凝结水精处理

我国电厂凝结水精处理系统的高速混床承担着净化电厂给水水质的重任，其在“正向水锤”的冲击负荷下，布水装置易损坏，导致高混出水水质恶化、周期制水量下降、酸碱耗上升，从而引起热力设备积盐、结垢和腐蚀等问题，以及在“逆向水锤”发生时树脂倒灌导致停机事故，这对机组运行的安全性和经济性造成了显著影响。项目组依靠西安热工院研究开发基金项目与吉电股份白城发电厂委托项目等的支持，针对以上问题，做了以下四方面研究：分析现有高速混床布水装置偏流的原因，确定传统的多孔板拧水帽式布水装置设计缺陷所导致的损坏问题为主要原因；提出了高速混床计算机流体力学模拟优化方法，确定评价指标和参数，解决高流速、高压力等极端工况下高纯水处理难以在实验室进行动态模拟试验的技术难题；研究提出高速混床新型布水装置的技术方案，并利用仿真模拟方法对设计参数进行优化，开展工业试验，对技术方案进行验证和评价；确定“逆向水锤”发生原因为混床进口突然失压所致，开发了防止精处理混床树脂倒灌的智能化装置。 本项目成功研发了提高精处理混床布水均匀性的技术及产品，并依托承担的多项精处理混床运行优化项目，对该技术不断升级，最终形成了极端条件下高速混床均匀布水的关键技术，并开发了相关的产品。该技术已授权专利5项，申请专利5项，发表核心期刊论文4篇，制定并发布企业标准1项本技术应用后，使我国电厂混床出水水质与单位体积树脂周期制水量均达到国际领先水平，彻底解决了混床树脂倒灌造成停机等严重事故的问题，延长了电厂锅炉与汽机设备的使用寿命。本项目研究成果已在国内35家电厂40台机组158台混床进行了推广应用，该技术推广至今累计节约酸碱用量10000吨以上，减少高盐废水排放150万吨以上，节约除盐水100万吨以上，节水减排效显著。目前全国95%以上的电厂混床采用传统布水装置，而全国的混床保有量达6000台以上，另外我国及“一带一路”国家新建发电厂的混床数量也非常庞大，因此该技术推广应用前景十分广阔。

凝结水精处理系统包括机械过滤系统（五个阳床）、离于交换系统（五个混床）、体外再生系统、废水排放系统。机组满功率运行时，凝结水最大流量为3600m3/h，需要约30%的经过精处理系统旁路，阳床和混床为氢型运行，为四用一备，给水PH控制在9.4-9.6。 阳床和混床均为体外再生，即需将树脂输送到专用的再生装置中进行再生。阳床和混床再生用试剂为盐酸和氢氧化钠。混床为中抽式再生，再生过滤器有三个：阳树脂再生过滤器、阴树脂再生过滤器、中间层树脂储存过滤器，阳树脂再生过滤器用于对混床的树脂进行反洗分层，并将阴树脂输送到阴树脂再生过滤器，将中间层树脂输送到中间层树脂储存过滤器，对剩下的阳树脂进行再生；阴树脂再生过滤器用来再生混床内的阴树脂，并将再生好的阳树脂与阴树脂进行混合，之后将树脂输送回混床。中间层树脂储存过滤器用于存放每次反洗后的中间层树脂。 运行一处对系统运行参数进行比对分析时发现，机组功率运行期间，两台机组蒸汽发生器排水的电导、氯离子都有不同程度的波动，见下图，是电导的波动。这些波动虽然没有超标，但会影响机组的稳定运行，运行一处对此展开科研研究查找这些波动的根+源，制定措施消除。

凝结水精处理系统是保证发电机组水汽品质合格的关键系统，是发电厂水系统中技术难度最大、设备最复杂的系统之前由于缺乏统一的技术要求，发电厂凝结水精处理系统在设计、设备制造及运行维护存在诸多问题为了提升国内该领域的技术水平西安热工研究院总结多年的研究成果，主持制订了6项发电厂凝结水精处理技术行业标准。

