凝结水处理混床出水试验分析

Posted 2023-01-12 工程

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结合华电国际邹县发电厂8台发电机组凝结水水质情况，通过凝结水处理混床出水监督指标试验分析，使运行人员更加方便地找出了监测混床出水指标的失效控制参数，以避免混床因某项指标超标而失效运行，从而保证更加优良的水、汽品质。
1.混床出水水质监督指标及控制标准
华电国际邹县发电厂(以下简称邹县电厂)共有8台机组，总装机容量为4540MW，其中一期、二期工程装机容量为4×335MW；三期工程装机容量为2×600MW；四期工程装机容量为2×1000MW(直流炉)。一期、二期、三期工程凝结水处理为低压系统，四期工程凝结水处理为中压系统。一期、二期工程凝结水处理系统为3台混床运行，1台备用，树脂为国产树脂，阴阳树脂比例为2︰1；三期工程凝结水处理系统为2台混床运行，1台备用；四期工程凝结水处理系统为3台混床运行，1台备用；三期、四期工程树脂为进口树脂，阴阳树脂比例为1︰1。因混床树脂比例不同、数量有所差别、凝汽器渗漏程度不同、热力系统洁净程度不同等因素，导致各机组凝结水水质有明显的差别，从而影响了混床周期的制水量。
邹县电厂在《化学技术监督管理规定》中规定的混床出水水质监督指标及控制标准见表1。

从表1中可以看出：氢电导率、二氧化硅(仅四期配置)和钠离子(仅四期配置)能够通过在线仪表进行监测，如果某项指标超标，值班人员能够及时发现，切换备用混床，再生失效树脂。但对于铁、铜、氯离子来说，运行人员无法进行监测，对于其失效点不能进行控制，仅依靠化验班每周分析1次，可能会出现某项指标失效后继续运行的现象。因此，通过对混床出水水质进行不同阶段试验分析，找出适合运行人员更加容易确定混床失效的控制参数，从而确保热力系统更加优良的水、汽品质。
2.试验过程
整个试验从2008年12月开始，共用了1年时间，充分利用实验室先进的仪器，对8台机组混床出水水质共进行了129次分析。主要采取3个点进行取样分析：规定运行天数、氢电导率为0.10μS/cm(下半年改为0.12μS/cm)和标准规定失效点。运行人员在发现某混床运行参数达到试验分析要求时，及时进行取样，然后由化验人员对除氢电导率外的所有指标进行全面分析。在达到原规定运行天数或氢电导率为0.10μS/cm(0.12μS/cm)时，若各项监测指标仍未超标，则该混床继续运行。
试验所用主要仪器有原子吸收仪(分析铜、铁离子)、离子色谱仪(分析氯离子)、紫外分光光度计(分析二氧化硅)和台式钠浓度计。
3.试验分析
3.1混床出水某项指标失效(主要是氢电导率)情况分析
在此情况下，对于混床出水某项指标失效(主要是氢电导率或钠离子)继续运行的问题，运行人员需立即留存水样供化验班分析，同时撤出该混床进行再生。8台机组混床失效点(氢电导率为0.15μS/cm)试验分析结果见表2。

