袁 方

0 引言

隨著電力技術(shù)和電力工業(yè)的不斷發(fā)展，發(fā)電機(jī)組不斷向高參數(shù)、大容量方向發(fā)展，因此鍋爐對(duì)給水品質(zhì)的要求也越來(lái)越高。為了保證機(jī)組安全運(yùn)行，高參數(shù)、大容量的機(jī)組基本采用凝結(jié)水精處理系統(tǒng)，以除去凝結(jié)水中各種腐蝕產(chǎn)物和微量溶解鹽類，保證給水品質(zhì)符合要求。凝結(jié)水精處理系統(tǒng)的作用有:

(1)機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，除去凝結(jié)水中的各類微量溶解鹽類，提高凝結(jié)水水質(zhì)，保證優(yōu)良的給水品質(zhì)和蒸汽質(zhì)量。

(2)凝汽器泄漏時(shí)，除去因泄露帶入系統(tǒng)的各類雜質(zhì)，為機(jī)組按正常程序停機(jī)贏得時(shí)間。

(3)機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，除去系統(tǒng)中的銅、鐵腐蝕產(chǎn)物，快速提高給水質(zhì)量，縮短機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間。

(4)新系統(tǒng)投入使用或機(jī)組大修后，對(duì)凝結(jié)水進(jìn)行處理，減少水汽系統(tǒng)的清洗時(shí)間，進(jìn)而縮短啟動(dòng)時(shí)間。

電廠2 ×1 000 MW機(jī)組凝結(jié)水精處理系統(tǒng)為中壓凝結(jié)水系統(tǒng)，每臺(tái)機(jī)組分別配有2 臺(tái)前置過(guò)濾器(2 ×50%凝結(jié)水量的折疊式過(guò)濾器)和4 臺(tái)高速混床 (3 × 33.3% 凝結(jié)水量的高速混床系統(tǒng))。兩臺(tái)機(jī)組的凝結(jié)水精處理系統(tǒng)共用一套體外再生系統(tǒng)，共用10 套樹(shù)脂。再生系統(tǒng)為常壓四塔體外再生系統(tǒng)，采用Fullsep 的高塔法分離技術(shù)，有分離塔、陰塔、陽(yáng)塔以及與之配套的酸堿系統(tǒng)、廢水排放系統(tǒng)等組成。高速混床樹(shù)脂選用陶氏樹(shù)脂。

機(jī)組168 試運(yùn)期間，運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)1 號(hào)機(jī)組凝結(jié)水中帶油，1 號(hào)機(jī)組高速混床制水量降低，陰陽(yáng)樹(shù)脂再生反洗時(shí)出水中含有較多油污，陰陽(yáng)樹(shù)脂較難分離，表明1 號(hào)機(jī)組凝汽器系統(tǒng)進(jìn)油，高速混床樹(shù)脂已經(jīng)受到嚴(yán)重的油污染。

1 系統(tǒng)進(jìn)油原因

1 號(hào)機(jī)組運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)小機(jī)油箱油位有下降趨勢(shì)，就地檢查發(fā)現(xiàn)給水泵軸承呼吸器氣流聲異常，檢查軸承呼吸器發(fā)現(xiàn)呼吸器堵塞，導(dǎo)致回油腔室回油不暢，腔室內(nèi)潤(rùn)滑油通過(guò)油檔漏入密封水回水腔室，沿密封水回水途徑漏入凝汽器，進(jìn)入整個(gè)水汽系統(tǒng)。

2 樹(shù)脂污染后的癥狀及影響

樹(shù)脂被油污染后，主要污染癥狀為:樹(shù)脂抱團(tuán)現(xiàn)象嚴(yán)重;樹(shù)脂工作交換容量下降，制水周期縮短;由于樹(shù)脂表面有油附著，樹(shù)脂顆粒的浮力增加，樹(shù)脂反洗時(shí)損失率增大。樹(shù)脂再生后正洗排水電導(dǎo)率高，正洗時(shí)間長(zhǎng)，正洗水量增加。

凝膠型離子交換樹(shù)脂具有均相高分子凝膠結(jié)構(gòu)，在水中會(huì)溶脹成凝膠狀，并呈現(xiàn)大分子鏈的間隙孔，可供無(wú)機(jī)小分子自由地通過(guò)離子。這些間隙孔為立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)狀的間隙孔是離子交換進(jìn)出的通道，通道內(nèi)有許多交換基團(tuán)即活性基團(tuán)，這些活性基團(tuán)是樹(shù)脂進(jìn)行離子交換反應(yīng)的關(guān)鍵，如果這些基團(tuán)被覆蓋，離子交換反應(yīng)就無(wú)法進(jìn)行。樹(shù)脂中的高分子骨架和油都是疏水性物質(zhì)，疏水性物質(zhì)之間有較強(qiáng)的范德華引力，所以油很容易附著在樹(shù)脂表面，形成膜狀物。因凝膠型樹(shù)脂孔徑小，不利于離子運(yùn)動(dòng)，油中數(shù)量龐大的有機(jī)物陰離子將會(huì)阻塞離子交換的通道，堵塞網(wǎng)孔，并且在再生過(guò)程中這些有機(jī)物很難被再生出來(lái)，所以凝膠型樹(shù)脂非常容易受到油類等有機(jī)物污染。另外如果樹(shù)脂表面被油污染，導(dǎo)致分子鏈緊縮，樹(shù)脂顆粒內(nèi)部空間將被壓縮，無(wú)機(jī)小分子無(wú)法通過(guò)，樹(shù)脂交換容量大大下降。［1，2］

