积比为2：3。球形结构具备最好的受力条件，可以比传统的圆柱式混床更好的耐受内部压力，延长设备的使用寿命，减少维护、检修工作量。混床壳体是碳钢焊接立式压力容器，设计、制造、试验根据我国有关压力容器法规进行。混床内壁衬半硬橡胶二层，总厚度5mm；衬胶完整无针孔，能承受15000～20000伏电火花试验不被击穿。橡胶采用天然无硅橡胶。高速混床的内部配有进水装置，底部排水装置，进树脂装置以及底部排脂装置。混床所有内部管道用法兰与罐体连接。内部管子固定及加固，能承受水流的冲击，不采用任何塑料配件。进水装置的设计为水帽式，完全能够满足布水均匀的要求，且能阻止混床泄压和混脂时树脂逃逸。底部排水装置为穹形多孔板加梯形绕丝水帽（绕丝间隙0.25mm），布水均匀，避免在局部产生过高的流速和偏流，不易形成死区，并防止树脂逃逸。排脂装置设在孔板最底部，以利树脂彻底送出。另外，在出水管处设有压缩空气进口，用以混合床内树脂。混床进出口装设带有隔离阀的压力表和取样阀。同时将该取样点接至凝结水精处理系统集中取样架。混床出水管处设有供分析仪表取样用的取样接口及隔离阀门。混床设备上、下设二个窥视镜，它是透明的、耐腐蚀的，强度能够承受交换器的最大运行压力。混床设备还设有人孔，人孔门完整地包括人孔盖、密封垫、螺母、吊杆或铰链。另外，混床还有二次混脂功能，使混床内阴阳树脂混合更加均匀，以得到更好的出水水质。
3 系统工艺运行情况
本凝结水精处理系统采用中压系统，系统正常运行压力为2.2MPa，最大压力为4.5MPa，每台机组设置2台全流量运行大流量过滤器，不设备用；4台混床，3用1备。凝结水精处理及再生系统满足现场无人值守的全自动运行方式的要求。
3.1 旁路系统
在前置过滤器、高速混床进出水母管间均设有旁路管。旁路阀的启闭，设备的投运遵循以下原则：凝结水含铁量＞2000μg/l时，精处理系统不投入运行，前置过滤器、高速混床进出水母管间旁路阀门均100%开启。凝结水含铁量≤2000μg/l以下时，前置过滤器投入运行，开启高速混床单元旁路系统，关闭前置过滤器旁路系统；当前置过滤器的出水含铁量≤1000μg/L时，高速混床单元投入运行。投运前置过滤器可迅速降低系统中的铁悬浮物含量，使机组尽早转入运行阶段。当前置过滤器进出口压降过高（＞0.12MPa）时，表明已截留了大量固体，50％开启过滤器旁路阀，该台前置过滤器退出运行，更换启动滤芯，待滤芯更换完毕后再将此台过滤器投入运行，在关旁路电动调节阀。
高速混床投运时高速混床旁路阀仍然保持开启状态，待有三台高速混床都在运行状态时，才可关闭混床旁路电动调节阀。系统凝结水精处理母管水温度达到高值(≥50℃)时，控制室操作站报警，高速混床单元旁路阀立即100%自动开启，并关闭高速混床的进出水阀，凝结水泵出水不进入混床。当系统凝结水精处理母管水温度达到更高值(≥60℃)时，控制室盘上报警，前置过滤器单元旁路阀100%自动开启，并关闭前置过滤器的进出水阀。当系统凝结水温度恢复正常时，首先启动凝结水精处理前置过滤器及混床系统，然后人工远方操作关闭旁路阀。当旁路阀前后压差升高（＞0.35MPa）时，控制盘上高值报警，旁路阀100%自动开启，同时前置过滤器或混床自动解列。
3.2前置过滤器单元
投运为人工启动后程序控制自动进行。在两台前置过滤器同时投入运行后，当一台过滤器压差高失效报警时，开启过滤器旁路阀，停运失效前置过滤器，泄压后更换滤芯。滤芯通常在机组启动时，且在进水悬浮物不高于2000μg/Ｌ，出水悬浮物≤100μg/Ｌ的情况下，机组大修后的启动的状态，可以完成不少于5次启动。在进水悬浮物100μg/Ｌ，出水10μg/Ｌ条件下，通常的使用寿命在8-18个月。
日常运行过程中，通过定期对前置过滤器滤芯的反洗、擦洗、冲洗，有效的延迟前置过滤器滤芯的使用寿命，有原来的每年更换，延长到每两年更换。
3.3混床单元
人工投运启动后控制程序半自动进行。在三台混床同时投入运行后，当其中一台高速混床出水水质超标时报警，投入备用高速混床运行，在将失效混床停运，停运后先泄压，然后将已经失效的树脂传到分离兼阴树脂再生塔，在将贮存兼阳树脂再生塔内备用树脂输送到空置高速混床，进行空气二次混脂，再循环泵运行约15分钟后合格作为备用。控制程序进行自动树脂输入、输出。运行高速混床的失效点由出水导电率/或出水二氧化硅/或进、出口压力差/或周期制水量控制。高速混床运行到达失效点时（运行高速混床初期水质到达终点水质判断表1），备用高速混床需要人工手动投入运行，同时人工解列失效高速混床。树脂失效后按自动化程序送到精处理再生系统进行彻底再生，混床树脂输出系统的设计能使树脂全部从混床内排至分离罐，混床内残留树脂<0.1%。系统的运行和再生各重要步骤的转换需经人工确认。
