凝结水精处理系统设备与树脂泄漏检查

莫宗宝,徐 超,孙小军

(1.河北省电力研究院,河北石家庄 050021;2.华北保定电力职业技术学院,河北 保定 071051）

凝结水精处理系统设备与树脂泄漏检查

莫宗宝1,徐 超2,孙小军1

(1.河北省电力研究院,河北石家庄 050021;2.华北保定电力职业技术学院,河北 保定 071051）

火力发电机组的凝结水精处理系统中常出现树脂泄漏现象,使水汽的品质恶化,造成凝结水中杂质在水冷壁等设备上沉积,引起设备管路的腐蚀,影响发电设备的正常运行。现根据不同凝结水精处理系统设备的特点和树脂泄漏的特征,分析了树脂泄漏的原因和防范措施,对防止类似事件的发生和保证机组安全运行具有重要意义。

电站;凝结水;精处理;设备;树脂;泄漏;分析;检查

1 概 述

由于大容量机组的主蒸汽压力及温度较高,汽包等设备处于高温高压的工况下运行,使凝结水中杂质更容易在水冷壁等设备上沉积,造成设备管路的腐蚀,甚至会引起爆管。设备材质的选定和控制给水水质是保证机组安全运行的基础,为此,国标GB/T12145-2008对大容量机组的水汽质量提出了更高要求,各发电集团对给水化学处理的监督工作也越来越重视。

发电厂凝结水精处理系统主要形式可分为:前置过滤器+阳-阴分床系统、前置过滤器+混床系统、粉末树脂覆盖过滤器+混床系统等。

凝结水精处理系统的主要作用,是去除凝结水中的金属腐蚀产物和微量溶解盐,也是保证水汽品质的重要技术手段。凝结水精处理系统的正常运行,可缩短机组的启动时间,延长机组系统的酸洗周期。近年来,在一些电厂的精处理系统中出现了树脂泄漏等现象,引起给水水质恶化,为此,特对树脂泄漏的原因进行分析。

2 前置过滤器+混床型精处理系统

前置过滤器+混床型精处理系统为2台机组共用一套失效树脂体外再生单元,系统由前置过滤器、中压球形(或圆柱形）高速混床、树脂分离塔、阴再生塔、阳再生塔(兼树脂储存塔）及其辅助系统组成。

2.1 混床单元泄漏检查

某电厂曾出现精处理混床投运后,锅炉给水pH值下降的情况,检查发现树脂捕捉器排水有树脂,经确认是水帽安装质量问题。中压球形高速混床内部结构如图1,底部排水装置由蝶形多孔板和双流速水帽组成,水帽缝隙 0.25 mm,材质为1Cr18Ni9Ti或316L。

图1 中压球形高速混床结构简图

正常情况下,精处理混床内部树脂面位于上窥视镜的下边缘附近。树脂泄漏会使树脂面下降,还会引起树脂捕捉器差压升高或超压报警。树脂捕捉器滤元为1Cr18Ni9Ti或316材质的不锈钢梯型绕丝筛管,缝隙宽度为0.2mm。当树脂捕捉器差压大于0.1MPa时,应立即采取措施,反洗树脂捕捉器,去除碎小的树脂颗粒。树脂捕捉器差压和混床差压用于混床运行时的远程监控,新混床试运时,应先观察树脂捕捉器底部手动排污门的排水情况,检查是否存在漏树脂的情况。

某电厂混床停运后,曾出现入口门没有关闭的误操作现象,树脂经混床上部水帽缝隙漏入凝结水中,造成了给水泵滤网堵塞。高速混床的上部进水装置采用二级布水型式,由挡水裙圈和多孔板+水帽组成,水帽缝隙宽度1.5mm或1.0mm,水帽材质为1Cr18Ni9Ti或 00Cr17Ni14M o2(美国A ISI牌号为316L）[1]。由于混床通常选用95%粒径0.5～1.25mm的大孔均粒中压阳树脂和95%粒径0.4～0.8mm的大孔均粒中压阴树脂,因此,当混床停运时,必须保证进出口门已关闭,确保进出口门的严密不漏。

在高温高压条件下,漏入热力系统的树脂会分解成低分子有机酸性物质[2],使锅炉给水的pH值下降,导致水冷壁管等设备腐蚀。检查在线仪表数据和运行记录,根据给水pH值、阳电导等可以分析混床树脂是否泄漏。出现树脂漏入给水系统的情况时,应减少减温水的投入,提高锅炉给水的pH值。

