天业机组凝结水精处理系统调试试验

摘 要:凝结水精处理装置是大型机组汽包锅炉和直流锅炉的重要辅助设备。文章简要叙述新疆天业2×300MW燃煤机组凝结水精处理系统的流程、所用树脂的性能和有关的水质指标;介绍了天业火电机组凝结水精处理系统的初次再生过程和投运情况;验证了该系统在调试期间、电厂启动期间、正常功率运行期间等工况下去除凝结水中腐蚀产物和盐类杂质的能力。

关键词:火电厂 系统 凝结水 精处理 参数

中图分类号:TK223.5文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)10(c)-0113-02

新疆天业2×300MW机组是江苏省电力设计院设计、河南火一建设公司施工安装、新疆康赛电力工程监理公司,其凝结水精处理系统主要设备由海盐力源电力设备有限公司制造。根据新疆天业集团公司的进度要求,凝结水精处理系统于2010年11月至12月期间进行了调试,并随即投入了试运行。

1 系统凝结水精处理的必要性

根据机组中水汽系统容积大、接触表面大的特点,尽管凝汽器内循环冷却水没有污染凝结水,但庞大的系统也很难保持绝对的真空。这并非焊接不好所致,而泄漏大多是发生在法兰连接部位。由于密封材料的老化等,甚至与大气接触的细小连接处,都会因空气漏入使CO2进入汽水系统,使pH值降低,引起腐蚀。

新疆天业自备热电厂系统材质多为碳钢(除盐水管道、压缩空气管道等为不锈钢材质),因此系统中腐蚀产物多为金属氧化物,其中铁的腐蚀产物最多。正常运行时腐蚀速率不大,但在机组基建阶段,停运期间,启动时保护不当、冲洗不净、未采用除盐水冲洗及负荷的变动等原因使腐蚀加剧。当锅炉补给水操作控制不当时,会带入一些可溶性盐类,当疏水未经处理回到系统中时也会造成一些污染等等。因此凝结水处理的首要任务是除掉金属的腐蚀产物、胶硅、悬浮杂质,同时还应除掉可溶盐类,为此应考虑设置凝结水精处理装置。通常应根据工程的具体情况,如机组参数、锅炉型式、水质情况以及机组对水质的要求等予以确定,选择合适的凝结水精处理设备、相关性能及参数。

2 系统试验目的

凝结水精处理系统设置在凝结水泵和汽封加热系统之间。其基本功能是去除凝结水中的盐类杂质(如杂离子、钠离子和硫酸根离子等)和机械杂质(主要是铁的腐蚀产物)。

在机组正常运行时,可以有效地除去回路凝结水中少量盐类杂质和腐蚀产物。确保给水品质,满足蒸汽发生器水化学工况的要求;在机组启动阶段,可除去较多的腐蚀产物,减少不合格水的排放量,缩短机组起动时间;在凝汽器泄漏的情况下,可使给水水质免受凝汽器泄漏的影响。本试验的主要目的就是验证凝结水精处理系统在上述不同运行条件下的除盐和除铁性能。

3 系统和设备简介

新疆天业2×300MW机组凝结水精处理系统为无前置过滤器的混床系统,每台机组包括3台并列相联的混床,两套机组共用一套体外再生系统和相应的控制系统。系统中包含有4份树脂:除每台高速混床内各含有一份树脂外,还有一份树脂贮存于体外再生系统的树脂储存塔内。每份树脂由阴、阳树脂组成,阴、阳树脂间的体积比为1:1,按H/OH型运行。在每台高速混床的出水管上,设有一在线电导仪、微钠表及硅表以监督高速混床的出水质量,并设有一树脂捕捉器以防止树脂碎末进入系统内。高速混床内的树脂失效后,树脂被转移到体外再生系统进行再生,以恢复其原有的功能。体外再生系统由一个树脂分离塔,一个阴树脂再生塔和一个阳树脂兼树脂贮存塔组成。由于每台混床的最大设计出力可达800t/h,最大为824t/h。从而满足了电厂的各个运行工况下对凝结水处理流量的要求。

