凝结水精处理系统的设计优化与凝汽器查漏方法的改进.docx

凝结水精处理系统的设计优化
1前言
随着国内300MW以上的火力发电机组的不断建设，越来越多的凝结水精处理装置投入 运行。但目前国内运行的凝结水精处理装置普遍存在系统庞大、结构当杂、工艺流程与设备 布置不尽合理、个别设备利用率低的问题。本文从系统运行的可靠性与设备投资的经济性角 度出发，结合目前国内运行较为成功的凝结水精处理系统生产管理经验，对工艺流程设计、 设备布置设计、设备投资等方面进行优化分析，提出改善工艺流程，减少设备投资，尽可能 多地利用厂房公用设备的一些举措，为凝结水精处理系统平安、经济、稳定运行作尝试性的 探讨。
2工艺流程加氨点的布置
大多数电厂采用二级加氨的给水处理方式，即在精处理出口母管及除氧器下降管分别设 有加氨点。这主要考虑到精处理的氢型运行及低压加热器铜管（或钢管）的防腐问题。但在 设计的过程中，两个加氨点又往往共同一台氨泵加药。而事实上，两个加氨点的介质压力是 不同的，以300MW亚临界机组为例，其凝结水精处理出II的压力一般在2.7MPa左右，除 氧器出口的压力通常在0.8MPa以下，因此，如果两个加氨点同时开启，由同一台氨泵打出 来的大局部氨液被送到介质压力较低的除氧器出口下降管处，而精处理出口母管处几乎分配 不到氨液。这样，当精处理混床处于氢型运行阶段时，混床出水母管到除氧器下降管的凝结 水pH值接近中性，水质pH值得不到有效的调整，不利于整个低加系统的防腐保护。所以, 应从设计上考虑两个加氨点分别采用不同的两台加氨泵（参见图1）。
2.1 系统自用水管道
精处理混床失效树脂的再生用水应考虑独立供给，不宜同凝结水补水泵等共用•条供水 管道。最简单的方法是从机组补水箱独立引供水管道至精处理系统。这样，可有效地保证树 脂的再生用水，减少同主厂房其他系统发生不必要的用水冲突。笔者曾在精处理系统的调试、 运行管理过程中发现这样的问题：当混床失效树脂输送时，在未得到通知的情况下，再生用 水突然中断，并引起大量树脂堵塞在输送管中。此问题既影响了树脂的平安输送，也影响了 再生水泵的平安运行。
2.2 反洗流量调节阀
树脂的反洗分层是整个再生过程最为关键的步骤，决定着混床的出水水质与运行周期。 而反洗分层能否顺利进行，主要取决于别离塔的形式与反洗的水量调整控制。其中，反洗水 流量的变化一般呈由大到小趋势，但反洗流量应以怎样的速率变化呢？是突跃性变化还是连 续性变化有利于树脂的别离呢？运行实践说明，连续性变化可有效地保证树脂分层时不发生 紊乱，减少树脂的交叉污染，保证树脂分层的彻底性。因此，反洗水量应以连续可调为佳， 而不应是突跃式变化的（参见图2）,这就相应地要求反洗水进水阀应设计成连续稳定可调 的，方能保证反洗的效果。
2.3 树脂输送管道
在树脂的别离技术相对较为成熟的情况下，保证树脂的彻底输送已成为一项迫切的任 务。剩余在管道中的失效树脂会对己再生好的树脂在输送回混床的过程中造成“污染"，影响 混床出水水质及运行周期。因此，树脂输送管道设计时应充分考虑母管与支管的连接问题， 防止输送过程中树脂隐藏或滞留在管道的“死角”处，较好的解决方法是支管联接在母管之 上，并在联接处加装隔离阀（参见图3）。
