超临界直接空冷机组精处理研究.ppt

超临界直接空冷机组 凝结水精处理系统研究,柯于进 汪德良 袁萍帆 余乐 二八年十二月,一、目的和意义,在我国富煤北方，水资源严重匮乏，建设火力发电厂采用超临界空冷机组是解决用水矛盾、提高机组效率、节能降耗的必然选择。因为火电厂中耗水量最大的部分是循环冷却水补充水，约占全厂耗水量的60%70%，采用空冷系统，不需要补充循环水，电厂的用水量大大减少，全厂发电水耗率在0.15m3/(s.GW)左右，而采用循环冷却的湿冷机组的发电水耗率达0.8m3/(s.GW)。所以，超临界直接空冷机组已成为目前部分发电集团公司的开发方向。 超临界机组由于蒸汽参数高，对给水的品质有更高的要求（DL/T912-2005)。当采用直接空冷系统时，由于空冷系统复杂、庞大，并且蒸汽在冷却凝结过程中接触庞大的碳钢表面，使得其凝结水存在高温、高含铁量、高氧含量和高二氧化碳含量的问题，这给凝结水精处理带来了新的课题。因此，设计合适的直接空冷机组凝结水精处理系统是改善给水水质、保证机组安全经济运行的重要手段。,DL/T912-2005超临界火力发电机组水汽质量标准（摘录）,二、亚临界直接空冷凝结水 精处理主要型式,1、粉末树脂覆盖过滤器 粉末树脂过滤器凝结水精处理系统由GRAVER公司首先提出。在目前投运的亚临界直接空冷系统采用最多。一般过滤器数量设计按350凝结水配置，其中二台运行、一台备用，但是在大多数电厂实际运行中，由于压差上升较快，采用三台同时运行。使用的粉末树脂由阳树脂、阴树脂和纤维组成，其中阳树脂有氢型和铵型二种。,2、串联阳+阴分床 串联阳+阴分床凝结水精处理系统首先在南非MATINBA电厂6660MW直接空冷机组采用，该系统由德国公司设计。国内采用串联阳+阴分床的直接空冷机组较少，华能榆社2300MW和国华锦界电厂2600MW机组中采用。其中榆社电厂每台机组按处理250%凝结水设计，没有备用，阳床按氢型方式运行；锦界电厂每台机组按处理350%凝结水设计，其中2台运行，一台备用，阳床按铵型方式运行。串联阳+阴分床凝结水精处理都采用体外再生系统，一般二台机组公用一套再生系统。 3、粉末树脂覆盖过滤器 +混床 粉末树脂覆盖过滤器混床凝结水精处理系统刚在国内设计和试运阶段，至今仍然没有运行经验。,三、亚临界直接空冷凝结水精处理进、出口水质查定结果,3.1粉末树脂过滤器系统 粉末树脂过滤器凝结水精处理水质查定试验在华电灵武#1机组进行，该机组容量为600MW，锅炉为亚临界压力汽包炉。查定试验在机组投入商业运行后约6个月进行，查定时二台过滤器运行，一台备用。,图1 、3#过滤器周期制水流量、压差与运行时间关系 随着运行时间的延长，过滤器的制水能力在下降，小于设计值，运行压差在不断上升，目前运行周期小于10天。,图2、3#过滤器进、出水氢电导率与运行时间关系 粉末树脂过滤器的出水氢电导率与进口凝结水氢电导率几乎相当，并且在投运初期过滤器还有一些阴离子杂质浸出使得氢电导率大于凝结水，表明其对阴离子基本无去除能力。 空冷凝结水和粉末过滤器出水的氢电导率在0.4S/cm0.5S/cm之间，凝结水氢电导率明显高于湿冷机组。,直接空冷凝结水氢电导率与氟离子对应关系,表1 、粉末树脂过滤器进、出水杂质的检测结果,粉末树脂过滤器不能除去凝结水中盐类杂质，引起凝结水和精处理出口氢电导率严重超标的杂质阴离子主要是氟离子，粉末树脂过滤器投运初期还会释放一定量的氯离子和有机酸根离子。,图3 、 粉末树脂过滤器进、出水铁含量 在一个运行周期中，粉末树脂覆盖过滤器除铁效果基本稳定，平均除铁效率在75.4%。,查定结论 亚临界直接空冷机组凝结水采用粉末过滤器处理后，出水水质（氢电导率、杂质阴离子）不能满足DL/T912-2005超临界火力发电厂水汽质量标准的要求。 铵型粉末树脂覆盖过滤器除盐能力低的原因 1）过滤器中树脂用量少，可交换容量少； 2）阳树脂为铵型，且进水pH值高，因此阴树脂平衡泄漏的氯离子也高； 3）钠对铵的选择系数小于1，高pH下无除钠能力。 氢型粉末树脂覆盖过滤器除盐能力 1）粉末树脂过滤器刚投运时，具有一定的除盐作用，可以除掉大部分的F-离子，投运5min后取样时，进水F-离子浓度为20.35g/L，出水F-离子浓度为2.06g/L。 2）但由于树脂用量少，因此除盐时间较短。现场出水氢电导率的监测表明，粉末树脂过滤器投运10h12h后完全失去除盐能力。