凝结水精处理v凝结水一般是指锅炉产生的蒸汽在汽轮机做功后,经冷却器(循环冷却水)冷却凝结的水实际上凝结水还包括高压加热器(正常疏水不到热井)、低压加热器等疏水(疏水是指进入加热器将给水加热后冷凝下来的水)由于热力系统不可避免的存在水汽损失,需向热力系统补充一定量的补给水(除盐水箱来水)因此凝结水主要包括:汽轮机内蒸汽做功后的凝结水、各种疏水和锅炉补给水v随着热力机组参数的提高,对锅炉水质的要求更加严格特别是超临界机组,由于蒸汽压力高,且采用直流锅炉,要求更严格的给水质量v直流锅炉运行时,水在受热面受热后直接由水变成蒸汽并过热直流炉没有汽包,不存在炉水的循环蒸发过程,不能像汽包炉那样可以进行炉水加药处理和排污处理因此,给水若带入盐类或其他杂质,要么会在锅炉炉管内形成沉积物,要么会随蒸汽带入汽轮机沉积在蒸汽通道部位,还有少部分会返回到凝结水中v600MW超临界压力直流锅炉的热负荷很高,给水带入的少量盐类都可能导致炉管内结垢,过热器积盐由于盐类在蒸汽中的溶解度随蒸汽参数的提高而增大,所以参数越高蒸汽溶解带盐能力越大,会有更多的盐类被蒸汽带入汽轮机中蒸汽进入汽轮机后,随着能量的转换,蒸汽压力逐渐降低,蒸汽中的盐类则会在汽轮机内沉积。
v凝结水污染的原因v(1)凝汽器渗漏或泄漏v凝结水污染的主要原因是冷却水从凝汽器不严密的部位漏至凝结水中凝汽器不严密的部位通常是在凝汽器内部管束与管板连接处,由于机组工况的变动会使凝汽器内产生机械应力,即使凝汽器的制造和安装质量较好,在使用中仍然可能会发生循环冷却水渗漏或泄漏现象而冷却水中含有较多悬浮物、胶体和盐类物质,必然影响凝结水水质我公司采用直接空冷式凝汽器,不存在循环水泄漏影响凝结水品质的情况v凝结水精处理的目的v凝结水处理目的有两个:去除凝结水中的金属腐蚀产物及去除微量的溶解盐类v(1)去除凝结水中金属腐蚀产物v由于设备和管道的金属腐蚀,使凝结水中含有金属腐蚀产物,主要是铁和铜的氧化物他们是以微粒形式存在于水中的,真正呈溶解状态的很少v凝结水中金属腐蚀产物的量与很多因素有关,比如机组运行工况,设备停备用保护的好坏,凝结水的ph值,溶解氧含量等在机组正常运行中,要想降低给水中的铜铁含量是很困难的,而设置了凝结水处理装置,对凝结水中金属氧化物微粒进行滤除,就可以使凝结水中铜铁含量大大下降,保证给水品质v(2) 去除凝结水中微量溶解盐v对于空冷机组而言,凝结水中微量溶解盐主要来自蒸汽带入的杂质。
v蒸汽带入的杂质量是有限的,对亚临界汽包炉及直流炉,饱和蒸汽允许含钠量不大于10微克/升,二氧化硅不大于20微克/升,实际运行值可能会远低于标准值,进入汽轮机的蒸汽中的杂质含量也会远低于标准值v超临界直流炉直接空冷机组对凝结水精处理的要求v与亚临界参数汽包炉机组相比,超临界直流锅炉机组参数更高,工质依靠给水泵压力,顺序经过省煤器、水冷壁、过热器等受热面一次流过,为降低热力系统腐蚀性,本厂采用给水加氨、加氧的联合水处理方式,给水品质要求更为严格v同时空冷机组运行的背压较高,从而导致凝结水的温度高v因此,在精处理设备选择时,不仅要考虑凝结水处理装置后的出水水质,还必须适应耐较高水温的要求v超临界直流炉直接空冷机组凝结水精处理的选择,必须满足如下条件:v机组凝结水必须全时段、100%处理;v要适应较高的凝结水温的要求v目前常规的凝结水精处理系统不能满足前述要求,其原因为:)单一过滤器或具有简单除盐功能的粉末树脂覆盖过滤器系统不能满足超临界、超超临界参数机组的给水水质要求;b)对于混床和阴、阳分床系统,由阴离子交换树脂的耐温性教差,当凝结水温度超过一定温度(比如65 )后,阴离子交换树脂没有了除硅功能,而且长时间运行还会发生树脂降解的问题,进而恶化凝结水的水质。
