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粉末树脂过滤器在空冷机组中的实际应用
发布时间:2011/3/8  阅读次数:3327  字体大小: 【】 【】【
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粉末树脂过滤器在空冷机组中的实际应用
                                                                    畅武华    王春生
(1.漳泽电力河津发电分公司,  山西河津043300;2.山西漳山发电公司,  山西长治046021)
        摘要:主要介绍了粉末树脂过滤器的技术特征,空冷机组凝结水的水质特点,并对粉末树脂过滤技术在空冷机组中的应用进行了详细分析,提出了解决办法。
        关键词:空冷机组;粉末树脂过滤器;应用
        中图分类号1  TM621.8  文献标识码:B  文章编号:1671-0320(2006)03—0053—04
          1 系统概念
        华泽铝电发电分公司2×300MW直接空冷机组,由漳泽电力河津发电分公司运行。两台机组分别于2005年6月、9月完成168h试运,在168h试运期间精处理设备已正常投运。
        凝结水精处理系统为中压处理系统,所采用的设备为粉末树脂过滤器(以下简称过滤器),对其进行100%处理,每台机组设置两台过滤器,正常时一台运行,一台备用。
        每台机组设置一套爆膜、铺膜系统,以及一套废水收集排放系统和工艺用压缩空气系统。该设备由上海巴安公司供货,过滤器内部滤元采用意大利IDRECO公司的产品,程控系统由西安航天210研究所提供。每台机组精处理系统设置100%的旁路系统,包括自动旁路和手动旁路,正常运行中手动旁路全关,自动旁路投入。自动旁路的动作是根据精处理进口水温(≤75℃)及精处理装置的进出口压差来实现的(≤0  175MPa)。
        2 空冷机组凝结水水质特点
        a)凝结水含盐量低且稳定。由于采用空气冷却,不存在常规水冷式机组凝汽器泄漏,污染凝结水的问题。因此,其凝结水含盐量明显低于常规水冷机组,数值大小仅决定于蒸汽品质、系统腐蚀产物及补给水的质量。
        b)凝结水温度高。由于空冷机组的背压比水冷机组高,所以空冷机组凝结水温度比水冷机组要高,一般凝结水温度可达60℃~70℃,比环境温度高出30℃~40℃。
        c)凝结水溶氧较大。空冷机动车组由于冷却面积和系统庞大,且在高真空条件下工作,因此漏入空气的机会增多,造成凝结水溶氧较大,同时也导致氧腐蚀加剧。
        d)铁含量高。空冷系统的氧腐蚀造成Fe含量大:CO2的溶入形式的酸性腐蚀也会造成系统中的Fe含量增大;因为其系统庞大,没有良好的停机保护,而且不易冲洗等特点均会使凝结水中金属腐蚀产物增多(特别是试运期间)。
        3 过滤器的技术特点
        3  1 过滤器的工作原理
        a)过滤作用。过滤器是从覆盖过滤器发展而来的,其设备结构、铺膜及运行方式都与覆盖过滤器相同,因此,它具有覆盖过滤器和吸附作用。
        b)化学除盐作用。它使用了有离子交换作用的强酸、强碱粉末树脂,因此,具有化学除盐作用。
        c)吸附作用。使用了吸附能力强的强碱阴树脂作为过滤介质,对水中悬浮物和胶体硅的去除更为有利。
        3  2 过滤器的工艺介绍
        a)粉树脂过滤器罐体直径约1  7m,高约2m,内装不锈钢滤元,设备运行前铺上滤料,使它形成一个薄层滤膜,过滤精度约5μm~10μm,正常出力为800m3/h。过滤器的进水是从由过滤器的底部总管进入,然后通过拱形布水板及上端挡板和布水管均匀地通过过滤器滤元。过滤器的出水则是348根滤元集中配水,然后通过滤元由外而内将过滤后的水收集在滤元的内部,最后由滤元的底端排入过滤器的底部集水室,然后由底部排水管排出。
        b)在过滤器流量较低或备用状态时,为了防止滤层的脱落,需要启动护膜保持泵在过滤器进出口之间形成一个循环,用来增加过滤器的出口流量及必须的压差,根据设计值为过滤器出口流量低于205m3/h时,启动护膜泵,过滤器出口流量高于250m3/h时,停止护膜保持泵(护膜保持泵流量不计入过滤器出口流量).见图1。
                
        c)铺膜是将带有滤料的水通过滤元,使滤料在滤元外侧形成滤膜。铺膜的方法是:先在铺膜箱中充放一定量的水,加入滤料,启动搅拌器,将箱中的水和滤料搅拌成均匀的悬浊液,悬浊液的百分浓度为2  ~4  ,沉降比为4O%~7O%  ,再将此液通入满水状态的过滤器进行铺膜。铺膜时流速的大小和滤料的干视密度有关,应通过试验来确定(干视密度为0.25  g/cm。t0.35  g/cm。的滤料,  铺膜流速可选用2  m/h~3  m/h)。铺膜的厚度一般为3  mm~5  mlTl为宜,滤料使用量大约每平方米过滤面积为0.5  kg~1.0  kg。高质量的铺膜,应使所有滤元上都覆盖有一层完整无缺、厚度均匀的滤膜,见图2。
