周志丹

（吉林省電力勘測設(shè)計(jì)院，長春 130022）

由于水資源的日益匱乏和環(huán)保要求的日益嚴(yán)格，近年來在水資源缺乏的北方地區(qū)，直接空冷機(jī)組以其卓越的節(jié)水性能得到了快速發(fā)展。對(duì)用于不同形式的空冷機(jī)組的凝結(jié)水精處理系統(tǒng)可選擇粉末樹脂過濾器、前置過濾器（或粉末過濾器）加混床、陽陰分床等處理系統(tǒng)［1］。

隨著近年來濾芯、粉末樹脂的國產(chǎn)化水平的提高，其價(jià)格大幅下降，該技術(shù)在空冷機(jī)組的凝結(jié)水精處理中應(yīng)用越來越廣泛，因此根據(jù)直接空冷機(jī)組凝結(jié)水水質(zhì)特點(diǎn)及粉末樹脂過濾技術(shù)特性，合理設(shè)計(jì)粉末樹脂過濾系統(tǒng)，對(duì)直接空冷機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有重要意義。

1 直接空冷機(jī)組凝結(jié)水水質(zhì)特點(diǎn)

直接空冷機(jī)組沒有常規(guī)濕冷機(jī)組的凝汽器，汽輪機(jī)尾汽直接進(jìn)入空冷散熱器冷凝成水，屬一次性表面換熱，不存在凝汽器泄漏時(shí)冷卻水污染的問題，因此凝結(jié)水含鹽量低于濕冷機(jī)組［2］；由于汽輪機(jī)工況受外界氣象條件影響大，汽輪機(jī)尾部參數(shù)變化大，年平均背壓高，空冷機(jī)組凝結(jié)水溫度比濕冷機(jī)組高，常規(guī)濕冷機(jī)組正常凝結(jié)水溫為33～34℃，空冷機(jī)組凝結(jié)水溫度可達(dá)60～80℃［2－3］?？绽湎到y(tǒng)水汽接觸的換熱表面積大，龐大的系統(tǒng)很難保持絕對(duì)的真空，系統(tǒng)中的法蘭連接處，都會(huì)有空氣泄漏到系統(tǒng)中，使凝結(jié)水中溶解氧、CO2含量偏高而導(dǎo)致pH 值降低引起汽水管道腐蝕，在水汽循環(huán)過程中，會(huì)引起汽水管道中腐蝕產(chǎn)物脫落，鐵的氧化物含量增高。

2 粉末樹脂過濾技術(shù)特性

粉末樹脂過濾技術(shù)，是使用粒徑在35～200μm的離子交換樹脂粉末，預(yù)涂在管式過濾器的濾芯外表面的水處理技術(shù)。陰陽離子交換樹脂粉末可根據(jù)運(yùn)行各階段作用不同，按一定比例混合后再覆蓋到濾芯上，由于粉末樹脂是用徹底再生后的樹脂碾磨成的粉末，比表面積比球形樹脂大得多，濾芯上很薄的涂層就能最大限度地發(fā)揮交換能力，因此該系統(tǒng)適用于頻繁啟動(dòng)機(jī)組的凝結(jié)水精處理，樹脂粉末使用失效后拋棄不必考慮凝結(jié)水溫度升高后造成樹脂老化問題。

粉末樹脂過濾器是從覆蓋過濾器發(fā)展而來的，其設(shè)備結(jié)構(gòu)、鋪膜及運(yùn)行方式都與覆蓋過濾器相同，因此，它具有覆蓋過濾器的過濾和吸附作用；因?yàn)槭褂脧?qiáng)酸、強(qiáng)堿樹脂替代了紙漿具有化學(xué)除鹽作用，作為過濾介質(zhì)對(duì)水中懸浮物和膠體硅的去除更為有利，除鐵率從60%～70%提高到90%，膠體硅的去除率可達(dá)99%［3］。但是，由于每次鋪膜使用樹脂數(shù)量很少，其離子交換量有限。

3 粉末樹脂過濾系統(tǒng)設(shè)計(jì)運(yùn)行要求

根據(jù)DL／T 5068—2006《火力發(fā)電廠化學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》“直接空冷汽輪機(jī)組的凝結(jié)水精處理應(yīng)以除鐵為主，并兼有一定的除鹽能力”的規(guī)定，目前凝結(jié)水精處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要為中壓（3.0～3.5 MPa）粉末樹脂過濾系統(tǒng)［4］，與熱力系統(tǒng)的連接方式設(shè)計(jì)為：凝結(jié)水水泵出口→粉末樹脂覆蓋過濾器→低壓加熱器系統(tǒng)。粉末樹脂過濾精處理系統(tǒng)包括：粉末樹脂過濾器、保持泵、鋪膜箱、鋪膜注射泵、鋪膜泵、鋪膜輔助箱、壓縮空氣罐、廢水收集系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)等。粉末樹脂過濾系統(tǒng)通常設(shè)計(jì)為每臺(tái)機(jī)組一套，其中粉末樹脂過濾器設(shè)計(jì)為2×100%凝結(jié)水量（1臺(tái)運(yùn)行1 臺(tái)備用）或3×50%凝結(jié)水量（2 臺(tái)運(yùn)行1臺(tái)備用），具體要結(jié)合場地條件并進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。在過濾器進(jìn)出口母管間設(shè)有100%凝結(jié)水量的旁路，包括自動(dòng)旁路和手動(dòng)旁路。正常運(yùn)行中手動(dòng)旁路全關(guān)，自動(dòng)旁路投入，當(dāng)系統(tǒng)壓差過高或水溫過高時(shí)，旁路自動(dòng)開啟，保護(hù)過濾器的運(yùn)行安全。

