1、凝结水精处理需要考虑的问题保持现代发电设备中锅炉给水有高纯度的重要意义己为中华人民共和国的同行在设计电站时所认识，因此在 300MW 及更大容量的汽轮发电机组中均考虑了此因素。用凝结水过滤和凝结水精处理进行除杂质脱盐，己是高温高压汽轮发电机组运行时的常用的方法。凝结水精处理除去微量溶解矿物质和悬浮物，这些物质可能在不同情况下与系统中金属起作用而引起过早地化学破坏，或沉积于系统中。结果造成效益降低，机械损坏。从理论上来讲，凝结水精处理装置能保证处理对象不超出指标、产生肯定的效益。电力工业中常用的凝结水精处理类型有粒状树脂混合床精处理装置（深层混床精处理或深层混床装置）及复盖型过滤器/除盐精处理器
2、（f/d 精处理器、粉末树脂系统、过滤器/ 除盐器或 f/d 系统）在世界各地安装了各种类型的精处理器不下成千上百台。深层混床装置使粒状阳离子交换树脂及阴离子交换树脂以混合的形式来达到除盐和过滤的双重作用，再生过的混合树脂被装到许多运行罐中，热力系统中的凝结水通过这些运行罐得到处理。用以处理一台 600MW 火力发电机组 100%的凝结水量，通常设计用 350%（较好）或 433%的运行罐以应付流量要求（约1700m3/时）。如有一个 100%全流量备用罐的精处理系统，即使在循环系统发生不利情况下仍能提供最好的保护，但不是必须遵循的。设计100%全流量而无备用罐的精处理系统，必须在树脂失效后，
3、树脂输送期间有旁路的设施。通常运行罐的设计按通过 915-1220mm/mm 深度的树脂层、其流速按 100-122 米/时设计。凝结水精处理装置用于大型核电机组，其热井凝结水流量高达 7500m3/时，需要 8 到 10 只运行罐并联运行处理，例如 Permutit 在美国 Seabrook 核电站的装置，其设计处理水量高达 5455m3/时，与中国大亚湾核电站的凝结水流量相仿。精处理系统现常用压力为 3-4MPa（30.6-40.8 公斤/公分 2），系统设计压力高达 5.5MPa（56 公斤/公分 2）。应用在中国的较好的中压系统，不需要在精处理装置后面（下游）安装凝结水升压泵、水箱等，
4、从而简化了系统及操作，节约了占地面积。深层混床系统中的混合树脂的再生是在体外装置中进行的，现行设计中通常有三个罐组成，例如：分离罐（SPT），阴再生罐（ART），以及阳再生、混合和贮存罐（CRST）。除三罐系统外，二罐、一罐的系统也在使用。开始再生的第一步是将运行罐中装着的失效树脂输送出去，这种输送是用水将树脂冲到再生系统的接收罐中，一般的设计系统是用水和压缩空气作为动力，将树脂冲到分离罐（SPT）中。然后将CRT（阳树脂再生、混合、贮存罐）中己再生好作备用的树脂输回到运行罐中，从而使此罐随时可以回复到下列两种运行模式：如系统中无备用罐，就立即投入运行；如系统中有备用罐，待另一个运行罐在系统中
5、运行到树脂失效时投入运行。再生是把化学及物理的技术用到各个罐中，以空气擦洗含有悬浮物的树脂，以水力原理将两种明显不同的树脂通过反洗分离，并将不同树脂受到其相应的再生剂作用（阳树脂用酸，阴树脂用碱）。最后，通过彻底淋洗后，重新装在一起并混合这两种树脂，以供再使用。通常深层混床系统包括 N 只罐来成全流量的处理，设计中备有一只备用运行罐，则整套精处理系统将有 N+1+1 个混合树脂装载量，一个在备用的运行罐中，另一个在再生系统的混合/贮存罐（CRST）中，如系统没设置备用罐的，一般有 N+1 树脂装载量，不管再生系统是专用还是公用的，这个规定都适合。预过滤器由一个或多个运行罐组成，典型的是将竖立的
6、柱状过滤器滤元安装在一块管板上，此管板在未处理和己处理的凝结水之间形成了一个分界面。过滤滤元有各种不同形式，略述几个名称，如梯形截面不锈钢绕丝、粉末冶金热压不锈钢、不锈钢筛网及各种不同形式的合成材料绕线式的过滤器芯子，根据大量试验、观察及现场运行数据的分析，现代工业优先选用的不锈钢芯子上绕聚丙烯线材的形式。过滤器/除盐器（f/d）的滤元构成了一种衬垫，利用泵铺料的方法将预涂介质涂在滤元上，在这类凝水精处理装置中所用的预涂介质是粉状阳离子和阴离子交换树脂的混合物。近年来常常掺和着一定份量的纤维材料（常用高级纤维素），这些材料在这类应用中往往会改进阴、阳粉末树脂的性能。用除盐水或清洁的凝洁的凝结水