        d)过滤器开始运行时,  进出水的压差很小,一般为0.009  8  MPa~0.049  MPa。随着滤膜在过滤过程中被压实和污染,压差上升,当进出水的压差达0.175  MPa时,就应进行爆膜操作。我厂采用压缩空气定压爆膜,是当压缩空气罐的压力达0.4  MPa时,开启过滤器的进气门,将失效的废树脂连同其他杂质从滤元上用大量的压缩气体爆炸似地吹洗下来,吹洗过后,立即用水进行反洗,反冲洗强度为0.01  m。/s·rfl  ~0.015  rfl。/s·rfl  ,一般可满足要求。这样重复多次才可以使聚丙烯纤维滤元得到复苏。爆膜过程中若进气门的开启速度比较慢,会影响爆膜效果。
        由于滤元比较高,为了达到较好的爆膜效果,~  般将其分为3个爆膜部位,分别为滤元的2/3处、1/3处、滤元的底部。在这3个部位用压缩空气反复进行爆膜。
    
        2  主要技术参数
        以下是对正常运行时的各项参数分析,启机时例外。
        过滤器出水主要指标:DD(H  )≤O.15~s/cm;Fe≤  8  g/L;SiO2≤  15  g/I  ;AP≤O.175  MPa。2.1  DD  (H  )≤0.15~s/cm
        由于过滤采用的滤膜材料为高再生度的强酸性阳树脂粉末、强碱性阴树脂粉末,因此它具有除盐功效,但是由于它的数量实在过少(每次所用滤料总量为100  kg左右,若滤料中纤维粉所占比例较大,则树脂粉含量更少,最多不超过高速混床的1/20),所以总交换容量并不大。阳树脂若采用氢型则运行周期很短(约为4  h~8  h),  而粉末树脂又是一次性用品,成本颇高,所以均采用了氨型运行方式。
        若此项超标,  它的原因有:
        a)阴阳树脂粉失效。它主要与热力系统的水质密切相关,还和滤料中阴树脂粉的比例有很大关系。另外,为了保证阴树脂的交换容量,应尽量缩短树脂粉末在空气中暴露的时间;
        b)氢离子交换后电导率表的树脂交换柱失效。由于过滤器为氨化运行,交换柱在碱性水中工作,周期较短,与氢型高速混床出水交换柱的使用周期没有可比性,必须及时更换;
        c)铺膜不均匀,滤元有裸露部位,导致凝结水漏过。它的判定最好是在过滤器投运初期且交换柱为新树脂时来观察,若此项一直未见稳定合格,在排除树脂质量问题后就可以确定了;
        d)在DD  (H。。)超标,  过滤器压差较小时,可采用运行中补膜的方式来延长过滤器的运行周期。但此种方法的使用仍需进行试验,若仅补充树脂粉不加纤维粉,过滤器压差会上升较快,我厂有过此类现象的发生。
        2.2  SiO2≤ltg/L
        在这里我只想强调一下凝结水的温度,空冷机组凝结水温度高达6O℃  ~7O℃  ,已经达到阴树脂的最高使用温度了,而溶解硅的去除在低温下的效果比较好。这点从过滤器的进出口SiO  的含量可以清楚的看到,现阶段过滤器出水SiO  的含量之所以合格是因为凝结水含盐量低。
        2.3  Fe≤8  g/L
        在热力系统中,Fe的存在大都是由于系统腐蚀引起的,很大部分是以悬浮物形态存在的,以离子溶解于水中的并不是很多,过滤器在除铁方面展示了突出的优点,过滤器出口Fe含量大幅降低(启机时尤为明显),系统水质稳定后一般在10
t~g/I  ~  15  t~g/L之间。若此项超标,它的原因有:
        a)阳树脂失效。由于过滤器内的树脂总交换容量过低,以离子形态存在的Fe在这种情况下较容易漏过;
        b)入口水质劣化。空冷机组凝结水的Fe含量本身就大,如有波动对总交换容量低的氨化运行过滤器影响更大;
        c)铺膜不均匀,滤元有裸露部位,有凝结水漏过。
        2.4  过滤器进出口压差(△P≤O.175  MPa)
        这是影响过滤器运行周期的主要因素。一般情况下,出水水质变差则过滤器进出口压差就会很快增大,过滤器运行周期的多是由它来决定的。
        2.4.1  凝结水水质差
        现阶段蒸汽的品质均已合格,而凝结水中的Fe含量则较高,我们分析认为是由于空冷系统未冲洗干净导致凝结水中金属氧化物及悬浮物含量较大。另外,凝结水的溶解氧居高不下(100  tzg/L~  200  tzg/I  ),也会造成空冷系统的腐蚀,使入1:3水质变差。随着机组运行时间的增加,凝结水水质将会逐渐好转,过滤器运行周期将会延长。
        2.4.2  过滤器的流量、流速过大
