1、凝结水处理系统机理及在发电装置的应用摘 要：水汽的品质是影响热力系统腐蚀和结垢的主要因素之一。本文介绍了凝结水处理系统的机理，通过在发电装置的应用，结果表明，该系统能为锅炉提供优质的给水，运行安全可靠。 关键词：凝结水 混合床 电导率 永坪炼油厂发电装置于 2011 年 9 月建成并投运，其中包括 75t/h 中压锅炉一台、6MW 汽轮发电机组一台、18MW 汽轮发电机组一台及相配套的凝结水处理设施。蒸汽在经过汽轮机做功后冷凝为凝结水，然后进入除氧器经过热力除氧后作为锅炉汽包补给水，凝结水在循环使用的过程中会因腐蚀产物的混入、或凝汽器的泄漏、冷却水的混入而受到一定程度的污染。凝结水系统水汽品质
2、的好坏直接影响到汽机、锅炉的安全运行，凝结水处理主要是除去凝结水重点悬浮固体如氧化物、铁渣和泥渣，并将其中溶解性矿物质如钠、二氧化硅、硫酸盐、氯离子的含量降低到很低的水平，使水汽品质得到改善和提高，以保证机组安全平稳运行。 一、凝结水处理系统机理 1.系统工艺描述 永坪炼油厂发电装置的凝结水处理系统由两台前置除铁过滤器、两台混合离子交换器和两台混合树脂捕捉器组成。每台除铁过滤器处理凝结水总量的 100%，每台混合离子交换器处理凝结水总量的 100%，正常情况下均为一用一备。整个系统也设有 100%的旁路系统，以便再生和进水超标时将系统退出运行。为避免来水指标超过设计值造成设备损坏，在系统进水处
3、安装有一台油在线分析仪、一台电导率表和温度表，对来水的含油量、电导率和温度进行监控。当进水含油量大于 10PPm 时或温度大于 50时系统退出运行，凝结水经旁路排入雨水系统。凝结水首先进入 PALL 大流量除铁过滤器，除去水中的油和铁，经过滤器处理后的凝结水送至混合离子交换器，用于除去水中残留的阴、阳离子，最后凝结水进入混合树脂捕捉器，以收集凝结水中所携带的树脂，混合树脂捕捉器出水即为精制水，经汽封加热器进行预加热后进入除氧器经过热力除氧后作为锅炉汽包补给水。 2.主要设备机理及性能参数 2.1 除铁过滤器（凝结水专用型） 2.1.1 工作原理 水进入过滤器管束之间，流经纤维滤料，杂质被截留在
4、滤料上，水经过孔进入管束汇流至过滤器外。纤维过滤是一种较新型的过滤技术，它可以使水流由大孔隙滤层向小孔隙滤层方向流动，提高了截污能力，降低了水流阻力，出水水质亦有较大改善，具有滤料直径小，滤料比表面积和比表面自由能大的优点，增加了水中杂质颗粒与滤料的接触机会和滤料的吸附能力，其化学性质很稳定，不带任何活性功能基团，水中悬浮物向纤维滤料表面的迁移既有物理吸附又有化学吸附。 2.1.2 主要性能参数 设备型号： YHGM-22-120 设备数量： 2 台 设备公称直径： DN2200 设备出力： 120t/h 设计压力： 0.60MPa 设计温度： 55 水压试验压力： 0.75MPa 本体材质：
5、 Q235-B 设备内防腐： 内衬耐酸橡胶一层 3mm 2.2 混和离子交换器 2.2.1 工作原理 阴阳混合离子交换器的工作原理是将阴、阳离子交换树脂置于同一个交换器内，运行前用压缩空气使阴、阳树脂充分混合，此时两种树脂颗粒互相紧密地排列，相当于很多级阴离子交换器和阳离子交换器串连起来， 而得到高纯度的水。 凝结水中的阳离子与阳树脂反应而被除去，阴离子与阴树脂反应而被除去。以 R-H 、R-OH 分别表示阳、阴树脂，反应如下： 阳树脂反应：R-H+Na+（Ca2+/Mg2+）RNa（Ca2+/Mg2+）+H+ 阴树脂反应：R-OH +Cl-（SO42-/NO3-/HSiO3-）RCl（SO4
