嵩屿电厂凝结水精处理系统介绍
前言
嵩屿电厂两台300MW机组的凝结水精处理系统由美国USFilter/Permutit公司供应,采用完全分离法(Fullsep)的体外再生中压深混床系统。1996年10月和11月两台机组的凝结水精处理系统相继投运,取得了混床氨型运行的良好效果,获得了极大的经济效益,从而证明了汽包锅炉装设凝结水精处理装置的必要性。
目前大容量高参数锅炉的给水一般采用氨一联氨处理,PH值在9以上。这样高的含氨量,如果凝结水处理的混床只能氢型运行,系统将会因混床频繁再生而无法正常运行。而完全分离技术的应用,使嵩屿电厂无前置过滤器的混床系统,在氨穿透后仍维持高质量的出水水质,给电厂的运行带来极大的经济效益,开创了我国凝结水处理设备氨型运行成功的先例。
混床要做到氨型运行的关健是树脂必须具有极高的再生度,这是一般体外再生技术所无法达到的。因为从再生塔中送出树脂的界面不可能象活塞一样地下移,而且阴阳树脂的交界面也不可能截然分离。所以,氨化法、钙化法、浓碱分离法等虽然可以用化学药品解决阴树脂中存在阳树脂的问题,却不能解决输送阴树脂后在阳树脂中始终留有一定量的阴树脂的问题。而完全分离法,采用专门设计的分离塔,应用物理原理,使阴树脂中的阳树脂和阳树脂中的阴树脂的交叉污染都小于0.1%。
因为分离塔的独特设计,在反洗分离阴阳树脂时,反洗流速超过了阴阳树脂的临界沉降速度,因而两种树脂被全部托起。然后用微机控制调节阀,逐渐降低反洗流量,使阴阳树脂达到最佳的分层效果。并又在分离塔输送阴阳树脂后,在阴阳界面树脂上下留有近1米高度的隔离树脂层,从而实现了阴阳树脂的完全分离。同时,从装置的内部结构到程控操作步聚也作了周密成功的设计。现介绍如下:
1 系统概述
- 采用无升压泵的中压凝结水粗处理系统。
- 每台机组配置3台50%凝结水容量的体外再生、空气擦洗、深层高速混床。有100%凝结水流量的旁路阀。
- 两台机组共用一套再生系统。再生系统为三塔系统,由分离塔(SPT)、阴再生塔(ART)、阳再生兼树脂贮存塔(CRT)组成,采用完全分离技术。
- 阴阳树脂均为美国U.S.Filter公司生产的用于凝结水处理的树脂,阴、阳树脂的比例为1:1。
- 阳树脂用厦门电化厂生产的31%盐酸再生,阴树脂用上海天源化工厂生产的32.5%氢氧化钠再生(氯化钠0.00072%,三氧化铁0.0001%)。
- 每台机组的凝结水精处理系统有一个水汽取样盘,配备在线导率表、钠表、二氧化硅表和PH表,显示5个测点水样的水质。
2 设计参数
- 2.1 每台混床流量 345立方米/时(正常) 385立方米/时(最大)
- 2.2 每台混床流速 100米/时 (正常) 120米/时 (最大)
- 2.3 运行温度 43℃ (正常) 60℃ (最大)
- 2. 混床直径 2133毫米
- 2.5 每台机组混床台 3
- 2.6 混床进出口管压降 0.175兆帕(正常) 0.35兆帕(最大)
- (包括树脂捕捉器))
- 2.8 混床设计压降 0.103兆帕
- 2.9 混床床深 1米
- 2.10 每台混床树脂体积 1.92立方米(阳树脂) 1.92立方米(阴树脂)
3 凝结水精处理装置设计特点
3.1 内部结构设计
左图: 母支管型集水器 右图:双盘碟型集水器
- 3.1.2 嵩屿电厂的再生塔底部集水装置采用双盘碟型的设计,盘上固定着双流速水咀,如图三右图。
与左图母支管型的集水器相比,双盘碟型集水器在输送树脂时,树脂输送出口处和收集装置下无死区,不会隐匿树脂,树脂能输送干净。
