凝结水精处理混床周期制水量低分析处理

郭新阳

(国家能源集团神皖池州发电有限责任公司，安徽 池州 247103)

1 概述

1.1 某发电公司精处理系统的状况

某发电公司安装2×320 MW机组,采用中压凝结水精处理系统,每台机组配有2台高速混床。高速混床树脂床层总高度为1 000 mm,分别为D203NJ大孔型阴树脂1.3 t及D003NJ大孔型阳树脂1.475 t。凝结水精处理的流程如下:凝结水泵出口凝结水→高速混床→树脂捕捉器→低压加热器系统。

凝结水精处理系统参数为每台高速混床额定出力380 t/h,最大出力456 t/h;每台高速混床的额定流速100 m/h,最大流速120 m/h。

2台机组高速混床共用一套体外再生系统(高塔分离法)。当某台高速混床失效退出运行时,旁路迅速自动打开,并能通过50%的流量,同时自动将失效树脂用水力输送至体外再生系统,并自动进行分离和再生。已再生好的备用树脂由体外再生系统自动输送至混床,并自动循环冲洗至出水电导率合格后投入运行。

1.2 凝结水精处理的目的

凝结水精处理作为必要的辅助系统,其作用是对凝结水进行除盐和除浊处理,使水、汽品质得到更好的改善和提高;同时还可以作为凝汽器泄漏时的缓冲装置,提供必要的凝汽器查漏、堵漏的时间,以保证机组安全稳定运行。

2 问题描述

在机组运行过程中发现2台精处理混床的周期制水量相差较大,部分混床制水量明显偏低,导致运行经济性变差、再生频率增大、酸碱消耗量和废液排放量增多。具体运行周期和周期制水量见表1。

表1 2023年1月凝结水精处理混床运行状况表

由表1可见,#2A混床运行周期较其他混床明显降低,投入运行4天即出现出水电导率超过控制标准而解列再生,周期制水量最低,远没有达到设计要求。

3 问题分析及判断

3.1 再生操作方面的因素

再生操作影响混床周期制水量原因较多,主要有阴、阳树脂分离不完全,阴、阳树脂再生不彻底,混床投入前混脂效果不好等因素。

3.2 设备方面的因素

混床内部配水装置故障,导致配水不均匀,发生偏流现象,影响高速混床运行周期缩短;高速混床输送树脂时排脂率低,树脂残留量过多,即高速混床输送失效树脂后部分残留在床体内。

3.3 热力设备防止腐蚀方面的因素

2015年2台机组开始采用炉水全挥发性处理。为了达到热力设备的防腐要求,给水氨量比之前增大,精处理混床入口水中NH3的质量浓度大小是影响运行周期的主要因素。NH3在水中水解产生NH4+和OH-,而大量NH4+的存在影响树脂对Na+的交换。阳树脂对Na+、NH4+的选择性相近,当NH4+穿透保护层时,Na+也随之漏出,即系统失效,造成系统运行周期缩短、酸碱耗量和自用水率偏高。

4 处理过程

4.1 再生操作方面的完善

4.1.1 对相关因素进行排查

(1)2023年1月检查再生剂质量合格。

(2)2023年2月开始,每次再生加大再生剂的用量,增加再生剂量20%,效果不明显。

(3)阴树脂再生结束后将阴树脂传送至阳再生罐,在阳再生罐中与再生好的阳树脂进行混合。阳再生罐中的混合树脂正洗合格后就可直接输送到混床中,在混床中没有重新混脂程序。2023年2月26日将阳再生罐混合好的树脂输送到混床后,进行手动操作压缩空气混脂,结果周期制水量仍然没有增多。

