目前空冷机组凝结水精处理系统的初步研究

空冷机组凝结水精处理系统的初步研究

曹培刚1，董 暖2（1．河北省电力试验研究所，河北 石家庄 050021；2．石家庄热电厂，河北 石家庄 050041）

在水资源短缺地区的电站建设中，空冷机组以其卓越的节水性能受到人们的青睐。华北地区近期进行600 MW大型火力发电厂可行性研究时，建设空冷机组往往作为首选方案之一。

1 空冷系统水质和水工况特点

1．1 水质特点

a．含盐量低 直接空冷系统没有常规湿冷机组的凝汽器，汽机尾汽直接进入空冷散热器冷凝成水，属一次性表面换热，不存在凝汽器漏泄时冷却水污染凝结水的问题。在机组启动或事故时，因蒸汽质量不合格，可使凝结水含盐量升高，但其上升幅度远远达不到凝汽器泄漏时那样高。

b．SiO2比例高 由于SiO2在蒸汽水和混床出水中所占比例比天然水中大，且空冷系统没有冷却水泄漏或渗漏，所以其凝结水中SiO2所占比例较高。

c．水汽接触的换热表面积大，凝结水中CO2含量较高，铁的腐蚀产物含量高。对于直接空冷机组，汽轮机做功后的蒸汽经大型管道及散热片被强制冷却为凝结水，凝汽器冷却表面积非常大，有更多的机会接触漏入的空气，造成水中CO2含量较高。CO2渗入会使pH值降低而引起腐蚀。在水汽循环过程中，凝结水中的腐蚀产物多为铁的氧化物，运行中由于负荷变动，将会引起汽水管道中腐蚀产物脱落，增大密性实验时金属氧化物的含量。

1．2 水工况特点

a．由于空冷机组汽轮机工况受外界气象影响较大，汽轮机尾部参数变化也大，年平均背压高，所以凝结水温度高。

b．由于系统容积大，所以启动时需维持排气管真空所需时间长。

1．3 凝结水温度

由于空冷机组的背压比湿冷机组高，直接空冷机组凝结水温度比大气环境温度约高36℃，因此凝结水水温比较高。故在选择精处理系统的设备时，不仅要考虑水工况，还须适应耐较高水温的要求。

如果凝结水采用离子交换处理，所用树脂必须耐高温。强酸大孔型阳离子交换树脂的使用温度都在在拉力机上必须确保连线位于平行线的右边100℃以上，可用于空冷机组上；对于强碱I型大孔型阴离子交换树脂OH型的最高使用温度仅为60℃，另外，高温凝结水还会导致阴树脂分解率提高，交换容量降低，影响凝结水的水质。因此，高温凝结水离子交换处理技实现最大限度的环保术关键在于以下几点：

a．严格选择耐高温且具有较高热稳定性的阴树脂。

b．减小运行中的阴树脂量。

c．在保证出水水质和再生周期的前提条件下，减小树脂粒度，提高再生度，可以降低树脂的层高，减小运行中的阴树脂量。

2 凝结水处理的必要性

根据空冷机组中水汽系统容积大、接触表面大的特点，尽管冷却水没有污染凝结水，但庞大的系统 也很难保持绝对的真空。这并非焊接不好所致，而泄漏大多是发生在法兰连接部位。由于密封材料的老化等，甚至与大气接触的细小连接处，都会因空气漏入使CO2进入汽水系统，使pH值降低，引起腐蚀。现系统材质多为碳钢，因此系统中腐蚀产物多为金属氧化物，其中铁的腐蚀产物最多。正常运行时腐蚀速率不大，但在机组基建阶段，停运期间，启动时保护不当、冲洗不净、未采用除盐水冲洗及负荷的变动等原因使腐蚀加剧。当锅炉补给水操作控制不当时，会带入一些可溶性盐类，当疏水未经处理回到系统中时也会造成一些污染。因此凝结水处理的首要任务是除掉金属的腐蚀产物、胶硅、悬浮杂质，同时还应除掉可溶盐类，为此应考虑设置凝结水精处理装置。通常应根据工程的具体情况，如机组参数、锅炉型式、水工况以及机组对水质的要求予以旨在为我国1次性塑料制品废弃物清洁利用方法的宏观决策提供战略性建议确定。

3 高温凝结水精处理系统

凝结水精处理的方式应根据空冷机组水汽系统特点进行选择，较适用的方案有3类：除铁过滤器、阳—阴分床式除盐设备、覆盖过滤器。

3．1 除铁过滤器

除铁过滤器型式较多，主要有已利用于LED灯的散热片电磁过滤器、管式过滤器、氢离子交换器。必须考虑设备和滤料的耐高温及对水质的污染问题。

3．1．1 电磁除铁过滤器

电磁除铁过滤器是在体内充填强磁性体，在体外配置产生磁场的线圈，当通直流电时，被磁化的充填物吸引磁性微粒，当达到饱和时，停止向线圈供电并进行消磁，待磁场消失后，用水和空气进行清洗。此种过滤器日本和西德使用较多，我国也有应用，如秦岭电厂、闸北电厂。

电磁除铁过滤器的填料为不锈钢球，线圈的磁场强度1．5×105 A／m，磁通密度约0．2 T，过滤速度为1 500 m／h。其失效根据滤床压力损失或预先选定的时间间隔。失效后进行冲洗，在冲洗的同时必须进行电气退磁。冲洗时间1～2 min，冲洗水量约为过滤器体积的12倍整合完善现有测试评价、设计利用、大数据等平台资源。目前性能较好的为高梯度复合型电磁过滤器（HGMF），其填料为涡卷—钢毛复合型材料或钢丝棉、钢丝，填充密度为5％，线圈的磁场强度为8×105 A／m，磁通密度约1 T，过滤速度为1 500 m／h。另外还有混合式电磁过滤器（HEMF），它吸取了球式和式的优点。国产设备耐温达60℃，而所述电厂空冷凝结水的水温有可能高达70℃，因此不宜采用。