范曄暉

(中國(guó)華電工程(集團(tuán))有限公司,北京 100035)

0 引言

湖南大唐石門電廠為湖南省第1座300MW火電機(jī)組,工程于1993年11月17日正式動(dòng)工,2臺(tái)機(jī)組分別于1995年12月和1996年9月并網(wǎng)發(fā)電,其中凝結(jié)水精處理系統(tǒng)由于種種原因未投入正常運(yùn)行。該系統(tǒng)為低壓系統(tǒng),#1、#2機(jī)組各配有3臺(tái)高速混床,2臺(tái)機(jī)共用1套體外再生裝置。體外再生裝置由陽再生塔、陰再生塔、樹脂貯存罐、混脂塔及配套的酸堿再生系統(tǒng)、熱水罐、羅茨風(fēng)機(jī)等組成,其中陽再生塔兼樹脂分離塔?？刂葡到y(tǒng)通過OMRON可編程控制器進(jìn)行控制,設(shè)有“手工操作”和“程序控制”2種操作方式,系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)在模擬屏上顯示。

1 改造原因

大唐石門電廠凝結(jié)水精處理系統(tǒng)在運(yùn)行中出現(xiàn)了一些問題,主要有以下4個(gè)方面。

(1)高速混床內(nèi)樹脂輸送不徹底,運(yùn)行周期僅有1～2d。樹脂輸送完畢后,打開混床人孔蓋,可以看到混床底部有一層樹脂未輸送完。

(2)高速混床樹脂捕捉器為臥式且不是系統(tǒng)最低點(diǎn),容易造成碎樹脂殘留在管道中,排污不徹底。管道解體后,發(fā)現(xiàn)有部分樹脂附著在管壁上。

(3)高速混床單元系統(tǒng)管道閥門布置不合理、不美觀,很多手動(dòng)閥門都在4m高的位置,無法操作。

(4)再生單元采用中間抽出法。分離效果理論保證值僅為:分離后輸送到其他裝置中的陽樹脂里混雜陰樹脂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過0.4%,陰樹脂里混雜陽樹脂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過0.1%。

基于以上原因,凝結(jié)水精處理系統(tǒng)自機(jī)組運(yùn)行以來一直未能正常穩(wěn)定投運(yùn),不但機(jī)組投運(yùn)率一直未能達(dá)標(biāo),而且水質(zhì)指標(biāo)得不到保證,鍋爐常有結(jié)垢現(xiàn)象發(fā)生。因此,必須對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行改造,以滿足運(yùn)行的要求。

2 系統(tǒng)技術(shù)分析及改造

2.1 高速混床單元

針對(duì)上述問題,對(duì)其進(jìn)行了相應(yīng)的技術(shù)改造,具體采取了以下3個(gè)方面的措施:

(1)將高速混床本體輸送樹脂裝置進(jìn)行改造,改為采用蝶形多孔板+雙速水帽形式。該形式的設(shè)計(jì)可使樹脂輸送更加干凈徹底。蝶形多孔板大約有20°的傾角,這樣,可使樹脂能容易地向樹脂輸出口流動(dòng);同時(shí),雙速水帽可使沖洗水順著水帽同多孔板相接的界面四面流動(dòng),可使黏附在多孔板上的樹脂松動(dòng),從而使樹脂輸送更徹底,高速混床排脂率≥99.95%。

(2)將高速混床樹脂捕捉器改為立式,從而使碎樹脂能更好地從排污口排出。

(3)將高速混床單元的管道拆除重新布置,在降低手動(dòng)閥門高度的同時(shí)將管道走向布置得更加美觀。

改造后,每臺(tái)機(jī)組配備3臺(tái)柱狀混床、3臺(tái)立式樹脂捕捉器?；齑仓睆?2228mm,高度3600mm;樹脂捕捉器直徑?528mm,高度1400mm。正常運(yùn)行時(shí),2臺(tái)運(yùn)行,1臺(tái)備用。設(shè)計(jì)壓力為1.0MPa,設(shè)計(jì)最大凝結(jié)水處理量為2×450t/h。

2.2 再生單元

此次改造,再生系統(tǒng)采用具有高分離度的分離方法——高塔分離法。此法在國(guó)內(nèi)60多個(gè)電廠運(yùn)行良好,其中多個(gè)電廠已經(jīng)實(shí)現(xiàn)氨化運(yùn)行,節(jié)省了大量的運(yùn)行成本。高塔分離法設(shè)備由樹脂分離塔、陰樹脂再生塔、陽樹脂再生兼樹脂貯存塔以及有關(guān)泵、風(fēng)機(jī)等組成。

根據(jù)高塔分離法設(shè)備的特點(diǎn),拆除舊樹脂分離塔、陽再生塔及樹脂儲(chǔ)存塔,利用原有陰再生塔,增加樹脂分離塔、陽再生塔及廢水樹脂捕捉器,組成新的再生系統(tǒng)。樹脂分離塔的上部是一個(gè)錐形筒體,上大下小,下部是一個(gè)較長(zhǎng)且直的筒體,直徑?1216/?2020mm,高度8190mm;陰再生塔為柱狀容器,直徑?1216mm,高度約5210mm;陽再生塔為柱狀容器,直徑?1516mm,高度約4826mm。其工藝流程如圖1所示。

