凝結(jié)水精處理設(shè)備異常情況分析與探討

陳子祥(中海油東方石化有限責(zé)任公司，海南 東方 572600)

0 引言

在對(duì)凝結(jié)水精系統(tǒng)調(diào)試的深化過程中，我們發(fā)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和運(yùn)行中存在一些問題。 電廠冷凝精處理最大的問題是設(shè)備調(diào)試處理時(shí)出現(xiàn)的操作次序問題，設(shè)備調(diào)試人員技術(shù)水平較低。電廠凝析油精煉工藝要求設(shè)備調(diào)試人員具備較高的專業(yè)素質(zhì)。電廠凝結(jié)水精處理工藝不能保證設(shè)備質(zhì)量，造成設(shè)備不能穩(wěn)定運(yùn)行，特別是對(duì)再生樹脂不達(dá)標(biāo)，造成樹脂損失嚴(yán)重。另外，電廠凝析油精化過程監(jiān)控系統(tǒng)不完善，調(diào)試過程中出現(xiàn)問題不能及時(shí)解決，問題十分嚴(yán)重。混床水處理一直是電廠凝析油精制的核心問題，由于無法保證水質(zhì)和出量，失去了初始處理效果。針對(duì)電廠凝析水處理中存在的問題，電廠應(yīng)注重有效解決。

1 凝結(jié)水精處理設(shè)備概述

根據(jù)DL/T 912—2005《超臨界火力發(fā)電機(jī)組水汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，凝結(jié)水精處理系統(tǒng)的出水水質(zhì)可滿足機(jī)組正常運(yùn)行和異常運(yùn)行的需要[1]。

1.1 凝結(jié)水精處理系統(tǒng)運(yùn)行狀況分析

研究表明單位負(fù)荷與凝結(jié)水流量成正比.在啟動(dòng)階段，能量從0% 升到100% 需要很長時(shí)間，據(jù)說需要很長時(shí)間才能從0% 升到30% 到50%。在功率從0 提高到50%(甚至30%)之前，停車過程中產(chǎn)生的雜質(zhì)將由蒸汽發(fā)生器排污系統(tǒng)的凝結(jié)水精處理系統(tǒng)進(jìn)行凈化。二次系統(tǒng)補(bǔ)給水為脫鹽水，水質(zhì)優(yōu)于二次給水，給水中不帶雜質(zhì)，30%以上流量的凝結(jié)水精處理系統(tǒng)應(yīng)完全滿足啟動(dòng)運(yùn)行條件。在正常運(yùn)行條件下，凝結(jié)水的 pH 值較高，即二次系統(tǒng)中的氨濃度較高(約為燃料電廠的10倍)，運(yùn)行凝結(jié)水拋光機(jī)不僅沒有帶來任何效益，而且隨著 pH 調(diào)節(jié)器的去除，二次系統(tǒng)中加入的氨也會(huì)增加，化學(xué)費(fèi)用也會(huì)大大增加，而且精處理系統(tǒng)排污產(chǎn)生的大量氨濃度也會(huì)增加。 但由于樹脂泄漏會(huì)導(dǎo)致凝結(jié)水中硫酸鹽含量升高，因此凝結(jié)水拋光機(jī)在正常運(yùn)行過程中不工作，只能進(jìn)行熱備。在冷凝器泄漏等異常情況下，凝結(jié)水和給水惡化，所有凝結(jié)水拋光機(jī)應(yīng)盡快運(yùn)行，凝結(jié)水拋光機(jī)從熱備機(jī)到運(yùn)行的間隔時(shí)間約為5 min。

1.2 凝結(jié)水精處理系統(tǒng)的處理能力

對(duì)于淡水冷卻的內(nèi)陸核電站，當(dāng)連接器泄漏量小于256 L/h，凝結(jié)水繞過50% 流量，即冷卻水漏入凝結(jié)水量小于128 L/h，凝結(jié)水中硫酸鹽含量小于3.04 μg/L，大于0.61 μg /L 時(shí)，實(shí)施動(dòng)作水平2，直至凝汽器管修復(fù)。凝結(jié)水拋光機(jī)從熱備用到運(yùn)行的間隔時(shí)間約為5 min，在此期間成為凝結(jié)水的硫酸鹽濃度大于0.61 μg/L，因此即使提供了全流量凝結(jié)水拋光系統(tǒng)，也不可避免地要進(jìn)行動(dòng)作級(jí)別2。對(duì)于淡水冷卻的核電站，30% 流量的凝結(jié)水精處理系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)太大，建議采用50% 流量的凝結(jié)水精處理系統(tǒng)。

