凝結(jié)水處理混床出水試驗(yàn)分析

崔紹波

(華電國(guó)際鄒縣發(fā)電廠，山東 鄒城 273522)

1 混床出水水質(zhì)監(jiān)督指標(biāo)及控制標(biāo)準(zhǔn)

華電國(guó)際鄒縣發(fā)電廠(以下簡(jiǎn)稱鄒縣電廠)共有8臺(tái)機(jī)組，總裝機(jī)容量為4 540MW，其中一期、二期工程裝機(jī)容量為4×335MW;三期工程裝機(jī)容量為2×600MW;四期工程裝機(jī)容量為2×1 000MW(直流爐)。一期、二期、三期工程凝結(jié)水處理為低壓系統(tǒng)，四期工程凝結(jié)水處理為中壓系統(tǒng)。一期、二期工程凝結(jié)水處理系統(tǒng)為3臺(tái)混床運(yùn)行，1臺(tái)備用，樹(shù)脂為國(guó)產(chǎn)樹(shù)脂，陰陽(yáng)樹(shù)脂比例為2︰1;三期工程凝結(jié)水處理系統(tǒng)為2臺(tái)混床運(yùn)行，1臺(tái)備用;四期工程凝結(jié)水處理系統(tǒng)為3臺(tái)混床運(yùn)行，1臺(tái)備用;三期、四期工程樹(shù)脂為進(jìn)口樹(shù)脂，陰陽(yáng)樹(shù)脂比例為1︰1。因混床樹(shù)脂比例不同、數(shù)量有所差別、凝汽器滲漏程度不同、熱力系統(tǒng)潔凈程度不同等因素，導(dǎo)致各機(jī)組凝結(jié)水水質(zhì)有明顯的差別，從而影響了混床周期的制水量。

鄒縣電廠在《化學(xué)技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)定》中規(guī)定的混床出水水質(zhì)監(jiān)督指標(biāo)及控制標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

從表1中可以看出:氫電導(dǎo)率、二氧化硅(僅四期配置)和鈉離子(僅四期配置)能夠通過(guò)在線儀表進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如果某項(xiàng)指標(biāo)超標(biāo)，值班人員能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)，切換備用混床，再生失效樹(shù)脂。但對(duì)于鐵、銅、氯離子來(lái)說(shuō)，運(yùn)行人員無(wú)法進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)于其失效點(diǎn)不能進(jìn)行控制，僅依靠化驗(yàn)班每周分析1次，可能會(huì)出現(xiàn)某項(xiàng)指標(biāo)失效后繼續(xù)運(yùn)行的現(xiàn)象。因此，通過(guò)對(duì)混床出水水質(zhì)進(jìn)行不同階段試驗(yàn)分析，找出適合運(yùn)行人員更加容易確定混床失效的控制參數(shù)，從而確保熱力系統(tǒng)更加優(yōu)良的水、汽品質(zhì)。

表1 混床出水水質(zhì)監(jiān)督指標(biāo)及控制標(biāo)準(zhǔn)

2 試驗(yàn)過(guò)程

整個(gè)試驗(yàn)從2008年12月開(kāi)始，共用了1年時(shí)間，充分利用實(shí)驗(yàn)室先進(jìn)的儀器，對(duì)8臺(tái)機(jī)組混床出水水質(zhì)共進(jìn)行了129次分析。主要采取3個(gè)點(diǎn)進(jìn)行取樣分析:規(guī)定運(yùn)行天數(shù)、氫電導(dǎo)率為0．10μS/cm(下半年改為0．12μS/cm)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定失效點(diǎn)。運(yùn)行人員在發(fā)現(xiàn)某混床運(yùn)行參數(shù)達(dá)到試驗(yàn)分析要求時(shí)，及時(shí)進(jìn)行取樣，然后由化驗(yàn)人員對(duì)除氫電導(dǎo)率外的所有指標(biāo)進(jìn)行全面分析。在達(dá)到原規(guī)定運(yùn)行天數(shù)或氫電導(dǎo)率為0．10μS/cm(0．12μS/cm)時(shí)，若各項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)仍未超標(biāo)，則該混床繼續(xù)運(yùn)行。

試驗(yàn)所用主要儀器有原子吸收儀(分析銅、鐵離子)、離子色譜儀(分析氯離子)、紫外分光光度計(jì)(分析二氧化硅)和臺(tái)式鈉濃度計(jì)。

3 試驗(yàn)分析

3．1 混床出水某項(xiàng)指標(biāo)失效(主要是氫電導(dǎo)率)情況分析

在此情況下，對(duì)于混床出水某項(xiàng)指標(biāo)失效(主要是氫電導(dǎo)率或鈉離子)繼續(xù)運(yùn)行的問(wèn)題，運(yùn)行人員需立即留存水樣供化驗(yàn)班分析，同時(shí)撤出該混床進(jìn)行再生。8臺(tái)機(jī)組混床失效點(diǎn)(氫電導(dǎo)率為0．15 μS/cm)試驗(yàn)分析結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 混床失效點(diǎn)試驗(yàn)分析結(jié)果