凝结水精处理系统是保证发电机组水汽品质合格的关键系统。它是发电厂水系统中技术难度最大、设备最复杂的系统，但是国内外缺少关于凝结水精处理设备设计、配置、运行的技术导则及滤元等主要配件的验收标准，导致凝结水精处理系统运行效果差、设备的故障率高、再生自用水耗量和酸碱耗量大、滤元等耗材消耗量大等问题，严重影响了机组的安全和经济运行。因此西安热工研究院从2009年开始，历时10余年，主持制订了6项发电厂凝结水精处理技术行业标准，形成了一套比较成熟和完善的凝结水精处理技术系列标准。本系列标准针对火电厂和核电厂凝结水精处理系统工艺选择、系统配置、设备运行和再生、性能评估、关键部件质量验收及水汽品质在线监测技术进行了规范，不仅为我国凝结水精处理设计部门和生产厂家提供了统一的技术标准，也为电厂提高凝结水精处理系统的运行水平提供了技术支持，保证了高参数大容量机组安全、高效、经济运行，对推动我国电力行业的技术进步具有重要意义。 这6项标准均为新制订标准，填补了国内外相关领域的空白。其中前3项标准对发电机组凝结水精处理系统的工艺选择、系统配置、设备运行和性能评价提出了统一的技术要求，使我国精处理系统运行指标达到国际先进水平；后3项产品标准为凝结水精处理系统设备的关键部件提供了统一的产品质量要求及检测方法，实现了产品质量管理和验收的规范化、标准化，避免了劣质产品给电厂安全生产带来的风险，加快了滤元国产化的进程，消除了用户采购国产滤元的担忧，解决了国产滤元推广应用中的“卡脖子”问题。 自6项标准分别颁布实施以来，全国数百家新建发电厂及其他工业企业依据本系列标准为参考依据进行设计和建设；上千家运行发电厂采用本系列标准进行生产管理，提高了凝结水精处理设备的运行水平，降低了设备的造价，延长了滤元等耗材的使用寿命，避免了凝结水精处理系统存在的故障而导致热力系统腐蚀、结垢及积盐等问题，每年可避免经济损失数十亿元，节能减排效果显著。

《超临界间冷机组高背压循环水供热在线切换技术》的原理是根据超临界间接空冷机组的特点，采用双温区凝汽器供热技术方案及切换方案。凝汽器采用两路独立冷却水源，各半侧运行，两个温区换热。即凝汽器半侧通过热网循环水被汽轮机低压缸排气余热加热，实现对外供热，半侧通过空冷岛冷却循环水，做为备用、调峰冷却系统。 供热系统中，热网水回水通过阀门控制，先到凝汽器的一个通道，流量大约13500-14500t/h。凝汽器背压升至33～38kPa（机组允许最高背压48kPa），对应排汽温度71～75.5℃，热网回水在凝汽器被加热到68~72℃，再经过热网循环泵升压后进入热网首站，在热网首站的加热器通过抽汽进行二次加热至热用户需要的温度后供给热网系统。 备用冷却系统中，系统利用原间冷塔的循环水系统和管道，再增加小容量变频水泵与原有的泵并联运行，通入凝汽器另一个通道，适应160MW到310MW之间的电负荷调峰或电负荷波动，还有确保热网异常时可随时投入循环水，防止热网水中断时机组背压超限，而停机。 机组高背压供热中只运行变频循环泵，变频循环泵根据汽轮机低压缸末级叶片安全监控系统给定的指令自动调节变频循环泵转速来控制冷却水流量，冷却水通过凝汽器的另一侧半边循环中带走排气部分热量，使机组背压在允许背压范，从而确保机组低压缸末级叶片在安全允许范围内运行。变频循环泵同时为凝结水换热系统提供冷却水，防止凝结水温度高而精处理树脂失效。 该技术采用超临界间冷机组双温区凝汽器供热及切换方案，回收汽轮机低压缸排气余热来对外供热，实现提高现有机组供热能力，煤耗指标大度下降。 1、该技术具有以下创新点； 1）高背压供热、抽凝供热、纯凝发电工况可在线切换，机组可连续运行； 2）最大限度减少热网对机组本身的安全，可实现停热不停机； 3）具有机组背压自动调节、控制功能； 4）具有背压供热兼具电负荷调峰功能。 2、成功授权以下4项实用新性专利，受理2项发明型专利： 1）问接空冷高背压机组电网调峰能力与供热需求的协调控制系统；（专利号：201621237597.2） 2）间接空冷机组高背压运行优化系统；（专利号：201621237839.8） 3）具有供热和纯凝双模式的凝结水精处理运行系统；（专利号：201621237838.3） 4）一种间接空冷机组高背压运行备用冷却应急系统（专利号：201621238587.0）

该项日基于十八胺成膜和吸附原理，通过模拟高温高压超临界状态进行十八胺成膜试验及树脂对十八胺吸附试验，得出超临界机组应用十八胺进行防腐的最佳浓度及工艺。通过前置截流法解决了凝结水精处理系统易受十八胺污染的问题。项目所提出的十八胺对超临界机组防腐和防止十八胺污染凝结水精处理系统的新方法经大唐长山热电厂660MW超临界机组使用，具有显著的经济效益。根据查新报告，超临界机组停备用防腐试验研究的成果达到了国内领先水平。此发明已被国家知识产权局授予发明专利证书，公告日为2013年3月6日，专利号为ZL201110387292.5。