凝结水精处理系统改造

范晔晖

(中国华电工程(集团)有限公司,北京 100035)

0 引言

湖南大唐石门电厂为湖南省第1座300MW火电机组,工程于1993年11月17日正式动工,2台机组分别于1995年12月和1996年9月并网发电,其中凝结水精处理系统由于种种原因未投入正常运行。该系统为低压系统,#1、#2机组各配有3台高速混床,2台机共用1套体外再生装置。体外再生装置由阳再生塔、阴再生塔、树脂贮存罐、混脂塔及配套的酸碱再生系统、热水罐、罗茨风机等组成,其中阳再生塔兼树脂分离塔。控制系统通过OMRON可编程控制器进行控制,设有“手工操作”和“程序控制”2种操作方式,系统运行状态在模拟屏上显示。

1 改造原因

大唐石门电厂凝结水精处理系统在运行中出现了一些问题,主要有以下4个方面。

(1)高速混床内树脂输送不彻底,运行周期仅有1～2d。树脂输送完毕后,打开混床人孔盖,可以看到混床底部有一层树脂未输送完。

(2)高速混床树脂捕捉器为卧式且不是系统最低点,容易造成碎树脂残留在管道中,排污不彻底。管道解体后,发现有部分树脂附着在管壁上。

(3)高速混床单元系统管道阀门布置不合理、不美观,很多手动阀门都在4m高的位置,无法操作。

(4)再生单元采用中间抽出法。分离效果理论保证值仅为:分离后输送到其他装置中的阳树脂里混杂阴树脂的质量分数不超过0.4%,阴树脂里混杂阳树脂的质量分数不超过0.1%。

基于以上原因,凝结水精处理系统自机组运行以来一直未能正常稳定投运,不但机组投运率一直未能达标,而且水质指标得不到保证,锅炉常有结垢现象发生。因此,必须对现有系统进行改造,以满足运行的要求。

2 系统技术分析及改造

2.1 高速混床单元

针对上述问题,对其进行了相应的技术改造,具体采取了以下3个方面的措施:

(1)将高速混床本体输送树脂装置进行改造,改为采用蝶形多孔板+双速水帽形式。该形式的设计可使树脂输送更加干净彻底。蝶形多孔板大约有20°的倾角,这样,可使树脂能容易地向树脂输出口流动;同时,双速水帽可使冲洗水顺着水帽同多孔板相接的界面四面流动,可使黏附在多孔板上的树脂松动,从而使树脂输送更彻底,高速混床排脂率≥99.95%。

(2)将高速混床树脂捕捉器改为立式,从而使碎树脂能更好地从排污口排出。

(3)将高速混床单元的管道拆除重新布置,在降低手动阀门高度的同时将管道走向布置得更加美观。

改造后,每台机组配备3台柱状混床、3台立式树脂捕捉器。混床直径Ø2228mm,高度3600mm;树脂捕捉器直径Ø528mm,高度1400mm。正常运行时,2台运行,1台备用。设计压力为1.0MPa,设计最大凝结水处理量为2×450t/h。

2.2 再生单元

此次改造,再生系统采用具有高分离度的分离方法——高塔分离法。此法在国内60多个电厂运行良好,其中多个电厂已经实现氨化运行,节省了大量的运行成本。高塔分离法设备由树脂分离塔、阴树脂再生塔、阳树脂再生兼树脂贮存塔以及有关泵、风机等组成。

根据高塔分离法设备的特点,拆除旧树脂分离塔、阳再生塔及树脂储存塔,利用原有阴再生塔,增加树脂分离塔、阳再生塔及废水树脂捕捉器,组成新的再生系统。树脂分离塔的上部是一个锥形筒体,上大下小,下部是一个较长且直的筒体,直径Ø1216/Ø2020mm,高度8190mm;阴再生塔为柱状容器,直径Ø1216mm,高度约5210mm;阳再生塔为柱状容器,直径Ø1516mm,高度约4826mm。其工艺流程如图1所示。

高塔分离法的分离原理及分离过程如下:

(1)分离原理。为了提高高速混床出水水质和延长其运行周期,必须保证阴、阳树脂有很高的再生度。影响树脂再生度高低的一个极为重要的因素是混床失效树脂再生前能否彻底分离。当树脂分离不完全时,混在阳脂中的阴脂被再生成Cl型,混在阴脂中的阳脂再生成Na型,这样,在运行中势必影响出水水质。高塔分离法根据水力分层原理,利用阴、阳树脂不同颗粒度、均匀度和不同比重,通过反洗流量的调整,形成树脂的不同沉降速度,从而达到使树脂分离的目的。

(2)分离过程。树脂分离前,首先对树脂进行清洗,洗掉树脂层中截留的污物。树脂清洗最常用的方法是空气擦洗法,就是在装有失效树脂的分离塔中重复性地通入空气,然后正洗的一种操作方法。擦洗的次数视树脂层污染程度而定,至出水清洁时为止。通入空气的目的是松动树脂层和使污物脱落,正洗是脱落下来的污物随水流自底部排走。

空气擦洗还可以减小静电,防止树脂抱团,减小反洗时间和反洗流量,还可以将粉末状树脂从树脂表面冲走,减小运行压降。

空气擦洗也可以再分离,分离阴、阳树脂可分别在再生时和再生后进行。在再生后进行擦洗,能除掉被酸、碱再生剂所松脱的金属氧化物。

反洗分层时,先用高速水流由树脂分离塔下部进入,将失效树脂全部托起至上部收集区,然后慢慢降低反洗流速。

首先使反洗流速降低到阳离子树脂的终端沉降速度,维持一段时间,使阳树脂积聚在上部锥形和下部圆柱的分界面以下,形成阳树脂层;然后,再慢慢降低反洗流速,使阳离子树脂慢慢地、整齐地沉降下来。阳树脂沉降的同时,阴树脂也要开始沉降,当反洗流速降低到阴树脂临界沉降速度时,仍以此流速维持一段时间使得阴树脂积聚在上部锥形和下部圆柱的分解面以下,形成阴树脂层,然后再慢慢降低反洗流速一直到零,使阴树脂慢慢地整齐地沉降下来[1]。

通过水力分层后,可使阳树脂在阴树脂中的质量分数小于0.07%和阴树脂在阳树脂中的质量分数小于0.04%,以达到彻底分离之目的。

3 结束语

湖南大唐石门电厂凝结水精处理系统从2005年开始改造,2006年投入运行。运行实践表明,系统经改造后取得了明显的效果。

高速混床投运以来,运行情况良好。混床运行天数一般可超过75d,1台混床的周期制水量高达720000m3,实现氨化运行。满足火电厂正常运行要求。

凝结水精处理系统出水水质:ρNa+≤5μg/L;ρSiO2≤15μg/L;电导率≤0.15μS/cm。大提高。

图1 高塔分离法设备的主要工艺流程

3项指标满足了GB/T12145—1999《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》的要求。同时,对凝结水精处理系统的控制部分同步进行了改造,改造后,控制系统达到了在凝结水精处理过程中无人值班的要求,在化学控制室,能对凝结水精处理工艺流程进行监控,精处理的运行参数能在集控室值长站上显示。

通过系统改造,湖南大唐石门电厂机组投运率达到了大唐集团公司要求的指标,凝汽器泄漏时,机组查漏检修时间也得到了保证,机组安全运行率大

[1]刘爱忠.300MW火电机组培训丛书:电厂化学[M].北京:中国电力出版社,2002.