另外，共用一套再生系统的两列混床之间也应设有隔离阀，以防树脂在输送过程中互串。
2.4 旁路阀的型式与信号联锁
目前，大局部的旁路阀以电动型式为主，但在紧急状态下，这无疑存在失电及无法操作 的危险，笔者认为，应设计成气动型式为佳，以应对上述可能出现的平安隐患，防止锅炉的 断水问题出现。
旁路阀除了与混床压差及进水水温等典型的信号设有联锁外，还应考虑与凝结水泵的启 停信号联锁，因为凝结水泵的切换往往会对混床造成瞬间的冲击，并可能导致未设凝升泵的 精处理系统混床内部结构，尤其是混床顶部的配水装置受损。因此，应考虑精处理旁路阀在 凝结水泵刚启动的短暂时间内自动翻开，以防止上述问题的发生。
2.5 其他
混床刚投运时，床体与进口端的压差较大，其内部结构存在着受损的危险。因此，混床 进水阀应考虑设置一个小流量的电磁旁路阀，当混床投运时，先由电磁阀旁路小流量进水， 待混床床体与进口端的压差小于OJMPa后关闭电磁旁路阀，然后再翻开混床进水阀，这样, 可有效地保护混床的内部结构及进水阀在混床投运时免受压差的冲击。
混床应考虑在大修后或启动前系统管道清洗时的污水排放问题。大修后精处理系统、尤 其是混床之前的管道相对较脏，应在投运前把杂物冲掉，以免污染凝结水或给混床的除盐带 来额外的负担。可考虑在再循环管的进口端加装一排放阀解决这一问题。
混床的再循环管上应有就地压力表，可直观地观察以电动蝶阀为主要形式的再循环阀的 内漏情况（蝶阀的内漏现象较为普遍），同时可有利于观察再循环泵的进口端压力，防止泵 在低压运行时的汽蚀问题发生。
冲洗水泵出口应考虑有再循环管，因为在树脂再生过程的不同工艺步骤中，冲洗水泵的 流最要相应变化。例如，树脂反洗分层用水最相对较大，但流显变化频繁；而酸碱稀释用水 流量较为稳定，但用水量较小。因此，冲洗水泵在某些时间段内承受的背压较高，如果水泵 长时间在该工况下运行是很不利的，应考虑设置再循环管来分压。
3设备布置取样架
目前精处理的取样架大都为敞开式布置在汽机零米层的混床附近，取样架上的硅表、钠 表、导电率表等精密表计受风、温度、灰尘、振动等方面的干扰较为严重，直接影响到表计 使用的准确性与使用寿命。如与控制室一起布置在较为宽敞的地方，不仅有利于运行管理， 而且有利于表计的平安使用。
3.1 控制室
在控制室设计方面，常见的主要问题为面积过于狭窄，所在的汽机房零米层噪音大，不 利于运行人员的身体健康。如果零米层的可利用空间较大，那么布置在零米层时应充分考虑 隔音问题；如精处理系统国水汽监督站较近，那么控制室应尽可能布置在水汽监督站内，以利 运行管理。
3.2 酸碱计量系统
大局部酸碱计量系统与再生装置一道布置在汽机房零米层，一旦发生酸碱池漏，对附近 •些重要的设备以及主厂房地基都将产生不利的影响。因此，宜采用室外布置。
4设备投资罗茨风机
相当一局部精处理再生系统自配罗茨风机，提供树脂再生反洗分层时的空气擦洗用气。 但实际上空气擦洗用气可考虑由主厂房的仪用气经减压后供给，减少二台罗茨风机的投资与 运行维护费用。考虑到空气擦洗用气时可能对主厂房内其他系统用气造成冲击，可增设一个 专用的压缩气罐。事实上，绝大局部精处理系统中的树脂输送用气也是采用仪用气，并已设 有一个专用气罐，这时所需的改动仅仅是把贮气罐容积设计得大一点而已（参见图4）。 4.2再生废水池与废水泵
