聶 濤 田文華 劉炎偉 李 鵬

（1、國(guó)家電投集團(tuán)河南電力有限公司平頂山發(fā)電分公司，河南 平頂山467312 2、西安熱工研究院有限公司，陜西 西安710000）

1 背景

平頂山發(fā)電分公司有2 臺(tái)1000MW 超超臨界機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組的凝結(jié)水精處理系統(tǒng)設(shè)置2 臺(tái)DN1800 管式過(guò)濾器和4 臺(tái)DN3200 球形高速混床。過(guò)濾器為2 臺(tái)同時(shí)運(yùn)行，高混為3 運(yùn)1備。2 臺(tái)機(jī)組公用一套高混樹(shù)脂體外分離與再生系統(tǒng)，樹(shù)脂體外分離采用高塔法。

該廠凝結(jié)水精處理存在高混運(yùn)行周期短、周期制水量明顯較少。高混運(yùn)行末期出水泄漏鈉、氯和硫酸根等雜質(zhì)離子等問(wèn)題。這些問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致高混再生頻次過(guò)多，顯著增加了精處理系統(tǒng)的運(yùn)行成本。大幅增加運(yùn)行人員的工作強(qiáng)度的同時(shí)，使高混的工藝執(zhí)行效果不穩(wěn)定，影響高混運(yùn)行的可靠性。并且顯著增加機(jī)組腐蝕、結(jié)垢和積鹽的風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引發(fā)鍋爐爆管和汽輪機(jī)葉片腐蝕斷裂等安全事故。對(duì)全廠的節(jié)水減排工作造成很大的負(fù)面影響。

2 高混運(yùn)行診斷及評(píng)估

為了查找出存在的問(wèn)題，對(duì)影響高混運(yùn)行的各方面因素進(jìn)行評(píng)估，結(jié)果見(jiàn)表1。樹(shù)脂分離度與分離輸送的體積偏差和陽(yáng)樹(shù)脂工作交換容量的具體檢測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2 和表3。

導(dǎo)致該廠精處理高混運(yùn)行出現(xiàn)運(yùn)行末期水質(zhì)超標(biāo)以及周期制水量明顯較少的主要原因?yàn)椋?/p>

（1）樹(shù)脂分離度低，樹(shù)脂“交叉污染”嚴(yán)重，加之失效樹(shù)脂卸出率嚴(yán)重超標(biāo)，樹(shù)脂混合效果差，造成陽(yáng)樹(shù)脂工交較低，使得運(yùn)行末期出水鈉離子、氯離子和硫酸根離子超標(biāo)，同時(shí)對(duì)高混周期制水量造成不利影響。

（2）樹(shù)脂分離與輸送過(guò)程監(jiān)控裝置處于失靈狀態(tài)，樹(shù)脂分離效果及輸送終點(diǎn)靠運(yùn)行人員就地人為控制，造成樹(shù)脂輸送誤差大，樹(shù)脂分離度低。樹(shù)脂分離度低，加之失效樹(shù)脂卸出率嚴(yán)重超標(biāo)，使得高混樹(shù)脂體積與設(shè)計(jì)值發(fā)生偏差且比例混亂，降低了高混的周期制水量。此外，陽(yáng)樹(shù)脂體積較少，也不利于高混氫型長(zhǎng)周期運(yùn)行。

（3）高混進(jìn)水分配裝置性能較差，導(dǎo)致高混運(yùn)行偏流，部分樹(shù)脂提前失效，進(jìn)一步減少了高混周期制水量。

3 高混運(yùn)行優(yōu)化方案及實(shí)施

3.1 改造樹(shù)脂體外分離與輸送過(guò)程的監(jiān)控系統(tǒng)

為解決高混樹(shù)脂體外分離與輸送準(zhǔn)確性差和樹(shù)脂比例混亂的問(wèn)題，提高樹(shù)脂分離度，對(duì)目前的樹(shù)脂體外分離與輸送過(guò)程的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行改造，采用西安熱工院研發(fā)的專(zhuān)利產(chǎn)品——樹(shù)脂圖像智能識(shí)別及控制儀（簡(jiǎn)稱“IRIC”）。

表1 診斷和評(píng)估結(jié)果匯總表

表2 樹(shù)脂分離度與分離輸送的體積偏差

表3 高速混床陽(yáng)樹(shù)脂工交容量

3.2 優(yōu)化高混樹(shù)脂配比

為延長(zhǎng)氫型混床的運(yùn)行周期，增加其周期制水量，經(jīng)過(guò)綜合考慮各種因素后，將精處理高混陽(yáng)陰樹(shù)脂配比優(yōu)化由原來(lái)的1:1 調(diào)整至3:2。調(diào)整后樹(shù)脂裝填量為陽(yáng)樹(shù)脂4.6m3，陰樹(shù)脂3m3。

陽(yáng)樹(shù)脂裝填量增加后，將會(huì)使原本樹(shù)脂混合不均的問(wèn)題更加嚴(yán)峻，為此，通過(guò)樹(shù)脂再生工藝控制策略研究，改善樹(shù)脂混合效果。

3.3 高混樹(shù)脂再生工藝控制策略的試驗(yàn)研究

為實(shí)現(xiàn)樹(shù)脂比例調(diào)整后，IRIC 對(duì)樹(shù)脂分離效果的全程在線監(jiān)控以及對(duì)樹(shù)脂輸送終點(diǎn)的控制，對(duì)樹(shù)脂分離、輸送的程控步序進(jìn)行優(yōu)化。同時(shí)，對(duì)精處理系統(tǒng)診斷階段發(fā)現(xiàn)的高混運(yùn)行及再生步序中某些設(shè)定不合適的步驟及參數(shù)也進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整。根據(jù)結(jié)果，改造高速混床工藝控制邏輯，使優(yōu)化后的工藝步序能夠按照程序運(yùn)行。最終，精處理高混運(yùn)行、體外輸送及再生過(guò)程實(shí)現(xiàn)了程序控制。