3 復(fù)蘇機(jī)理

樹(shù)脂的復(fù)蘇就是要去除堵塞樹(shù)脂內(nèi)部離子交換通道的油中大量有機(jī)物陰離子。由于油中的有機(jī)物和樹(shù)脂之間的作用力主要是范德華引力，所以復(fù)蘇的目的主要就是破壞這種引力，使有機(jī)物能從樹(shù)脂中擠壓、剝離出來(lái)，達(dá)到復(fù)蘇的目的;或者通過(guò)增大有機(jī)物的遷出動(dòng)力和溶解度，使油與樹(shù)脂解離;或者改變樹(shù)脂的親水性以及有機(jī)物吸附的方法來(lái)達(dá)到油與樹(shù)脂解離的目的。在復(fù)蘇過(guò)程中，影響復(fù)蘇效果的主要因素有油的解離程度、油與樹(shù)脂的作用力的減弱程度、油從樹(shù)脂空隙中及時(shí)遷出程度等。

樹(shù)脂與有機(jī)物的作用力除了靜電作用等物理作用力外，還有各種化學(xué)作用力。通過(guò)改變pH值，使有機(jī)物與樹(shù)脂的靜電作用力發(fā)生改變，易于從樹(shù)脂骨架上解離出來(lái);表面活性劑等助劑的加入會(huì)減弱油與樹(shù)脂骨架間的作用力，使有機(jī)物更加容易遷移和解析;空氣擦洗、振動(dòng)等外力作用有助于有機(jī)物的解離和脫落。［3～6］

4 復(fù)蘇方案的實(shí)施

由于凝汽器中漏入汽輪機(jī)油，作為高速混床前面的前置過(guò)濾器受油污染的程度最為嚴(yán)重，所以首先對(duì)高速混床前置過(guò)濾器的濾元進(jìn)行更換。再生系統(tǒng)為兩臺(tái)機(jī)組共用一套再生裝置，為避免兩臺(tái)機(jī)組的樹(shù)脂發(fā)生交叉污染，每套樹(shù)脂做好標(biāo)記，各臺(tái)機(jī)組的樹(shù)脂再生后不要混用，盡量減少2 號(hào)機(jī)組高速混床樹(shù)脂受到油污染的程度。

利用現(xiàn)有的再生設(shè)備，用電熱水箱對(duì)堿液加熱后對(duì)受到污染的樹(shù)脂進(jìn)行浸泡，并充分擦洗。具體步驟如下:

(1)將受到油污染的高混樹(shù)脂輸入分離塔后將分離塔內(nèi)水放凈。

(2)將加熱至40℃濃度為5% ～6%的堿液進(jìn)滿陰塔。

(3)開(kāi)啟陰塔出脂門(mén)、分離塔出脂門(mén)利用壓縮空氣將陰塔內(nèi)堿液壓入分離塔。

(4)重復(fù)步驟2、3 直到堿液進(jìn)到分離塔樹(shù)脂上部200 ～300 cm，浸泡24 h。

(5)浸泡過(guò)程中按分離塔擦洗步驟對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行3 ～4 次擦洗，每次擦洗5 min，利用空氣的剪切力把因油污染而形成的抱團(tuán)樹(shù)脂分離開(kāi)來(lái)。

(6)浸泡擦洗結(jié)束后再對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行反洗，清洗下來(lái)的油污自反排排出，待反排出水澄清后再進(jìn)行正洗至出水澄清。

(7)若反排水含油量較多，重復(fù) (2) ～(5)步驟，用熱堿液重新浸泡、按照擦洗程序進(jìn)行多次擦洗。

(8)陰、陽(yáng)樹(shù)脂在分離塔中重新分離，若樹(shù)脂分層界面不清晰，繼續(xù)用熱堿液進(jìn)行浸泡、擦洗;若分層界面清晰，則陰陽(yáng)樹(shù)脂分別分離至陰陽(yáng)塔進(jìn)行大劑量再生，酸堿再生用量為正常的兩倍。

5 復(fù)蘇效果

按照上述方法處理污染樹(shù)脂歷時(shí)20 天左右，樹(shù)脂擦洗出水基本無(wú)油，混床周期制水量、出水電導(dǎo)率等各項(xiàng)指標(biāo)基本恢復(fù)到污染前的水平，水質(zhì)良好。表1 為樹(shù)脂復(fù)蘇前后高混運(yùn)行出水水質(zhì)情況對(duì)照表。

表1 樹(shù)脂復(fù)蘇前后混床出水水質(zhì)對(duì)照Tab．1 Water quality of the mixed bed contrast before and after resin recovery

6 經(jīng)濟(jì)效益

復(fù)蘇過(guò)程共消耗鹽酸5 t，液堿13 t，費(fèi)用共計(jì)1.6 萬(wàn)元。新購(gòu)買(mǎi)陶氏進(jìn)口樹(shù)脂共3 套(陰陽(yáng)樹(shù)脂各4.2 m3)，約需150 萬(wàn)元。樹(shù)脂復(fù)蘇較更換新樹(shù)脂可節(jié)約大量費(fèi)用，有著非常明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

7 結(jié)論

凝結(jié)水精處理系統(tǒng)被油污染，利用精處理再生系統(tǒng)及時(shí)采取措施對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行復(fù)蘇處理，處理后混床出水品質(zhì)良好，制水量及樹(shù)脂交換容量均達(dá)到污染前的水平，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

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