陳建偉，鄭志強(qiáng)，葉明君，葛智泉，靳紅印

（1.中電華創(chuàng)電力技術(shù)研究有限公司，江蘇蘇州 215123；2.安徽淮南平圩發(fā)電有限責(zé)任公司，安徽淮南 232089）

隨著高參數(shù)、大容量發(fā)電機(jī)組的快速發(fā)展，鍋爐對水汽品質(zhì)的要求也越來越高。給水帶入的雜質(zhì)及腐蝕產(chǎn)物如果轉(zhuǎn)移到水冷壁高熱負(fù)荷區(qū)，會產(chǎn)生沉積物下腐蝕，并導(dǎo)致傳熱過程惡化，造成金屬管壁超溫；如果進(jìn)入汽輪機(jī)，則會沉積在汽輪機(jī)葉片表面，影響機(jī)組安全、穩(wěn)定、高效地運(yùn)行。因此，凝結(jié)水精處理系統(tǒng)已成為高參數(shù)、大容量發(fā)電機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的可靠保障，而高速混床樹脂的再生程度直接影響著高速混床的運(yùn)行周期和出水水質(zhì)，所以再生系統(tǒng)高效運(yùn)行對提高混床運(yùn)行周期、保證機(jī)組水汽品質(zhì)、減緩熱力設(shè)備腐蝕及結(jié)垢、提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性等具有重要意義〔1-2〕。

1 存在問題及原因分析

1.1 凝結(jié)水精處理系統(tǒng)概況

某發(fā)電廠1#機(jī)組為國產(chǎn)630 MW超臨界直流爐。該機(jī)組爐內(nèi)采用全揮發(fā)性處理工況，凝結(jié)水采用2臺前置過濾器+3臺混床（2臺運(yùn)行，1臺備用）進(jìn)行全流量處理，系統(tǒng)正常流量為1 289 m3/h，最大流量為1 449 m3/h。該系統(tǒng)采用體外再生方式進(jìn)行樹脂再生，再生系統(tǒng)由陽再生塔（兼分離塔）、陰再生塔、樹脂貯存塔組成。再生流程為：失效樹脂從混床輸送到陽再生塔后，在陽再生塔中先進(jìn)行陽陰樹脂擦洗、分離。分離靜置后，首先將陰樹脂輸送到陰再生塔，然后陽、陰樹脂分別進(jìn)行酸、堿再生，接著陽、陰樹脂分別輸送到樹脂貯存塔進(jìn)行樹脂混合沖洗，最后再輸送回混床。

1.2 問題分析

再生系統(tǒng)在長期的運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)，失效樹脂在陽再生塔中反洗分離效果不理想，如果提高反洗流量會導(dǎo)致陰樹脂沖出陽再生塔，而降低反洗流量則無法確保陰陽樹脂的有效分離。所以在樹脂分層程序運(yùn)行完成后，存在陽樹脂中殘留陰樹脂的情況，造成陽樹脂再生時(shí)的交叉污染，從而影響再生效果，導(dǎo)致高速混床的運(yùn)行周期縮短。同時(shí)交叉污染也造成混床出水氯離子的超標(biāo)，易導(dǎo)致熱力設(shè)備發(fā)生陰離子腐蝕〔3-4〕。

現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，與現(xiàn)在的主流高塔分離技術(shù)相比，該再生系統(tǒng)混脂層分離效果不好，陽、陰樹脂界面模糊，容易存在“陽中陰、陰中陽”的情況。陽再生塔的高度較低，且上下直徑相同，因此樹脂分層效果不理想?，F(xiàn)場運(yùn)行再生程序時(shí)發(fā)現(xiàn)，反洗水管道僅安裝“全開全閉式”隔膜閥，在樹脂分離程序運(yùn)行時(shí)，此閥門全開，無法控制水量變化，大量的陽樹脂與陰樹脂一起被沖到陽再生塔頂部，部分陰樹脂被沖出陽再生塔，導(dǎo)致樹脂流失。在關(guān)閉閥門后，陽樹脂在下降的過程中攜帶著陰樹脂一起沉降，造成陽、陰樹脂不能徹底分離〔5-7〕。