2.2 体外再生单元泄漏检查

混床树脂失效后,将先被送入树脂分离塔进行空气擦洗去除杂质,然后分别进行再生。再生废水经废水排水箱排走,碎树脂被废水排水箱内的树脂捕捉器拦截,废水排水箱液位上升。废水箱液位的控制,有利于再生时树脂泄漏的远方监控,合理的树脂捕捉器缝隙宽度和液位开关动作良好是树脂再生远程监控的必要手段。

2.2.1 树脂分离塔

树脂分离塔可分为“高塔分离(fullsep）”和“锥斗分离(conesep）”,这2种分离塔的上部布水装置(也是反洗排水装置）均采用母支管式,支管为0.4mm缝隙宽度的梯型绕丝。根据现场调试经验,分离塔上部布水装置出现泄漏的几率很小。为防止分离塔反洗时漏树脂,应注意上部布水装置安装质量和排水情况。

图2 “高塔分离法”分离塔的结构简图

“高塔分离法”分离塔的底部排水装置(也是反洗布水装置）为双盘蝶形板+双流速水帽,水帽缝隙宽度一般为0.2mm,设备结构如图2所示,通常这种排水装置树脂泄漏的主要原因是水帽出现问题。分离塔底部排水装置的检查,可以通过分离塔满水后加压排水试漏实现,必要时打开人孔门检查。“锥斗分离法”分离塔底部排水装置为锥斗形胶结石英砂罐[3],设备结构如图3所示,据目前使用情况,该种结构的分离塔设备很少出现树脂泄漏事故。

另外,空气门管道的液位开关在分离塔满水时动作,关闭空气门,实现满水的远程监控。

图3 “锥斗分离法”分离塔的结构简图

2.2.2 阳再生塔

阳再生塔的底部排水装置(也是反洗布水装置）和侧部排水(也是酸再生液布水）装置安装不严密或者材质腐蚀均可造成树脂泄漏。2009年,某电厂精处理阳再生塔内水帽和侧部排水装置曾出现酸腐蚀泄漏。由于阳再生塔在运行时,需使用5%浓度的盐酸,因此对进酸和排水装置的材质要求较高,建议选用耐盐酸腐蚀性高的不锈钢材质,最好是选用哈氏合金C材质,并加强再生监控。00Cr17Ni14M o2不锈钢的含碳量低,因此晶间腐蚀倾向比0Cr18Ni12Mo2Ti不锈钢低,对各种无机酸、有机酸、碱、盐类均有较好的耐蚀性,目前市场上的水帽常选用该材质。当然,也有部分厂家为了降低成本,选用其他材质的水帽,这是阳塔出现泄漏事故较多的主要原因之一。

阳塔的上部空气门也用作上部反洗排水,应控制好反洗水流量和反洗时间,保证液位开关动作良好,注意空气门排水情况,防止出水带树脂。部分电厂阳再生塔再生没有反洗步序,再生时控制好水位后进行空气擦洗,通过侧部和底部排水管排出擦洗污水,这样就避免了空气门反洗排水带树脂的问题。

2.2.3 阴再生塔

阴再生塔的结构与阳再生塔相同,其底部水帽和侧部排水(也作碱再生液布水）装置的耐腐蚀要求比阳再生塔低,可以选用1Cr18Ni9Ti材质。注意安装质量和再生时阴塔底部、侧部排水和空气门的排水情况,防止泄漏。

3 前置过滤器+阳-阴分床型精处理系统

前置过滤器+阳-阴分床型精处理系统的布置方法由德国公司率先提出,由前置过滤器和中压高速阳-阴床组成。阴树脂工作温度5～70℃,阳树脂工作温度最高可以达到85℃,在凝结水温度超过70℃时阴床退出,阳床单独运行。其再生单元包括阳再生塔、阳树脂储存塔、阴再生塔、阴树脂储存塔及其辅助系统。

3.1 阳-阴分床单元

阳-阴分床由阳床和阴床串联而成,阴阳床进水配水装置也是二级布水型式,由挡水裙圈和多孔板+缝隙1.0mm的水帽组成;出水集水装置是蝶型多孔板+双流速水帽型式,水帽缝隙宽度为0.25mm,在每台高速阳(阴床）出口装有树脂捕捉器和差压表。阴阳床的泄漏检查与高速混床相同。

