某660 MW超超臨界機組凝結水精處理系統運行技術

戚更生

(射陽港發電有限責任公司，江蘇 鹽城 224346)

目前,國內投入運行的和正在安裝設計600 MW機組及以上的高參數機組均設有凝結水精處理裝置,采取高速混床除鹽是應用最為普遍的一種處理方式。在熱力系統水汽循環回路中,任何一個環節的水質好壞都將影響機組的安全經濟運行,而凝結水量很大,并且凝結水水質對整個熱力系統的運行有著特別重要的作用，且凝結水精處理能提高汽水品質，縮短機組啟動時間，提高機組安全性，尤其是當凝汽器泄漏時能保護熱力系統，保證機組有足夠的時間檢漏或停運[1]。因此，凝結水精處理系統的運行操作技術顯得尤為重要。

1 設備概況

某發電公司三期工程2×660 MW燃煤機組的凝結水精處理系統采用中壓系統，串于主凝泵與低壓加熱器之間，從凝結水泵來的凝結水通過精處理混床以去除溶解性固體。凝結水精處理裝置與熱力系統的連接采用單元制，系統連接流程為：凝汽器熱井→凝結水泵→凝結水精處理裝置→軸封加熱器→低壓加熱器。凝結水精處理系統采用了中壓凝結水混床系統，具體為前置過濾器與高速混床的串連。每臺機組設置2×50%管式前置過濾器和3×50%球形高速混床，混床樹脂失效后，采用三塔法體外再生系統，其中5號、6號機組精處理共用一套再生裝置。整套系統采用手動點操確認與自動程序的操作相結合。該公司三期凝結水工藝流程如圖1所示。單臺機組凝結水精處理主要設備參數如表1所示。

2 運行控制技術

2.1 凝結水精處理設備高速混床的投運及運行

圖1 凝結水工藝流程

表1 單臺機組凝結水精處理主要設備參數

2.1.1 投運

（1）投運前的準備。在高速混床投入運行之前，必須檢查壓縮空氣壓力在0.6～0.8 MPa之間，確認凝結水前置過濾器和高混的旁路門都應全開，確認混床系統的所有手動進出閥門處于全開啟狀態，凝結水溫度小于50℃，凝結水壓力小于3.5 MPa，壓力穩定。檢查混床內是否滿水，樹脂混合是否均勻。如果上次停運到本次投運間歇時間較長，或者因其他方面的原因曾經對高速混床系統進行過排水檢修等，則必須對床體及其管道進行充水、排氣。進行時必須逐臺進行，至高速混床排氣管溢水后方可投運。在高速混床進水時，首先必須打開高混上進沖洗水總閥，開啟待投運高混的上進沖洗水閥、排空閥，開啟樹脂捕捉器排空門，開沖洗水泵，待樹脂捕捉器滿水后關閉樹脂捕捉器排水門，待高混排空閥出水后關泵及閥門，以免機組正在運行時滲入混床罐體的壓力通過補水管竄入低壓系統。如果是檢修失水，則必須把進水母管上的排氣門打開排氣。當然，若采用的是沖洗水泵進水，則首先必須確認母管內無中壓，反之，則可以直接排氣。

（2）投運時的注意事項。高速混床升壓：現場開啟待投運高混的進水手動門和出水手動門，開待投運高混升壓閥，發現高混進、出口壓力平衡后，關閉升壓閥。自動投運時要注意觀察其壓力平衡閥自動開啟，當床體內的壓力上升到設定壓力時，進水氣動門會緩慢打開。如果因某種原因必須手動投入或因平衡閥有問題而又暫時解決不了時，則可以通過現場的進口差壓開關的手動連通閥使罐內壓力達到與進水壓力相平衡。必須注意的是在罐內的壓力與進口水的壓力未達到平衡時，切忌強行打開進水門，否則將會對床體造成損害。

2.1.2 運行狀態時的注意事項

（1）在精處理系統有中壓滲入的情況下，盡量不要把混床從備用→解列，或從解列→備用頻繁地切換。因為頻繁地切換升壓會造成對床體或樹脂十分不利的影響，要盡可能地使其保持在一種常壓或中壓狀態下。

