凝结水精处理再生工艺

2017-03-15 10:00:09 2

  作为现代电厂水处理中一个极为重要的环节,凝结水精处理系统可以有效地提高热力系统的水汽品质,减缓机组受热面的腐蚀、结垢,提高机组热效率,缩短新机组的启动时间,保障机组的安全稳定运行[1, 2, 3]。在我国,所有的直流锅炉和大部分300 MW及以上机组汽包锅炉均配备凝结水精处理系统[4, 5]。作为锅炉给水主要组成部分,凝结水水质将直接影响给水质量,凝结水精处理系统的运行好坏就成为改善机组汽水品质的重要处理环节[6, 7]。 高速混床树脂的再生程度直接影响着高速混床的运行周期和出水水质,所以再生系统的稳定、有效运行至关重要。

  本试验涉及的机组在启动期间,凝结水精处理再生系统已经正常投入使用。但是随着再生次数的增多,发现再生系统设备本身及设计都存在一些问题。对此,提出了切实有效的措施和合理化建议,以保证精处理系统稳定、有效的运行,进一步改善整个机组的水汽品质。

  1 凝结水精处理再生系统介绍

  新密电厂二期2×1 000 MW机组扩建工程凝结水精处理系统与热力系统联接方式采用单元制,即每台机组设置1套100%中压凝结水精处理装置(每台机组设2台前置过滤器、4台D3256精处理混床),系统处理水量为2 320 m3/h。2台机组共用1套再生系统,再生方式采用高塔分离法体外再生技术[8, 9, 10, 11],再生系统主要流程如图1所示。

 图1 凝结水精处理再生系统流程

  2 机组启动期间再生系统出现的问题及措施

  2.1 树脂擦洗分离期间排水中含有大量油污

  机组启动期间,凝结水精处理系统出水质量超出设计标准[12, 13]时,需将高速混床退出系统,并将失效树脂输送至分离塔进行擦洗、分离。在对失效树脂进行擦洗(充水→顶压排水→空气擦洗→反洗→重力排水)时,发现系统排水口有一定量的黄色、黑色块状油污。初步怀疑为凝结水泵出口水当中含有油,使树脂受到油污染,并携带油污进入再生系统。但是混床的运行周期并没有缩短,而且凝结水中油含量监测为零,其他指标:铁24.72 μg/L、钠4.65μg/L、硅17.5 μg/L,这说明树脂在高速混床正常运行时并没有受到污染,树脂中的油污应该是输送树脂时或再生系统擦洗时沾染的。

  对再生及辅助系统进行检查后发现,系统用压缩空气罐底部排污门有大量黄色油状物排出,这说明分离塔树脂中的油污来自压缩空气。将失效树脂送至分离塔和对树脂进行顶压排水时,都会使压缩空气中携带的油污进入再生塔,导致树脂被油污染,进一步加大树脂的再生难度。出现这种问题主要是由于运行人员没有对压缩空气罐进行定期排污。此外,机组空压系统空气净化装置运行出现异常时,也会导致油污进入空气罐中。对此,要求运行人员对压缩空气罐进行定期排污,并通知主机运行人员对空压系统空气净化装置进行彻底检查,以免不合格的压缩空气进入到系统中。

  一般情况下,油污染的树脂采用碱性氯化钠的复苏处理方法,即10% NaCl+2%~5% NaOH,也可以添加一定量的磷酸三钠增强树脂的膨胀作用[14, 15, 16]。在机组启动期间,凝结水水质较差,高速混床运行周期短、再生频繁。根据精处理系统的实际运行情况,将用酸、碱再生液对阳、阴失效树脂进行复苏处理。

  首先,压缩空气罐多次排污至没有油渍后,对分离塔中树脂进行擦洗、分离。其次,将分离好的阴阳树脂输送至阴阳塔,并将阴阳塔水排放至中部排水门不出水。最后,将酸、碱再生液质量分数调至5%,对阳、阴树脂进行进酸碱复苏15 min,浸泡20 min,然后进行擦洗和反洗。等到中部排水中没有黑色油渍时,开始进行第二次复苏处理,操作方式与第一次一样。复苏处理后,按照正常的操作步序对树脂进行再生、置换、正洗、混合备用等步骤。

