1　直接空冷机组凝结水水质特点

　　直接空冷机组的凝结水水质特点与湿冷机组不同。主要表现在几个方面:

　　(1) 凝结水必须精处理。对于湿冷机组，不是必须要有精处理装置。而空冷机组则不同，因为汽轮机乏汽在冷凝过程中与大面积的散热器表面接触，有更多的时间和机会接触散热器表面的腐蚀产物。腐蚀产物会造成凝结水水质的不合格。在制造安装过程中，带入系统的杂质多；在机组启动期间，凝结水中悬浮物含量高；在机组负荷频繁变化或启停时，都会增加空冷器表面的腐蚀。为此必须设置凝结水精处理装置。


 　　(2) 凝结水温度高。直接空冷机组在运行过程中，其背压一般均比湿冷机组高，因此其凝结水的温度也比较高。直接空冷机组凝结水温度随环境温度的变化，具有较大的波动性。新丰热电有限责任公司的汽轮机考核试验工况(THA)下，凝结水温度为47.54℃。汽轮机额定工况(TRL)下为71.13℃。因此在选择精处理系统的设备时,
要考虑适应耐较高水温的要求。

　　(3) CO₂含量高。由于空冷凝汽器冷却面积大，并在高真空条件下工作，空气容易向空冷器中渗入，造成凝结水中的CO₂(HCO^-₃)的含量增高。

　　(4) 含盐量低。直接空冷系统没有常规湿冷机组的凝汽器，乏汽直接进入空冷散热器冷凝成水，属一次性表面换热,
不存在凝汽器泄漏时冷却水污染凝结水的问题。因而凝汽器的冷却水含盐量低。

    

2　凝结水精处理系统的选择

　　针对空冷机组凝结水水质特点，国内一般采用分床式除盐系统和粉末树脂覆盖过滤器系统两种。

2.1 　高速阳 － 阴分床式除盐系统

　　高速阳 － 阴分床式除盐系统是将阳、阴树脂分别置于两个设备中，凝结水依次经过高速阳床、阴床后，除去凝结水中铁的腐蚀产物、CO₂(HCO^-₃)等杂质后，进入热力系统。直接空冷机组在运行中，受环境大气温度的影响，凝结水水温变化范围较大。在正常工况下，凝结水先经过阳床，再经过阴床。在夏季工况下，由于环境温度高，空冷凝汽器散热效果差，凝结水温度往往在70℃以上，对于阴树脂来说，夏季工况下基本无法运行，在这种工况下将阴床旁路，阳床运行。可有效去除凝结水中的铁腐蚀产物。但是，当单独运行阳床时，所用阳树脂必须耐高温。如果凝结水温度继续升高（比如75℃以上），阳床也必须解列。

　　以某电厂为例，工程建设规模为2×300MW亚临界直接空冷发电机组, 凝结水精处理系统为中压系统。每台机组由2×50%的高速阳床和2×50%的高速阴床组成，无备用设备。精处理系统设在凝结水泵与低压加热器之间，串在热力系统中，并设有100%旁路系统。凝结水精处理系统中的阳床或阴床各自配1套旁路系统。在阳阴床正常时，2台运行，当1台失效时，旁路阀门自动打开，失效床自动解列，并将失效树脂输送至阳或阴再生罐进行再生，然后将再生好的备用树脂输送至阳或阴床，并对其进行清洗投运。