（2）要盡量發揮前置過濾器的作用，因為設置前置除鐵過濾器對保護凝結水精處理混床，保證汽水品質，特別是縮短機組啟動時間等非常有利[2]。雖然啟動濾元濾徑未放大，易導致濾芯堵塞差壓上升現象，但值班人員要定期進行反洗工作，根據用水情況適當縮短反洗周期，確保前置過濾器能發揮應有作用，而不能把精處理混床看作是純粹的過濾器，經常讓它處理超過進水標準的凝結水，或者在凝結水較好的情況下將其退出，而在凝結水水質惡劣的情況下將其投運，這不僅會造成樹脂的污染，交換容量的下降，同時也對混床的安全運行設置很大的障礙，而且也不符合良性循環的規律。所以應盡可能地保證混床的進水水質。

（3）應經常檢查樹脂捕捉器有無樹脂，經常檢查高混壓力、流量、壓差、水溫，不得超過允許值。當凝結水水質較差，高混運行時間不長，高混出水電導率和SiO2都較低，而僅壓差較高，將高混停運，把樹脂送出進行擦洗。運行期間，應防止高混集中失效，并且每臺混床應留有至少2 h的緊急備用容量。

2.1.3 高速混床的運行方式

（1）現有運行方式。通常情況下，2臺高速混床運行方式一致，即氫型。氫型運行階段相比氨化混床而言，此混床的出水水質較為優良，但pH較低，周期制水量相對較少，據相關方面了解，樹脂再生效果好的情況下，一般機組長時間連續運行情況下進口陶氏樹脂周期制水量在15～20萬t，如果凝結水進水品質非常優良的情況下周期制水量可高達25～30萬t。目前需要加強混床出口的鐵、硅、氯、總有機碳（TOC）的分析，用于判斷啟動樹脂的運行狀態。

（2）調試初期由于考慮凝結水品質較差，加上前置過濾器啟動濾元失效未更換等因素，現場目前采取在高速混床周期制水量累計達到6萬t左右就退出進行再生工作。

2.2 混床樹脂的輸送及分離和再生

2.2.1 樹脂的輸送

失效樹脂由混床送出進入分離塔，采用上部進水，下部進氣，氣水混合進行樹脂的輸送。原則上必須保證樹脂從混床中全部被送出，可通過所設計的一段透明管道進行觀察 （輸送后期應觀察到樹脂窺視鏡中有白色的氣水一起流過）。如樹脂結板，則先用沖洗水將大量樹脂導出，再進部分水浸沒水帽，通入壓縮空氣將殘留樹脂擾動起來，接著打開樹脂輸出門利用氣流和水流將樹脂導出，反復三到四次，其輸送管道在最后由各個方向的水流沖洗干凈，將殘留在管道內的樹脂送入分離塔。當樹脂從混床中送出后，應該把再生好的備用樹脂從陽塔送入混床。在該過程中要了解的是樹脂被送入前，混床內是否保持無水狀態。如混床處于無水狀態能盡可能地確保混合好的樹脂送入混床后不會分層。如果輸入后混床中樹脂嚴重不平整，應該放去部分水，再進水拉平樹脂。

2.2.2 樹脂的分離

（1）樹脂的擦洗。失效樹脂在樹脂分離塔內進行分離，第一步是擦洗。擦洗過程中值班人員可以通過反洗進水管上的壓力表來了解反洗進水的情況。反洗進水初期，因進水量較大，所以壓力可能在0.3～0.4 MPa內，在中后期則可能下降到0.2～0.3 MPa，而到后期當流量保持在5 t/h以下時，則壓力會小于0.2 MPa，倘若最后壓力仍保持很高，或大于0.4 MPa，則就說明上部排水裝置已經有堵塞現象[3]。擦洗過程中由于某些原因可能造成一些破碎樹脂堵塞分離塔的布水裝置，并使分離塔憋壓[3]，使得調節閥不能穩定調節進入塔內水的流量，或與預先設定的流量不符，這就直接影響到分層的效果。為了解決這一問題，可以在擦洗排水后，讓程序重新回到第一步進行滿水，手動點擊從上部布水裝置同時進水和壓縮空氣，并從頂部排氣門排出水、氣混合物，10 min后結束，然后讓自動再生程序繼續下去。樹脂的擦洗可根據自行設定的次數反復多次進行。