3.4 改進(jìn)混床失效控制指標(biāo)

為了解決高混運(yùn)行末期出水氯離子、鈉離子和硫酸根離子超標(biāo)的問(wèn)題，在對(duì)高混進(jìn)行運(yùn)行優(yōu)化后，需對(duì)高混失效的比電導(dǎo)控制指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)定一個(gè)更加嚴(yán)格、更加合理的高混出水比電導(dǎo)指標(biāo)（根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，從原來(lái)的0.5～1.0μS/cm 定為0.15μS/cm），將氯離子、鈉離子以及硫酸根離子含量控制在1μg/L 以下。

3.5 改造高混進(jìn)水分配裝置

為徹底解決高速混床運(yùn)行偏流的問(wèn)題，對(duì)目前擋板加多孔板配水帽的高混進(jìn)水裝置進(jìn)行改造，采用結(jié)構(gòu)更加合理的加強(qiáng)型兩級(jí)高速混床進(jìn)水分配裝置。

表4 高混運(yùn)行診斷項(xiàng)目評(píng)價(jià)結(jié)果匯總表

4 優(yōu)化后高混運(yùn)行效果評(píng)估

項(xiàng)目實(shí)施后，高混整體運(yùn)行性能得到明顯改善，且運(yùn)行穩(wěn)定。高混運(yùn)行診斷項(xiàng)目評(píng)價(jià)結(jié)果匯總由表4 所示。

4.1 提質(zhì)方面

高混運(yùn)行末期出水：鈉離子的峰值由14.9μg/L 降至0.5μg/L；氯離子的峰值由4.9μg/L 降至0.2μg/L；硫酸根離子峰值由1.5μg/L 降至0.2μg/L。

在凝結(jié)水加氨量相同的條件下，優(yōu)化后各臺(tái)高混周期制水量均有增加，增幅最大可達(dá)127%，平均為96%。

高混出水水質(zhì)得到明顯改善后，熱力設(shè)備發(fā)生腐蝕、結(jié)垢和積鹽的風(fēng)險(xiǎn)將顯著降低，可有效避免鍋爐爆管、汽輪機(jī)葉片腐蝕斷裂等安全事故的發(fā)生。

4.2 增效方面

節(jié)省除鹽水費(fèi)：年自用水量由4.0 萬(wàn)m3減少至2.1 萬(wàn)m3，節(jié)省28 萬(wàn)元/年。節(jié)省酸堿費(fèi)：每年減少酸用量155 噸，減少堿用量72 噸，節(jié)省24 萬(wàn)元/年。節(jié)省樹(shù)脂采購(gòu)費(fèi)：26 萬(wàn)元/年。節(jié)省廢水處理費(fèi)：年廢水排放量減少1.9 萬(wàn)m3，節(jié)省1.9 萬(wàn)元/年。

4.3 節(jié)水減排的成效

節(jié)省高品質(zhì)除鹽水：1.9 萬(wàn)m3/年，節(jié)省新鮮水：3.2 萬(wàn)m3/年?？蓽p排固體鹽類(lèi)約90 噸，廠內(nèi)開(kāi)展全廠廢水“零排放”的技改工作，可減少約4%的末端廢水處理工藝投資。

4.4 智能控制方面

高混再生頻次減少，大幅降低了運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也降低了樹(shù)脂再生時(shí)化學(xué)藥品危害運(yùn)行人員身體健康的風(fēng)險(xiǎn)。再生設(shè)備使用頻次相應(yīng)減少，提高了設(shè)備的可靠性。精處理自用水量降低后，減少了化學(xué)除鹽車(chē)間的制水量，提高了制水設(shè)備的可靠性。高混樹(shù)脂體外分離、輸送程序變?cè)瓉?lái)的人工監(jiān)控為自動(dòng)化監(jiān)控，大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。同時(shí)，程序能對(duì)樹(shù)脂分離及上一個(gè)輸送步序的效果自動(dòng)檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)樹(shù)脂分離和輸送過(guò)程的智能化管理，可顯著提高精處理系統(tǒng)的運(yùn)行管理水平。

5 結(jié)論

（1）高混出水水質(zhì)明顯提高。氯離子和鈉離子含量?jī)?yōu)于GB/T 12145-2016 表6 中期望值的要求，硫酸根離子含量?jī)?yōu)于超超臨界機(jī)組凝結(jié)水精處理系統(tǒng)出水水質(zhì)建議的控制指標(biāo)（＜0.5μg/L）。

（2）高混周期制水量得到大幅增加。在凝結(jié)水加氨量相同的條件下，優(yōu)化后高混周期制水量平均增幅為96%，最大增幅可達(dá)127%。

（3）單位制水量所用酸堿和除鹽水量以及酸堿廢水排放量均明顯減少。單位制水量所用酸堿量及所用除鹽水率降幅均為38%，年酸堿廢水排放量減少1.9 萬(wàn)m3。

（4）解決了高混樹(shù)脂體外分離與輸送精度低的問(wèn)題，并實(shí)現(xiàn)了高混運(yùn)行、體外輸送及再生過(guò)程的程序化控制。

（5）每年不但為電廠產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益80 余萬(wàn)元，還可減排固體鹽類(lèi)約90 噸，具有十分顯著的提質(zhì)增效和節(jié)水減排效果。