對(duì)于海水冷卻的核電站，只要2.7 L/h 凝汽器泄漏就會(huì)引起機(jī)組停機(jī)，運(yùn)行時(shí)間為5 min，凝結(jié)水泄漏不少于2.7 L/h，凝結(jié)水中鈉濃度仍高于3.09 μg/L，機(jī)組應(yīng)立即停機(jī)。因此，對(duì)于海水冷卻的核電站，在正常運(yùn)行時(shí)，一臺(tái)或兩臺(tái)系列凝結(jié)水拋光機(jī)應(yīng)運(yùn)行，另一臺(tái)則處于待機(jī)狀態(tài)。

綜上，對(duì)于海水冷卻的核電站，應(yīng)提供全流量凝結(jié)水精處理系統(tǒng)。 在正常運(yùn)行過程中，凝結(jié)水處于熱備用狀態(tài)。凝結(jié)水精處理系統(tǒng)在啟動(dòng)、停機(jī)、凝汽器泄漏或其他二次水質(zhì)惡化時(shí)，應(yīng)投入運(yùn)行。

2 調(diào)試與對(duì)策中存在的問題

2.1 冷凝水精系統(tǒng)的不合適的液壓測試

在對(duì)每個(gè)冷凝水精系統(tǒng)的儲(chǔ)罐內(nèi)部進(jìn)行全面檢查并徹底清洗之后，對(duì)所有管道和設(shè)備進(jìn)行的液壓測試非常重要和必要。 通常，水壓試驗(yàn)的壓力是是工作壓力的1.25 倍。對(duì)于超臨界裝置，混合床水壓試驗(yàn)的壓力大于或等于4.0 MPa，并且壓力至少保持30 min。在正常情況下，電廠凝結(jié)水精處理系統(tǒng)600 MW 機(jī)組前濾池和混合床的設(shè)計(jì)壓力為4.0～4.4 MPa，水壓試驗(yàn)壓力為5.0～5.5 MPa。 裝滿水后，用壓力試驗(yàn)泵對(duì)儲(chǔ)罐和管路進(jìn)行試驗(yàn)，符合設(shè)計(jì)要求。 但在實(shí)際操作中，安裝承包商使用凝結(jié)水泵對(duì)混合床進(jìn)行測試，凝結(jié)水泵的最大壓力僅為3.0 MPa，無法滿足水壓試驗(yàn)壓力的要求。液壓試驗(yàn)結(jié)束后，混合床進(jìn)入調(diào)試階段。 當(dāng)混合床運(yùn)行時(shí)，由于不適當(dāng)?shù)乃畨涸囼?yàn)，如：孔門、觀察窗、閥門法蘭等，出現(xiàn)了許多泄漏點(diǎn)，這增加了操作員的巡邏時(shí)間，并無形地消除了安裝承包商的缺陷。 樂隊(duì)開始演奏時(shí)，必須放下混床，這會(huì)影響整個(gè)裝置的水質(zhì)并延誤調(diào)試時(shí)間[2]。

2.2 低于大氣壓的樹脂再生效果差

根據(jù)設(shè)計(jì)，樹脂再生采用低于大氣壓的模式已被廣泛使用。該模式的重點(diǎn)和難點(diǎn)在于酸堿再生液位始終比樹脂界面高20 cm，因此再生塔的液位在再生前已進(jìn)行了調(diào)整，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在樹脂再生的整個(gè)過程中，再生液位在樹脂界面的開始就高于樹脂界面，這可能會(huì)使樹脂浸入再生液中。但隨著再生時(shí)間的增加，其含量逐漸降低，最終含量低于樹脂高度，采用全水再生模式能夠有效解決該問題，已廣泛應(yīng)用于新型高參數(shù)，大容量發(fā)電機(jī)組。基于全水再生的酸堿消耗略高于其他方式，但在全水條件下沒有調(diào)節(jié)液位的問題，對(duì)各種樹脂用量都有很好的適應(yīng)性。

