浅谈凝结水精处理系统在1,000,MW超超临界机组的应用 凝结水精处理系统

　　 摘 要：文章介绍了广东省粤电集团惠来电厂#4机组凝结水精处理系统的特点和淋洗工艺，通过采用高塔再生法；变流量反洗及二次分离工艺；光电开关控制阴阳树脂界面层高度；优化阴阳树脂再生等技术措施，确保了树脂有效分离，减少了废水排放量，提高了汽水品质。
　　关键词：超超临界机组；凝结水精处理；精处理再生设备；除盐设备
　　中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2012）06－0061－02
　　
　　 随着火力发电机组容量和参数的不断提高，对锅炉给水水质的要求也越来越高。凝结水流量占锅炉给水流量的95%左右，所以凝结水水质在很大程度上决定了给水水质。凝结水精处理系统的出水水质与树脂的分离、再生有着直接关系。文章以广东省粤电集团惠来电厂（以下简称惠来电厂）#4机组的凝结水精处理系统为例，对其特点进行分析。
　　1 凝结水精处理系统概况
　　 超超临界工况下的汽水理化特性，决定了超超临界机组锅炉必须采用直流锅炉。由于直流炉汽水工况的特殊性，从凝结水到主蒸汽是一次完成的，中间无汽包等中间容器，无法通过锅炉排污去除杂质。无论杂质沉积于锅炉热负荷很高的超超临界机组锅炉的水冷壁管内，还是随蒸汽带入汽轮机沉积在超超临界汽轮机上，都将对机组的安全和经济运行带来很大的危害。
　　 为了确保超超临界机组的安全运行，首先必须确保锅炉有优良的给水水质，而凝结水精处理系统正是为了保证超超临界高温、高压发电机组具有优良的给水水质而设置的。它的主要作用是除去因凝汽器泄漏带入的杂质、系统腐蚀产物、锅炉补给水带入的杂质等，保证经过处理的凝结水达到锅炉给水水质指标送入锅炉。
　　 惠来电厂#4机组1 000 MW超超临界燃煤发电机组凝结水精处理系统配备了两个前置过滤器和4台混床、除盐系统旁路、混床再循环管路，其中1台混床备用。系统设有电动旁路阀，当温度、压差超过设定值或少于3台混床运行时，系统电动旁路阀自动打开，以保护精处理设备和机组的安全运行。当任1台高速混床的累计流量、电导率、钠、硅中的任一参数超过规定值时，将启动备用的1台混床并进行再循环运行，直到出水合格并入系统。此时，通过将失效的混床解列，然后启动程控将失效树脂输送至再生系统进行再生，然后将已再生好的备用树脂输送至混床。
　　 在凝结水精处理系统中，影响混床出水水质、运行周期的众多因素中，树脂再生所采用的方法和具体的操作步骤是最主要的，而再生步骤中尤以树脂分离最为复杂，也最为关键。
　　2 凝结水精处理混床再生方式
　　2.1 精处理再生设备及再生原理
　　 惠来电厂精处理再生单元配套的常压3塔体外再生系统，由树脂分离塔（SPT）、阴树脂再生塔（ART）、阳树脂再生兼树脂贮存塔（CRT）以及与之配套的酸碱系统、废水排放系统、罗茨风机系统等组成。
　　 失效树脂首先通过水、气方式，从混床输送到SPT，经过压缩空气擦洗和水力反洗分层后，阴、阳树脂得以分离。SPT上部大部分阴树脂通过SPT中部的阴树脂输出管输送到ART，剩下的阴、阳树脂经过进一步的水力反洗分离后，由SPT底部的阳树脂输出管将大部分的阳树脂送往CRT，同时保留阴、阳树脂分界面这部分混合树脂。
　　 这种在SPT内阴、阳树脂两次水力分离的方式保证了再生前CRT和ART内阴、阳树脂的纯度，提高了树脂的再生效果，因此，可进一步改善高速混床出水的质量，延长混床的运行周期。阴、阳树脂分别在ART、CRT内再生完成后，将阴树脂送至CRT内进行空气混合、清洗，最终完成树脂的再生。
　　2.2 精处理再生过程
　　2.2.1 采用高塔再生法
　　 为了保证树脂的有效分离及降低树脂交叉污染，惠来电厂采用高塔分离，其树脂分离塔（SPT）的上部为锥体，下窄上宽。采用塔体变径设计后，在SPT底部能够保持较高的水流速度，而到达塔体顶部时，因截面增大，流速减缓，避免了密度较小的阴树脂堵塞反洗出口的水帽。同时，细长的筒身使阴阳混合树脂交界面的截面积变小，减少了混合树脂体积，有效地降低了树脂交叉污染的可能性，从而可以保证下面的阳树脂得到充分膨胀，而阴树脂在上面不会被冲出，保证两种树脂得到很好的分层。
　　2.2.2 采用变流量反洗及二次分离工艺
　　 采用变流量反洗及二次分离工艺，是为了提高树脂的分离效果。树脂分离塔设有4个开度的反洗门，由PLC自动调节控制输出，也可手动调节反洗水流量。
　　 在反洗初期，使用开度1，此时反洗流量达到最大值，使混合树脂层得到充分的膨胀，尽可能地减少阴树脂留在罐底的机会。然后使用开度2、3、4，慢慢关闭反洗门，缓慢减小流量。通过上述过程，阴、阳树脂逐步分离，均匀沉降，达到理想的分离效果。
　　 这种可调节流量的反洗控制方式，充分考虑到反洗开始时阴、阳树脂几乎完全混合的因素。采用大流量反洗，随着阴树脂的上浮，阳树脂的沉降，会出现一定的界面层，此时逐步降低反洗流速，可使树脂层平稳沉降，减少因过大的水流扰动而造成小颗粒的阳树脂被水流掺杂带入上部的阴树脂层中。而在首次分离阴树脂送往ART后，阳树脂并没有直接送往CRT，而是在SPT内进行第二次水力分离。此时，绝大多数阴树脂已经送出，反洗分离的空间更为广阔，从而提高了树脂膨胀率，使得分离更加彻底。这一步骤进行的好坏，直接影响到再生好的整套树脂的使用周期，即使有少量的阴树脂被携带进CRT，则氯根提前释放的可能性也会大大增加，会严重影响出水水质。