2 解決措施

為解決該問題，需要對再生系統(tǒng)進(jìn)行改造，以提高陰陽樹脂分離效果。因電廠汽機(jī)房現(xiàn)場條件所限，無法新增分離塔或者混脂塔，設(shè)計(jì)通過對管路、閥門進(jìn)行改造，合理調(diào)整再生程序，來實(shí)現(xiàn)陰、陽樹脂有效徹底地分離。

2.1 再生系統(tǒng)設(shè)備改造

首先將陽再生塔的原反洗進(jìn)水閥更換為調(diào)節(jié)閥。對混脂層進(jìn)行改造，補(bǔ)充1 m3左右的陽樹脂至陽再生塔作為“混脂層”，陽再生塔內(nèi)樹脂層升高約0.3 m，以確保陽、陰樹脂反洗分層后，陽樹脂層的高度高于陰樹脂輸出口，這樣在輸送陰樹脂到陰再生塔時(shí)，陽再生塔中將不會殘留陰樹脂。其次將陰再生塔的原反洗進(jìn)水閥更換為調(diào)節(jié)閥，計(jì)算陽樹脂在陰樹脂再生塔中的樹脂層高，再根據(jù)此樹脂層高的位置，在陰樹脂再生塔側(cè)面重新開孔，作為新的陰樹脂出口，連接相應(yīng)的管道及閥門至貯存塔樹脂進(jìn)口處，通過此管道輸送到樹脂貯存塔，凝結(jié)水精處理再生系統(tǒng)改造前后對比見圖1。

圖1 凝結(jié)水精處理再生系統(tǒng)改造前后對比Fig.1 Condensate polishing regeneration system diagram before and after transformation

2.2 再生系統(tǒng)程序優(yōu)化

對陽再生塔反洗程序進(jìn)行修改，按照50%—30%—10%—8%的開度設(shè)置，逐步降低陽再生塔的樹脂反洗分層的流量，提高分離效果。通過修改反洗程序，將反洗排水先引至陰再生塔，確保陽再生塔在進(jìn)行大流量反洗分層時(shí)，跑出的樹脂可通過陰再生塔截留回收，反洗水通過陰再生塔排至廢水樹脂捕捉器罐。

由于陽再生塔增加了1 m3的樹脂，將分離完成的陰樹脂從陽再生塔輸送到陰再生塔后，相應(yīng)增加了1 m3的混合樹脂（其中主要為陽樹脂），需要將此混合樹脂分離出來。對再生程序進(jìn)行修改，增加“陰再生塔反洗分層”以及“陰再生塔樹脂輸送至陽再生塔”的程序，將陰再生塔中的陽、陰樹脂進(jìn)行反洗分離、再生。待再生好的陰樹脂輸送到貯存塔后，殘留的陽陰混合樹脂再輸送回陽再生塔，作為下一次樹脂分離的“混脂層”。

3 效果評價(jià)

3.1 再生系統(tǒng)運(yùn)行效果檢查

通過檢查陰陽樹脂分離效果、樹脂輸送效果等，綜合考察再生系統(tǒng)改造后運(yùn)行效果，檢查結(jié)果如下：

（1）樹脂再生塔經(jīng)過改造，均安裝有流量調(diào)節(jié)閥，所以可以有效控制再生塔進(jìn)水流量。通過不斷降低反洗進(jìn)水流量，可達(dá)到失效陰陽樹脂逐步分層的目的。采用檢查分離程序及窺視鏡觀察法，考察失效樹脂在陽再生塔里的分離效果，見圖2。

圖2 樹脂分離后界面效果Fig.2 Resin interface after separation

由圖2可知，失效樹脂反洗分層效果良好，陰陽樹脂界面清晰。

（2）檢查“混脂層”從陰再生塔輸送至陽再生塔輸送效果，結(jié)果見圖3。

圖3 陰再生塔樹脂輸送效果Fig.3 Anion regeneration tower after resin transportation

由圖3可知，輸送程序運(yùn)行效果良好，樹脂能夠全部輸送干凈。

3.2 周期制水量對比

混床周期制水量是反映混床再生效果的重要指標(biāo)，由于混床的運(yùn)行周期受機(jī)組負(fù)荷影響較大，所以根據(jù)一段時(shí)間內(nèi)混床周期制水量來評價(jià)混床再生效果〔8〕。對凝結(jié)水精處理再生系統(tǒng)改造前后的混床周期制水量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見圖4。

圖4 系統(tǒng)改造前后混床周期制水量數(shù)據(jù)對比Fig.4 Periodic water production of mixed bed before and after regeneration system transformation

