任玉玲，周海濱，張東明，林少平

(浙江天達環(huán)保股份有限公司，杭州 310006)

凝結(jié)水精處理技術(shù)的應用及發(fā)展

任玉玲，周海濱，張東明，林少平

(浙江天達環(huán)保股份有限公司，杭州 310006)

概述了凝結(jié)水精處理技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及主要工藝，對國內(nèi)外主要系統(tǒng)供應商的技術(shù)特點進行了分析總結(jié)。

凝結(jié)水精處理;粉末樹脂過濾技術(shù);混床;樹脂再生

水蒸氣是火力發(fā)電機組鍋爐和汽輪機間能量傳遞的唯一介質(zhì)，水蒸氣經(jīng)汽輪機做工后凝結(jié)而成的水叫凝結(jié)水。水汽在鍋爐和汽輪機間的不同參數(shù)下循環(huán)，由于設備的腐蝕、凝汽器的泄露等原因，致使水汽攜帶有金屬氧化物等雜質(zhì)和一些可溶性鹽，這些雜質(zhì)和鹽在水汽循環(huán)過程中將會在鍋爐受熱面、汽輪機的蒸汽通流部分發(fā)生沉積，影響機組的正常出力，甚至危及安全生產(chǎn)。凝結(jié)水處理可以在機組啟動進行除鐵（除硅）和連續(xù)的離子交換除鹽，從而保證機組安全、經(jīng)濟和可靠運行。目前國內(nèi)所有的直流鍋爐和大部分300MW以上機組汽包鍋爐以及核電機組一般均設置有凝結(jié)水精處理系統(tǒng)。

目前，國外燃煤電廠的凝結(jié)水精處理設備出水水質(zhì)標準為：Na+質(zhì)量濃度小于1μg/L，Cl-質(zhì)量濃度小于0.1μg/L，電導率小于0.2μS/cm。本文對凝結(jié)水精處理技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及主要工藝進行了介紹，對國內(nèi)外主要系統(tǒng)供應商的技術(shù)特點進行了分析，不僅對設計院、工程公司的優(yōu)化設計和配置有很好的指導意義，對最終用戶的優(yōu)化運行也具有重要的現(xiàn)實意義。

1 凝結(jié)水精處理技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 國外凝結(jié)水精處理技術(shù)的發(fā)展

關(guān)于凝結(jié)水精處理技術(shù)，美國從20世紀50年代開始應用，其目的是除去凝結(jié)水中的機械雜質(zhì)和含鹽量。最初使用的是帶有預過濾的深層混床系統(tǒng)，在20世紀50年代末期Graver水處理公司發(fā)明了一套分離再生技術(shù)，并成功應用在路易斯安那州的電力和照明的小吉卜賽站。20世紀末在分離再生技術(shù)上進行了革新，發(fā)明了濃堿浮選法（SEPREX）。1962年，Graver公司首先開始粉末樹脂過濾技術(shù)的研究。愛爾蘭從1969年開始在120WM機組上使用凝結(jié)水精處理系統(tǒng)，僅采用了前置管式過濾器+混床+簡單再生裝置。目前不同國家凝結(jié)水精處理系統(tǒng)也存在不同的傾向性[1]，如美國、加拿大傾向于選擇裸混床、粉末樹脂過濾器；英國傾向于前置過濾器+混床、前置陽床+混床；德國傾向于分床、粉末樹脂過濾器；意大利傾向于前置過濾器+混床；南非傾向于分床、前置過濾器+混床或三室床；東歐傾向于分床、前置過濾器+三室床等，而法國認為已掌握了凝汽器檢漏技術(shù)，可以保證凝汽器不漏，不需要裝凝結(jié)水處理設備。

1.2 我國凝結(jié)水精處理技術(shù)的現(xiàn)狀

國內(nèi)應300MW直流爐機組的要求而開始了凝結(jié)水精處理系統(tǒng)的應用，最初以姚孟電廠、望亭電廠的“紙漿覆蓋過濾+混床”系統(tǒng)為代表，混床運行壓力、流速較低。樹脂送出混床體外再生，但仍在同一罐內(nèi)分層后再生，交叉污染難以避免。采用惰性樹脂作為陰陽樹脂間的隔離層，由于惰性樹脂的性能所限而應用范圍小[2]。20世紀90年代，我國引進了錐斗分離和高塔分離等高分離再生技術(shù)，粉末樹脂覆蓋過濾系統(tǒng)的設備及材料也實現(xiàn)了國產(chǎn)化。目前我國凝結(jié)水精處理工藝囊括了世界上大多已知的先進技術(shù)[3]。國內(nèi)各電廠300MW以下濕冷機組設置凝結(jié)水精處理裝置的不多；300MW以上的機組的凝結(jié)水精處理工藝，濕冷機組主要是混床+錐斗分離法（CONESEP）或混床+高塔分離法（FULLSEP），中間抽出法和濃堿浮選法（SEPREX）這兩種工藝現(xiàn)在已經(jīng)很少采用；600MW以上機組的凝結(jié)水精處理工藝是混床或前置過濾+混床，再生技術(shù)以高塔為主，空冷機組主要是粉末覆蓋為主。