表1 高速混床出水水质变化
3.4再循环系统
由于混床初投时水质较差，不能立即向热力系统送水，因此，有一台再循环泵（混床流量50-70%）安装凝结水精处理系统中，先进行再循环后投入高速混床前，循环一段时间后，待混床在线仪表显示水质完全合格，高速混床正式投入运行，以保证混床出水质量。
4 再生及辅助系统运行
失效高速混床树脂输至再生系统阴塔，将树脂转存罐内中的部分树脂送回阴塔。失效树脂在阴塔内，先启动罗茨风机进行擦洗，空气擦洗的主要是去除树脂运行中吸着的金属铁、铝等腐蚀产物和大量悬浮物。再反复4-6次进行树脂正、反洗操作，锥斗法分离中阴阳树脂分层采用快速、慢速反洗进水方式，首先是快速反洗进水，将阴阳树脂全部托起，再逐渐将流速降低，进行慢速进水，先将比重大阳树脂沉降到下面。通过水力对阴、阳树脂分层后，一般下面是比重较大的阳树脂，上面比重较少的阴树脂，然后水力输送阳树脂到阳塔进行再生，为保证阳树脂全部送出而不含有阴树脂，阴塔出脂管上装有阴、阳树脂光电检测装置及通二氧化碳装置，能够在极短时间内捕捉阴、阳树脂色差的信号以及电导率变化，程序自动进行控制，快速停止树脂输送至阳塔。然后将阴塔内阴阳树脂少量混合部分传到树脂转存罐内，程序自动将管道内存有的树脂冲洗至树脂转存罐内。在阴塔再生失效的阴树脂，在阳塔内再生失效的阳树脂。酸碱再生液浓度为3.5％～4.5％。阴、阳树脂进酸碱、置换等程序再生后，进行罗茨风机擦洗、水冲洗工作。当阴树脂和阳树脂再生后冲洗水电导率分别小于5μs/cm 后，将阴塔内再生好的阴树脂通过水力输送至阳塔。然后进行阳阴树脂初步混合，在进行反复冲洗至出水电导率合格。在混合树脂出水电导率小于0.15μs/cm 后将程序自动转入下一步。将阳树脂再生兼贮存塔中冲洗合格后的混合树脂，存于此塔中备用。若再生后阳塔内混合树脂的电导率一直不合格，需将混合树脂重新送回阴塔，重复以上步骤操作，进行重新再生，直至合格为止。在机组初投时，或在某些特殊情况下，混床中截留了大量杂质(如铁、铜氧化物)需进行清洗，此时可将树脂送入再生系统启动擦洗程序，仅对树脂进行空气擦洗和冲洗，是否进行再生操作，由操作人员选择决定。
5 凝结水精处理运行中存在问题及处理
（1）精处理设备设计缺陷，中压树脂捕捉器三芯滤网空隙过小，运行初期汽水系统过脏，造成树脂捕捉器进出口差压过大，运行最大压力是0.05MPa，而实际可以达到0.1 MPa，严重影响精处理系统的投运，通过重新选型及汽水系统内部反复冲洗，已经彻底解决，机组满负荷时，树脂捕捉器进出口差压最大0.02 MPa。
（2）再生采用锥斗分离技术，设计初期为了省部分费用，采用单锥斗，没有采取双锥斗，造成内部分离支管间隙过大，树脂分离后在传送过程中，易出现树脂混乱，造成树脂不能完全分离，大大影响了再生效果，后期经过改双锥斗，减少了分离支管与锥斗距离，阴阳树脂分离度大大增加，目前再生过程顺利。
（3）电厂一期超超临界机组采用加氨水全挥发性处理（AVT），PH值控制范围在9.2-9.6之间，这样凝结水含有大量的氨水，经过凝结水精处理后，大大缩短了高速混床的运行周期及周期制水量，改进方法是适当降低PH值控制范围在9.2-9.4之间，减少凝结水系统的加氨量。也考虑高速混床是否可以氨化高速混床运行，大大提高了精处理高速混床的周期制水量，周期制水量与PH关系见表2。
表2 凝结水精处理周期制水量与pH关系
（4）阴树脂分离塔界面光电液位开关控制滞后，更换界面光电液位开关，并将分离塔窥视镜进行清理，提高了精处理的失效树脂的分离度，有利于阴、阳树脂的再生，对光电液位开关处理后效果如图。
（5）精处理高速混床运行初期，就地检查窥视孔发现高速混床内部树脂存在扰动现象，运行到5万吨以上时，内部出现明显的高低不平，一侧如山峰、一侧如深谷，造成树脂运行中偏流，运行周期制水量在10万吨左右出水指标即失效，远远小于设计水量15万吨，树脂再生频繁，造成大量除盐水、酸碱和电的消耗。
