第九章凝结水精处理

学习内容第一章相关知识第二章化学基础知识第三章水质分析第四章水系统概况第五章原水预处理第六章水的预脱盐第七章锅炉补给水处理第八章锅内水处理及水汽监督第九章凝结水精处理第十章循环水处理第十一章废污水处理第十二章制氢站第九章凝结水精处理火电厂锅炉的给水由汽轮机凝结水、锅炉补给水和疏水组成。凝结水量占锅炉给水总量的90％以上。因此，对于高质量的给水，除了锅炉补给水需进行深度净化处理外，对含杂质很低的凝结水也必须进行深度处理，又称凝结水精处理。第一节概述一、凝结水的污染1、凝汽器漏冷却水：用淡水作冷却水时，凝汽器的允许渗漏率应小于0.02％，甚至可低于0.005％；用海水作冷却水时，要求渗漏率小于0.0004％。严禁杜绝凝汽器的泄露。2、金属腐蚀产物的污染：腐蚀产物的主要成分是铁和铜的氧化物，机组启动过程中铁铜含量比正常运行值要高十几倍甚至几十倍，致使长时间的冲洗才能达到正常值。3、水汽系统漏入空气：最常见的部位是汽轮机的密封系统、给水泵密封处和低压加热器膨胀节点处。使给水中含氧量和CO2含量增高。4、给水的杂质。此外，停炉保护药剂的残留物也可能会污染凝结水。二、凝结水精处理的目的及作用1、凝结水精处理的目的是：(1)去除凝结水中的金属腐蚀产物；(2)去除凝结水中的微量溶解盐类；(3)去除随冷却水漏入的悬浮固形物。2、凝结水精处理的作用：(1)机组正常运行时，除去系统中微量溶解盐类，提高凝结水水质，保证优良的给水品质和蒸汽质量；(2)冷却水泄漏时，除去因泄漏而带入的溶解盐类和悬浮物，为机组按正常程序停机争得时间；(3)机组启动时，除去凝结水中的铜、铁腐蚀产物，缩短启动时间；(4)新系统或设备大修后投入运行时对凝结水进行处理，减少水汽系统的清洗时间。三、凝结水精处理的适用范围(1)由直流炉供汽的机组，全部凝结水进行精处理，必要时还可设供机组启动时用的除铁措施。(2)由亚临界压力及以上汽包炉供汽的机组，全部凝结水进行处理。(3)由高压汽包炉供汽、海水冷却的机组，以及由超高压汽包炉供汽、海水或苦咸水冷却的机组，可进行部分凝结水处理。(4)由超高压汽包炉供汽、淡水冷却、承担调峰负荷的机组，可设供机组启动时的凝结水除铁装置。(5)采用带有混合式凝汽器的间接空冷系统时，全部凝结水进行处理。此外还宜设置供机组启动时专用的除铁设施。(6)汽包炉给水当采用联合处理或中性处理时，一般要求对凝结水全部处理。四、凝结水处理的工艺流程：1、有前置过滤器的系统：1)凝结水→覆盖过滤器→混合床；2)凝结水→树脂粉覆盖过滤器→混合床；3)凝结水→电磁过滤器→混合床；4)凝结水→管式微孔过滤器→混合床；5)凝结水→氢型阳床→混合床。2、不设前置过滤器的凝结水处理系统：1)凝结水→树脂粉覆盖过滤器；2)凝结水→空气擦洗高速混床。有时将树脂捕捉器称为后置过滤器。第二节凝结水过滤一、凝结水对过滤的要求：凝结水过滤处理用来滤去凝结水中的金属腐蚀产物微粒（铁铜氧化物）及凝汽器泄漏时的悬浮物。(1)滤料的热稳定性和化学稳定性好，不污染水质；(2)过滤面积大，以适应大流量的要求；(3)滤料层的水流阻力小，以便高流速运行；(4)滤料对除铁、铜腐蚀产物的选择性高。常用的过滤设备有电磁过滤器、微孔滤元过滤器、阳床过滤器等。二、过滤设备1、电磁过滤器过滤原理：凝结水中铁的腐蚀产物(主要有Fe304、a-Fe203、r-Fe203)在外来磁场作用下磁化，利用磁性吸引的方法从水中去除这些腐蚀产物。结构：采用空隙率达95％的30～200um涡卷钢毛复合基体作为填料，运行流速为400～800m/h，采用比初投运时阻力上升0.05-0.1MPa作为运行终点。操作：在电磁过滤器运行终点时，先用气压约为0.2～0.4MPa的压缩空气擦洗，擦洗强度为1500Nm3/(m2·h)，时间为4～6s；以后再用水反洗，水反洗强度为800m3/(m2·h)，时间为10～12s。上述空气一水反洗操作重复2～4次。