6、2-/NO3-/HSiO3-）+OH- 总反应：R-H+R-OH +Na+（Ca2+/Mg2+）+Cl-（SO42-/NO3-/HSiO3- ） RNa + RCl+H2O 本交换器是体内再生的型式，树脂失效后，阳树脂用酸再生，阴树脂用碱再生。再生化学反应为上面反应的逆向反应。 2.2.2 主要性能参数 产品型号为： YHLH-20-0 设备直径：DN2000 交换剂层高：阳树脂填装高度 500mm 阴树脂填装高度 1000mm 设备最大出力：120t/h 设计压力： 0.60MPa 设计温度： 55 水压试验压力： 0.75MPa 材 质： Q235-B 设备内防腐： 衬耐酸橡胶二层、共 5
7、mm 2.3 混床树脂捕捉器 2.3.1 工作原理 捕捉器内部滤元为篮筐式结构，滤元绕丝间隙为 0.2mm，带少量树脂的水透过滤元流出，树脂被滤元截留。 2.3.2 主要性能参数 设备型号： YHBS-150-0 设备数量： 2 台 设备规格： DN150 设计压力： 0.60MPa 设计温度： 55 水压试验压力： 0.75MPa 材 质： Q235-B 设备内防腐：耐酸橡胶一层、共 3mm 滤 芯： 不锈钢绕丝滤元形式，材质为 SUS304 二、设备操作及运行方法 1.除铁过滤器 凝结水首先送入 PALL 大流量除铁过滤器，PALL 大流量除铁过滤器内部装有滤芯，用来去除凝结水中的油和铁，
8、当设备的运行压差0.20MPa（正常时压差约为 0.02MPa）备用设备自动运行。 凝结水过滤系统共设两台过滤器，并设置 100%的自动旁路。当过滤器故障或失效需更换滤元时，旁路系统自动打开，凝结水从旁路通过。机组启动初期系统较脏（含铁量2mg/L）时凝结水直接排放，不进入凝结水过滤系统；当凝结水含铁量1mg/L 时，进入过滤器系统。在系统正常运行期间，过滤器可根据系统的运行情况确定其运行方式。 2.混合离子交换器 经过滤器处理后的凝结水送入混合离子交换器单元。凝结水过滤系统共设两台混合离子交换器。当进水温度过高（50）时，旁路系统自动打开，凝结水从旁路通过。 设备内装有阳树脂和阴树脂，用来除
9、去水中残留的阴、阳离子，出水即为精制水（电导率小于 0.20s/cm） 。 单元离子交换设备的操作步骤大致分为运行、反洗分层、沉降、再生、正洗等阶段。 正常运行时，应定期检查交换器出口水的导电度值和 SiO2 值。 三、发电装置凝结水处理系统运行情况 1.凝结水处理系统自 3 月 7 日投用，我们统计了连续 5 天 2 个时间 段的化验室分析数据，从统计数据发现，出水含油量、含铁量均能达到设计要求，而进水电导率远远大于设计值，出水电导率也偏高。 2.凝结水处理系统存在的问题 2.1 程控投运率低 2.1.1 由于某些监测仪表，比如在线油分析仪，在线电导率分析仪不能准确监测，导致凝结水处理程控系
10、统基本不能使用。 2.1.2 早期回收来的凝结水含油量、电导率远超出设计指标，致使凝结水只能由旁路排至雨水系统，凝结水处理系统退出运行。虽然运行过程中水质逐渐好转，但仍然存在工艺与控制不同厂家间的大量配合上的缺陷。 2.1.3 由于技术水平低、阀门等执行机构质量差、压缩空气品质恶劣等原因，凝结水处理系统不能持续投用，当这些条件改善后，程控投运率有所提高。 2.2 运行时间短 本系统不能适用于来水杂质含量较多的情况，根据我装置凝结水水质情况，投用后运行时间短，需要频繁的对阴阳树脂进行再生。 四、结论 1.机组启动时，能较好的除去系统中微量溶解盐类，提高凝结水水质，保证优良的给水品质和蒸汽质量； 2.机组正常运行时，能大大减少疏水阀的堵塞，降低疏水阀的清洗频次。 总之，通过凝结水处理系统在发电装置的应用，极大地提高了汽机和锅炉运行的经济性和安全性。 参考文献 1永坪炼油厂凝结水处理系统说明书. 2永坪炼油厂 120t/h 凝结水处理系统技术协议.