针对出现的以上情况，利用机组停机小修对高速混床内部进行检查，发现顶部布水孔板有明显的间隙，是造成高速混床偏流的主要原因，同时发现顶部水帽中有大量的树脂，初步判断是树脂扰动过程中卷至顶部所致，采取了孔板间隙焊接和粘合处理，同时对顶部水帽树脂进行清理，目前运行看，没有发现高速混床树脂扰动现象。
（6）针对精处理高速混床再生系统设置在化学制水，属于树脂长距离输送，尤其是2号机组凝结水精处理设备布置与位于补给水处理车间的再生设备的距离超过200m，不符合《发电厂化学设计规范》第6.4款的6.4.1条的规定要求，应高度重视转移树脂过程控制。
调试初期存在高速混床树脂输出不彻底的现象，主要是底部水帽四周存在有少量的失效树脂情况，我们针对精处理高速混树脂长距离输送，从工艺流程进行了解决，经查精处理系统原始设计以及树脂的厂家技术资料，发现树脂耐磨压力最高在1.0MPa，我们将输送失效树脂的压力有0.3MPa提高到0.4MPa，同时增加了失效树脂输送歩序，增加高速混床充水、失效树脂气力输送和水气输送次数，有效的解决了长距离树脂输送问题；截止目前未发现失效树脂输送不彻底和失效树脂破损现象。
（7）针对再生系统失效树脂再生时存在跑树脂情况，我们采取了降低反洗流速；检查树脂管泄漏情况；检查排出碎树脂是否机械破裂；降低水温；若是经过较长时间运行后正常磨损引起树脂量减少应添加树脂到规定高度。
（8）在日常精处理高速混床运行及再生过程中，发现依据传统及厂家技术资料提供歩序，失效树脂的再生度不高，尤其是阴树脂的再生度不高；我们调整了阴树脂、阳树脂的再生进酸碱时间，由原来的45分钟提高至90分钟，同时增加阴树脂和阳树脂的擦洗次数，由原来的擦洗一次增加至两次擦洗，通过调整发现阴树脂和阳树脂的再生度大大提高，也提高了高速混床的周期制水量。
6 结论
一期工程2×1000MW机组的凝结水精处理系统，该系统能够连续除去热力系统内的腐蚀产物、悬浮杂质和溶解的胶体SiO2，防止汽轮机通流部分积盐；机组启动投入凝结水精处理装置，可缩短机组启动时间，减少机组的排污量，节省能耗和经济成本；凝汽器微量漏泄时，保障机组安全连续运行；可除去漏入的盐份及悬浮杂质，有时间采取查漏、堵漏措施，严重漏泄时，可保证机组按预定程序停机；除去漏入凝汽器的空气中的CO2，除去因补给水处理装置运行不正常时，带入的悬浮物杂质和溶解盐类。
百万超超临界机组采用加氧处理（OT），基本不用加氨水全挥发性处理，减少了凝结水的氨离子，目前看机组汽水品质稳定，除了加氨造成电导率增大而失效外，硅含量与钠离子含量基本稳定，这样将大大延长精处理高速混床的周期制水量，也减少了部分运行费用，对于采用加氧处理可行性有待进一步考究。
凝结水精处理系统要定期更换滤芯及离子交换树脂，随运行时间的增加，滤芯内部结构发生变化，出现松动与污堵，对于凝结水系统的铁离子等杂质不能有效的去除，同时造成前置过滤器差压过大，影响前置过滤器的投入；而离子交换树脂随运行时间与再生次数的增加，离子交换树脂的交联度会降低，含水率会大大增加，树脂再生过程中破损率会增加，工作交换容量会大大降低，运行两年多后离子交换树脂工作交换容量仅为新离子交换树脂的60-80%，更换新离子交换水质后，周期制水量会大大增加，同时减轻运行人员的工作量。
针对超超临界机组的现状，我们分别对阴阳树脂进行了研究，失效树脂再生合格后，不进行阴阳树脂的混脂工作，先将再生好的阴树脂输送至高速混床，在将再生好的阳树脂输送至高速混床，保持高速混床阴树脂在底部，阳树脂在高速混床顶部，凝结水先经过阳树脂，再经过阴树脂，初步看效果相比树脂混合时要好，并且出水pH高0.30-0.50左右，凝结水加氨量大大降低，高速混床周期制水量提高2-3万吨；建议条件允许的情况下，可以对高速混床阴阳树脂进行充分试验，得到有效的试验数据。
参考文献:
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[2]蔡启华，杜艳玲。火电厂凝结水精处理方式的选择[J].山西电力，2006，133(4):50-62。
[3]杨道武，朱志平，李宇春，等。电化学与电力设备腐蚀与保护（M）.北京:中国电力出版社，2004,22(4):72-89。
论文作者:王宣德1
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/10/19
标签：树脂论文; 凝结水论文; 过滤器论文; 系统论文; 旁路论文; 机组论文; 滤芯论文; 《电力设备》2018年第17期论文;