v本厂采用粉末树脂覆盖过虑器+混床系统来实现超临界直接空冷机组的凝结水精处理的要求v本厂凝结水精处理系统由三个子系统组成,包括:v粉末树脂覆盖过滤器系统,包括350%过滤器(两用一备)及铺膜、破膜等辅助系统;v高速混床系统,包括350%混床及再生分离等辅助系统;v旁路系统包括总旁路、粉末树脂覆盖过滤器旁路及混床旁路系统凝结水来旁路旁路旁路粉末树脂过滤器出水混床出水回凝结水凝结水精处理系统粉末树脂覆盖过滤器混床v总旁路的控制:总旁路系统只有在机组启动最初期,水质较差,不能进入凝结水精处理系统时使用,待机组正常运行后,总旁路始终保持关闭状态,即凝结水必须100%经过处理v粉末树脂覆盖过滤器旁路的控制:当机组正常运行时,凝结水水温及水质均在合理的一定范围内时,控制系统自动打开粉末树脂覆盖过滤器旁路系统,凝结水经处理系统只投运混床v混床旁路的控制:当进口凝结水水温超过设定值(65)、进出口压差超过设定值以及混床失效时,控制系统报警并自动打开混床旁路系统,凝结水精处理系统只投运粉末树脂覆盖过滤器根据水质情况确定过滤器铺纤维粉或纤维粉加阳、阴混合树脂粉投入运行v另外还设置了再循环系统,这是由于混床启动初期水质不是能很快达到标准,不能立即向系统送水,为此每组混床设置1台循环泵,其出力为单台混床处理的70%。
混床投入运行,出水经过再循环泵送至混床入口,待水质合格后正式投入运行再循环系统不仅可以提高凝结水水质,而且还可以减少清洗水耗v运行方式v系统启动时,凝结水中的杂质含量高,凝结水水温较低时,投粉末树脂覆盖过滤器及混床装置,粉末树脂覆盖过滤器铺纤维除铁等悬浮杂质,投运混床装置用于除盐v系统启动时,凝结水中的杂质含量高,凝结水水温高时,投运粉末树脂覆盖过滤器,混床装置旁路,粉末树脂覆盖过滤器铺纤维粉用于除铁,或铺阳树脂粉和纤维粉用于除铁及部分除盐当凝结水的水质较好,且水温再合适的水平之下时,也可以铺纤维粉和阳、阴树脂粉用于除铁和部分除盐及除硅,以缩短机组启动时间v机组正常运行且凝结水温较低时,投运粉末树脂覆盖过滤器及混床装置,前者铺纤维粉用于除铁,后者用于除盐,也可以根据水质情况只投运混床,旁路粉末树脂覆盖过滤器v机组正常运行且凝结水水温较高时,粉末树脂覆盖过滤器系统铺涂阳、阴混合树脂粉与纤维粉的混合滤料,也可以根据水温情况只铺涂阳树脂粉与纤维粉的混合滤料,起到一定的除盐效果,混床装置旁路运行粉末树脂覆盖过滤系统 v凝结水中杂质的特点及对过滤的要求v凝结水中的杂质与天然水中的不同,其来源主要是水汽系统中因设备、管道腐蚀而带入的金属腐蚀产物,其主要是铁和铜的氧化物。
这些腐蚀产物在凝结水中的含量与机组运行工况有关,在机组启动时含量很高,比正常运行时高出几十倍,运行中负荷的波动也会使其含量增大进入凝结水中的铁、铜氧化物,是以微粒形式存在于凝结水中,真正呈溶解状态的很少水量大,含杂质的水温较高v防止铁、铜氧化物进入水汽系统的办法是凝结水过滤处理根据凝结水处理的水量大及水中杂质的特点,对过滤的要求是:v滤料的热稳定性和化学稳定性好,不污染水质;v过滤面积大,以适应大流量的要求;v滤料层的水流阻力小,以便高流速运行;v滤料对除铁、铜腐蚀产物的选择性高v粉末树脂过滤器是采用粉末树脂作为预涂膜材料,来交换水中的溶解性离子,去除悬浮物颗粒,有机物和非活性硅以及胶态物质v预涂粉末树脂以三种化学形态供应:氨型阳树脂,氢型阳树脂和氢氧型阴树脂用于凝结水过滤的粉末树脂是阴离子和阳离子树脂的混合物这些混合物能以不同比例组合,以满足电厂条件预涂物浓度和组成可以选择,以去除特定的污染物或控制凝结水的PH值 v和水混合时,粉末阴离子和阳离子树脂形成的混合物是一种均匀的阴离子阳离子浆料,它在性质上是松散的,并能产生高孔隙率的预涂层这一特性使得凝结水过滤可以在高流速(9.78 m3/hr/m2)和在低压降(0.0069至0.172MPa)下操作,以有效去除凝结水中存在的溶解物和悬浮的污染物。
