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0　前言
       丰城电厂4×300ＭＷ机组均采用中压凝结水精处理系统,凝结水100%处理。整个凝结水精处理系统有高速混床系统和体外再生系统两部分组成,高速混床系统主要是对凝结水进行处理。体外再生系统的主要任务是对混床内的失效树脂进行再生,并将失效后的树脂送回高速混床运行。
       丰城电厂1、2号机组具有各自独立、完全相同的高速混床系统,共用一套体外再生设备,高速混床及体外再生设备均由无锡锅炉厂设计制造。3、4号机组与之相似,也具有各自独立完全相同的高速混床系统,共用另外一套再生设备,3、4号机组高速混床及体外再生设备由武汉凯迪公司设计制造。1、2号机组体外再生系统和3、4号机组体外再生系统的主要设备型号、设备内部结构、树脂再生工况、系统运行参数基本相同。但是对于高速混床系统来说,两种高速混床尽管具有相同的设计运行参数,由于混床内部结构完全不同,混床投运后,产生了不同的运行情况。本文根据设备的实际运行情况,讨论国产凝结水处理高速混床的结构特点及设计存在问题。为后面介绍方便,将1、2号机组采用的高速混床称为Ⅰ型混床,将3、4号机组采用的混床称为Ⅱ型混床。

1　Ⅰ型混床的结构特点及运行情况
1.1　结构特点
       Ⅰ型混床结构示意图如图1。
       凝结水进水装置处于混床顶部中央,设计成辐射型,由六根水平支管连接在中央水仓上组成,在每根支管的水平方向均匀开有六个出流孔,这样既可以保证进水均匀,又能防止水流直接冲刷树脂造成树脂层表面不平。进脂装置位于混床上部中间位置,通过悬吊管固定在水仓下。凝结水出水装置位于混床底部,采用母管支管结构,每根支管就是一根不锈钢梯形绕丝滤元,绕丝间形成的缝隙截面是一个外小内大的梯形,这种梯形绕丝滤元结构能改善碎小树脂堵住缝隙的状况,避免了出水装置流通面积减小,混床运行压差升高问题。如图1所示,高速混床的冲洗水进水、压缩空气进气共用同一套装置,该装置兼有树脂送入时的排水功能,处于混床底部,其结构同凝结水出水装置相似,也采用母管支管结构,每根支管都是一个不锈钢梯形绕丝滤元。混床的出脂孔位于混床的最底部。
1.2　运行情况
       1号机组高速混床于1997年1月17日投入运行,2号机组混床于1997年11月25日投入运行。从两台机组的混床运行情况来看,Ⅰ型混床自投运以来,总的情况良好。出水水质指标符合设计要求(即Ｆｅ<10μｇ/ＬＮａ<5μｇ/Ｌ,Ｃｕ<3μｇ/Ｌ,Ｓｉ<20μｇ/Ｌ,ＤＤ<0.2μｓ/ｃｍ);混床出力满足设计出力;运行压差处于正常范围。但在运行操作过程中发现Ⅰ型混床存在以下问题:
1.2.1　混床内的树脂输送不完全。
       Ⅰ型混床的树脂输送方式是水力输送。混床内的树脂运行失效后,须将失效树脂输送到体外再生系统进行再生处理。此时,开启系统自用水泵,从阀7、阀8进冲洗水,阀5出脂。由于冲洗水进水装置和混床的排脂口均处于混床的底部,使得树脂在向再生系统输送时,总有部分树脂在水流的作用下,在混床内漂动,同时混床底部部分死角区的树脂也难以流动,造成混床内总有部分树脂难以输送干净。机组试运行期间,曾打开入孔门检查,发现这部分残留的树脂量较多,估计占单台混床树脂总量的15%。这部分失效树脂在再生好的树脂送入后仍然处于混床底部,必然会影响混床运行时的出水水质,缩短混床的运行周期。
       为解决这一问题,试运行期间,曾尝试延长送脂时间,但效果不佳,反而因增加了送脂用的除盐水量造成经济浪费。另外还尝试将原设计的单一水力输送改为水力—压缩空气间断输送,即先用水输送一段时间后,再用压缩空气输送,这样输送的效果较好,基本能将混床内的树脂输送干净,但增加了操作人员的运行难度,特别是使系统运行的程序控制难以进行。要彻底解决树脂输送不完全的问题,需更改系统运行设计程序。
1.2.2　混床内的树脂混合前的排水难以控制。
       丰城电厂凝结水处理所采用阴、阳树脂的型号分别为英国产ＰｕｒｏｌｉｔｅＣ150ＴＬＨ大孔强酸阳离子交换树脂和ＰｕｒｏｌｉｔｒｅＡ500ＴＬ大孔强碱阴离子交换树脂,阳树脂的湿真密度为1.242ｇ/ｍｌ,阴树脂的湿真密度为1.063ｇ/ｍｌ(实验室检测数据)。当阴、阳树脂在再生系统再生并混合好后,由树脂储存塔送入混床,由于阴阳树脂存在一定的密度差,在树脂的水力输送过程中,已混合好的树脂易于再次分层,实际运行情况表明,混合树脂送入混床后,确实发生了分层现象,为保证混床的出水水质,必须向混床进压缩空气将树脂再次混合好。混床内的树脂进行混合前必须进行排水,排水后水面位置应处于树脂层上100—150ｍｍ为佳。对于Ⅰ型混床,利用虹吸原理进行排水,即打开阀2、阀9、阀8,因排水装置处于混床底部,排水时的混床水位难以控制,如果水位太高,既可能造成树脂在空气混合时从排空门被压缩空气带出,又可使混合后的树脂在沉降时,继续出现分层。如果水位太低,混床上层树脂可能在空气混合时被压缩空气吹出,同时,树脂层没有得到足够的松动,造成混合效果不佳。
       尽管可以通过控制混床排水时间来控制排水水位,但在运行一段时间后,底部排水装置筛管的部分通流缝隙可能被碎小的树脂和热力系统中的微小杂质堵住,造成在相同的排水时间下,混床排水后水位逐渐升高,造成树脂混合时排空门跑树脂和混合不均匀。

