發布時間：2023年2月7日
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[摘要]山西大同第二發電廠二期擴建工程2×600mw直接空冷機組凝結水精處理系統採用粉末樹脂覆蓋過濾器的設計。空冷機組設定凝結水精處理系統是必要的,它與陽陰分導系統比具有許多優點。該系統的組成為凝結水幫浦、粉末樹脂覆蓋過濾器、清洗裝置、廢水收集排放系統及壓縮空氣系統等。
粉末樹脂覆蓋過濾器的使用結果表明,出水水質符合設計要求。
[關鍵詞]直接空冷精處理粉末樹脂應用
山西大同第二發電廠二期擴建工程,建設2×600mw直接空冷機組。該機組設計凝結水量額定值為1285t/(h·臺),最大值為1333t/(h·臺),凝結水精處理採用粉末樹脂覆蓋過濾器系統。系統流程為:
凝結水幫浦來水→粉末樹脂覆蓋過濾器→低壓加熱器。系統按中壓執行方式設計,並設有100%旁路。凝結水精處理系統按單元制設定並分別布置在2臺機組汽機房0m。
1粉末樹脂覆蓋過濾器系統的設計
1.1粉末樹脂覆蓋過濾器系統的組成及執行流程2臺機組的凝結水全部進行處理,每台機組的精處理裝置按凝結水量的3×50%設定,即每台機組設定3臺直徑為1700mm覆蓋過濾器,2臺執行,1臺備用。每台機組配備1套鋪膜、爆膜、清洗設施和廢水收集排放及壓縮空氣系統。
精處理控制系統按全自動、半自動和手動操作3種執行方式設計。在全自動執行方式下,系統按以下列程式執行:填充(只發生在系統首次啟動或恢復時)→預塗(半自動執行)→保持→過濾執行→反洗觸發條件判斷→反洗/填充→預塗備用。
手動方式下,系統的裝置和閥門都由手動操作。每個過濾器裝有345支濾芯,濾芯採用美國pall公司hgcold-r聚丙烯熔噴濾芯,濾芯尺寸為57.15mm×1524mm,保證使用壽命多於6年。
凝結水精處理系統工藝流程如圖1所示。
正常執行時,粉末離子交換樹脂被預塗在過濾器內濾芯外表面,形成一層樹脂濾層。當凝結水過濾時,水中固體顆粒被攔截,溶解性離子被樹脂濾層交換除去,使出水達到設計要求。隨過濾和離子交換的進行,濾層逐漸被堵塞、樹脂層失去離子交換能力而失效。
當出水電導率、二氧化矽值、過濾器進出口壓差或過濾時間達到設定值時,過濾器失效退出執行,進行爆膜清洗。清洗用壓縮空氣加壓去掉樹脂膜層濾餅,通過排放閥排至廢水處理系統。當過濾器出口流量降至96.
7m3/h時,為防止濾膜脫落,程式將自動開啟保持幫浦出口閥門,並啟動保持幫浦,過濾器處於保持狀態,預塗好的粉末離子交換樹脂層被保持在濾芯外表面。
1.2過濾器的反洗
當過濾器執行引數接近反洗報警設定值時,系統發出「過濾器執行指標接近反洗設定值,請提前準備備用過濾器」的報警提示。在下列情況下,過濾器發出要求反洗的報警:(1)出水的化學指標(電導率或二氧化矽)超過設定值;(2)過濾器進出口壓差達到設定值;(3)過濾器執行時間達到設定值;(4)操作人員通過人機操作介面手動啟動反洗程式。
以上除第(2)種情況過濾器壓差達到設定值而直接啟動反洗程式外,其他引數達到設定值後,系統繼續執行3h。期間需對備用過濾器進行預塗並上線投用,如果3h內備用過濾器未上線投用,系統將自動啟動反洗程式。
1.3空冷機組設定凝結水精處理系統的必要性
儘管該機組沒有凝汽器,不存在濕冷機組中迴圈冷卻水洩漏汙染給水的問題,但該機組水汽系統表面積比濕冷機組大很多,在機組啟動初期或負荷變化較大時,大量的腐蝕產物脫落,造成凝結水品質惡化。其次,由於空冷系統處於負壓狀態,難免有空氣漏入,使空氣中的co2溶入凝結水中。由於系統的ph較高,co2主要以碳酸氫鹽的形式存在,導致整個水汽系統腐蝕。
此外,鍋爐補充水也會增加凝結水中鹽分的含量而影響水汽品質。所以,該機組設定凝結水精處理系統是必要的。
1.4粉末樹脂覆蓋過濾器的優越性
該機組由於凝結水執行溫度較高(通常在60℃以上,最高達85℃),目前國內該系統有2種型式,一是粉末樹脂覆蓋過濾器系統;另一是陽陰分床系統。該機組設定凝結水精處理的作用與濕冷機組不同,是除去凝結水中的腐蝕產物和鹽分。由於凝結水中的雜質主要是腐蝕產物,影響水汽品質,去除水中腐蝕產物是精處理的主要任務。