由圖4可知，再生系統(tǒng)改造后，混床的周期制水量較改造前有明顯提高，平均提高約25 000 m3，達(dá)到110 000 m3以上。說明再生系統(tǒng)分離效果較好，樹脂再生比較徹底，混床運(yùn)行時(shí)間延長，從而有效提高了混床周期制水量。

3.3 再生系統(tǒng)改造前后產(chǎn)水水質(zhì)變化

對再生系統(tǒng)改造前后混床產(chǎn)水水質(zhì)情況進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果見圖5、圖6。

圖5 再生系統(tǒng)改造前混床產(chǎn)水水質(zhì)Fig.5 Water quality of mixed bed before regeneration system transformation

圖6 再生系統(tǒng)改造后混床產(chǎn)水水質(zhì)Fig.6 Water quality of mixed bed after regeneration system transformation

由圖5可知，混床投運(yùn)前期，產(chǎn)水氫電導(dǎo)率、電導(dǎo)率、氯離子濃度均小于《火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動力設(shè)備水汽質(zhì)量》（GB/T 12145—2016）的鍋爐給水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，但是在混床運(yùn)行110 h后，混床產(chǎn)水部分指標(biāo)開始出現(xiàn)超標(biāo)情況，出水水質(zhì)逐漸變差，說明混床樹脂已開始失效，并且失效速度較快。當(dāng)混床出水電導(dǎo)率達(dá)到0.19 μS/cm時(shí)，氯離子泄漏量已達(dá)到2.2μg/L，超過了《火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動力設(shè)備水汽質(zhì)量》（GB/T 12145—2016）“亞臨界汽包爐給水氯離子＜2.0 μg/L”的要求。這主要是因?yàn)樵偕到y(tǒng)反洗分層時(shí)流量不夠，導(dǎo)致陰陽樹脂分離不徹底，陽樹脂再生時(shí)，內(nèi)部殘存的陰樹脂變成氯型樹脂，這些氯型樹脂在混床運(yùn)行后期不斷析出氯離子，導(dǎo)致凝結(jié)水精處理系統(tǒng)產(chǎn)水氯離子含量超標(biāo)〔9〕。

由圖6可知，再生系統(tǒng)改造后凝結(jié)水經(jīng)過精處理，混床產(chǎn)水氫電導(dǎo)率、電導(dǎo)率和氯離子質(zhì)量濃度均處于很低的水平，電導(dǎo)率均小于0.1 μS/cm，一般在0.080 μS/cm左右，氯離子質(zhì)量濃度在0.2 μg/L左右。在混床運(yùn)行后期接近失效時(shí)，由于陰陽樹脂反洗分離比較徹底，陽樹脂中氯型樹脂含量較低，即使電導(dǎo)率已經(jīng)超標(biāo)，混床出水氯離子質(zhì)量濃度仍然小于1 μg/L，符合《火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動力設(shè)備水汽質(zhì)量》（GB/T 12145—2016）“亞臨界汽包爐給水氯離子質(zhì)量濃度＜2.0 μg/L”的要求。說明再生系統(tǒng)改造后，混床陰樹脂中的氯型樹脂含量較低，有效解決了凝結(jié)水精處理系統(tǒng)產(chǎn)水氯離子長期超標(biāo)的問題。

4 結(jié)論

凝結(jié)水精處理再生系統(tǒng)因設(shè)計(jì)缺陷或運(yùn)行時(shí)間較久的原因，一般均存在陰陽樹脂分離度不夠的問題。通過對再生系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)備改造、程序調(diào)整與優(yōu)化，有效解決了此類系統(tǒng)因反洗分層流量不夠、陰陽樹脂分層效果差的問題；解決了混脂層陰陽樹脂界面不清晰以及“陰中陽、陽中陰”的問題。再生系統(tǒng)改造后，混床周期制水量明顯提高，混床產(chǎn)水水質(zhì)明顯改善，氯離子泄漏的問題得到了有效解決。該項(xiàng)解決方案為火力發(fā)電廠通過對現(xiàn)有凝結(jié)水精處理再生系統(tǒng)進(jìn)行簡單技術(shù)改造，優(yōu)化了再生系統(tǒng)的運(yùn)行效果，可為電廠實(shí)際運(yùn)行中類似問題的解決提供參考。