2　Ⅱ型混床的结构特点及运行情况
2.1　结构特点
       Ⅱ型混床结构示意图如图2。
       Ⅱ型混床的罐体直径及高度、凝结水进水装置、混床进脂装置同Ⅰ型混床几乎完全相同。凝结水出水装置采用椭圆形多孔板上加装梯形不锈钢绕丝水帽,整个椭圆形多孔板上共装有113个直径Φ 60高度50ｍｍ绕丝水帽,这种水帽中的绕丝结构同Ⅰ型混床的梯形绕丝筛管相似,由外大内小的不锈钢丝绕制而成,这样有利于布水均匀,凝结水出水管口并非开口于混床底部中央位置,而是在罐体底部距中央400ｍｍ处开口。混床排脂口处于椭圆形多孔板底部中央位置,有利于树脂的送出。混床冲洗水进水和排水共用一套装置,位于混床的中上部,由两根长500ｍｍ、直径Φ89×4.5的不锈钢梯形筛管构成,这两根筛管对称布置在混床两侧。混床的排空口内也装有一根长500ｍｍ、直径Φ89×4.5的不锈钢梯形筛管。用于树脂混合的压缩空气进口直接开口于凝结水出水母管上,这样设计有利于简化系统。
2.2　运行情况
       3号机组高速混床于1997年11月19日投入运行(4号机组在建),从3号机组的混床运行情况来看,Ⅱ型混床自投运以来,总的情况良好,出水水质指标符合设计要求;混床出力满足设计要求;运行压差处于正常范围。但在运行操作过程中也发现存在以下问题:
       2.2.1　树脂送入混床困难
       混床内失效树脂在再生系统再生好后送入高速混床时,通过阀3进脂,阀5排水,从混床结构可知,混床的排水装置仅为两根筛管,设计通流面积较小,再加上水汽系统中的杂质和碎小的树脂会堵住部分缝隙,就会造成排水不畅,树脂送入困难,送脂管道压力升高,不利于凝结水处理系统的安全运行。试运行期间,树脂从再生系统送入时,树脂管道上的玻璃窥视镜曾因管道压力高发生爆裂,后来增加了排空门阀2参与排水,尽管情况有所改善,但混床排水通流面积仍然偏小,要彻底解决树脂送入困难问题须更改混床的中间配水装置。
2.2.2　混床运行过程中,凝结水出现偏流现象
       混床内失效树脂由再生系统送入,经压缩空气混合,树脂沉降后,床内树脂层面一般平整,这样有利于凝结水在树脂层内的均匀流动,最大限度的发挥床内树脂的交换能力。但是Ⅱ型混床在运行4—5小时后,床内原本平整的树脂层面发生了局部堆积现象。分析其原因,从混床结构可以看出,尽管混床的进水装置、椭圆形多孔板出水装置的配水均匀,但凝结水出水母管并非开口于混床的底部中央,这是造成凝结水在床内的不均匀流动,树脂层发生局部堆积的直接原因。Ⅱ型混床中凝结水的偏流现象不利于混床的经济运行。
2.2.3　椭圆形多孔板上安装的水帽容易松动,有发生跑漏树脂的危险
       Ⅱ型混床出水装置的水帽由上、下两块盖板和夹在中间的不锈钢梯形绕丝滤元构成,通过一根长柄螺栓固定在多孔板上,由于多孔板为椭圆形,水帽下盖板很难同多孔板紧密结合,3号机组凝结水处理系统试运行期间,在混床后的树脂捕捉器中发现了部分树脂,停运,打开混床入孔门检查发现,泄漏树脂大部分是由水帽下盖板同多孔板的结合部位漏出,将近一半水帽在该结合部的缝隙宽度大于0.3ｍｍ,其中部分缝隙宽度竟达到0.5ｍｍ。后虽然对部分水帽进行了更换,但仍很难达到混床内任何部位缝隙宽度不得大于0.2ｍｍ的设计要求。另外,Ⅱ型混床在运行过程中凝结水的偏流,以及混床内树脂混合时压缩空气从多孔板下经水帽进入树脂层,均有可能使水帽发生松动。因此,采用这种结构作为出水装置的混床,尤其是对于运行流速大于100ｍ/ｈ的高速混床,在运行时有发生跑漏树脂的危险。

3　结论
3.1　这两种类型的国产凝结水精处理高速混床尽管内部结构不同,但均能达到设计出力,并且混床出水满足设计出水水质要求。
3.2　这两种混床内部构件均采用了不锈钢梯形绕丝滤元,这种滤元具有结构牢固、不易堵塞、耐腐蚀等特点,是水处理应用的理想滤元材料。
3.3　Ⅰ型混床的冲洗水进水、压缩空气进气及混床的排水共用一套装置,有利于简化混床设计,减小混床运行压差,保证精处理系统的安全运行。
3.4　Ⅱ型混床的排水筛管处于树脂层面以上130ｍｍ处,此处是树脂混合前混床排水的最佳水位处,这样使得树脂混合前的排水操作容易控制。
3.5　Ⅱ型混床的失效树脂送入再生系统时,采用的输送方式是水力—压缩空气间断输送,这种输送方式能保证树脂输送彻底。