- 3.1.3?运行塔内设有平衡管,平衡塔内压差。
3.2 完全分离生技术
在混床树脂再生过程中,树脂能否彻底完全分离是混床能否氨化运行的关键所在。USFilter/Permutit公司在嵩屿电厂设计的完全分离法(FULLSEP)技术,采用了特殊设计,不需要进行氨淋洗或进一步的工艺处理,而在混床运行至氨穿透后,出水钠仍可小于1微克/升,实现氨型运行。
- 3.2.1 独特的分离塔(SPT)的设计
SPT塔的特点在于下部是一个较长且直的筒体,上部是一个倒锥形筒体,上部大,下部小。SPT塔的独特形状是专为分离树脂而设计的,见图四。其优点如下:
a反洗时有均匀的柱状流动
b反洗、沉降及输送树脂时,将内部搅动减到最小,塔内没有会引起搅动及使分离失常的中间集管装置。
c将分离塔的横截面减到最小,以高度与直径的优化比例,使权脂交叉污染区的容积减到较小。
d由于分离塔的下部是一个细长筒体,因而能使阴阳界面树脂的上下有近1米高度的隔离树脂层留在分离塔中,保证了阴阳树脂的彻底分离。
- 3.2.2 树脂反洗分层技术
树脂在分离塔中分离前,先进行一次空气擦洗,去除大颗粒杂质,然后进行以下树脂分离步骤:
a顶压排水,空气从SPT顶部进入,使水位降至树脂层上一定高度,压实树脂层。
b第一次反洗分离,起始反洗流速高达50米/时,超过两种树脂的临界速度,使整个树脂床升到锥型部分。
然后用微机控制两个调节门的开度,以水量比上一次减少50%的速度下降数次,使阳树脂先沉降,然后阴树脂再沉降,达到良好的分离效果。
c 输送阴树脂
d 第二次反洗分离树脂后,输送阳树脂。
- 3.2.3 高效清洗了失效树脂中的杂质,杂质积累在树脂上,会影响树脂的交换容量和改变树脂的沉降特性。杂质主要是氧化铁,其沉降速度类似阴离子交换树脂,采用常规的空气擦洗和自上而下冲洗的方法,往往难于去除树脂层上部的杂质。
嵩屿电厂进行空气擦洗去除树脂中杂质的步骤,主要是在再生塔中进行的。再生塔中设计有两个引出点,一个在塔底部集水器处,另一个在药品分配器处,见图五。空气擦洗时,先用低压空气擦洗树脂,使杂质从树脂表面分离。接着水从塔底部的集水装置进入,使塔内水位上升,并使树脂膨胀。此时关闭塔顶部的向空排气阀,使塔内形成一个园顶帽形的空气包。然而停止进空气及水,并开启再生塔上部药品分配器及底部集水器的出水门,使载有杂质的水从树脂层上下两点急速排出。一般较大颗粒的杂质从塔底部排除,细小杂质从上部药品分配器排出。
这样的清洗会反复数次,使树脂中的杂质得以有效清除。然后进行再生,树脂在再生后,再通过淋洗和空气擦洗,进一步去除再生后的杂质。
- 3.2.4去除细碎树脂
阴、阳再生塔的药品分配器上装有滤网,其间隙恰比整粒树脂略小一些,这设计能达到从再生塔中分别去除阴、阳细碎树脂。因为细碎树脂一般都移动到床层上部,在清洗排放时,能穿过再生塔上部药品分配器的滤网而被有效地去除。
3.3自动控制系统
采用Modicon984—680可编程序控制器和CRT操作的控制系统,凝结水精处理系统的启动、停止和再生操作能全自动进行,也能由运行人员在CRT上确认条件并给予指令来完成全部自动操作和在就地电磁伐盘上进行手操。CRT有57幅彩色画面显示系统运行和再生工况,流量、压差、温度等各种参数和电导率、钠、PH、二氧化硅在线分析仪表数据,并可打印存档。
由于全自动控制是在在线仪表数据显示超值后,自运完成运行罐的切换运行和全部再生操作,它不需要运行人员确认和进行任何操作。因此这要求所有设备和在线仪表完全正确可靠。虽然,控制系统本身完全能达到全自动运行。但为了完全起见,一般我们采用由运行人员在CRT画面上以鼠标点动,确认某条件后自动完成全部操作的控制方式。 实际运行证明,这样的控制系统技术先进,可靠,操作方便,确实能在程序控制下长期自动运行。