4 主要技术参数

4.1 凝结水精处理系统出水水质要求、进水水质和系统运行条件

为了确保凝结水精处理系统的出水质量达到设计要求,其进水水质和系统运行条件必须符合相应的规定。

4.2 再生药品

4.2.1 盐酸

等级:浓度≥31%(HCl液体),铁含量≤0.01%(Fe),硫酸盐含量≤0.007%(SO42-),砷含量≤0.0001%(As)。

4.2.2 液碱

等级:浓度≥30%(NaOH液体),碳酸钠含量≤0.8％(Na2CO3),氯化钠含量2.0～5.0%(NaCl),三氧化二铁含量≤0.01%(Fe2O3)。

4.3 离子交换树脂

高速混床使用的树脂是江苏苏青水处理工程集团有限公司为凝结水精处理而生产树脂。每台高速混床的树脂装载量和树脂性能。

5 调试

5.1 调试前的准备工作

(1)完成所有管道设备安装和电气仪表接线工作。

(2)保证用电、仪表用压缩空气、工艺用压缩空气,除盐水供应充足。

(3)储存足够量的液碱和工业盐酸。

(4)离子交换树脂运到现场,化验后合格。

(5)水泵、风机等处于良好备用状态。

(6)回路凝结水系统应调试完毕,处于待运行状态。

(7)各项安全工作完善。

(8)对运行人员培训进行完毕,使运行人员熟知现场情况以及设备性能及参数。

(9)编写详细调试工作计划,每天调试完对工作予以总结,详细记录缺陷。

5.2 容器的内部检查

打开各容器的人孔,进行内部检查,检查的主要项目有:

(1)电火花(15000V的高频电)试验以确认衬胶设备的完整性.检查结果发现各个容器均完整。

(2)检查各个容器的进水装置、排水装置和树脂分离塔的中间排脂装置以确认这些装置配水是否均匀、部件是否完好和材料选择是否得当.结果发现以下三个问题:

a.混床内部部分水帽碳钢螺母,已生锈,由设备公司更换为不锈钢材质的螺母。

b.混床内部均有许多水帽缝隙大于0.4mm,由设备公司进行处理,使水帽缝隙小于0.2mm。

c.在检查各个混床系统时,发现管道法兰连接处螺丝未拧紧,由安装公司进行处理。

5.3 水压试验

5.3.1 高速混床系统

在0.4MPa的水压情况下,该系统泄漏,情况如下:

①窥视孔泄漏较为厉害,由设备厂家进行处理;

②出口管道法兰连接处滴水,由安装公司进行处理;

③出口电动法门滴水,由设备厂家进行处理。

5.3.2 体外再生系统

体外再生系统在水压为0.5MPa下进行,该系统泄漏,情况如下:

(1)分离塔顶部排气门泄漏,由设备厂家进行处理;

(2)管道法兰连接处滴水,由安装公司进行处理。

5.4 树脂的初次再生

将树脂规定的再生工艺分别在阳树脂再生塔和阴树脂再生塔中进酸碱再生,然后将再生完的阴树脂由ART(以下简称“AT”)转移至CRT(以下简称“CT”),然后用压缩空气将阴、阳树脂混合,用除盐水洗,直至洗到电导率小于0.2us/cm。将树脂贮存塔内的树脂转移到1号高速混床备用。

11月12日第一次装树脂为了在分离塔内(SPT)制造1m的混脂区,故阳树脂填装79袋,阴树脂填装56袋,混脂区阳树脂高度为0.6m,阴树脂高度为0.4m。

11月16日第二次装装树脂按照阴、阳树脂1:1的比例进行填装,阳树脂58袋,阴树脂48袋(前两次均为调试树脂)。

12月15日第二次装装树脂按照阴、阳树脂1:1的比例进行填装,阳树脂55袋,阴树脂44袋(运行正式树脂)。

计算装树脂量的多少与以下三个公式有关:

a.体积＝3.14*r*r*h

b.质量＝体积*密度

c.N=质量／25kg

(备注:公式内r各为阴、阳塔的半径,h为阴、阳塔内树脂高度,密度为树脂的湿视密度,N为所需树脂袋数)。

再生时酸控制参数为:

酸5.5% 流量 6.2t/h 温度 常温

再生时碱控制参数为:

碱 5.0% 流量 6.5t/h 温度 41度

按上述初次再生程序分别再生好另外1份树脂后分别贮存于2号高速混床。

5.5 树脂正常再生的墓本过程

5.5.1 失效树脂送到树脂分离塔CT

树脂在高速混床系统因出水水质超标或压差大而失效后,即利用压缩空气和压力水将混床内的失效树脂输送到树脂分离塔CT。

5.5.2 新鲜树脂从树脂贮存塔送到高速混床系统

当失效树脂送到树脂分离塔CT后,备在RT的树脂即被送往高速混床内。

5.5.3 树脂的空气擦洗

树脂在运行中不仅吸附了很多盐类杂质,而且还截留了很多腐蚀产物(主要是铁的氧化物)。为保证再生效果,在进酸碱前必须把吸附在树脂上的腐蚀产物用空气擦洗工艺(ABRO)擦洗下来。ABRO就是反复地从底部通8min压缩空气进树脂分离塔以使失效树脂间产生相互摩擦从而使吸附在树脂上的腐蚀产物脱落下来,然后立即用除盐水从上到下淋洗,从而使脱落下来的腐蚀产物从底部排走。擦洗次数一般视树脂被污染情况而定,在电厂正常运行期间一般需擦洗7次左右。在机组启动期间,由于凝结水中大量腐蚀产物被高速混床内的树脂吸附,其擦洗次数可达10次。