高塔分離法的分離原理及分離過程如下:

(1)分離原理。為了提高高速混床出水水質(zhì)和延長(zhǎng)其運(yùn)行周期,必須保證陰、陽樹脂有很高的再生度。影響樹脂再生度高低的一個(gè)極為重要的因素是混床失效樹脂再生前能否徹底分離。當(dāng)樹脂分離不完全時(shí),混在陽脂中的陰脂被再生成Cl型,混在陰脂中的陽脂再生成Na型,這樣,在運(yùn)行中勢(shì)必影響出水水質(zhì)。高塔分離法根據(jù)水力分層原理,利用陰、陽樹脂不同顆粒度、均勻度和不同比重,通過反洗流量的調(diào)整,形成樹脂的不同沉降速度,從而達(dá)到使樹脂分離的目的。

(2)分離過程。樹脂分離前,首先對(duì)樹脂進(jìn)行清洗,洗掉樹脂層中截留的污物。樹脂清洗最常用的方法是空氣擦洗法,就是在裝有失效樹脂的分離塔中重復(fù)性地通入空氣,然后正洗的一種操作方法。擦洗的次數(shù)視樹脂層污染程度而定,至出水清潔時(shí)為止。通入空氣的目的是松動(dòng)樹脂層和使污物脫落,正洗是脫落下來的污物隨水流自底部排走。

空氣擦洗還可以減小靜電,防止樹脂抱團(tuán),減小反洗時(shí)間和反洗流量,還可以將粉末狀樹脂從樹脂表面沖走,減小運(yùn)行壓降。

空氣擦洗也可以再分離,分離陰、陽樹脂可分別在再生時(shí)和再生后進(jìn)行。在再生后進(jìn)行擦洗,能除掉被酸、堿再生劑所松脫的金屬氧化物。

反洗分層時(shí),先用高速水流由樹脂分離塔下部進(jìn)入,將失效樹脂全部托起至上部收集區(qū),然后慢慢降低反洗流速。

首先使反洗流速降低到陽離子樹脂的終端沉降速度,維持一段時(shí)間,使陽樹脂積聚在上部錐形和下部圓柱的分界面以下,形成陽樹脂層;然后,再慢慢降低反洗流速,使陽離子樹脂慢慢地、整齊地沉降下來。陽樹脂沉降的同時(shí),陰樹脂也要開始沉降,當(dāng)反洗流速降低到陰樹脂臨界沉降速度時(shí),仍以此流速維持一段時(shí)間使得陰樹脂積聚在上部錐形和下部圓柱的分解面以下,形成陰樹脂層,然后再慢慢降低反洗流速一直到零,使陰樹脂慢慢地整齊地沉降下來[1]。

通過水力分層后,可使陽樹脂在陰樹脂中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.07%和陰樹脂在陽樹脂中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.04%,以達(dá)到徹底分離之目的。

3 結(jié)束語

湖南大唐石門電廠凝結(jié)水精處理系統(tǒng)從2005年開始改造,2006年投入運(yùn)行。運(yùn)行實(shí)踐表明,系統(tǒng)經(jīng)改造后取得了明顯的效果。

高速混床投運(yùn)以來,運(yùn)行情況良好?；齑策\(yùn)行天數(shù)一般可超過75d,1臺(tái)混床的周期制水量高達(dá)720000m3,實(shí)現(xiàn)氨化運(yùn)行。滿足火電廠正常運(yùn)行要求。

凝結(jié)水精處理系統(tǒng)出水水質(zhì):ρNa+≤5μg/L;ρSiO2≤15μg/L;電導(dǎo)率≤0.15μS/cm。大提高。

圖1 高塔分離法設(shè)備的主要工藝流程

3項(xiàng)指標(biāo)滿足了GB/T12145—1999《火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量》的要求。同時(shí),對(duì)凝結(jié)水精處理系統(tǒng)的控制部分同步進(jìn)行了改造,改造后,控制系統(tǒng)達(dá)到了在凝結(jié)水精處理過程中無人值班的要求,在化學(xué)控制室,能對(duì)凝結(jié)水精處理工藝流程進(jìn)行監(jiān)控,精處理的運(yùn)行參數(shù)能在集控室值長(zhǎng)站上顯示。

通過系統(tǒng)改造,湖南大唐石門電廠機(jī)組投運(yùn)率達(dá)到了大唐集團(tuán)公司要求的指標(biāo),凝汽器泄漏時(shí),機(jī)組查漏檢修時(shí)間也得到了保證,機(jī)組安全運(yùn)行率大

[1]劉愛忠.300MW火電機(jī)組培訓(xùn)叢書:電廠化學(xué)[M].北京:中國(guó)電力出版社,2002.