,3.2串联阳床+阴床凝结水精处理系统,串联阳床阴床凝结水精处理水质查定试验于2008年2月在国华锦界电厂#1、#2直接空冷机组进行，容量为600MW，锅炉为亚临界压力汽包炉。#1、#2机组分别于2006年9月30日和2007年4月30日通过168h试运后投入商业运行。,表2 、#1、#2机组凝结水水质查定结果,表3、#1、#2机组串联阳床阴床凝结水精处理 出水水质查定结果,表4、凝结水、阳床和阴床出水Fe含量的查定结果（g/L）,表5、精处理阳床投运初期出水水质查定结果,查定结论 串联阳床阴床凝结水精处理系统具有较强的除盐能力，因此水汽系统杂质离子较采用粉末树脂过滤器要低的多，凝结水的氢电导率与湿冷机组相当。凝结水精处理出水水质取决于阳床运行方式，以及阳、阴床树脂的再生是否彻底、冲洗是否干净。在阳床以氢型运行时，阴床出水水质良好，氢电导率、Cl-、Na+和SiO2含量都非常低，能满足DL/T912-2005相关要求。在阳床以铵型方式运行时，阴床出水Cl-、Na+和SiO2等杂质含量明显升高，并且Cl-和Na+含量都高于凝结水。 串联阳阴分床凝结水精处理对凝结水中腐蚀产物同样有着良好的去除效果，与粉末树脂过滤器相当。但是阴、阳树脂都受到较为严重的铁污染，提别是机组投运初期，一般不到一年就要更换树脂。 国内设计投运的串联阳床阴床精处理系统都设计安装了错误的阳床和阴床单独自循环清洗系统。由于阳床自循环清洗系统不能除去阳树脂再生后残留的氯离子，阴床自循环清洗系统不能除去阴树脂再生后残留的钠离子，因此在再生后投运的阳床漏出大量氯离子、阴床漏出大量的钠离子，影响了出水水质。 串联阳阴床凝结水精处理系统应该设计正确的循环清洗系统，以除去再生后树脂残留的酸或碱，这一点对超临界直流炉提别重要 。,四 、直接空冷机组现场旁路小型混床和 阳-阴分床模拟试验,为了进一步考察串联阳床阴床精处系统和混床精处理系统的在直接空冷机组上的处理效果，在灵武电厂#2机组的凝结水安装了模拟串联阳床阴床和混床旁路试验装置。其中串联阳床阴床前有加热装置，使其进口温度在75，混床进口温度约为55，模拟旁路的流速控制在80100m/h。,图4、精处理旁路试验装置系统图 试验参数： 1、树脂层高：800mm； 2、流速80100m/h 3、进水温度： 阳-阴床：75 混床：50,表6、 旁路阳床-阴床和混床出水氢电导率及阴离子检测结果,表7、旁路阳床-阴床和混床出水SiO2、N a和Fe检测结果,现场旁路试验结论 造成凝结水氢电导率升高的氟离子能够被旁路阳床-阴床或混床完全除去，凝结水经过阳床-阴床或混床旁路后，氢电导率能满足DL/T912-2005的要求. 旁路阳床-阴床或混床的阳树脂以氢型方式运行时对SiO2、Na和Fe都有较好的去除效果，在旁路系统开始漏铵时，则SiO2、Na的泄漏量大幅度增加。,五、实验室高温下树脂的离子交换试验,试验目的：考察高温条件下（75）离子交换树脂的离子交换能力。 试验参数：1、树脂层高800mm ；2、流速100m/h ； 3、进水温度：75 4、混床阴/阳树脂比例：3:2,图5、离子色谱法检测阴床出水阳离子的色谱图（75阴树脂分解产物）,图6、高温75离子交换床进、出水氢电导率的变化,图7、高温75离子交换床进出水Cl-离子含量的变化,图8、高温75离子交换柱进、出水Na含量的变化,图9、 高温75离子交换柱进、出水SiO2含量的变化,六、超临界直接空冷机组凝结水精处理系统的选择,1）针对现行亚临界直接空冷机组凝结水中存在大量铁的腐蚀产物、硅化合物和氟离子，加之空气漏入的可能性加大,水中可能溶入CO2 等溶解杂质，另外超临界机组的给水标准要求很高。因此超临界直接空冷机组必须采用一套既能高效除铁，又能除去凝结水离子杂质，保证高品质出水水质的精处理系统和设备，凝结水精处理系统必须采用深层床离子交换。 2）试验表明粉末树脂过滤器和前置阳床对铁的腐蚀产物具有相同的除去效率，但是裸阳床的阳树脂在机组运行初期同样受到了严重的铁污染，因此超临界直接空冷机组凝结水精处理系统应选择带有前置过滤的深床除盐系统。考虑中压凝结水精处理系统设备尽量简化、方便布置，超临界直接空冷机组凝结水精处理优化系统为： 树脂粉末过滤器+混床； 前置过滤器+阳床+阴床。,七、结 论,由于直接空冷机组凝结水中既有大量腐蚀产物，也有一定量的溶解性杂