2.3 不完善的程序控制互鎖保護(hù)

凝結(jié)水精處理系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行意義重大。由于設(shè)備龐大而復(fù)雜，閥門龐大，運(yùn)行和再生操作都很復(fù)雜。 作為一種實(shí)用的自動(dòng)控制系統(tǒng)，DCS 可以實(shí)現(xiàn)全面，集中的控制，大大提高了整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，實(shí)現(xiàn)了安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。在調(diào)試過程中，我們發(fā)現(xiàn)凝結(jié)水精處理系統(tǒng)的程序控制聯(lián)鎖保護(hù)并不完善。程控聯(lián)鎖保護(hù)是確保凝結(jié)水精處理系統(tǒng)和設(shè)備安全運(yùn)行的重要措施之一。由于新建機(jī)組，大多數(shù)操作人員都是新生。另外，整個(gè)系統(tǒng)處于調(diào)試狀態(tài)，操作員無法熟練地操作系統(tǒng)。最初的DCS 制造商僅提供基本的操作步驟邏輯和程序控制互鎖保護(hù)，這影響了設(shè)備的安全性和整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為了確保運(yùn)行安全穩(wěn)定，提出了避免“誤操作”的強(qiáng)制邏輯和完善的程序控制聯(lián)鎖保護(hù)措施，并進(jìn)行了凝結(jié)水精處理DCS 的聯(lián)鎖保護(hù)實(shí)驗(yàn)，其建立有效地避免了誤操作，保證了凝結(jié)水精處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.4 空冷機(jī)組材料選擇不合理

高蒸汽參數(shù)的空冷機(jī)組需要高質(zhì)量的供水。拋光過濾器性能的好壞直接關(guān)系到水蒸氣的質(zhì)量。空冷機(jī)組的拋光過濾材料中含有離子交換樹脂顆粒、樹脂粉末和纖維粉末，高的冷凝溫度會(huì)影響陰離子交換樹脂的生命，加速樹脂降解產(chǎn)物和濾料的釋放。因此，有必要研究過濾水濾物的溶解特性。對(duì)于超臨界機(jī)組的冷凝水精處理系統(tǒng)，在運(yùn)行過程中，要有良好的密封性能，良好的密封性能可以保證設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效果。目前在實(shí)際開發(fā)中，由于設(shè)備密封不合格，導(dǎo)致樹脂泄漏的現(xiàn)象比較普遍。具體分析了凝結(jié)水凈化系統(tǒng)的氣密缺陷，其主要表現(xiàn)為樹脂收集器存在較大的氣隙現(xiàn)象，其存在的原因是樹脂收集器在運(yùn)行過程中發(fā)生泄漏[3]。

2.5 設(shè)備巡檢體制不合理

機(jī)組是電廠冷凝水精處理的關(guān)鍵設(shè)備，機(jī)組運(yùn)行質(zhì)量的好壞直接影響機(jī)組運(yùn)行質(zhì)量。因此，電廠要組織設(shè)備巡檢小組，對(duì)設(shè)備進(jìn)行巡檢，對(duì)存在安全隱患的設(shè)備要做好記錄并進(jìn)行有效處理，巡檢中發(fā)現(xiàn)設(shè)備有故障或不足時(shí)，要及時(shí)進(jìn)行維修，以免影響設(shè)備的巡檢工作。另外，設(shè)備巡檢的主要目的是在凝結(jié)水提純之前，對(duì)設(shè)備進(jìn)行巡檢，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理存在的問題，保證提純的效率和進(jìn)度。設(shè)備巡檢是電廠凝結(jié)水精化處理的重要環(huán)節(jié)，應(yīng)予以重視和落實(shí)。

3 結(jié)語

綜上，調(diào)試新機(jī)組的凝結(jié)水精系統(tǒng)是必不可少的，混合床的出水水質(zhì)直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的水和蒸汽質(zhì)量。發(fā)現(xiàn)問題并提出合理有效的處理措施，可以通過調(diào)試提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和操作的簡便性，為以后的調(diào)試工作提供一定的參考。