粉末树脂过滤技术在直接空冷机组凝结水精处理中的应用

周志丹

（吉林省电力勘测设计院，长春 130022）

由于水资源的日益匮乏和环保要求的日益严格，近年来在水资源缺乏的北方地区，直接空冷机组以其卓越的节水性能得到了快速发展。对用于不同形式的空冷机组的凝结水精处理系统可选择粉末树脂过滤器、前置过滤器（或粉末过滤器）加混床、阳阴分床等处理系统［1］。

随着近年来滤芯、粉末树脂的国产化水平的提高，其价格大幅下降，该技术在空冷机组的凝结水精处理中应用越来越广泛，因此根据直接空冷机组凝结水水质特点及粉末树脂过滤技术特性，合理设计粉末树脂过滤系统，对直接空冷机组的安全经济运行有重要意义。

1 直接空冷机组凝结水水质特点

直接空冷机组没有常规湿冷机组的凝汽器，汽轮机尾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的问题，因此凝结水含盐量低于湿冷机组［2］；由于汽轮机工况受外界气象条件影响大，汽轮机尾部参数变化大，年平均背压高，空冷机组凝结水温度比湿冷机组高，常规湿冷机组正常凝结水温为33～34℃，空冷机组凝结水温度可达60～80℃［2－3］。空冷系统水汽接触的换热表面积大，庞大的系统很难保持绝对的真空，系统中的法兰连接处，都会有空气泄漏到系统中，使凝结水中溶解氧、CO2含量偏高而导致pH 值降低引起汽水管道腐蚀，在水汽循环过程中，会引起汽水管道中腐蚀产物脱落，铁的氧化物含量增高。

2 粉末树脂过滤技术特性

粉末树脂过滤技术，是使用粒径在35～200μm的离子交换树脂粉末，预涂在管式过滤器的滤芯外表面的水处理技术。阴阳离子交换树脂粉末可根据运行各阶段作用不同，按一定比例混合后再覆盖到滤芯上，由于粉末树脂是用彻底再生后的树脂碾磨成的粉末，比表面积比球形树脂大得多，滤芯上很薄的涂层就能最大限度地发挥交换能力，因此该系统适用于频繁启动机组的凝结水精处理，树脂粉末使用失效后抛弃不必考虑凝结水温度升高后造成树脂老化问题。

粉末树脂过滤器是从覆盖过滤器发展而来的，其设备结构、铺膜及运行方式都与覆盖过滤器相同，因此，它具有覆盖过滤器的过滤和吸附作用；因为使用强酸、强碱树脂替代了纸浆具有化学除盐作用，作为过滤介质对水中悬浮物和胶体硅的去除更为有利，除铁率从60%～70%提高到90%，胶体硅的去除率可达99%［3］。但是，由于每次铺膜使用树脂数量很少，其离子交换量有限。

3 粉末树脂过滤系统设计运行要求

根据DL／T 5068—2006《火力发电厂化学设计技术规程》“直接空冷汽轮机组的凝结水精处理应以除铁为主，并兼有一定的除盐能力”的规定，目前凝结水精处理系统设计主要为中压（3.0～3.5 MPa）粉末树脂过滤系统［4］，与热力系统的连接方式设计为：凝结水水泵出口→粉末树脂覆盖过滤器→低压加热器系统。粉末树脂过滤精处理系统包括：粉末树脂过滤器、保持泵、铺膜箱、铺膜注射泵、铺膜泵、铺膜辅助箱、压缩空气罐、废水收集系统、辅助系统等。粉末树脂过滤系统通常设计为每台机组一套，其中粉末树脂过滤器设计为2×100%凝结水量（1台运行1 台备用）或3×50%凝结水量（2 台运行1台备用），具体要结合场地条件并进行技术经济比较确定。在过滤器进出口母管间设有100%凝结水量的旁路，包括自动旁路和手动旁路。正常运行中手动旁路全关，自动旁路投入，当系统压差过高或水温过高时，旁路自动开启，保护过滤器的运行安全。

粉末树脂过滤器的设计要求：滤元水通量8～10m3／（m2·h）；铺膜树脂粉量耗量0.4～1.4kg／m2；运行压差0.1～0.2 MPa；保持泵流量130～150 m3／（m2·h）。精处理控制系统按全自动、半自动和手动操作3 种运行方式设计。在全自动运行方式下，系统按下列程序执行：填充（只发生在系统首次启动或恢复时）→预涂（半自动运行）→保持→过滤运行→反洗触发条件判断→反洗／填充→预涂备用。手动方式下，系统的设备和阀门都由手动操作。

正常运行时，粉末离子交换树脂被预涂在过滤器内滤芯外表面，形成一层树脂滤层。当凝结水过滤时，水中固体颗粒被拦截，溶解性离子被树脂滤层交换除去，使出水达到设计要求。随着过滤和离子交换的进行，滤层逐渐被堵塞、树脂层失去离子交换能力而失效。当出水电导率、二氧化硅值、过滤器进出口压差或过滤时间达到设定值时，过滤器失效退出运行，进行爆膜清洗，用压缩空气加压去掉树脂膜层滤饼，通过排放阀排至废水处理系统。

4 粉末树脂过滤与混床技术经济比较

a.机组在首次启动或停机后启动，系统内的铁及其腐蚀产物会影响水汽品质，混床系统不能立即投运，延长启动时间；采用粉末树脂过滤可直接投运，滤芯表面铺上纤维粉直接过滤掉水中的铁及其腐蚀产物，缩短机组启动时间。

b.混床系统凝结水温较高时，树脂发生降解影响水汽品质，粉末树脂过滤在还没有降解前就失效了，不会影响水汽品质。

c.粉末树脂对凝结水温度的适应范围宽，凝结水温度超过60℃时，混床系统无法运行，凝结水100%从旁路通过；粉末树脂过滤在凝结水温度不超过85℃时都可运行［5］。

d.粉末树脂过滤技术系统简单，无树脂分离、再生等辅助系统设备，占地面积小，相对于混床系统，大大减少了初期投资；粉末树脂过滤技术无树脂再生过程，没有酸碱等废水排放，具有较好的环保效益。

e.粉末树脂对铺膜工艺要求较高，否则铺膜不均匀，出水水质差，因此选择好的铺膜工艺很重要.建议尽量采用一次铺膜，一次爆膜系统。多次铺膜，多次爆膜工艺需要在线膜修补，系统运行复杂，水质得不到保证，对滤元和树脂粉的质量要求较高。树脂粉失效后的处理应考虑环保，或深埋，或焚烧。

5 结论

粉末树脂过滤技术系统简单、占地少、无须分离与再生系统、无酸碱再生废水排放、节省启动时间、减少机组排水、适合高含铁量水质、适应水质温度范围宽、一次性投资小、运行费用低，出水水质完全能够满足机组水汽指标的要求，适合我国亚临界及以下直接空冷机组凝结水精处理。

［1］韩隶传.粉末树脂覆盖过滤器的机理和使用［J］.热力发电，2003，（8）：61－62.

［2］魏桓.大型空冷机组的水质水工况特点及其凝结水精处理系统设计方案的选择［J］.硅谷，2010，5：128－129.

［3］陈磊.粉末树脂覆盖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.

［4］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.

［5］周小琴，宋瑾.粉末树脂覆盖过滤器在空冷机组中的应用［J］.企业技术开发，2007，10：13－14.