凝结水精处理存在问题及新技术应用.doc

凝结水精处理存在问题及新技术应用.doc

《凝结水精处理存在问题及新技术应用.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《凝结水精处理存在问题及新技术应用.doc（5页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

凝结水精处理存在问题及新技术应用

[来源：

华北电力科学研究院|更新日期:

2006-3-200:

00:

00|评论0条|我要投稿]

摘　要：

概述国内凝结水精处理技术，指出树脂分离与混合的固有矛盾是技术上的不足之处，另一不足之处是树脂分离再生工艺较为复杂，而以时间为步序的程序控制方式过于机械、简单，二者不能匹配是程控系统投入不好的主要原因。

采用阳浮动床、阴浮动床、后置阳床的处理方式能彻底解决上述两方面的问题。

这种新型的精处理系统于1998年11月正式投入，其出水质量和自动化控制均很稳定、可靠。

　　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。

在我国，所有直流锅炉和大部分300 MW及以上机组汽包锅炉均配备凝结水精处理装置。

该装置的安全、稳定运行对于锅炉的给水质量起关键作用。

1　我国凝结水精处理装置的主要形式

　　目前，我国的凝结水精处理装置为过滤、混床处理方式。

过滤方式有前置阳床过滤器、管式过滤器和覆盖过滤器等形式。

由于覆盖过滤器运行操作较为繁琐，除在老机组应用较多外，新建机组已基本不用。

这几种形式的过滤器出水质量均很稳定。

近十年来新建机组的精处理系统基本配置了阳床过滤器和管式过滤器。

另外还有少量机组不设置精处理过滤，而对凝结水直接进行混床处理，这种形式的机组在启动初期耗水量较大，而且凝结水对混床树脂有一定污染。

从各电厂的应用情况来看，精处理的过滤工艺是必需的。

管式过滤器和阳床过滤器并无明显缺陷，均能满足安全、稳定、运行的要求。

生产过程中出现的问题和混床有关，因此，本文将分析混床处理所产生的问题。

字串8

　　混床处理工艺的设备包括混合离子交换器和体外再生设备。

其中体外再生设备主要包括树脂分离器、阴（阳）树脂再生器、树脂贮存塔、混杂树脂塔和酸碱再生设备。

目前国内混床处理工艺主要特点体现在树脂分离再生工艺上。

树脂的分离再生工艺有三种，如下文所述。

1.1　树脂二次分离再生工艺

　　所谓树脂二次分离再生工艺，是将失效的混床树脂输送至树脂分离器（阳树脂再生器），完成水力分离后，将上层的阴离子交换树脂移送至阴树脂再生器。

阴阳树脂分离面附近的混合树脂输送到混杂树脂塔，然后分别再生阴阳树脂。

对于混杂树脂塔内的树脂，下一次再生时将被送回到树脂分离器（阳树脂再生器）内进行二次分离。

在这里，树脂分离器同时作为阳树脂再生器。

其再生步骤如下：

（1） 混床失效树脂送到树脂分离器（阳树脂再生器）。

（2） 混杂树脂从杂树脂塔输送到树脂分离器。

　　（3） 树脂分离器内反洗分层。

　　（4） 树脂分离器内上部阴树脂输送到阴树脂再生器内。

　　（5） 树脂分离器内中间层混杂树脂送回混杂树脂塔。

　　（6） 分别对阴阳树脂进行再生。

　　（7） 将再生好的阴阳树脂送到树脂贮存塔。

　　该工艺在我国张家口发电厂、邹县电厂等均有应用。

字串1

1.2　锥体分离再生工艺

　　锥体分离再生工艺是将树脂分离器底部作成一锥体。

该设备同时作为阴树脂再生器而不作为阳树脂再生器。

失效树脂从混床输送到树脂分离器完成水力分层后，位于树脂分离器下部的阳树脂从锥体底部被输送到阳树脂再生器。

由于树脂分离器底部为一锥形体，树脂分离界面的树脂很少，从而减少中间混合树脂的数量，提高分离效果。

在输送阳树脂时，分离界面在自动控制时的自动检测常采用光电法或电导法。