(1)在试验期间，一期工程2台机组混床没有能够在指标失效点(氢电导率为0.15μS/cm)进行分析，就提前因其他试验情况而撤出进行再生。其他机组混床共取样分析29次，其中钠、铁、铜离子一般有2项超标，有的超标2～3倍，说明了在总阴离子浓度升高时(氢电导率主要反映阴离子多少)，出水总阳离子增加较多。
(2)在混床出水氢电导率达0.15μS/cm(国标)时，分析该阶段混床出水水质，其他5项指标同时均不在合格范围内。因此，若以运行人员最方便监督的指标———氢电导率来控制混床失效点时，国家推荐标准不适合指导邹县电厂机组凝结水精处理高速混床运行。
(3)在此阶段，二氧化硅只有2次超过10μg/L，仅1次出现超标(四期)，占3.45%。说明二氧化硅对各机组混床失效点控制影响不大，而且理论上二氧化硅对氢电导率影响也不大。
3.2原规定运行天数情况分析
多年来的运行经验表明，混床周期曾规定最长运行天数(一期、二期工程)为20d，三期工程为25d，四期工程为30d。到达规定天数后(一般氢电导率未到失效点)，由运行人员进行取样后进行分析，如果各监督指标均未超标，则混床继续运行，如果某项指标超标，则随即撤出进行再生。8台机组混床试验分析结果见表3。
(1)在此种情况下，一期工程分析4次，其中2次超标；二期工程分析12次，其中6次超标；三期工程分析14次，其中7次超标；四期工程分析22次，其中11次超标。从超标项目来看，大部分集中在铁、铜离子(四期工程还有氯离子)等；在52次分析中，仅有15次5项指标全部合格，占28.8%。
(2)规定运行天数还受各机组负荷、凝结水水质和混床树脂量等因素影响，从实际经验来看，不是很科学，也不合理，还会出现未失效时就提前停止运行的现象。
(3)如果根据混床周期制水量来进行试验分析，则要比运行天数要合理。因一期、二期、三期工程的机组投产比较早，控制系统目前没有流量累计，所以，此次试验只根据实际运行天数来进行。
3.3氢电导率为0.10μS/cm或0.12μS/cm时情况分析
为了方便运行人员根据在线仪表能够及时、准确判断混床运行情况，上半年和下半年分别按照氢电导率在0.10μS/cm和0.12μS/cm时进行取样分析，进一步了解混床出水水质情况。8台机组混床试验分析结果见表4。

(1)在氢电导率为0.10μS/cm时，共分析14次，其中一期、二期工程分析2次，没有出现超标；三期工程分析7次，有2次超标；四期工程分析4次，只有1次超标；没有出现2项及以上指标同时超标现象且基本都没达到原规定的运行天数。
(2)在氢电导率为0.12μS/cm时，共分析34次，其中一期、二期工程共分析19次，有17次出现指标超标；三期工程分析11次，有7次出现指标超标；四期工程分析4次，仅有1次指标超标。
(3)通过对比可以看出：氢电导率从0.10μS/cm升高至0.12μS/cm时，除四期工程的机组外，其他6台机组混床出水含盐量均开始升高，而且平均运行天数增加不大，这些因素充分说明这是水质明显变差的一个拐点。
(4)另外，氢电导率由0.10μS/cm到0.12μS/cm时，平均运行天数仅增加1.5d，说明此时混床出水水质变化非常明显，继续运行也没有多大意义。
4.结束语
(1)对试验结果进行了分析且对多年运行数据进行了统计，在各机组混床出水指标中，二氧化硅极少有出现过超标现象(一期、二期工程无在线硅表、三期、四期工程有在线硅表)。因此，导致混床出水氢电导率升高的主要因素是氯离子，如氢电导率从0.10μS/cm升至0.12μS/cm时，氯离子质量浓度平均值上升了2倍多。
(2)混床停用根据运行天数仅凭经验来决定，没有理论依据，而且受热力系统水、汽品质等影响较大，尤其是在凝汽器渗漏、机组负荷变动大时，混床出水指标随运行时间变化明显。
(3)一期、二期、三期工程机组混床出水除氢电导率依靠在线监测外，其他指标均需要人工分析。从试验结果分析来看，应控制混床出水氢电导率达到0.10μS/cm时就停运再生。四期工程的机组混床出水氢电导率、钠、硅均有在线仪表监测。从试验结果分析来看，到达失效点时(氢电导率0.15μS/cm或钠3.0μg/L)，铁、铜、钠、氯离子等出现超标，或几项同时超标。在电导率达到0.10μS/cm时，只有1次出现超标。因此，对于超超临界直流炉来说，为确保更加优良的水汽品质，控制氢电导率不高于0.10μS/cm为佳。如果树脂实现氨化方式运行，氨化后在氢电导率出现上升趋势时就停用混床再生树脂，对热力系统会更加有利。
(4)氢电导率是作为最可靠、最方便运行人员判断树脂失效的依据，GB/T12145—2008《火力发电机组及中期动力设备水汽质量》中标准值仅作为参考数据，为了保证水汽品质，尤其是超超临界直流炉机组给水采用加氧处理方式(OT)时混床出水氢电导率应控制更低一点。
(5)根据混床树脂量及阴阳树脂比例，需要及时进行补加或调整，再根据运行情况对再生工艺参数进行优化调整，确保混床最佳运行工艺，既能延长混床运行周期、又能保证比较优良的出水水质，实现经济、安全生产。