2 主要的凝結(jié)水精處理工藝

凝結(jié)水精處理工藝流程大致可以分為以下幾類：一是前置過濾器+高速混床方式；二是不設前置過濾器，只采用單獨的空氣擦洗高速混床或樹脂粉末覆蓋過濾器；三是分床，即高速陽床+高速陰床。

2.1 粉末樹脂過濾技術(shù)[4，5]

粉末樹脂過濾技術(shù)就是將粉末樹脂作為覆蓋介質(zhì)預涂在精密過濾器濾芯上，用以置換溶解性的離子態(tài)物質(zhì)、除去懸浮固體顆粒、有機物及膠體硅及其他膠體物質(zhì)。完善的系統(tǒng)由粉末樹脂覆蓋過濾器系統(tǒng)、旁路系統(tǒng)、破膜清洗及鋪膜系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、廢氣收集及輸送系統(tǒng)等組成，其中破膜和鋪膜系統(tǒng)最為重要，直接決定粉末樹脂過濾器出水水質(zhì)的好壞，該系統(tǒng)主要包括反洗水泵、保持泵、鋪膜泵、鋪膜注射泵、鋪膜箱、鋪膜輔助箱、壓縮空氣儲罐及內(nèi)部配套附件等。

2.2 高速混床技術(shù)

2.2.1 高速混床的工作原理

高速混床是把陰、陽離子交換樹脂放在同一個交換器中，運行前將他們盡可能地混合均勻。由于陰陽樹脂是相互混勻的，所以其陰、陽離子交換反應幾乎是同時進行的。也就是說H+型交換反應產(chǎn)生的H+與OH-型交換反應所產(chǎn)生的OH-都不會積累起來，基本上消除了反離子的影響[6]。

2.2.2 樹脂分離再生的主要工藝

樹脂的體外再生工藝主要有四種：

（1） 高塔分離法（FULLSEP）

高塔分離法是美國U.S.Filter公司研究和開發(fā)出來的技術(shù)，在福建省的嵩嶼電廠已得到成功應用。

主要設備包括：樹脂分離塔、陰樹脂再生塔、陽樹脂再生塔兼樹脂儲存罐。

分離再生過程[7]：1）當混床樹脂失效后，將其輸送到分離塔；2）失效樹脂與分離塔中的中間層混合樹脂進行第一次反洗分層；3）將中間層混合樹脂以上分離好的陰樹脂輸送到陰樹脂再生塔；4）分離塔中的樹脂進行第2次反洗分層。然后將中間層混合樹脂以下分離好的陽樹脂抽至陽樹脂再生塔兼樹脂儲存罐；5）分別再生陰陽樹脂；6）陰樹脂輸送至陽樹脂再生塔（兼貯存塔）混合、清洗、備用。

特點：1）塔體很高，上部為倒錐體，廠房內(nèi)布置較困難；2）樹脂反洗分層采用臨界流速反洗，流量均勻，反洗分層時間長，水量消耗大；3）在反洗沉降和樹脂轉(zhuǎn)移時，內(nèi)部擾動?。?）樹脂分離罐的高度高，中下部截面積很小，陰陽樹脂的接觸面積也??；5）留下約1m3的混合樹脂在樹脂分離塔內(nèi)使交叉污染減小。

（2）錐斗分離法（CONESEP）

錐斗分離法為英國Thompson Kennicott公司的技術(shù)，美國GLEGG也采用此法，其特別之處在于分離塔設計成底部為錐形集配水裝置。秦皇島熱電廠2×300WM和湄洲灣電廠已有較成功的應用，大亞灣核電站也采用了該方法。

主要設備組成：樹脂分離塔兼陰樹脂再生塔，陽樹脂再生塔兼樹脂貯存塔和混脂塔。

分離再生過程[7]：1）混床樹脂失效后，將失效樹脂及上一次再生時留在混脂塔中的混脂送至陰塔（兼分離塔）中進行分離；2）失效樹脂分離后，陽樹脂送至陽再生塔（兼貯存塔），混脂送至混脂塔；3）陰、陽樹脂分別進行再生；4）將再生好的陰樹脂送至陽塔中，樹脂混合、清洗、備用。