3.2 再生单元

3.2.1 阳/阴树脂再生罐

阳/阴床中树脂失效后,分别送到阳/阴树脂再生塔进行反洗和空气擦洗,然后进行酸碱再生。阳树脂再生罐上部布水装置和进酸布水装置为母支管式,上部布水装置兼作反洗排水装置;下部排水装置为蝶型多孔板+水帽,水帽缝隙宽度为0.25mm。2009年,某电厂精处理系统阳再生塔投运后,仅运行1年多时间,就出现底部水帽螺杆腐蚀脱落现象,造成了树脂泄漏。因此,应防止上部布水装置和底部排水装置因安装或材质问题出现泄漏。

阴树脂再生罐上部布水(也是反洗排水）装置和进碱布水装置是母支管式,底部排水装置为蝶型多孔板+水帽,水帽缝隙宽度为0.2mm,316材质。

与前置过滤器+混床型精处理系统的阳/阴再生塔不同,前置过滤器+阳-阴分床型精处理系统的阳/阴树脂再生罐没有侧部排水管,因此不存在侧部排水管可能漏树脂的问题。

3.2.2 阳/阴树脂储存罐

阳/阴树脂储存罐上部布水装置是母支管式,底部排水装置为蝶型孔板 +水帽,选用材质为1Cr18Ni9Ti。阳/阴树脂储存罐的检查与阳/阴树脂再生罐基本相同。

4 粉末树脂覆盖过滤器+混床系统

4.1 粉末树脂覆盖过滤器滤元的安装

粉末树脂覆盖过滤器的主要作用是去除凝结水中腐蚀产物和悬浮物,其内部结构如图4所示。底部进水通过拱形板和上端挡板布水后,均匀地通过过滤器滤元,过滤后的水由滤元内部排入过滤器底部集水室,最后从底部排水管排出[4]。作为过滤器的关键部件,滤芯质量及安装情况不容忽视。

图4 粉末树脂覆盖过滤器结构简图

为使所有滤元均匀铺膜,防止铺膜不均匀造成出水水质超标,要求阳、阴树脂粉及纤维粉按比例制浆,控制适当的铺膜流速、注射时间及铺膜浓度。铺膜结束后需启动保持泵循环保持,注意进水压力和流量变化。在流量小于250m3/h启动保持泵[5],防止滤膜脱落。目前运行的粉末树脂一般选用氨型阳树脂粉[6],以防止氢型阳树脂粉转为氨型时体积缩小造成树脂覆盖层收缩,出现裂缝、脱落等现象。

5 结束语

凝结水精处理系统设备制造和安装质量问题是引起树脂泄漏的主要原因,尤其是排水装置。凝结水精处理系统中的树脂泄漏,通常表现为混床的树脂捕捉器差压升高、给水阳电导升高、给水pH值降低等。从树脂量、差压、水质变化及设备结构等方面分析,是查找精处理系统中树脂泄漏的主要依据,保持装置的良好运行及选用合理的设备材质是保证系统安全运行的基础。

[1]邢秀芝,陈文,杨武鸣.金属材料应用手册[M].北京:中国电力出版社,2000:585-617.

[2]刘世念,陈文中,葛春鹏.离子交换树脂漏入炉内引起炉管结垢腐蚀的研究[J].西北电力技术,2004,(6）:92-95.

[3]周柏青,陈志和.热力发电厂水处理[M].北京:中国电力出版社,2009:446-450.

[4]陈磊.粉末树脂过滤器在凝结水精处理系统中的应用[J].设备管理与维修,2009,(6）:22-23.

[5]畅武华,王春生.粉末树脂过滤器在空冷机组中的实际应用[J].山西电力,2006,(3）:53-56.

[6]韩隶传.粉末树脂过滤器底的应用及其存在的问题探讨[J].热力发电,2007,(7）:77-79.

Equipment of Condensate Polishing System and Leakage Analysis on Ion Exchange Resin

MO Zongbao1,XU Chao2,SUN Xiao jun1
(1.HebeiElectric Power Research Institute,Shijiazhuang,H ebei050021,China;2.North China Baoding Electric Pow er Voc.&Tech.College,Baoding,Hebei,071051,China）

Recently,resin leakage often occurs in condensate polishing system of fossil power unit,which has deteriorated the w ater vapour,corroded the pipeline and affected the operation of the equipment.The reasons of resin leakage have been analyzed and countermeasures have been put forw ard in this paperbased on the charac teristics of ion exchange resin leakage and the features of the equipment in different condensate polishing systems,w hich is very important to prevent the system from resin leaking.

power plant;condensate;polishing;equipment;resin;leakage;analysis;examination

TM621.8

B

1672-0210(2010）04-0018-04

2010-07-02

2010-09-09

莫宗宝(1974-）男,工程师,硕士,主要从事电厂化学处理方面的研究工作。