v粉末树脂过滤器v压力容器,内装有管状滤元,垂直安装一端板上水流从底部进入,通过布水板,将水流均匀的分配到滤元表面上,水流进入到滤元内部,然后流出滤元,汇集到下部的集水室,通过集水室流出过滤器过滤器的滤元为不锈钢骨架,聚烯缠绕绕丝这种滤元在粉末树脂的工作作用下,最高温度可达115.5v粉末树脂过滤器使用均匀细小的离子交换树脂(3080微米)来同时完成过滤和溶解固体的去除粉末树脂涂到若干圆柱形滤元上滤元的过滤精度为5微米粉末树脂过滤器结构示意图滤元连接图 粉末树脂过滤器运行 v填充(只发生在系统首次启动或恢复时)预涂(半自动运行)保持过滤运行反洗触发条件判断反洗/填充预涂备用 v正常运行:粉末离子交换树脂被预涂在过滤器内滤芯外表面,形成一层树脂滤层当凝结水过滤时,水中固体颗粒被拦截,溶解性离子被树脂滤层交换除去,使出水达到设计要求随过滤和离子交换的进行,滤层逐渐被堵塞、树脂层失去离子交换能力而失效当出水电导率、二氧化硅值、过滤器进出口压差或过滤时间达到设定值时,过滤器失效退出运行,进行爆膜清洗清洗用压缩空气加压去掉树脂膜层滤饼,通过排放阀排至废水处理系统v过滤器的反洗:当过滤器运行参数接近反洗报警设定值时,系统发出“过滤器运行指标接近反洗设定值,请提前准备备用过滤器”的报警提示。
在下列情况下,过滤器发出要求反洗的报警:(1)出水的化学指标(电导率或二氧化硅)超过设定值;(2)过滤器进出口压差达到设定值;(3)过滤器运行时间达到设定值;(4)操作人员通过人机操作界面手动启动反洗程序v以上除第(2)种情况过滤器压差达到设定值而直接启动反洗程序外,其他参数达到设定值后,系统继续运行3h期间需对备用过滤器进行预涂并上线投用,如果3h内备用过滤器未上线投用,系统将自动启动反洗程序 当粉末树脂过滤器出现以下任何一个情况时,进入爆膜铺膜顺序系统出水电导率高警报系统进出口差压高警报v铺膜箱具有配置粉末树脂、纤维粉末浆料的功能一般配成5%的浆料在铺膜箱和出口接口一台铺膜注射泵这一台泵除了向铺膜再循环泵提供浆料以外,还有一部分浆料可以回到铺膜箱中,起到一个循环作用v铺膜再循环泵将浆料送往粉末树脂过滤器的同时,也在打循环,有利于将粉末树脂均匀的铺到过滤器的过滤元上在这期间,铺膜再循环泵可以接受铺膜注射泵送来的浆料,同时也可以直接从铺膜箱抽吸浆料v铺膜箱的底部为椭圆型,出液口在椭圆型底部的中心这有助于浆料的输出v铺料辅助箱是细长型圆柱结构这种结构有助于铺膜再循环泵防止空转v铺膜箱、铺膜辅助箱上均设置液位信号开关。
液位信号开关与泵联锁当铺膜箱(或铺膜再循环泵)的液位低时,铺膜注射泵(或铺膜再循环泵)自动停泵v为避免中压凝结水处理系统的压力因阀门泄漏或误操作,而将高压传递到低压系统所以在铺膜再循环泵的出口设置一台安全阀v当铺膜过程即将完成时,启动护膜保持泵,以防止涂在滤元上的粉末树脂因设备上未投运而往下掉v当过滤器升压完成,进出口隔离阀打开之后,护膜保持泵自动停运v压缩空气爆膜和反洗v利用空气的短时、高速的爆发来驱动水供反洗以及使废树脂从过滤器中排出v在反洗过程中,空气爆发步骤通过四个空气爆发器到凝结水过滤器上来起作用v(1)排水,大量的预涂从元件表面脱落,并排出到排水中当过滤器中的液面达到滤元的底部时将空气通过爆发器引入到过滤器v(2)排水阀关闭,另一个空气爆发器被引入,过滤器中的液面开始上升v(3)当过滤器中的水面达到滤元高度的三分之一时,下一个空气爆发发生v(4)水面持续上升,达到滤元高度的三分之二处,一个新的空气爆发被引入v由于滤元比较高,为了达到较好的爆膜效果,一般将其分为3个爆膜部位,分别为滤元的23处、13处、滤元的底部在这3个部位用压缩空气反复进行爆膜 混床除盐系统 v凝结水精处理处理中,普遍采用的除盐设备为H-OH型混合床(以下简称混床)。
v鉴于凝结水精处理混床的运行流速很高,对混床所用的阴、阳树脂的性能和配比要求,混床的结构与再生方式,混床的运行工况等都与补给水处理混床有所不同v用于高速混床处理凝结水的离子交换树脂,有特定的性能要求,在物理性能方。