        这两台机组的凝结水热井的调整回流门设置在轴封冷却器后。无形中加大了精处理的处理量。当凝结水泵联启后。流量更是超过1  200  m。/h(流量计的上限值),远远大于设计值(800  m。/h),造成滤元上的预涂膜很快被压实,过滤器压差迅速升高。滤元上的预涂膜在大流量的情况下被压实,过滤器压差升高,而此时它所过滤的污物并不多,若在额定流量下会使运行时间延长。因此,降低过滤器的运行流速是延长过滤器的运行周期的一种有效手段,可以考虑过滤器两台运行或者适当开手动旁路门两种方案。
        2.4.3  粉末树脂与纤维粉的配比
        粉末树脂与纤维粉的配比应当根据我们的实际情况来进行试验,它们之间的比例直接影响着各项指标的变化,尤其对过滤器压差的影响很大。在今后,最好能够采购单一型号的树脂粉及纤维粉,根据水质情况下采用相应配比,以达到最好的运行效果。
        2.4.4  铺膜不均匀
        铺膜不均匀会造成过滤器内部产生偏流,不仅会影响过滤器的压差增大,滤元遭受污染,  而且会导致出水水质恶化。目前过滤器铺膜过程中经常滤元上滤膜上少下多、薄厚不均,还有裸露部分。造成这种情况的原因有:
        a)滤元被污染,可采用柠檬酸来清洗滤元。
        b)爆膜不干净可以通过延长压缩空气的进气时间、调整爆膜进气的起始水位、增加爆膜次数来改善效果。在爆膜过程中,水位的控制尤为重要,要求反洗水泵的流量必须保持稳定,最好能根据需要来调节。若仍不行时,则需对滤元进行清洗。
        c)铺膜过程中过滤器进气。可以检查系统的严密性、增大铺膜泵的出力、降低铺膜箱搅拌器的转速、在辅助箱的溢流口加节流板来实现。我厂过滤器在初期调试时,受该问题困扰很久,由于铺膜之后过滤期处于护膜状态,只能通过打开反洗入口门、过滤器排气门,将反洗水通过护膜保持泵进入过滤器来满水。对滤膜的均匀性也有影响,最后对上述措施逐一实施后才解决该问题。
        d)铺膜过程中过滤器上下进水不均。在运行中,我们发现上部滤元有裸露部分,过滤器的进水上部挡板是可调的,共设计有三个调节位置,安装时在最低点(间隙最小位置),后将其调节至最高点(间隙最大位置),增大了上部进水量,实施后铺膜效果较好,运行时滤元上下压差保持平衡,运行周期也有所延长。
        3  注意事项及相关建议
        a)滤料的类型对过滤器的出水水质有很大影响。滤料粒度一般宜在3O目以下,不能过细或过粗,滤料的粒度太小(即干视密度越大),形成滤膜的孔隙也就愈小,过滤时阻力上升就快,运行周期就短;滤料太粗,形成的滤膜往往不平整,不光滑,失效后云膜冲洗时不宜冲洗干净。
        b)滤元的安装应在设备水压试验与系统管道严密性试验后,系统调试前进行。严格安装滤元,是防止运行中粉末树脂漏入热力系统,造成水汽品质恶化的关键。初期运行中应当对其进行微孔试验。
        c)调试阶段尽量避免滤元被污染。调试阶段无论是打压、调试程序、阀门,都应当采用除盐水,否则,造成的滤元污染会对以后的运行带来很大的困扰。
        d)树脂粉、纤维粉的用量和配比与系统的水质情况有关,应由现场试验来决定。机组启动阶段水质情况较差,悬浮物含量较多,铺膜时多用纤维粉。正常运行阶段可选择树脂与纤维的比率在4:1到8:1之间。
        e)在机组停运期间,做好停炉保护。有条件还应当人工清理热井、除氧水箱、汽包等容易沉积杂物的地方,启机冲洗阶段的排污尽量使用定排进行。这
些都可以降低杂质含量,缩短机组启动时间。
        f)运行流量过大会在一定程度上影响过滤器的运行周期。在机组稳定运行后,可以尝试两台过滤器并列运行,降低流速。两台过滤器的铺膜用料、投运时间应基本相同,防止因压差不同造成两台过滤器流量的不平衡现象发生。
        g)爆膜所用的压缩空气进气阀应为快开阀,我厂改造后的动作时间约为1  S。
        h)过滤器本体材质为16  MnR,运行中内壁漆皮全部脱落尚法治有解决办法。
        6  结  束  语
        总之,粉末树脂过滤器的这种精处理方式是符合空冷凝结水处理系统的,它具有操作简单、占地面积小、摒弃酸碱系统等优点,但由于它的运行成本较高,抵抗凝汽器的泄漏能力差,以前国内没有进行推广,在技术及操作方面还需要我们进行探讨与摸索。
        参考文献:
        [1]  韩棣传.  粉末树脂覆盖过滤器的机理和使用.  热力发电EJq.2003(8):10—12
        [2]刘俊峰.  浅谈空冷机组化学专业的几个问题.华北电力技术01.2004(5):1  7-I9.
        [3]  高惠华.粉末树脂过滤器在凝结水精处理系统中的应用.湖jE电力rJ1.2003(6):30—34
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