(1)在試驗(yàn)期間，一期工程2臺(tái)機(jī)組混床沒(méi)有能夠在指標(biāo)失效點(diǎn)(氫電導(dǎo)率為0．15μS/cm)進(jìn)行分析，就提前因其他試驗(yàn)情況而撤出進(jìn)行再生。其他機(jī)組混床共取樣分析29次，其中鈉、鐵、銅離子一般有2項(xiàng)超標(biāo)，有的超標(biāo)2～3倍，說(shuō)明了在總陰離子濃度升高時(shí)(氫電導(dǎo)率主要反映陰離子多少)，出水總陽(yáng)離子增加較多。

(2)在混床出水氫電導(dǎo)率達(dá)0．15μS/cm(國(guó)標(biāo))時(shí)，分析該階段混床出水水質(zhì)，其他5項(xiàng)指標(biāo)同時(shí)均不在合格范圍內(nèi)。因此，若以運(yùn)行人員最方便監(jiān)督的指標(biāo)——?dú)潆妼?dǎo)率來(lái)控制混床失效點(diǎn)時(shí)，國(guó)家推薦標(biāo)準(zhǔn)不適合指導(dǎo)鄒縣電廠機(jī)組凝結(jié)水精處理高速混床運(yùn)行。

(3)在此階段，二氧化硅只有2次超過(guò)10 μg/L，僅1次出現(xiàn)超標(biāo)(四期)，占3．45%。說(shuō)明二氧化硅對(duì)各機(jī)組混床失效點(diǎn)控制影響不大，而且理論上二氧化硅對(duì)氫電導(dǎo)率影響也不大。

3．2 原規(guī)定運(yùn)行天數(shù)情況分析

多年來(lái)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，混床周期曾規(guī)定最長(zhǎng)運(yùn)行天數(shù)(一期、二期工程)為20 d，三期工程為25 d，四期工程為30 d。到達(dá)規(guī)定天數(shù)后(一般氫電導(dǎo)率未到失效點(diǎn))，由運(yùn)行人員進(jìn)行取樣后進(jìn)行分析，如果各監(jiān)督指標(biāo)均未超標(biāo)，則混床繼續(xù)運(yùn)行，如果某項(xiàng)指標(biāo)超標(biāo)，則隨即撤出進(jìn)行再生。8臺(tái)機(jī)組混床試驗(yàn)分析結(jié)果見(jiàn)表3。

(1)在此種情況下，一期工程分析4次，其中2次超標(biāo);二期工程分析12次，其中6次超標(biāo);三期工程分析14次，其中7次超標(biāo);四期工程分析22次，其中11次超標(biāo)。從超標(biāo)項(xiàng)目來(lái)看，大部分集中在鐵、銅離子(四期工程還有氯離子)等;在52次分析中，僅有15次5項(xiàng)指標(biāo)全部合格，占28．8%。

(2)規(guī)定運(yùn)行天數(shù)還受各機(jī)組負(fù)荷、凝結(jié)水水質(zhì)和混床樹(shù)脂量等因素影響，從實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，不是很科學(xué)，也不合理，還會(huì)出現(xiàn)未失效時(shí)就提前停止運(yùn)行的現(xiàn)象。

(3)如果根據(jù)混床周期制水量來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)分析，則要比運(yùn)行天數(shù)要合理。因一期、二期、三期工程的機(jī)組投產(chǎn)比較早，控制系統(tǒng)目前沒(méi)有流量累計(jì)，所以，此次試驗(yàn)只根據(jù)實(shí)際運(yùn)行天數(shù)來(lái)進(jìn)行。

3．3 氫電導(dǎo)率為0．10μS/cm 或0．12μS/cm 時(shí)情況分析

為了方便運(yùn)行人員根據(jù)在線儀表能夠及時(shí)、準(zhǔn)確判斷混床運(yùn)行情況，上半年和下半年分別按照氫電導(dǎo)率在0．10μS/cm和0．12μS/cm時(shí)進(jìn)行取樣分析，進(jìn)一步了解混床出水水質(zhì)情況。8臺(tái)機(jī)組混床試驗(yàn)分析結(jié)果見(jiàn)表4。

(1)在氫電導(dǎo)率為0．10μS/cm時(shí)，共分析14次，其中一期、二期工程分析2次，沒(méi)有出現(xiàn)超標(biāo);三期工程分析7次，有2次超標(biāo);四期工程分析4次，只有1次超標(biāo);沒(méi)有出現(xiàn)2項(xiàng)及以上指標(biāo)同時(shí)超標(biāo)現(xiàn)象且基本都沒(méi)達(dá)到原規(guī)定的運(yùn)行天數(shù)。

(2)在氫電導(dǎo)率為0．12μS/cm時(shí)，共分析34次，其中一期、二期工程共分析19次，有17次出現(xiàn)指標(biāo)超標(biāo);三期工程分析11次，有7次出現(xiàn)指標(biāo)超標(biāo);四期工程分析4次，僅有1次指標(biāo)超標(biāo)。