4运行效果
凝结水处理系统投运后,给电厂带来了极大的经济效益,运行效果如下:
- 4.1大大降低锅炉排污量,减少汽水损失:
末投凝结水精处理前,锅炉连续排污门的开度为100%,投入凝结水精处理系统运行后,锅炉连续排污门的开度很快从100%降至6%,排污量由20-25吨/时减少至7吨/时。同时,减少了汽水补给率,提高了电厂的热效率和经济效益。
- 4.2明显改善热力系统汽水品质:
凝结水精处理系统投运后,一个很明显的特点是炉水二氧化硅从300微克/升降低至25微克/升,凝结水、给水、蒸汽的酸电导率也明显下降。
- 4.3极大程度上节省机组启动时间:
#2机组的凝结水精处理系统在机组调试启动时随机投运,大大缩短了洗硅时间,提高了汽水品质,降低了电厂#2机组的试运行成本,机组的耗油量节省约2405吨。在试运行168小时期间,汽水品质达到水质标准,保征了机组高效、优质移交生生产。
- 4.4混床出水水质优良:
混床出水水质达到了优良标准:
电导率 0.06微姆/厘米
钠 小于0.4微克/升(注1)
二氧化硅 小于2微克/升(注2)
注:
- 初投运时,钠表显示数据为0.2-0.4微克/升。
- 二氧化硅为人工分析数据。
自1996年10月和11月两台机组的凝结水精处理系统相继投运以来,运行情况良好。在凝结水进水PH9.2时,混床运行天数一般可超过40天,一台混床的周期制水量可高达450,766M3。现将各混床运行时间和周期制水量举例如下:
混床编号 投运时间 运行天数 处理凝结水量(立方米/周期)
#1B 96.11.22至97.01.03 42 320,342.00
#2A 96.12.10至97.02.02 54
#2C 96.12.13至97.01.28 46
#2B 97.05.23至97.06.11
*97.06.16至97.07.01 34 450,766.00
#2C 97.07.19至97.08.02
*97.08.18至97.09.12 39 285,601.00
#1A 97.09.20至97.10.14
*97.10.20至97.12.09 74 318,601.00
#2C 97.10.13至97.10.20
*97.10.24至97.12.11 55 298,380.00
#2A 97.12.10至98.01.15
*98.02.05至97.03.14 73 396,153.00
#IC 97.12.16至98.02.03 49 308,316.00
#1A 97.12.14至98.02.05 52 306,247.00
注:
- 是在机组停运后,再次启动时,凝结水混床被继续投运,运行的天 数和周期制水量为两次相加。
- 上表的运行天数和周期制水量不完全成正比,是因为旁路阀被部分开启,其开度不尽相同。
6 存在问题及改进意见:
- 6.1分离塔阀门设置过多,使分离塔结构显得复杂,笔者认为阀门可适当减少。
- 6.2在再生塔内,树脂进行空气擦洗,然后从再生塔的上下两点排除冲洗水,保证了已分离出的杂质从树脂床里有效地排出。但气水不同时排放至废水箱时,使废水箱出现爆溅现象。笔者认为,可作两点改进:
(1)废水箱进口加装防溅格栅。
(2)增大树脂捕捉器的排水口。
- 6.3分离塔上部未设计检修人孔,给维修带来不便,建议今后有机会时增加。