摘要：针对空冷机组凝结水的水质特点，分别介绍了分床式除盐系统、粉末树脂覆盖过滤器精处理系统，并进行了比较，认为粉末树脂覆盖过滤器系统工艺简单、占地小、运行经济、安全性高，不存在酸碱排废诸多问题。新丰热电有限责任公司采用的是粉末树脂覆盖过滤器处理凝结水的方案，介绍了其凝结水精处理工艺流程和粉末树脂覆盖过滤器运行方式。
关键词：直接空冷；凝结水精处理；粉末树脂覆盖过滤器中图分类号：ＴＫ２６４．１
０ 引言
在富煤缺水地区建设空冷电站符合国家的产业政策和建设节约型社会的要求。直接空冷是近几年大力发展的新技术，已经有１０多台直接空冷机组投入了生产。由于空冷机组的水质特点，需要对凝结水进行精处理。
凝结水精处理的主要目的是连续除去汽水系统中直接空冷散热器、热力设备及管道运行和机组启动产生的腐蚀产物，有效提高汽水品质，缩短机组的启动时间，使机组的安全运行得以保证。在选择处理方法的时候，还没有太多的经验。在系统运行方面，积累的经验也很有限。
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。
２１ 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。
２２ 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。
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７９４ｍ３／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２ｓ。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０．７４～１．２０ｋｇ／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０．８～１．２０ｋｇ／ｍ２，一般情况下，每次每台过滤器的铺膜量为０．９８ｋｇ／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。
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。
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