4.1.2 对高塔分离法进行改进

2023年3月1日开始针对阴、阳树脂分离(高塔分离法)进行研究。混床树脂再生度的前提之一就是再生前将阴、阳树脂完全分离。树脂分离程度的高低是树脂能否获得完全再生的关键步骤。经过一个月的研究,得出如下结论:在分离罐设定一混脂区,设定高度为1 000 mm左右。在此区内阴、阳树脂比例约为25∶75,阴、阳树脂的分界线正好在阴树脂出脂口下250 mm。阴、阳树脂分离时不能完全按照原来的操作方式,即在分离罐第一次分离时,关键控制好反洗水流量,开始时控制40 t/h,保持25 min,然后逐渐降低反洗水流量。之后在树脂反洗分层末期,控制反洗水流量10 t/h,保持5 min后停止反洗。通过改进,增加了小流量反洗的步骤,延长了小流量反洗时间。到反洗分层末期,反洗水流量控制在3 t/h,保持15 min,最后反洗水流量降低至零。阴、阳树脂反洗分层结束后,静置15 min,使树脂完全沉降。阴树脂输送至阴再生罐中后,接着输送阳树脂至阳再生罐内,不进行第二次分离操作。在输送阴、阳树脂时,保持分离罐底部进水,且进水流量不能过大,控制流量3 t/h,以维持树脂不乱层,达到阴、阳树脂完全分离的效果。不进行第二次分离操作,每次可以节约自用水(除盐水)消耗量26 t。阴树脂再生结束后将阴树脂传送至阳再生罐,在阳再生罐中与再生好的阳树脂进行混合。为了使阴、阳树脂充分混合,将混合时间由原来的5 min延长至15 min,达到最佳混合效果。

4.1.3 改进后的效果

对高塔分离法进行改进后,凝结水精处理混床运行状况如表2所示。

表2 改进后凝结水精处理混床运行状况表

由表2可见,每台混床的出水水质得到了提升,特别是Na+和SiO2的质量浓度达到最佳值;#2A混床周期制水量由3万多吨提高到4万多吨。

4.2 精处理混床配水装置故障处理

4.2.1 配水装置处理过程

混床的进水装置设计成多孔板+水帽,为二级布水。进水首先经挡水板进水裙圈反溅至交换器的顶部,再通过多孔板上的水帽,使水流均匀地流入树脂层,从而保证了良好的进水分配效果。底部排水装置为蝶形多孔板+水帽。

通过精处理混床的运行状况,可以得出#2机#1混床(#2A混床),周期制水量最低,重点针对#2A混床进行分析。

(1)2023年4月对#2A混床内部检查,发现内部无残留树脂,证明混床的排树脂很彻底。之后更换了全新的上部布水水帽和下部集水水帽,投入运行后周期制水量仍然偏低,没有达到明显效果。证明之前的水帽可以得到质量保证。

(2)2023年6月再次对#2A混床内部检查,重点检查上部配水不均匀原因。经检查上部孔板间有缝隙,如图1所示。配水装置隔板有间隙跑水,引起树脂扰动,配水不均匀,影响树脂制水性能,导致周期制水量偏低。上部孔板间的缝隙进行相应处理,用封条封堵相邻隔板结合处与筒体法兰面留下的结构间隙,在隔板与筒体法兰的结合面加装橡胶垫片,如图2所示。

图1 上部孔板间有缝隙

图2 橡胶垫片

4.2.3 配水装置处理后的效果

配水装置处理后,凝结水精处理混床运行状况如表3所示。

表3 配水装置处理后凝结水精处理混床运行状况表

由表3可见,#2A混床周期制水量由4万多吨提高到6万多吨,出水水质仍然保持在最佳值。

5 改进、调整后的综合效果

5.1 运行周期延长

经过改进、调整后,高速混床周期制水量平均提高12 900t/台,每年少再生20次,节约22 t盐酸和15 t碱液,减少了酸、碱费用。

5.2 出水质量提高

经过对再生过程调整后,高速混床出水的质量得到提升,质量浓度达到最佳值。

5.3 经济效益较好

通过改进、调整后,精处理系统再生自用水(除盐水)水耗降低,每年可节约自用水(除盐水)3 120 t。

6 结语

经过半年的时间,通过对凝结水精处理系统出现的问题进行一一排查、分析,并根据原因进行相应的处理及改进。问题主要出现在阴、阳树脂分离不完全,降低了树脂的再生度;混床上部孔板间有缝隙,导致配水不均匀,影响树脂制水性能。混床失效树脂输送至体外再生系统,阴、阳树脂分离后分别对树脂进行再生。如果分离的阴树脂中混有阳树脂,再生阴树脂的碱液就会将阳树脂转化为钠型而成失效状态;同样分离的阳树脂中混有阴树脂,再生阳树脂的酸液就会将阴树脂转化为氯型而成失效状态,这样均会使树脂的再生度大大降低。如果配水不均匀,影响树脂制水性能,导致周期制水量偏低。