精处理系统常设有专用再生废水池一个，与再生装置一道布置在汽机房零米层，废水池 还需二台废水泵进行排水，上述设施与设备可考虑取消，应充分利用机组排水槽的作用，把 再生废水直接排入机组排水槽内。即可减少设备与设施的投资，又可降低防腐工作量。
4.3 再循环泵
典型的设计中，每列混床都设有两台再循环泵，•套精处理装置便有4台再循环泵（以 普通的两列混床计），但实际上再循环泵用处不大，可考虑每列混床只用1台再循环泵， 这可减少二台昂贵的再循环泵及相配套的阀门投资。
4.4 酸碱计量泵
酸碱稀释系统常用计量泵（一般为酸碱各两台，共四台），四台计量泵的投资大、维护 工作量也大，尤其是防漏与防腐工作繁重。如果采用喷射器来代替计量泵，既可节省大量投 资，又可减少计量泵的维护量与电能消耗。
4.5 树脂
树脂的补充量较大，且进I1树脂的价格昂贵，应着眼于采用国产树脂或在订货时应充分 考虑备品量。目前，有经验介绍，机组可在整套启动期间的洗硅阶段采用廉价的国产树脂来 改善水质，而在正常运行后再更换昂贵的进口树脂，这样可有效地延长进口树脂的使用寿命。
5小结
凝结水精处理系统在工艺设计、设备布置与设备投资应进行必要的优化组合，应最大限 度地、合理地利用电厂的公用设备功能，减少不必要的建设投资与运行本钱。
凝汽器查漏方法的改进 关键词：凝汽器查漏改进摘要：我公司6台机组在运行过程中凝汽器泄漏现象频发，而现有的查漏方式存在•定的盲 目性。针对目前凝汽器发生泄漏后的杳漏方式提出改进建议，以求能够到达快速、准确判断 凝汽器的泄漏侧，并进行直漏堵漏，保证机组在短时间内恢复正常出力，减少燃油消耗，提 高经济效益。
一、凝汽器的泄漏
发电厂的凝结水是汽轮机的给水中最优良的组成局部，通常也是给水组成局部中数量最 大的。凝结水同补给水汇合后成为锅炉给水，所以保证凝结水和补给水的水质是给水水质良 好的前提。
凝结水是由蒸汽凝结而成的，水质应该是极纯的，但是，实际上这些凝结水往往因为在 凝汽器的不严密处，有冷却水漏入汽轮机凝结水中而受到一定程度的污染。
冷却水从汽轮机凝汽器不严密处进入汽轮机的凝结水中，是凝结水中含有盐类物质和硅 化合物的主要来源，也是这类杂质进入给水的主要途径之一。凝汽器的不严密处，通常出现 在用来固定凝汽器铜管与管板的连接部位。即使凝汽器的制造和安装质量很好，在机组长期 运行过程中，由于负荷和工况的变化影响，经常受到热应力和机械应力的作用，往往使凝汽 器铜管与管板固接处的严密性降低，因此通过这曲不严密处渗入到凝结水中的冷却水量就会 增加。
当凝结器的铜管因制造的缺陷或因为腐蚀出现裂纹、穿孔和破损时，当铜管与管板的固 接不良或固接处严密性遭到破坏时，由于冷却水进入到凝结水中而使凝结水质劣化的现象就 更显著，这种现象称为凝结器的泄漏。凝汽器泄漏时进入凝结水中的冷却水量比正常情况下 高得多。
随着冷却水进入凝结水中的杂质，通常情况有Ca2+、Mg2+、Na+、Cl-、HCO-3、SO42-, 以及硅化合物和有机物等。
由于凝汽器发生泄漏，冷却水进入凝结水中，往往是锅炉内产生钙镁水垢的一个主要原 因，对热力设备的运行有很大的危害：