　　2.2.3 采用光电开关控制阴、阳树脂界面层的高度
　　 阴、阳树脂分离时，严格控制阴、阳树脂界面层的高度显得尤为关键。若用目测的方法判定输送终点，会有一定误差。若用时间控制，输送时受冲洗水泵出口的压力、流量等因素的影响，重复性不好。
　　 惠来电厂采用光电开关来控制阴、阳树脂界面层的高度。随着SPT下部的阳树脂不断送出，整个树脂层的高度也徐徐下降，当阴、阳树脂界面层高度降低到光电开关的位置时，由于阴、阳树脂的颜色不同，利用光的反射原理、光电开关动作，通过PLC自动关闭SPT底部的树脂输出门，从而有效地确保阳树脂的体积，同时也保证了每套树脂在再生前后的总量平衡，使高速混床内的阴、阳树脂体积比维持在设计值，为床体长期运行提供可靠的数据。
　　2.2.4 优化阴、阳树脂的再生
　　 进酸碱或置换时，会对再生的效果起到相当大的作用。比如：在进酸碱、置换和随后的淋洗过程中，并不是单纯地开启再生剂进口门和正排门，而是每隔300 s，自动开启底部树脂输出门5 s，对底部树脂进行反冲洗，由此可避免树脂被过度压实。经过定时地松动树脂层，可将再生和置换出来的杂质及时排出，消除了反离子对再生的影响，提高了离子交换的反应速度和再生度。
　　
　　2.2.5 树脂的混合及输送
　　 树脂的混合与输送会直接影响凝结水精处理的运行效果，由于阴、阳树脂混合不匀而引起混床出水恶化的事例，在我国凝结水精处理应用已有多次报道。为了保证树脂的充分混合，在阴、阳树脂混合的步骤中，不是单纯地光从CRT底部进压缩空气搅拌，而是分两步操作。
　　 第一步在水位较高时，开启罗茨风机，充分搅动树脂层，以求达到良好的混合效果。第二步为了避免高液位时进气搅拌结束后，树脂在沉降的过程中产生二次分层，采用一边搅拌一边开启CRT的面排门，使液位缓慢降低。当水排到树脂层上或从窥视镜中观察到树脂不再被搅动即可，而边擦洗边排水则确保了混合良好的树脂层沉积下来，使树脂不再重新分离，避免了二次分层。输送树脂后，从前后两个不同的方向对CRT出口管道进行双向冲洗，以确保管道内没有死角而造成树脂滞留。
　　2.3 凝结水精处理系统的安全设计
　　 针对以往电厂曾出现运行中的高速混床与低压系统连接的阀门被打开，导致低压系统管道损坏，树脂丢失严重，影响设备的正常运行，故惠来电厂对精处理系统采取了以下措施：
　　 （1）在某台高速混床运行的情况下，所有与低压系统连接的阀门均操作不动，只有在该高速混床进出门和升压门关闭时，与低压系统连接的阀门才能操作（包括程控与手动操作），避免误操作。
　　 （2）在中压凝结水精处理系统与低压系统连接处，都设有带筛网的压力安全阀（筛网可以泄放压力而不让树脂漏过），一旦发生误操作或阀门内漏导致管道压力急剧升高，安全门自启泄压，避免低压系统受损。通过上述两种方法，极大地改善了凝结水精处理系统的运行工况，确保了凝结水精处理系统的安全、经济运行。
　　3 结束语
　　 惠来电厂凝结水精处理系统通过采用高塔再生法；变流量反洗及二次分离工艺；光电开关控制阴、阳树脂界面层高度；优化阴、阳树脂再生等技术措施，确保了树脂有效分离，减少了废水排放量，提高了汽水品质。
　　 （编辑：王昕敏）
　　
　　On the Condensate Polishing System’s Application
　　in 1000MW Ultra－supercritical Units
　　Sun Jiming
　　Abstract: This paper introduces the characteristics and leaching processes of # 4 unit condensate polishing system in Huilai power plant of Guangdong Power Group in Guangdong Province. Through using the tower regeneration; variable flow backwash and secondary separation process; photoelectric switch controlling anion and cation resin interface layer height; optimize anion and cation resin regeneration measures to ensure effective separation of the resin, reduce wastewater emissions and improve the quality of soft drinks.
　　Key words: ultra－supercritical units; condensate polishing; polishing regeneration equipment; desalination equipment