效率：除铁效率可达80％～90％以上，正常运行时出水中Fe10ug/L。对铜的除去率低，约50％左右。2．微孔滤元过滤器原理：利用过滤材料的微孔截流水中粒状杂质。结构：由一个承压外壳和壳体内若干滤芯组成，一根滤芯就是一个过滤单元。滤芯一般都做成管状，还有的由多个蜂房式管状滤芯组成。滤芯有不锈钢开孔管外绕聚酰胺纤维或聚丙烯纤维的管状滤芯、高分子材料烧结滤芯管等。聚丙烯纤维和聚酰胺纤维滤芯微孔的大小是由绕线的粗细和松紧程度决定的，滤芯有1～l00um等多种规格，用于除铁时可选用5～20um的滤芯。烧结管滤芯是由聚氯乙烯粉和糊状聚氯乙烯等原料调匀后，经高温烧结而成的管状物，管壁上有许多几微米到几十微米的微孔，用此烧结管的过滤器其操作压力应小于0.2MPa，温度不超过60℃。当运行压差太大时，可以用压缩空气和水进行反冲洗，也可用酸、碱等化学药剂进行清洗。工作过程：运行时，被处理水从滤芯的外侧通过滤芯进入滤芯管内，向底部汇集后送出过滤器。进出水压差上升0.08～0.1MPa时作为运行终点。失效后的滤芯，可用气吹洗和水反冲洗的方法除去滤芯上的污物，重新投运。3、覆盖过滤器覆盖过滤器结构示意1-水分配罩；2-滤元；3-集水漏斗；4-放气管；5-取样管及压力表；6-取样槽；7-观察孔；8-上封头；9-本体工作原理：依靠滤层表面滤料颗粒间小孔的机械阻留和滤料表面的吸附作用来完成的。当水中悬浮物被截留下来时，它们会彼此重叠、架桥而变成一层附加的滤膜，以后这层滤膜就起主要的过滤作用。结构：在覆盖过滤器中，各滤元的表面都是过滤面积，所以它与堆放粒状滤料的过滤器相比，生产率大得多，即在相同出力的情况下，其体积要小得多。运行：覆盖过滤器的运行分铺膜、过滤和去膜三个步骤覆盖过滤器外形4、树脂粉末覆盖过滤器原理：将颗粒很细(50µm以下)的阴、阳离子交换树脂粉，以一定的配比混合后作为助滤剂的，因此它同时可以起到过滤和除盐的作用，滤速一般为8～10m/h。由于粉末状离子交换树脂的交换速度很快，故很薄一层树脂粉就能除去水中离子态杂质，而且由于颗粒很细，可以有效地除掉水中悬浮态和胶态杂质，如金属的腐蚀产物和胶态的硅酸化合物。用于除盐的离子交换树脂粉覆盖过滤器，要采用强酸性和强碱性树脂，在开始工作时，其出水电导率为0.06～0.10µS/cm，当出水电导率升高到0.2～0.4µS/cm后，就应将工作过的树脂粉排掉，换上新的树脂粉。干树脂粉中阳树脂量与阴树脂量的比值可采用2:l，甚至可采用9:l。优点：(1)设备简单：不需要酸、碱等再生系统及中和废再生液的设备，体积也小，投资省。(2)出水水质好：这种过滤器能同时除去胶态、悬浮态和离子态杂质，特别是除去胶态的铁、铜腐蚀产物的效果比纤维素覆盖过滤器好。(3)适用温度高：因为这种过滤器的树脂粉只用一次，它可以在较高的温度下(120～130℃)工作。可用于空冷凝汽器的凝结水处理，也能设置在低压加热器之后，并且能净化某些温度较高的疏水，以除去其中的铁、铜等腐蚀产物。缺点：1)由于设备中树脂粉的用量较小(1kg/m2左右)，所以当凝汽器严重泄漏使凝结水中杂质含量较多时，就不能适应；如果在机组启动期间，仅运行12～24h，就需更换树脂粉。2)因为树脂粉价格较贵，在设备中用一次就弃去，所以运行费用高，特别是对于经常启动和停备用机组。程序号12345678910111213步骤控制条件全运行一运行放水加压空气擦洗反洗放水加压空气擦洗反洗放水加压空气擦洗进水排气进水排气保持时间(min)0.55211.50.5211.50.5210.50.25流量（m3/h）6060768768设定点S6S6S6阀门名称阀门KKS码前置过滤器入口阀10LDB11/12AA306████出口阀10LDB11/12AA307██底排阀10LDB11/12AA304███中排阀10LDB11/12AA303█████空气阀10LDB11/12AA301████加压阀10LDB11/12AA305███中排气阀10LDB11/12AA302████████前置过滤器共用阀门正洗阀10LDB11AA308██自动旁路阀110LDB10AA301██████████████自动旁路阀210LDB10AA301精处理共用阀CPP入口阀10LDK01AA301██████████████CPP出口阀10LDK01AA301██████████████第三节凝结水混床除盐一、凝结水混床的工作特点(1)运行流速高。