CONESEP法的優(yōu)點：1）分離塔設計成底部為錐形集配水裝置，樹脂輸送終點控制為化學方法；2）可達到很高的樹脂分離度，交叉污染指標為：陰中陽小于0.07%、陽中陰小于0.4%；3）可任意改變陰、陽樹脂的比例，不因陰、陽樹脂比例或體積變化而影響分離效果；4）因分離罐底部為錐形，樹脂在分離及再生后能完全轉(zhuǎn)移至運行床。

CONESEP法的缺點：無法排除破碎樹脂，需定期濃堿浸泡分離。

（3）濃堿浮選法（SEPREX）

美國Graver公司20世紀末發(fā)明了濃堿浮選法（SEPREX），后石電廠一期工程采用了此技術(shù)。

主要設備組成：樹脂分離塔兼陰樹脂再生塔，陽樹脂再生塔兼樹脂貯存塔。

分離再生過程[8]：1）失效樹脂從混床被輸送到陰再生塔（原有上一次再生留下的少量混脂）；2）失效樹脂在陰再生塔中分離；3）分層后的陽樹脂從陰再生塔輸送到陽再生塔（通過pH界面探測器控制輸送時間）；4）陰、陽樹脂分別進行再生；5）陰再生塔中再生好的陰樹脂輸送至陽再生塔；6）陰陽樹脂在陽塔中混合、清洗、備用；7）陽樹脂輸送管上的混脂用水反沖洗陰樹脂再生塔。

特點：采用變流速的反洗水對樹脂進行分層，在陽樹脂輸送管道上設有樹脂界面探測器（實際為pH計）。

缺點：堿耗大、樹脂易破裂、操作復雜。

（4）中間抽出法

塔體高度較低，反洗膨脹高度不夠；混脂層高度為150～300mm；中間抽出法是將混床失效樹脂輸送至陽再生罐反洗分層，將上部陰樹脂抽至陰再生罐，然后再將中間的混層樹脂抽離中間樹脂貯存塔，這部分樹脂不進行再生處理，留待與下一次失效再生的樹脂重新混合[9]。

優(yōu)點：1）操作比較簡單，可節(jié)省再生時間；2）當采用強度高，粒度均勻且比重差較大的樹脂，并保證樹脂體積比準確時，樹脂的交叉污染較低。

缺點：1）裝置高徑比小、反洗流速低、樹脂膨脹率低，陽、陰樹脂由于相互夾雜無法被徹底分離；2）由于裝置工藝設計的局限，無法配置料位檢測儀；3）樹脂運行一段時間后，碎樹脂增加和樹脂比發(fā)生變化對出水水質(zhì)產(chǎn)生影響。

由于存在上述問題，目前國內(nèi)300MW以上大型火電機組的凝結(jié)水精處理系統(tǒng)已很少采用該種裝置。

3 國內(nèi)外主要供應商所采用的技術(shù)類型

3.1 國外主要供應商所采用技術(shù)的特點

（1）美國GRAVER公司

美國GRAVER公司于1962年首先提出了粉末樹脂過濾技術(shù)，并于20世紀末在再生分離技術(shù)上發(fā)明了SEPREX法（浮減分離法）再生工藝，該方法現(xiàn)在已經(jīng)很少采用。GRAVER公司已經(jīng)將該技術(shù)進行了改進，目前采用了Kennicott的錐形分離技術(shù)。

在我國的典型業(yè)績有：揚州第二發(fā)電廠600MW機組、華能上海石洞口第二電廠兩臺超臨界600MW機組、珠海電廠一期工程、華能福州電廠二期工程2×350MW機組等。

（2）美國U.S.Filter公司

高塔分離技術(shù)（FULLSEP）為美國U.S.Filter公司研究和開發(fā)出來的技術(shù)。該技術(shù)已在國內(nèi)許多電廠中應用。

在我國的典型業(yè)績有：北侖發(fā)電廠二期工程3臺機組、元寶山發(fā)電有限責任公司3號機組等。

（3）英國KENNICOTT公司

英國KENNICOTT水處理公司采用擁有專利技術(shù)的錐斗分離法（CONESEP）。

在我國的典型業(yè)績有：大唐托電一期工程、黃島電廠2×660MW等。

3.2 國內(nèi)主要凝結(jié)水精處理生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)分析

國內(nèi)主要凝結(jié)水精處理生產(chǎn)企業(yè)采用的主要技術(shù)見下表。

國內(nèi)主要凝結(jié)水精處理生產(chǎn)企業(yè)采用的主要技術(shù)表

國內(nèi)主要凝結(jié)水精處理生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)擁有國際先進的包括粉末樹脂過濾器系統(tǒng)、混床+錐斗分離法（CONESEP）或混床+高塔分離法（FULLSEP）、陰陽分床等技術(shù)，有的企業(yè)還取得了專利或擁有自主知識產(chǎn)權(quán)。2003年4月，武漢凱迪電力股份有限公司被KENNICOTT公司指定為中國唯一的錐斗分離法（CONESEP）的獨家分銷商。