7、加在预涂介质的制备罐中，变成浆糊状物。然后从制备罐里将预涂介质提入过滤器/除盐器的运载水流中，当运载水流通过滤元上的线绕层时，介质就沉积于滤元表面上，介质被涂到大约 0.25-0.375 英寸厚度时即可应用。与深层混床相比，粉状树脂层较薄，但因为深层混床用的粒状树脂，颗粒 16-40 目、而粉末树脂为 250-350 目、颗粒极小，由于颗粒少比表面积大，交换速度亦高了，即使介质层较薄亦能提供较好的交换性能。过滤器/除盐器（f/d）中所用的预涂介质是一种不可再生处理的化学物品，必须很谨慎地使用，以免使用过度。这类介质的更新价格每公斤约 7-11 美元，失效的介质需要用水从滤元上反冲洗掉并弃去。在
8、使用一个周期后，用一次涂敷所需的介质量加以更新，与深层混床精处理装置所需再生步骤相比，失效预涂层更新的步骤相对来说要简单得多了。预涂膜过滤器/除盐器，当凝结水状态不良，例如在机组启动时，与深层混床相比，它有较好的过滤性能，在正常状态下进行，两种装置都证明有去除溶解矿物质到ppb 级的水平，深层混床由于其中所含的树脂量较多，故可以说其离子的全交换容量有明显的优势，万一因为凝汽器泄漏导致系统严重失常时，其优点就会更可贵。在中国已规定将预过滤器用于一些精处理装置前，现在应用过滤器的工业领域里，已有一些有希望的新进展，在技术交流资料的文献中有有关这些新进展的论述。典型标准的凝结水精处理装置功能：* 使
9、锅炉给水中的溶解矿物质，如钠、硅、硫酸盐、氯化物等含量达极低水平。在系统初次清洗后进行机组起动时，溶解状态的矿物质由三个主要来源进入系统：溶解矿物质最显著的来源是锅炉补给水。理论上补给水的质量目标应保证电导率0.1s/cm、硅含量0.005mg/L，但万一有时达不到所希望的目标时凝结水精处理装置应能除掉进入循环系统的微量溶解物，以免影响运行。但是不应因为有了凝结水精处理装置，成为可以放松给水质量要求的理由。溶解介质的另一个明显来源是凝汽器泄漏，它一般不会漏得很多，以致严重地影响到给水质量，例如在平衡状态下冷却水含杂质为300 毫克/升，其泄漏量为 0.25m3/时，这时将使一台 300MW 机
10、组的凝结水含溶解矿物质的量升高约 75ppb。精处理装置提供了一个允许凝汽器有少量泄漏的措施，并在万一大漏时，对锅炉及汽轮机提供了短时的保护，以便能有计划地停机检修。但是再生技术必须能在凝器泄漏后把树脂再生恢复到高再生度的状态，目的是维持给水质量。最不为人们所认识的侵入到热力系统中去的杂质的来源是空气，漏空气将使 CO2 进入系统，虽然可以认为进入的 CO2 能被凝汽器的空气抽气器抽去，或者认为如果有 CO2 的话，也能被除氧器除去，但是事实上与空气一起漏入的 CO2 将与用以调节系统 pH 值的化学药品相化合而形成一种稳定的盐类，( NH4)2CO3。常规好的运行系统的空气漏入量保持在很低值
11、，如 8-9m3/时，但比此数字大 2-3 倍，甚至更大亦是不罕见的，不管怎样，精处理装置提供了一个用离子交换来消除凝结水中碳酸盐或重碳酸盐的方法。深层混床处理去除碳酸盐，对其交换的能力影响最小，相反，粉末树脂精处理装置，如漏空气程度大所引起的碳酸盐浓度比上述推荐的高得多的话，将会发生缩短粉末树脂运行周期的缺点。* 使锅炉给水中的悬浮物质，如铁、铜的氧化物及淤泥等含量达到最低水平。在正常、稳定运行工况下，精处理所去除的主要杂质是悬浮固体或“杂质” 。在可再生型的混床系统中，应用有效的清理技术是非常重要的，目的是在再生和恢复步骤时将杂质除去，以便在下一个运行周期中达到最大的除杂质的效率，从树脂中
12、除去杂质既是个静电的作用同时也是个机械的作用，清理的很好的树脂，其表面电荷最多，从而与杂质的亲和力最大。因此去除杂质的效率也最高，这是非常正确的。在起动期间化合状态的氧化铁用机械过滤是非常难以去除的，很明显，在那些应用预过滤的深层混床精处理系统，如哈尔滨、元宝山电厂、混合树脂对杂质的负荷减轻了，但树脂表面的活性，还必需要暴露在外，以进一步去除漏过预过滤器的微量杂质。对给水中所有组成的杂质而言，粉末树脂系统是一个十分有效的过滤器，因为预涂层表面活性很高，而且预涂层仅用一次，以后就报废了。* 能避免不需要的物质例如再生药品滤出物等进入热力系统中。有效再生工艺可避免再生药品浸析出而进入凝结水，为防止