（2）樹脂分層界面。密切觀察樹脂輸出分離塔后的界面高度，避免交叉污染。在陰樹脂輸送前，值班人員必須到現場觀察樹脂的分離效果，它必須有一個明顯的分界面，且分界面的高度適當。對于混脂層高度較低（緩沖帶較少）的情況，必須準確地控制好界面高度，通過調試現有混脂層的界面在距陰樹脂出脂管下端約100～200 mm左右[1]。如果陰、陽樹脂的界面過高，則可以通過手動點擊把分離后的陽樹脂從分離塔陽出脂門送出一些到陽塔或取出，或者進行陽樹脂量的微調。如果界面過低，則可以通過裝卸斗補充部分樹脂到陽塔，并送入分離塔重新分離。

2.2.3 樹脂的再生及混合

（1）陰樹脂的再生。陰樹脂從分離塔輸入陰塔后，對其進行體外再生。為使樹脂被徹底再生，把吸附在樹脂表面的臟物以及樹脂在混床中攜帶的雜物和細小碎樹脂清除掉，在再生過程中，首先必須對其進行擦洗，擦洗的次數可預先設定，步驟反復最少不低于3次，直至陰再生塔排水清澈為止。在進再生液的過程中，沖洗水的流量是保持穩定的，控制再生液堿流量10 m3/h，同時保證其濃度在4%～5%，溫度目前沒有投用電加熱器，冬季可由三通調節閥自動控制在40℃左右。再生中，如果出現濃度偏低，則首先觀察其取樣門的開度是否合適，沖洗水流量是否正常，計量箱液面是否正確，是否由于計量箱上部空氣不流通造成，如果以上均正常，則要考慮是否是電表計、閥門及噴射器等方面的檢修問題。調研有關廠家，值得借鑒的也有必要考慮的是，如果機組非連續運行，那么用于再生堿液加熱的電加熱水箱可提前8～12 h投入自動加熱，倘若機組正常運行話，可在平時投入1只加熱棒讓其自動維持一定的溫度（目前射陽港發電有限責任公司設計的是5號、6號機各一組2只同時投運），這就避免了4只同時投入時的頻繁啟動或關斷，不過當樹脂再生前必須保持有4只加熱棒同時加熱。

（2）陽樹脂的再生。陽樹脂的再生自動控制程序與陰樹脂一樣。但其再生液濃度控制在5%左右，控制酸噴射器流量8～10 m3/h，其再生用酸不需加熱，HCl溶液20℃左右。

（3）陰、陽樹脂的混合。陽樹脂漂洗結束后，進入陰、陽樹脂混合程序。首先是陰樹脂的輸送，在輸送的過程中，陽塔上部會部分失水。因此，在混合前的排水過程中要注意監視陽塔上部的水位，以排水到上部窺視鏡的下部為準，切勿把水排盡或水位過低。當混脂漂洗結束后，失效樹脂也就處理完畢。

2.3 樹脂捕捉器的相關檢查及處理

精處理運行期間，必須定期對其配套的樹脂捕捉器的排污門的排水進行取樣檢查。觀察有無樹脂跑出，同時要注意其就地差壓計的差壓變化，一旦差壓計超過規定的0.15 MPa，那么就必須考慮對它進行反沖洗了。

2.4 集中取樣槽樣品的調整及相關參數

取樣槽中水樣的監測直接關系到混床運行的情況。因此首先必須調整好取樣槽的取樣管一次門，它控制著整個取樣槽的水樣來源。取樣槽取樣管一次門可以保持足量的開度，除檢修外，可保持不動。取樣二次門進一步控制著各水樣的流量，可對水樣進行一定的減壓，如果要對水樣的流量進行大幅度調整，則可用它調節。減壓閥后的部分，屬于低壓部分，可把減壓閥調整到小于0.6 MPa，即可以阻止中壓竄入，以免影響儀表等。電導率表的流量可以控制在200～300 mL/min，而pH則可控制在300 mL/min左右，不過要注意人工取樣門流量不宜過大，否則會造成進入儀表水樣的溫度偏高。為了盡可能延長氫交換柱的工作周期，進入氫交換柱的流量不應太大，也不宜過小（不得低于200 mL/min）。如果樣品的水溫偏高，則必須考慮冷卻水的進水管處有無雜物堵塞造成冷卻水源的不流暢，或者是水樣的總流量過大。樣品水溫一般保持在25～30℃左右[4]，取樣槽各閥門調整好后，盡量不要再頻繁地變動。