4 討論

4.1 凝結(jié)水精處理工藝使用情況總結(jié)

目前，我國已擁有世界上幾乎所有的凝結(jié)水精處理工藝，設備設計與制造也全部實現(xiàn)了國產(chǎn)化。國內(nèi)各電廠300MW以下濕冷機組設置凝結(jié)水精處理裝置的不多；300MW以上機組設置的凝結(jié)水精處理工藝，濕冷機組主要是混床+錐斗分離法（CONESEP）或混床+高塔分離法（FULLSEP），中間抽出法和濃堿浮選法（SEPREX）這兩種工藝現(xiàn)在已經(jīng)很少采用；600MW以上機組的凝結(jié)水精處理工藝主要是混床或前置過濾+混床，再生技術(shù)以高塔為主，空冷機組主要是以粉末覆蓋為主。

國內(nèi)外主要供應商所采用的技術(shù)主要包括粉末樹脂過濾器系統(tǒng)、混床+錐斗分離法（CONESEP）或混床+高塔分離法（FULLSEP）。國內(nèi)主要凝結(jié)水精處理生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)擁有國際先進的包括粉末樹脂過濾器系統(tǒng)、混床+錐斗分離法（CONESEP）或混床+高塔分離法（FULLSEP）、陽陰分床等技術(shù)，有的企業(yè)還取得了專利或擁有自主知識產(chǎn)權(quán)。

4.2 技術(shù)使用條件

1）空冷機組建議采用粉末樹脂過濾技術(shù)；2）在凝結(jié)水含鹽量低，以去除懸浮物和腐蝕產(chǎn)物為主的情況下可以使用粉末樹脂過濾技術(shù)；3）在凝結(jié)水水溫高（溫度＜85℃）的設備機組推薦使用粉末樹脂過濾技術(shù)，但用海水冷卻的設備機組，不能使用粉末樹脂過濾技術(shù)；4）濕冷機組的凝汽器基本不泄露并較為可靠時（如凝汽器管材選用不銹鋼或鈦管），同時冷卻水含鹽量也較低，可使用粉末樹脂過濾技術(shù)；5）濕冷機組的凝汽器基本不泄露但可靠性較差（如凝汽器管材選用的是銅管），建議使用高速混床或前置過濾器+混床；6）對于循環(huán)水中含鹽量較高的地區(qū)，還是選擇高速混床為宜；7）對水質(zhì)要求高的機組（如直流爐、核電站等）建議使用前置過濾器+高速混床。

[1]北京中電加美環(huán)境工程技術(shù)有限責任公司.關(guān)于凝結(jié)水精處理系統(tǒng)設計幾個問題的討論[R].2004，10.

[2]余樂.凝結(jié)水精處理專題調(diào)研報告[J].電力建設，2000，3:20-24

[3]李銳，朱洪.熱力發(fā)電廠凝結(jié)水精處理現(xiàn)狀與探討[G].凝結(jié)水處理專題技術(shù)研討會會議論文集，2008，1-19.

[4]劉憲新.粉末樹脂在凝結(jié)水精處理系統(tǒng)中的應用[J].中國給水排水，2007，23（18）:109-110.

[5]柴啟華，杜艷玲.火電廠凝結(jié)水精處理方式的選擇[J].山西電力，2006，4:49-51.

[6]韓隸傳，李志剛.凝結(jié)水精處理混床機理和應用研究[J].中國電力，2007，40（12）:90-93.

[7]李銳，何世德，張占梅，周高飛.凝結(jié)水精處理現(xiàn)狀及新技術(shù)應用[J].電力環(huán)境保護，2009，25（3）:45-47.

[8]陳進生.火電廠凝結(jié)水精處理系統(tǒng)的比較[J].華東電力，2001，12:67-69.

[9]黃建新.凝結(jié)水精處理體外再生分離技術(shù)綜述[J].電站輔機，2004，3:31-36.

Application and Development on Extractive Treatment Technique of Coagulating Water

REN Yu-ling, ZHOU Hai-bin, ZHAO Dong-ming, LIN Shao-ping
(Zhejiang Tianda Environmental Protection Co. Ltd. Hangzhou, 310006)

The paper explicates the development status and main technology of extractive treatment technique of coagulating water at home and abroad and makes analysis and summarization on technical characteristic of suppliers of main system at home and abroad.

extractive treatment of coagulating water; fi ltration technology of powder resin; mixed bed; resin recycling

X703

A

1006-5377（2011）02-0033-04