所谓光电法即采用光电计检测阴阳树脂颜色的深浅；而电导法则采用测量阴阳树脂输送水的电导变化，当充入W2气体的树脂输送水由阳树脂变为阴树脂时，其电导将变小。

利用两种方式产生的信号变化来控制阴阳树脂界限。

其再生步骤如下：

（1） 失效树脂从混床输送到树脂分离器（阴树脂再生器）。

（2） 失效树脂在树脂分离器（阴树脂再生器）内反洗分层。

　　（3） 利用水力方法将分离器下部阳树脂从锥体底部输送到阳树脂再生器。

　　（4） 分别对阴阳树脂进行酸碱再生。

　　（5） 将再生好的阴树脂输送到阳树脂再生器备用。

　　我国的西柏坡电厂、秦皇岛热电厂、邯峰、三河等电厂应用的精处理装置属于此种类型。

1.3　阴阳树脂的单塔再生工艺字串5

　　该工艺是将失效树脂从混床输送到树脂分离器内，失效树脂水力分层后，在分离器内同时对阴阳树脂进行再生。

树脂分离器同时作为树脂再生器。

该方式同补给水处理除盐混床完全相同。

再生步序如下：

（1） 失效树脂水力输送到树脂分离器。

（2） 树脂分离器内失效树脂进行水力分层。

　　（3） 树脂分离器内阴阳树脂进行酸碱再生。

　　（4） 再生好的树脂输送到混床内混和备用。

　　我国从俄罗斯引进的机组中所配备的精处理装置均为此种类型。

2　上述几种精处理系统的不足之处

　　上述几种方式的精处理装置在我国占有绝大部分比例。

从现场的实际应用来看，其主要技术不足如下所述。

2.1　程控系统投入不好或不能投入

　　从现场的运行效果来看，精处理的程控系统普遍投入不好，部分精处理的程控系统甚至从未调试成功，即使调试投入，在生产过程也不能稳定运行。

其表现为：

按照程控步序完成树脂分离、再生后，树脂不能得到再生并且树脂的混和效果不好，从而影响混床制水量或水质。

运行人员只能逐个操作有关阀门完成树脂再生和混和过程，这不仅大大增加了运行人员的工作量，而且对设备投资造成极大浪费。

且认为是控制设备诸如气动阀门、反馈信号装置等性能和质量不好造成的。

经过下文的分析可知：

以固定时间步序为主的程控系统和复杂的树脂再生过程存在矛盾，这种矛盾的产生是由于树脂再生过程的时间参数不确定性造成的。

程控系统投入不好就成为精处理系统的普遍现象。

字串1

2.2　混床出水水质和制水量有时出现问题

　　当阴阳树脂经过正确再生输送到混床内投入不久，混床即失效；其周期制水量明显低于正常值，有时还伴有混床出水pH偏低和水质下降的现象。

3　原因分析

　　前文所述的两种问题其原因互相联系，又有区别。

但从本质上讲，均和树脂的分离及混合有关。

下面作出详细分析。

3.1　分离及混合不完全的影响

　　精处理系统的制水量和出水水质发生问题是由于精处理工艺中树脂不能实现完全分离和完全混合所致。

而树脂的完全分离和混合是不能实现的，这一点也就成为精处理系统的主要技术不足。

3.1.1　混合不完全产生的问题

　　在长期的生产实践中发现，阴阳树脂经过再生后，制水量和出水水质出现问题主要是由于再生后的阴阳树脂混合不匀所致。

其机理是：

由于阴阳树脂密度不同，混合不好时，混床上部阴树脂明显增多，而下部阳树脂偏多。

目前，国内电厂绝大部分采用全挥发处理的碱性给水工况，凝结水pH为9.1～9.4之间，碱性凝结水直接进入混床，混床上部较少的阳树脂很快被中和失效，碱性凝结水直接和阴树脂接触，使得阴树脂不能除掉阴离子，即阴树脂的交换容量得不到发挥。

这是因为碱性凝结水中OH－的浓度远大于其它阴离子浓度，而阴树脂中ROH也远大于RCl。

当这种阴树脂和碱性凝结水接触时，碱性凝结水刚好和阴树脂达到平衡或接近平衡。

此时阴树脂将不能吸收凝结水中的阴离子。

字串9

　　实际运行中还存在另外一种情况，由于阴树脂的再生用碱含有相当数量的NaCl，即阴树脂进行再生后，树脂相中除ROH外，还有相当数量的RCl，当再生用碱质量较差时（NaCl含量较大），经过再生后的阴树脂中RCl的含量较大，阴树脂直接和碱性凝结水接触，树脂相的RCl和凝结水平衡后，树脂相的RCl有可能变为ROH，Cl－被释到凝结水中。