　　当精处理装置压差大于0.35MPa 时，旁路阀门全开；进水温度高于65℃时阴床旁路阀自动全部打开，进水温度高于75℃时阳床旁路阀自动全部打开。

　　2台机组共用1套再生装置，包括阳、阴树脂再生罐各1台，阳阴树脂储存罐各1台，电热水箱1台，及酸碱储存槽、酸碱计量箱、喷射器等。树脂再生过程比较复杂。

2.2　粉末树脂覆盖过滤器

　　粉末树脂覆盖过滤器就是将粉末状阴、阳离子交换树脂滤料覆盖在一种特制的多孔管件上，使它形成一个薄层，作为滤膜，水由管外通过滤膜和孔进入管内，进行过滤。

　　大同二期空冷机组、上都电厂空冷机组、乌拉山电厂空冷机组、锡林电厂、古交电厂空冷机组凝结水精处理均采用粉末树脂覆盖过滤器。


　　与阳、阴树脂分床工艺比较，粉末树脂覆盖过滤器有以下特点：

　　(1) 适应温度高。因为这种过滤器的树脂粉只用一次就弃去，不必像“分床”系统中的离子交换过程那受树脂耐热性的限制，所适应的凝结水的温度范围更大，可在较高的水温条件下正常工作。

　　(2) 设备简单。运行操作简单，可以实现无人值班。对于分床系统，每台机组分别配套高速阳床、高速阴床，2台机组配1套再生装置，另外还要设酸碱储存、酸碱计量、酸碱废水收集系统等，管道、地面还需要防腐，系统复杂，设备多，成本高。汽机房内无法布置。而粉末树脂覆盖过滤器系统则不需酸碱再生，系统相对简化了许多。精处理设备能布置在汽机房零米，占地面积小，节省空间。

　　(3) 运行灵活，适应性强。在新机组启动初期铺纤维粉, 用于除铁。正常运行时，为了过滤系统中铁的腐蚀产物，可以涂纤维加阴阳树脂粉混合一起使用；在夏季工况时，凝结水水温高，也可不涂阴树脂粉，可同正常工况一样铺涂阴阳树脂粉。更能适应于空冷机组凝结水处理及机组频繁启停的工况。

　　(4) 无废酸碱排放。失效后的纤维粉及树脂粉排至废水集中处理系统。

　　通过以上两个方案的比较, 覆盖过滤器系统工艺简单、占地小、运行经济、系统运行安全性高，不存在酸碱排废诸多问题。故本工程凝结水精处理系统采用粉末覆盖过滤器方案。

    

3　精处理工艺流程和技术参数

　　凝结水精处理系统适用于对空冷机组的冷凝水的处理，该系统可除去锅炉补给水中带入的溶解盐，热力系统中腐蚀产物铁等氧化物，以及系统中有可能带入凝结水中的盐分。

3.1　工艺流程

　　整个凝结水精处理系统分为两部分，即：凝结水精处理粉末覆盖过滤器部分和爆膜反洗铺膜部分。 凝结水精处理粉末覆盖过滤器设计成单列并联布置，即每台机组设置2台粉末覆盖过滤器，以及相应的阀门、管道和护膜管路等组成，每台过滤器可处理
100% 的凝结水流量，正常运行一运一备，系统设有旁路。

　　爆膜反洗铺膜部分由爆膜反洗单元、铺膜单元、相应的箱罐、水泵、阀门、管道等组成。这两大部分组成了完整的凝结水精处理系统。

3.2　技术参数

3.2.1　系统进、出口水质

　　凝结水精处理系统进、出口水质要求见表1。

    

表1　凝结水精处理系统进、出口水质


项  目
典型启动时
正常运行状态

进水值
出水值
进水值
出水值

 总溶解固形物（不加氨）/μg·L^-1
650
＜50
　
＜20

二氧化硅/μg·L^-1
　
＜50
20 　

钠/μg·L^-1
～20
5
2～5
＜5

总铁/μg·L^-1
＜1000
＜100
40
＜8

总铜/μg·L^-1
50
＜15
10
＜3

氯/μg·L^-1
100
＜10
　
≤1

阳导电度(25 ℃)/μS·cm^-1
＜0.2
＜0.2
　
≤0.15

pH(25 ℃)
　
　
　
6.5～7.5

3.2.2　系统设计参数

　　每台机组粉末覆盖过滤器数量 2 台。 凝结水量（每台机组）正常情况下为 761m³/h
，最大为794 m³/h。凝结水额定温度为52.6℃，夏季为69.1℃，最大为85℃，可以满足空冷的要求。粉末树脂正常运行温度为49～60℃。系统运行终点正常压降为0.175MPa。
爆膜，清洗, 铺膜单元设计压力为0.10MPa。过滤器设计压力为3.5MPa，试验压力4.375MPa。