5.5.4 树脂的反洗分层

树脂擦洗完毕后,用除盐水对树脂进行反洗分层,使树脂从下到上分阳树脂、混脂区和阴树脂共三层,然后将上层的阴树脂通过中间排脂管道转移到AT内,下面阳树脂通过下部管道转移到CT内。

5.5.5 按原先规定的再生工艺分别对阴、阳树脂进行再生

5.5.6 树脂的混合

将再生好的阴树脂从AT转移回CT,然后进行5次左右的空气擦洗工艺,以除去因进酸、碱再生后而松动的少量腐蚀产物。再用压缩空气对阴阳树脂进行混合,最后用除盐水正洗直至电导率达到0.2μS/cm后转送到RT中备用。

6 试运行

在电站启动期间,回路热力系统凝结水中含有大量腐蚀产物,这是由于:

(1)启动前回路系统基本上处于无化学控制状态,系统内表面因氧腐蚀严重而产生大量腐蚀产物,这些腐蚀产物将在启动期间脱落下来进入凝结水中,使凝结水中的含铁量升高,这种现象在电站初次启动过程中表现得尤为严重。

(2)回路系统在启动过程中还未建立起良好的水化学环境,系统内表面的腐蚀情况还是比较严重,这也使得凝结水中的含铁量升高。

基于上述情况,电站启动期间回路凝结水必须进行全流量处理。

机组凝结水精处理系统于2010年12月09日10:00时1号混床第一次投人运行。投运时,凝结水泵进口水的铁含量达540ug/L,小于高速混床进水含铁量1000ug/L(最大值),这说明机组在前期吹管及锅炉点火启动时本体与管道冲洗干净,达到了混床进水时的水质指标,为了保证蒸汽发生器给水品质小于100ug/L,该系统1#混床被迫投入运行,连续运行到12月12日,由于混床进出口压差已达到0.35MPa,混床被迫停运,但该混床的周期制水量仍达23122万吨左右。由于电厂初次发电,汽/水系统腐蚀产物极多,取样时可见凝结水中有小颗粒,1#混床运行12h后,通过混床观察孔发现其上层树脂的上层有板结层出现,板结层内可见大氧化铁屑,树脂中铁污染相当严重,板结层下部分树脂呈浅灰色,树脂颗粒被氧化铁裹包。这时出水水质指标:pH是9.01,电导3.8μS/cm。

2#混床于2010年12月10日11:20时投入运行。投运时,凝结水泵进口水的铁含量达350ug/L,两个混床同时投运后,电导下降较快。因出水质不合格.3#混床于12月16日8:30投入运行,此时旁路门开度仅为8%,三个混床投入运行后,出水水质指标明显好转,电导率趋于合格(≤0.2μS/cm)。

因进水条件极差,所以被污染的树脂送往体外再生系统再生时,空气擦洗次数竟达数十次左右,擦洗排水长时间呈黑酱油色,但这份树脂仍恢复了初始性能。这说明高速混床体外再生系统的设计和再生程序是合理的。

7 正常功率运行

电厂在正常功率运行期间,回路水质良好,凝结水进入混床水质达到设计要求,经过高速混床后,凝结水泵出口的电导率小于0.2μS/cm,氯离子小于1μg/L等水质指标合格,这说明高速混床系统的设计和程序是合理的。

8 结语

天业火电机组凝结水精处理系统经过调试以及试运的试运行证明,该系统完全能够达到设计要求的各项性能指标。尤其在以下两方面:

(1)由于业主提供树脂是国产树脂且质量没有进口树脂好,树脂机械性能不好,易磨损,导致树脂扑捉器压差升高较快,混床旁路调节阀进出口压差升高很快,需及时打开树脂扑捉器排污阀,对其排污,降低压差。建议尽快更换进口耐磨损树脂,保证水质运行水质指标。

(2)在机组启动期间,尽管有时进水条件超过设计要求,但该系统仍然能使给水中的铁含量很快降到0.1mg/L以下,满足了电厂升温的条件,从而缩短电厂启动时间,减少蒸汽发生器内泥渣的积累。

①作者简介:刘鹏:(1986-),男,本科,助理工程师,西北发电集团调试部化水调试负责人,主要从事电厂化水调试工作。

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