粉末樹脂過濾器的設(shè)計(jì)要求：濾元水通量8～10m3／（m2·h）；鋪膜樹脂粉量耗量0.4～1.4kg／m2；運(yùn)行壓差0.1～0.2 MPa；保持泵流量130～150 m3／（m2·h）。精處理控制系統(tǒng)按全自動(dòng)、半自動(dòng)和手動(dòng)操作3 種運(yùn)行方式設(shè)計(jì)。在全自動(dòng)運(yùn)行方式下，系統(tǒng)按下列程序執(zhí)行：填充（只發(fā)生在系統(tǒng)首次啟動(dòng)或恢復(fù)時(shí)）→預(yù)涂（半自動(dòng)運(yùn)行）→保持→過濾運(yùn)行→反洗觸發(fā)條件判斷→反洗／填充→預(yù)涂備用。手動(dòng)方式下，系統(tǒng)的設(shè)備和閥門都由手動(dòng)操作。

正常運(yùn)行時(shí)，粉末離子交換樹脂被預(yù)涂在過濾器內(nèi)濾芯外表面，形成一層樹脂濾層。當(dāng)凝結(jié)水過濾時(shí)，水中固體顆粒被攔截，溶解性離子被樹脂濾層交換除去，使出水達(dá)到設(shè)計(jì)要求。隨著過濾和離子交換的進(jìn)行，濾層逐漸被堵塞、樹脂層失去離子交換能力而失效。當(dāng)出水電導(dǎo)率、二氧化硅值、過濾器進(jìn)出口壓差或過濾時(shí)間達(dá)到設(shè)定值時(shí)，過濾器失效退出運(yùn)行，進(jìn)行爆膜清洗，用壓縮空氣加壓去掉樹脂膜層濾餅，通過排放閥排至廢水處理系統(tǒng)。

4 粉末樹脂過濾與混床技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

a.機(jī)組在首次啟動(dòng)或停機(jī)后啟動(dòng)，系統(tǒng)內(nèi)的鐵及其腐蝕產(chǎn)物會(huì)影響水汽品質(zhì)，混床系統(tǒng)不能立即投運(yùn)，延長啟動(dòng)時(shí)間；采用粉末樹脂過濾可直接投運(yùn)，濾芯表面鋪上纖維粉直接過濾掉水中的鐵及其腐蝕產(chǎn)物，縮短機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間。

b.混床系統(tǒng)凝結(jié)水溫較高時(shí)，樹脂發(fā)生降解影響水汽品質(zhì)，粉末樹脂過濾在還沒有降解前就失效了，不會(huì)影響水汽品質(zhì)。

c.粉末樹脂對(duì)凝結(jié)水溫度的適應(yīng)范圍寬，凝結(jié)水溫度超過60℃時(shí)，混床系統(tǒng)無法運(yùn)行，凝結(jié)水100%從旁路通過；粉末樹脂過濾在凝結(jié)水溫度不超過85℃時(shí)都可運(yùn)行［5］。

d.粉末樹脂過濾技術(shù)系統(tǒng)簡單，無樹脂分離、再生等輔助系統(tǒng)設(shè)備，占地面積小，相對(duì)于混床系統(tǒng)，大大減少了初期投資；粉末樹脂過濾技術(shù)無樹脂再生過程，沒有酸堿等廢水排放，具有較好的環(huán)保效益。

e.粉末樹脂對(duì)鋪膜工藝要求較高，否則鋪膜不均勻，出水水質(zhì)差，因此選擇好的鋪膜工藝很重要.建議盡量采用一次鋪膜，一次爆膜系統(tǒng)。多次鋪膜，多次爆膜工藝需要在線膜修補(bǔ)，系統(tǒng)運(yùn)行復(fù)雜，水質(zhì)得不到保證，對(duì)濾元和樹脂粉的質(zhì)量要求較高。樹脂粉失效后的處理應(yīng)考慮環(huán)保，或深埋，或焚燒。

5 結(jié)論

粉末樹脂過濾技術(shù)系統(tǒng)簡單、占地少、無須分離與再生系統(tǒng)、無酸堿再生廢水排放、節(jié)省啟動(dòng)時(shí)間、減少機(jī)組排水、適合高含鐵量水質(zhì)、適應(yīng)水質(zhì)溫度范圍寬、一次性投資小、運(yùn)行費(fèi)用低，出水水質(zhì)完全能夠滿足機(jī)組水汽指標(biāo)的要求，適合我國亞臨界及以下直接空冷機(jī)組凝結(jié)水精處理。

［1］韓隸傳.粉末樹脂覆蓋過濾器的機(jī)理和使用［J］.熱力發(fā)電，2003，（8）：61－62.

［2］魏桓.大型空冷機(jī)組的水質(zhì)水工況特點(diǎn)及其凝結(jié)水精處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的選擇［J］.硅谷，2010，5：128－129.

［3］陳磊.粉末樹脂覆蓋過濾器在凝結(jié)水精處理系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.設(shè)備管理與維修，2009，6：22－23.

［4］周柏青，陳志和.熱力發(fā)電廠水處理［M］.北京：中國電力出版社，2009.

［5］周小琴，宋瑾.粉末樹脂覆蓋過濾器在空冷機(jī)組中的應(yīng)用［J］.企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2007，10：13－14.