    

4　运行方式

　　(1) 在新机组启动时，系统中的悬浮物、含铁量很高，应予适量排放。当凝结水总悬浮物及总铁小于1000ppb
时，才允许进入精处理系统。

　　(2) 精处理系统（进出水母管端处）在运行中出现下列情况时：①进水水温≥60℃(可整定)；②进出水母管两端差压≥0.175MPa。

　　PLC 工控系统在接受以上信号后会自动开启旁路门，100%的凝结水经系统旁路回到汽机凝结水系统，此时，同步启动护膜泵，关闭粉末树脂覆盖过滤器的进、出水门。确保机组安全运行及过滤器膜层稳定。当1台过滤器运行至失效时后，会自动解列，备用过滤器会立即升压，准备投运。

　　(3) 爆膜、清洗、铺膜工艺参数（每台粉末树脂覆盖过滤器）。爆膜用压缩空气，工作压力≥0.4MPa。每个步序爆膜时间为2
s。每个步序耗气量为10～12Nm³。与清洗交替进行，分数步进行。清洗用除盐水，工作压力≥0.25MPa。每个步序清洗时间：1～3min。每个步序流量为60m³/h。与爆膜交替进行，分数步进行。

　　(4) 单位面积铺膜数量（粉末树脂及纤维素）。启动阶段：由于悬浮固体与溶解固形物高，可选择阳（铵型）阴（OH^-）比例为2∶ 1 混合树脂和纤维一起使用，树脂与纤维的比率在2 ∶ 1 之间，铺膜剂量为0.74～1.20
kg/m²。正常运行阶段，可选择阳（铵型）阴（OH^-）比例为2∶ 1
混合树脂和纤维一起使用，树脂与纤维的比率在(4∶ 1) ～(8∶ 1)之间任选，铺膜剂量为0.8～1.20
kg/m²，一般情况下，每次每台过滤器的铺膜量为0.98 kg/m²。每台粉末树脂过滤器运行周期为
20～30天（氨化运行）。

 　　(5) 异常情况及处理方法。粉末树脂覆盖过滤器运行中的异常情况及处理方法见表2。   

表2　粉末树脂覆盖过滤器运行中的异常情况及处理方法


异常情况
原因分析
处理方法


出水水质不合格

①过滤器失效；②滤元铺膜层有缺损；③凝结水水质恶化


①解列停运；②运行中补膜，启动先进铺膜系统；③查明是否系统泄漏


周期制水量明显减少
  同序号1中的原因；产生偏流

①同序号1处理方法；②检查内件安装情况，如进水器件、滤元水流分配等，消除偏流


进出口压差迅速增高

凝结水入口悬浮物杂质较多；流速过高

①调整粉末树脂与纤维素的混合比例；②降低流速

 5 　结论

　　(1) 为除去空冷系统中产生的腐蚀产物，减少ＣＯ₂进入热力系统,直接空冷系统应设凝结水精处理装置。

　　(2) 树脂耐高温是空冷机组凝结水精处理系统选择的主要影响因素, 在选取方案时必需充分考虑。

　　(3) 覆盖过滤器系统工艺简单、占地小、运行经济、系统运行安全性高，不存在酸碱排废。更能适应于空冷机组凝结水处理及机组频繁启停的工况。所以新丰热电
2×300MW 工程凝结水精处理系统采用粉末覆盖过滤器方案。

6　参考文献

［1］ 高惠华.粉末树脂过滤器在凝结水精处理系统中的应用.湖北电力，2003，（3）：60～61.

［2］ 韩传.粉末树脂覆盖过滤器的机理和使用.热力发电 2003，（8）:61～62.