為此,粉末樹脂覆蓋過濾器系統比陽陰分床系統具有如下優越性:
(1)該機組在初次或停機後啟動時,系統內通常含有大量的鐵及腐蝕產物,為了縮短機組的啟動時間,此時如果投入陽陰分床系統,樹脂必然被汙染而需消耗大量的酸、鹼再生,造成較大的浪費。而覆蓋過濾器系統,由於粉末樹脂是一次性使用,不需消耗酸、鹼,當腐蝕
產物含量較大時,可以只鋪纖維粉達到過濾的目的,且耗量少,執行費用低。
(2)機組正常執行時,凝結水水質較好。而分床系統內樹脂量較多,執行時間長,且反覆再生使用。由於凝結水溫度較高,樹脂使用一定時間後會降解,影響水汽品質。
粉末樹脂覆蓋過濾器系統中的樹脂量少,執行時間短且一次性使用,對水汽品質影響小。
(3)在凝結水溫度較高,精處理退出執行時,粉末樹脂覆蓋過濾器系統是100%旁路,分床系統可只旁路陰床,陽床仍繼續執行。由於只有陽床執行,系統出水為酸性,需投加大量的氨以防腐。氨的大量投加使陽床執行週期縮短,再生次數增加,如此迴圈,增加執行成本,同時帶來大量酸、鹼排放的問題。
(4)粉末樹脂覆蓋過濾器系統具有較強的機械截留和吸附過濾作用,能有效去除凝結水中的腐蝕產物和固體雜質。能充分發揮離子交換樹脂的交換能力,離子交換速度快。由於粉末樹脂顆粒細,同樣多的樹脂表面積遠大於常規的離子交換樹脂,因此,雖然只一簿層,也能滿足使用要求。
由於不需設定酸、鹼再生系統,廢水排放量小且為中性或弱鹼性。該系統單台裝置出力大,占地面積小,便於布置。工藝系統簡單,操作方便,便於實現無人值守。
1.5過濾器的出力、結構、濾芯通流量、鋪膜數量、執行週期與壓差的設計該電廠原設計600mw機組最大凝結水量為1333t/h,額定凝結水量為1285t/h。施工過程中,修改為最大凝結水量為1588.
25t/h,額定凝結水量為1527.89t/h,比原設計增大約20%。顯然原設計覆蓋過濾器不能滿足凝結水100%處理的要求,致使機組滿負荷執行時旁路門始終保持10%的開度。
因此,建議設計時,加強與汽輪機廠的配合,使精處理的容量滿足機組執行要求。
粉末樹脂覆蓋過濾器的結構,一般分**蘭環組和上、下人孔門2種型式。**蘭環組結構較嚴密,拆裝濾芯方便,便於濾芯檢修,但需留起吊**蘭環組上蓋的空間。人孔門型式在檢修、找漏等方面較困難,但便於布置,不需預留較高的檢修空間。
設計引數濾芯通流量關係到濾芯數量、過濾器規格和執行壓差等問題。濾芯通流量小,濾芯數量就多,過濾器直徑增大;濾芯通流量大,濾芯數量少,執行壓差增高,不利於濾芯的使用壽命。該電廠濾芯正常通流量6.
88m3/(m2·h),最大通流量7.1m3/(m2·h),為了經濟、安全執行,建議濾芯設計正常通流量取7m3/(m2·h)為宜。該電廠濾芯數量為345支,按濾芯正常通流量7m3/(m2·h)、凝結水幫浦額定出口流量1527.
89t/h計算,過濾器濾芯數量(按3×50%處理)應為404支。
從該電廠的實踐看,在帶負荷除錯階段,增大陰樹脂比例,未收到預期的效果,反而使過濾器起始執行壓差增大。建議168h滿負荷試運和試生產階段,鋪料比可僅選用陽樹脂∶陰樹脂=1∶1的粉末樹脂;在帶負荷試運階段可適當增加纖維粉的比例。當凝結水中腐蝕產物較多時,可只鋪纖維粉執行。
正常執行週期現設定為504h,但出水水質仍很好。過濾器壓差雖然超出廠家給定的正常執行壓差設定值,但遠未達到失效壓差設定值,說明粉末樹脂還有過濾交換能力。所以,建議修改執行週期設定值,將每次單位面積鋪膜數量由1.
06kg/m2降至0.97kg/m2,將「連續執行時間504h」僅作為乙個人工判斷失效的輔助條件。當執行時間達到504h時,若出水水質仍然很好,且壓差不大時,可繼續執行,以提高其經濟性。
根據該電廠經驗,粉末樹脂第1年用量可按4t/臺、纖維粉按0.25t/臺考慮即可。
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