　　上述两种情况下，混床上部较多的阴树脂不能发挥交换容量，甚至向外释放Cl－。

混床下部阴树脂较少而阳树脂较多，阴树脂将很快被消耗。

由于阳树脂偏多，凝结水需除掉的阳离子中NH＋4占有很大比例。

经过交换后RH变为RNH4，H＋被释放到出水中。

当底部阴树脂消耗完后，运行中则表现为周期制水量减小，HCO－3、Cl－ HSiO－3很快漏出，同时伴有pH偏低的现象。

3.1.2　分离不完全产生的问题

　　几十年来，人们一直致力于树脂完全分离的研究。

如何实现树脂的分离，几种精处理系统各不相同。

现分析如下：

　　锥体分离工艺是将失效树脂在树脂分离器内完成水力分层后，将阳树脂从分离器底部水力输送到阳树脂再生器。

二次分离再生工艺是将失效树脂完成分离后，将上部阴树脂水力输送到阴树脂再生器，中间混合树脂送入混杂树脂塔中。

单塔再生工艺是将阴、阳树脂完成水力分层后，同时进行酸碱再生。

三种类型的主导思想是实现树脂的完全分离。

而实际运行则做不到。

这是因为：

字串4

（1） 由于树脂制造的原因，阴、阳树脂中总有一些细碎部分。

这些细碎部分在水力分层后由于沉降速度小而存于树脂上部。

即阴树脂中总混有阳树脂。

（2） 树脂在水力分层时，阴、阳树脂中间层由于水流扰动，阴、阳树脂总是相互混合的。

　　（3） 阴、阳树脂进行水力分层后，受到树脂转型和水流压实程度变化的影响，阴、阳树脂的中间层不能始终稳定在树脂分离器的树脂出口位置。

　　（4） 在进行水力输送时，树脂分离器和混床内总有残留树脂。

　　由于上述四个方面的原因，树脂不能实现完全分离。

因而形成交叉污染。

即经过这样再生后的阴阳树脂中，阴树脂中的阳树脂成为RNa；阳树脂中的阴树脂成为RCl。

当再生后的阴阳树脂输送回混床后，树脂相中RH和ROH含量下降，RNa和RCl含量升高，混床出水和这种树脂平衡后出水的杂质含量必然升高。

从而影响出水水质。

3.1.3　树脂分离与混合间的固有矛盾是技术上的不足之处

　　树脂分离不完全则导致水质不良，树脂混合不好则导致制水量下降。

树脂的分离和混合又同时存在于现今的精处理系统中。

另外，从树脂的生产角度上讲，生产厂家总是追求树脂的良好分离性能，这样的树脂其混合性能必然不好。

现今的精处理系统无法解决树脂的完全分离和混合所产生的矛盾。

字串9

3.2　程控方式不适当

　　以时间步序为主的程控无法完成树脂的分离和混合过程是程控系统不能投入的主要原因。

　　精处理的程控系统均设计为以固定时间步序为主。

在长期的生产实践中发现：

树脂的水力分离过程是不能以固定流量和固定时间来控制的。

水力冲洗分层的流量必需是一个从0到较大的渐变流量。

否则，树脂很容易被冲洗掉。

同时，反洗时间也不固定，有时需重复水力分层操作。

这一切都需要通过树脂观察窗观察树脂的分层情况而定。

　　由于前文所述的水力分层时树脂体积的变化，导致在分层后树脂层面位置不固定，中间层树脂或高或低。

这样，当依然按照固定时间步序进行水力输送时，输送出去的树脂量将有差异，势必造成阴阳树脂的混合。

另外，在锥体分离工艺中，阴阳树脂界面自动控制时往往不易分清。

　　最后，树脂的水力输送过程也不是一个以固定时间为参数的过程。

实际运行时，常需手动进行重复操作。

　　诸多方面的原因造成了程控系统无法完成树脂的分离过程。

树脂分离不好，将直接影响树脂的再生，即当程序控制运行完成后，混床出水水质并不理想。

人们往往把注意力放到时间参数的调整上，而最后的结果就是程控始终不能正常投入。

4　新技术应用

　　解决上述问题需从两方面入手。

一方面需彻底解决树脂的分离与混合间的矛盾；另一方面，必需使精处理的运行和再生过程均由单一固定时间参数控制。

字串2

　　天津华能杨柳青电厂从德国全套引进的凝结水精处理设备较好地解决了上述问题。

它是一种全新的分离式凝结水精处理系统，工艺及应用情况如下：

　　该系统工艺：

机械过滤器→阳离子交换浮动床→阴离子交换浮动床→后置阳床。

　　再生方式：

　　　　机械过滤器　水和压缩空气交替反洗

　　　　阳浮床　盐酸逆流再生

　　　　阴浮床　氢氧化钠逆流再生

　　　　后置阳床　盐酸顺流再生

　　出水质量：

　　　　电导率　＜0.15 μS/cm

　　　　二氧化硅　≤10×10－6

　　控制方式：

　　　　以时间为步序的程序控制方式，再生时以酸碱液位方式。

　　主要优点：

　　不存在树脂的混合及分