运行流速一般在100～120m/h，最高运行流速为150m/h。(2)工作压力较高。一般都采用2.5～3.5MPa的工作压力(3)失效树脂宜体外再生。凝结水混床之所以用体外再生大致有以下几个原因：1)可以简化混床的内部结构，减少水流阻力，便于混床高流速运行；2)混床失效树脂在专用的设备中进行反洗、分离和再生，有利于获得较好的分离效果和再生效果；3)采用体外再生时，酸碱管道与混床脱离，这样可以避免因酸碱阀门误动作或关闭不严使酸碱漏入凝结水中；4)在体外再生系统中有存放已再生好树脂的贮存设备，所以能缩短混床的停运时间，提高设备的利用率。二、凝结水混床对树脂性能的要求(1)机械强度：凝结水混床的高流速，大压力，树脂就会发生机械性破碎。树脂的碎粒会增大水流过树脂层时的压降，还会影响混床树脂的分离效果。因此，凝结水混床的树脂应有较高的机械强度。凝结水混床通常选用，孔径大和交联度较高，抗膨胀和收缩性能较好，不易破碎的大孔型树脂。(2)耐热性：凝结水的温度较高，空冷机组凝结水水温更高，一般高于环境温度30～40℃。因此，用于空冷机组凝结水混床的树脂要求具有较高温度的承受能力。(3)粒径。凝结水混床通常采用均粒树脂。所谓均粒树脂是指90％以上重量的树脂颗粒集中在粒径偏差±0.1mm，这一狭窄范围内颗粒几乎相同的树脂，或树脂的均一系数小于1.2，或最大粒径与最小粒径之比约为1.35:1。凝结水混床采用均粒树脂的优点：1)便于树脂分离，减轻交叉污染。2)树脂层压降小。3)水耗低。三、混床树脂的比例阳、阴树脂的比例通常是：氢型混床时为2:1或3:2；氨型混床时为1:1；冷却水为海水或高含盐量水时为2:3；有前置氢床时为1:2或2:3。四、凝结水混床的出水水质凝结水混床出水水质标准是：影响凝结水混床出水水质的因素：(1)混床的放氯(Cl-)现象，导致出水Cl-比进水的大，这在运行后期更为明显，此时混床出水的电导率随Cl-泄漏量的增加而增高。原因是再生用碱不纯引起的。(2)混床中阴、阳树脂混合不均，在同时存在放氯的情况下，会使混床出水pH值偏低。五、凝结水高速混床凝结水中压高速混床有柱形和球形两种，球形混床为垂直压力容器，承压能力高。对混床内部结构的基本要求是：①保证进、出水的水流分布均匀；②进树脂要保持树脂面平整，排树脂要彻底。内部结构：上部的进水分配装置为二级布水形式，即进水经挡板反溅至交换器的顶部，再通过进水挡圈和布水板上的水帽，使水流均匀地流入树脂层，保证了良好的进水分配效果。底部的集水装置采用双盘碟型设计，上盘上安装有双流速水帽，出水经水帽流入位于下盘上的出水管。上盘中心处设排脂管，双速水帽反向进水可清扫底部残留的树脂，使树脂输送彻底，无死角，树脂排出率可达99.9％以上。另外，混床内还设置有压力平衡管，可平衡床内的压差。第四节凝结水精处理系统及运行一、凝结水精处理装置连接方式1．凝结水精处理低压系统：2．凝结水精处理中压系统：在1～1.3MPa压力下运行。在3.5～4MPa，压力下运行。二、凝结水精处理系统凝结水精处理系统应具有过滤和除盐两大功能。目前600MW机组多采用过滤器—混床系统按下述原则确定：每台机组配两台过滤器，按2×50％全流量配置；每台机组配三台混床，即按3×50％全流量配置，一台再生备用，凝结水100％处理。例如：某电厂600MW超临界组中压凝结水精处理系统。机每台机组由2×50％两台管式微孔过滤器和3×50％三台高速混床组成，每台混床后都装有树脂捕捉器。精处理系统及过滤系统、混床系统都设有旁路，