13、这种现象关键在使用再生剂之前将阳、阴树脂完全分离，防止两种树脂的交叉污染，以后讨论完全分离技术（Fullsep）。如欲应用氨型树脂运行延长运行周期。这个交叉污染因素是关键的。* 在非常态运行工况下，例如起动或凝汽器泄漏时，能具备性能安全可靠地提供各种情况的适应性，并能维持水质的各项指标。在各种运行工况下，要满足精处理后的水质达到要求；树脂彻底再生是最重要的。在设计中，能将某些技术和措施结合起来，以达到较大适应性，如在混床精处理装置中有能起动树脂、擦洗树脂，以除去杂质的能力。* 制备出处理水，而耗不过多的药品，且对离子交换树脂的应力或渗透冲击也不太大，防止树脂破碎，损耗大。高效再生技术能导致运行
14、周期延长，药品消耗最低，小心地管理、操作会达到这指标，药品浓度使用过高，会因浓差渗透中击而损害树脂，同时增加再生所需的药品用量。粉末树脂型精处理装置，使用较贵、可随意使用活性预涂介质来处理凝结水，当循环系统中凝结水情况不理想，例如漏气较多、凝汽器泄漏等，则这种精处理装置的运行周期可能会严重减少。* 设计应谨慎地考虑到现场条件，这些条件可能会对精处理装置的性能起到坏的影响或对操作人员带来不便，工艺流程设计必须致力于现场可能会使精处理装置的运行起相反作用的许多问题，例如用于中国的许多深层混床精处理装置，系两台机组合用一个公用再生系统，并需有较长的运送树脂的输送管，在这种情况下，对输送系统的设计必须
15、给予特别注意，以保证脂能有效地送到再生站或从再生站送出，而无树脂隐藏在管道系统中。另一例子，消耗物品在某个国家中可能不容易得到，而需从外国进口，如果记录纸在当地买不到，程序变化记录器就成为无用之物，替代方案是使用 PLC 作为接收器和信号处理机，并用一台使用标准履带式打印纸的打印机把数据打印出来，而这些细节的深度常常被忽视，有关这方面的一些详细情况将在以后更深入地讨论。* 能简化操作，使电厂技术人员能用一种明了而又不复杂的方式来达到处理的目的。电厂运行人员曾经说过，凝结水精处理装置是最复杂的装置之一，常常是电站所有各样系统中最不易懂得的，任何能被选用来简化处理过程的措施对其长期效能都是重要的，
16、在精处理装置设计中已充分地考虑了这一因素，它已由 USF/IWT/Permutit 在设计（Fullsep）完全分离法精处理装置工艺中加以改进，并在Seabrook 电站中采用了它取得了理想的结果。特殊设计准则本节讨论若干特殊设计准则、Permutit 公司已把这些特殊设计准则结合到它的工程设计中去，包括为何以及为什么要用这些准则。如前所述，再生以前用来分离阳、阴树脂的分离技术的效能，能显著地使再生后的树脂床所处理的出水中的溶解固体保持在很低的水平。在再生过程中，两种树脂中的任何一种，由于接触了相反的化学药剂，都可能转化成高度失效的盐形树脂（钠型阳树脂及氯型或硫酸型阴树脂）即阳树脂接触了氢氧化
17、钠等等，盐的组成部分又可能从树脂中浸析到凝结水中，从而间接地将再生药品带入锅炉中去。只要有极小一部分钠型树脂混在运行床中，当氨运行周期时就会造成“钠穿透 ”进水含 NH3 量越高，混床运行周期越短，漏钠越大，促使氨型阶段由于钠含量超过出水控制指标而不能运行，见图 14。USF/IWT/pemutit 公司在设计凝结水精处理装置中，已细致地考虑了阴、阳树脂彻底分离的重要性，并已采取了有效措施，且便于运行人员控制。Permutit 公司所用的分离罐（SPT ），获得了均粒阴、阳离子交换树脂所持有的临界沉降速度特性的好处，用水力反洗的方法按Stokes 定律，“ 球型颗粒在介质中悬浮沉降时所受的作用
18、力及计算临界沉降速度的公式”：V=9r2（p）g/2V临界沉降速度p颗粒比重液体比重g万有引力常数r颗粒的半径粘度系数利用树脂的比重差，颗粒度（特别是颗粒粒度的均匀性），造成两种树脂不同的临界沉降速度，藉反洗时反洗强度的调节，来使阴、阳树脂分离。目前美国 IWT、Dow 及 Rohm Hass 公司都能供应均粒符合水力分离要求的树脂，其物化性能见表 1。电子工业和电力工业都用 SPT 及均粒树脂，通过水力分离，始终如一地不仅使阴树脂中含交叉污染的阳树脂，而且使阳树脂中含交叉污染的阴树脂均达0.1%的程度，实测 0.04%。SPT 罐的特点在于下部是一个较长且直的筒体，上部是一个锥形筒体、上大下小，SPT 罐的独特形状是特地且仅仅为分离树脂而设计的，见图 4，它必须具有：反洗时有均匀的柱状流动。反洗、沉降及输送树脂时，将内部搅动减到最小，罐内没有会使产生搅动及使分离失常的中间集管装置。将分离罐的横截面减到最小，以优化高度与直径的比例，并使树脂交叉污染区的容积减到较小。根据 SPT 罐的设计所要求选择合适的树脂。操作人员观察交界面来证实运行情况。