  高速混床在正常情况下单个周期的制水量在10万t左右。油污染的树脂经过复苏处理、再生后输送至混床,高速混床制水量达到8.6万t。再次再生后,周期制水量达到了9.5万t左右。这说明油污染树脂经过复苏处理后,工作交换容量基本上恢复到了原有水平,再生周期恢复正常,可以保证高速混床的稳定、高效投运。

  2.2 再生系统分离塔、阴阳塔擦洗运行步序不合理

  分离好的阴阳树脂输送至阴阳塔后,需要进一步进行擦洗和反洗。空气擦洗可以消除树脂的静电抱团现象,也可以松动树脂表面的杂质和去除树脂层中的金属腐蚀产物,然后通过反洗将杂质排出[17, 18]。

  厂家提供的擦洗程控步序为:压力排水→空气擦洗→水反洗→空气加压→底部及四周冲洗→满水。顶压排水时,罐内压强维持在大约0.25 MPa。擦洗废水排至废水树脂捕捉器时,由于水中有一定的杂质,树脂捕捉器的滤网会有一定的堵塞,导致排水不流畅,使得捕捉器内水位上升,有时会从顶部溢出。压力排水结束后,空气擦洗开始。罗茨风机启动后,由于顶部排气门小,废水树脂捕捉器内部还有较高液位的水,带压的空气通过排气管进入树脂捕捉器直接将内部的水挤压出树脂捕捉器,四处飞溅。水花直接飞溅到再生系统附近的气动阀门的电磁阀箱,使得多个电磁阀烧坏,严重影响了再生系统的正常运行。

  针对这个问题,提出了两个方案。第一个方案是在“压力排水”和“空气擦洗”这两个步骤之间添加“泄压”步序。“泄压”可以将设备内的压强降至常压,也可以在这个时间段里排空废水树脂捕捉器中的水,有效地避免水花飞溅的问题。另一种方案是:“空气擦洗”刚开始时,罗茨风机排污门延时60 s再关闭。大部分的气体通过开启的罗茨风机排污门排出,顶部排气管可以使树脂罐快速“泄压”,同时树脂捕捉器内的水也可以排空。“泄压”步序的添加避免了水花飞溅烧坏电磁阀的现象,有效地保证了再生系统的正常运行。

  2.3 阳塔底部排水时有部分树脂泄露

  当树脂在阳塔进行擦洗步序时,发现废水树脂捕捉器当中含有大量的树脂,说明了排水阀有树脂泄漏。树脂泄露会减少单套树脂的总量,缩短高速混床的运行周期,影响精处理系统的稳定运行[19, 20]。

  阳塔树脂擦洗程序停止后,将树脂输送至储存塔,并将阳塔排空,对阳塔进行了全面、详细的检查。打开阳塔人孔对内部的水帽逐个进行检查,水帽橡胶垫片的拧紧程度适当,垫片平整,水帽间隙合格,水帽底部的承压绕丝的宽度满足设计要求[21]。同时,中间排水装置完整,管件连接完好。通过手电探照发现水帽层到出脂阀之间的树脂输送管道发生了腐蚀,而且有的部位已经出现了洞穿。树脂经过洞穿部位进入水帽底部配水装置,并随着排水阀进入废水树脂捕捉器,进而造成树脂流失。

  阳塔本体材质使用的是普通优质碳素钢(Q235B),衬里材质采用无硅天然橡胶。但是水帽层到出脂阀之间的树脂输送管道并没有做相应的防腐。长期的树脂再生造成了管道的腐蚀。由于该段管道处于封闭空间内无法换管,经过多方考虑,采取了套管的方式,即取一段内部衬胶的、外径略小于原管道内径且长度相同的管道,将其插入腐蚀洞穿的管道中,并将两头进行焊接。出脂阀端部进行打磨,保证不影响出脂门的开关操作。由于出脂管道内径变小,树脂输送的时间发生了变化,故对树脂输送时间进行了适当的延长。经过套管处理及必要的时间调整后,阳塔再生运行良好,没有出现树脂泄露的问题。具体参见污水技术资料更多相关技术文档。

  3 结论

  再生系统的稳定运行直接影响着高速混床的出水水质。通过合理有效的措施处理运行中发现的问题,极大地提高了再生系统的稳定性和可靠性,也保证了凝结水精处理系统的安全经济运行,进而满足机组各种运行工况的需求。

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