1、运行中的凝汽器发生泄漏，会将生水带入给水系统，是目前超高压及以上参数机组 引起锅炉水冷壁管腐蚀甚至爆管的主要危险。
2、凝汽器铜管泄漏严重，会使给水等汽水指标不合格，导致全厂锅炉补给水率增大。
3、钙镁盐类进入锅炉内后，由于锅炉蒸发强度大，炉水急剧蒸发浓缩，使水中钙、镁 离子的浓度增至很大，会形成水垢，另外还会造成炉水中硅化合物的含量较高，这是在热负 荷很高的炉管内形成硅酸盐水垢的主要原因，严重时有可能造成锅炉爆管事故，直接影响锅 炉的平安经济运行。
4、造成炉水中含盐后大幅增加，影响蒸汽品质，对汽轮机的平安运行造成危害。 为了防止和尽可能地减少以上危害，当发现凝结水的硬度升高时，应迅速查漏并及时消除。
二、目前我公司的凝汽器的查漏方式：
我公司6台机组在近儿年的运行过程中，每年都会出现屡次摩汽器泄漏现象，不同程度 地影响了机组的正常运行，有时还会造成炉水水质的严重恶化。
为了保证机组的正常运行和汽水品质合格，在发生凝汽器泄漏时，一般由汽机检修人员 在机组低负荷运行状态下（约30MW）进行凝汽器的查漏堵漏。
目前，在凝汽器查漏时，是根据检修人员的主观判断来决定解列甲侧或乙侧凝汽器，存 在一定的盲目性。在查漏时.,首先降低机组负荷，至30MW解列一侧凝汽器后，再由化学 化验人员测定凝结水的硬度来验证是否是已解列侧凝结器泄漏。如果化验结果说明是未解列 侧泄漏，还需要将已解列侧凝结器并列后再解列另一侧进行查漏。这样就使得整个查漏过程 用时较长，大约需要2小时左右，不仅影响机组正常出力，而且造成因降负荷查漏而消耗锅 炉燃油，同时也增加了运行人员的操作。
三、凝汽器查漏方式的改进建议：
目前我公司之所以采取这种查漏方式，是因为凝结水取样管是安装在凝结水泵的出口管 路上，所取水样是甲、乙侧凝汽器出水的混合水样，所以无法在甲乙侧凝汽器都运行时化验 判断是哪一侧凝汽器发生了泄漏，而只能由检修人员根据经验来决定先解列哪一侧。
为了在凝汽器甲乙侧均未解列前，甚至在机组未降负荷前就能够通过凝结水的化验结果 准确判断出凝汽器的泄漏侧，可以采取以下改进方法进行查漏：
1、在每台机组凝汽器的甲、乙侧的出水管上分别加装取样管及取样门，再将其合并后 进入一真空抽吸泵（可以在凝汽器真空状态下将凝结水抽山作为化学取样）。当凝汽器发生 泄漏时，便可以通过切换甲乙侧取样门来分别化验甲乙侧凝结水的硬度，判断凝汽器的哪一 侧发生了泄漏，从而为及时快速查漏堵漏提供方便。
2、考虑6台机组都安装取样泵，本钱较高，可以只在每台机组甲乙侧凝汽器出水管安 装查漏取样管，合并至母管后预留连接法兰，抽吸泵只作为凝汽器查漏时用，采取非固定方 式供6台机组凝汽器查漏之用。化学正常取样可仍在现有取样管取样，待发现某台机组凝汽 器泄漏，硬度上升需要查漏时，将抽吸泵移至该机组并连接在查漏取样管上，即可以通过切 换甲乙侧取样门快速化验判断凝汽器的泄漏侧，以便于凝汽器查漏工作能在短时间结束，为 机组的经济运行提供保证。
我公司六机组中服役最长的有15年，最短的也有9年，随着机组服役时间的增加，凝 汽器泄漏也会频发，给电厂的平安和经济运行带来极大的影响。因此，我们一方面要积极采 取措施防止凝汽器泄漏，另一方面要提高凝汽搐的查漏、堵漏效率，以保证火电厂平安经济 运行和提高经济效益。