3 現場存在問題及對策

（1）由于精處理系統熱控用氣要求質量高，如果壓縮空氣管道吹掃不徹底，雜質多，容易堵塞電磁閥，造成儀表異常及閥門開關不正常，嚴重時會損壞電磁閥，造成閥門無法開關，特別是再生過程中會影響整個精處理系統程序的正常運行，引起事故。措施：檢修人員對空氣過濾器定期進行清理雜質，適時加強協調壓縮空氣管道吹掃工作，及時更換電磁閥。發生閥門異常時值班人員要及時點操暫停聯系檢修處理。

（2）陰樹脂分配符合要求，而陽樹脂總量明顯不足，導致4套樹脂（3臺混床和1臺陽塔）分配不均，致使系統自動狀態下樹脂輸送和分離時不易控制好分層界面。措施：利用機組停運間隙適時補充陽樹脂量，再逐臺輸送進行平均配置。

（3）由于設計原因，精處理再生系統沖洗水泵進口管道與除鹽水泵出口管道連通，在沖洗水泵不使用的情況下，沖洗水泵進出口管道壓力都達到0.60 MPa，致使在使用沖洗水泵時，水流量及壓力都超標準，將會嚴重影響再生系統的樹脂再生程序運行和影響再生效果，還會影響混床的樹脂輸入輸出，影響前置過濾器的反洗效果。方案1，混床失效退出進行再生程序樹脂輸送時盡量保持除鹽水泵不運行（主機不補水），母管出水靠靜壓。方案2，檢修人員在沖洗水泵進口增加緩沖水箱，保證沖洗水泵的備壓，或者整改管道系統，避免精處理系統沖洗進水管道設在除鹽水泵出口管道上，應接至除鹽水箱。

（4）發現有時混床樹脂程控輸送過程中，由于樹脂出口氣動閥門打開不完全和輸送設定時間條件下樹脂未完全輸送徹底，導致樹脂分離時樹脂量不足的現象。措施：通過觀察樹脂輸送窺視鏡和點操步延使樹脂完全壓出，同時在擦洗過程中必須避免樹脂流失現象。

（5）精處理主站的操作程序反應慢，操作中運行人員經常會多次按按鈕，導致程序快進，引起操作失誤，造成樹脂輸送不徹底現象。措施：加強針對性的事故預想培訓，同時完善網絡系統。

（6）投運精處理取樣架系統時發現恒溫裝置工作不正常，在線儀表溫度顯示偏高。措施：聯系供貨廠家來人處理，并合理調整溫度設定。綜合考慮夏季環境溫度對儀表數據帶來的不利影響，必要時應對五路樣水管路進行保溫措施。

4 結束語

凝結水精處理混床投運和樹脂再生操作雖然設計了自動控制程序，但必須人工嚴密監視，必要時值班人員應手動點操干預步序時間。精處理再生步序繁瑣，再生時間長，特別是其中關鍵的幾步操作：如輸送樹脂、樹脂擦洗、分層、混合等必須嚴格按照規程規定來執行，不可忽視，足夠重視并堅決避免陰陽樹脂反洗流失現象。專業應跟蹤加強對精處理操作的系統管理，使用統一規范的操作票，保證檢修維護到位，控制系統正常。只要按規程認真操作，就能保證精處理高速混床的運行和再生效果。

[1]韓隸傳.凝結水處理[M].北京：水利電力出版社，2010.

[2]曹長武.火力發電廠化學監督技術[M].北京：中國電力出版社，2005.

[3]朱蓓蕾.凝結水精處理技術[R].武漢：電廠化學網論壇，2009.

[4]DL/T 805—2004，火電廠汽水化學導則[S].