表3 混床試驗(yàn)分析結(jié)果

表4 8臺(tái)機(jī)組混床試驗(yàn)分析結(jié)果

(3)通過(guò)對(duì)比可以看出:氫電導(dǎo)率從 0．10 μS/cm升高至0．12μS/cm時(shí)，除四期工程的機(jī)組外，其他6臺(tái)機(jī)組混床出水含鹽量均開(kāi)始升高，而且平均運(yùn)行天數(shù)增加不大，這些因素充分說(shuō)明這是水質(zhì)明顯變差的一個(gè)拐點(diǎn)。

(4)另外，氫電導(dǎo)率由0．10μS/cm 到 0．12 μS/cm時(shí)，平均運(yùn)行天數(shù)僅增加1．5 d，說(shuō)明此時(shí)混床出水水質(zhì)變化非常明顯，繼續(xù)運(yùn)行也沒(méi)有多大意義。

4 結(jié)束語(yǔ)

(1)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析且對(duì)多年運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，在各機(jī)組混床出水指標(biāo)中，二氧化硅極少有出現(xiàn)過(guò)超標(biāo)現(xiàn)象(一期、二期工程無(wú)在線硅表、三期、四期工程有在線硅表)。因此，導(dǎo)致混床出水氫電導(dǎo)率升高的主要因素是氯離子，如氫電導(dǎo)率從0．10μS/cm 升至 0．12μS/cm 時(shí)，氯離子質(zhì)量濃度平均值上升了2倍多。

(2)混床停用根據(jù)運(yùn)行天數(shù)僅憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)決定，沒(méi)有理論依據(jù)，而且受熱力系統(tǒng)水、汽品質(zhì)等影響較大，尤其是在凝汽器滲漏、機(jī)組負(fù)荷變動(dòng)大時(shí)，混床出水指標(biāo)隨運(yùn)行時(shí)間變化明顯。

(3)一期、二期、三期工程機(jī)組混床出水除氫電導(dǎo)率依靠在線監(jiān)測(cè)外，其他指標(biāo)均需要人工分析。從試驗(yàn)結(jié)果分析來(lái)看，應(yīng)控制混床出水氫電導(dǎo)率達(dá)到0．10μS/cm時(shí)就停運(yùn)再生。四期工程的機(jī)組混床出水氫電導(dǎo)率、鈉、硅均有在線儀表監(jiān)測(cè)。從試驗(yàn)結(jié)果分析來(lái)看，到達(dá)失效點(diǎn)時(shí)(氫電導(dǎo)率 0．15 μS/cm或鈉 3．0μg/L)，鐵、銅、鈉、氯離子等出現(xiàn)超標(biāo)，或幾項(xiàng)同時(shí)超標(biāo)。在電導(dǎo)率達(dá)到0．10μS/cm時(shí)，只有1次出現(xiàn)超標(biāo)。因此，對(duì)于超超臨界直流爐來(lái)說(shuō)，為確保更加優(yōu)良的水汽品質(zhì)，控制氫電導(dǎo)率不高于0．10μS/cm為佳。如果樹(shù)脂實(shí)現(xiàn)氨化方式運(yùn)行，氨化后在氫電導(dǎo)率出現(xiàn)上升趨勢(shì)時(shí)就停用混床再生樹(shù)脂，對(duì)熱力系統(tǒng)會(huì)更加有利。

(4)氫電導(dǎo)率是作為最可靠、最方便運(yùn)行人員判斷樹(shù)脂失效的依據(jù)，GB/T 12145—2008《火力發(fā)電機(jī)組及中期動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量》中標(biāo)準(zhǔn)值僅作為參考數(shù)據(jù)，為了保證水汽品質(zhì)，尤其是超超臨界直流爐機(jī)組給水采用加氧處理方式(OT)時(shí)混床出水氫電導(dǎo)率應(yīng)控制更低一點(diǎn)。

(5)根據(jù)混床樹(shù)脂量及陰陽(yáng)樹(shù)脂比例，需要及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)加或調(diào)整，再根據(jù)運(yùn)行情況對(duì)再生工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，確?；齑沧罴堰\(yùn)行工藝，既能延長(zhǎng)混床運(yùn)行周期、又能保證比較優(yōu)良的出水水質(zhì)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、安全生產(chǎn)。

［1］李培元．火力發(fā)電廠水處理及水質(zhì)控制［M］．北京:中國(guó)電力出版，2008．

［2］GB/T 12145—2008，火力發(fā)電機(jī)組及中期動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量［S］．

［3］沈建永，王正平，胡建國(guó)．離子交換設(shè)備在核電站凝結(jié)水精處理系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］．華電技術(shù)，2008，30(8):73－74．

［4］范曄暉．凝結(jié)水精處理系統(tǒng)改造［J］．華電技術(shù)，2010，32(1):8－9．

［5］韓買良，沈明忠．火力發(fā)電廠水處理與節(jié)水技術(shù)及工程實(shí)例［M］．北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2010．

［6］鞏耀武，管炳軍．火力發(fā)電廠化學(xué)水處理實(shí)用技術(shù)［M］．北京:中國(guó)電力出版社，2011．