凝结水精处理

凝结水精处理

一、凝结水精处理的必要性

凝结水的含义：凝结水一般是指锅炉产生的蒸汽在汽轮机做功后，经循环冷却水冷却凝结的水。实际上凝汽器热井的凝结水还包括高压加热器（正常疏水不到热井）、低压加热器等疏水（疏水是指进入加热器将给水加热后冷凝下来的水）。由于热力系统不可避免的存在水汽损失，需向热力系统补充一定量的补给水（除盐水箱来水）。因此凝结水主要包括：汽轮机内蒸汽做功后的凝结水、各种疏水和锅炉补给水。

1、凝汽器泄漏：

凝汽器的泄漏可使冷却水中的悬浮物和盐类进入凝结水中。泄漏可分两种情况：严重泄漏和轻微泄漏。

前者多见于凝汽器中管子发生应力破裂、管子与管板连接处发生泄漏、腐蚀或大面积的腐蚀穿孔等。此时，大量冷却水进入凝结水中，凝结水水质严重恶化。后者多因凝汽器管子腐蚀穿孔或管子与管板连接处不严密，使冷却水渗入凝结水中。

即使凝汽器的制造和安装较好，在机组长期运行过程中，由于负荷和工况的变动，引起凝汽器的震动，也会使管子与管板连接处的严密性降低，造成轻微的泄漏。

当用淡水作冷却水时，凝汽器的允许泄漏率一般应小于0.02％。严密性较好的凝汽器，泄漏量小于此值，甚至可以达到0.005％。当用海水作为冷却水时，要求泄漏率小于0.0004％。

凝汽器泄漏往往是电厂热力设备结垢、腐蚀的重要原因。

2、金属腐蚀产物带入：

火电厂的汽水系统中的设备和管道，往往由于某些腐蚀性物质的作用而遭到腐蚀，致使凝结水中含有金属腐蚀产物，其中主要为铁和铜的氧化物。进入凝结水中金属腐蚀产物的量与很多因素有关，如机组的运行工况，设备停用时保护的好坏，凝结水的pH值，溶解气体(氧和二氧化碳)的含量等。

凝结水进入锅炉后，其所含的金属腐蚀产物将在水冷壁管中沉积，引起锅炉结垢和腐蚀。一般情况下，在机组启动和负荷波动时，凝结水中的铁、铜含量急剧上升。

3、补充水带入的悬浮物和盐分：

锅炉补充水虽经深度除盐处理，但由于种种原因(如原水中有机物含量高等)，除盐水在25℃的电导率不能低于0.2μS/cm，即使电导率小于0.1μS/cm，补充水中仍含有一定量的残留盐分。此外，除盐水流过除盐水箱、除盐水泵和管道，也会携带少量的悬浮物及溶解气体而进入给水。

4、热电厂返回水夹带的杂质污染

从热用户返回的凝结水中通常含有很多杂质。、生产用汽的凝结水一般含有较多的油类物质和铁的腐蚀产物，返回后需要进一步处理来满足机组对水质的要求。

二、凝结水精处理技术概况

凝结水处理设备与热力系统的连接方式

1、低压系统连接方式

水处理设备串联在凝结水泵和凝升泵之间，见图(a)。由于凝结水泵在

1MPa~1.3MPa压力下运行，所以混床是在较低压力下工作的，为了能将混床处理后的水再经低压加热器送入除氧器，需在混床之后设置凝结水升压泵。在该系统中为便于除氧器水位的调节，系统中还需设置密封式补给水箱，

图：(a)低压系统，

1—汽轮机；

2—发电机；

3—凝汽器；

4—凝结水泵(低压)；

5—凝结水处理设备；

6—凝升泵；

7—低加；

8—凝结水泵(高压)

2、中压系统连接方式

中压系统连接方式即为水处理设备串联在凝结水泵和轴封加热器之间, 见图(b),压力在 2.5~3.5MPa。采用中压凝结水系统，简化了热力系统，提高了系统的的严密性，能耗省，也为凝结水处理系统布置在汽机房创造了条件。美国80%的凝结水处理系统采用中压系统运行。中压凝结水系统要求凝结处理设备的结构强度和防腐衬时能承受较高压力。离子交换树脂的机械强度要求高，并需采用各种中压电动、气动耐腐蚀阀门，一般需进口。

图(b)中压系统

1—汽轮机；

2—发电机；

3—凝汽器；

4—凝结水泵(低压)；

5—凝结水处理设备；

7—轴封加热器；

8—凝水泵(高压)

三、凝结水处理系统的组成

直流炉供汽的机组，100%凝结水处理；

亚临界参数以上汽包炉供汽的机组， 100%凝结水处理；

高压汽包炉供汽、海水冷却的机组以及由超高压汽包炉供汽、海水或苦咸水冷却的机组可进行部分凝结水处理。

凝结水处理系统分为过滤和除盐两大部分，过滤主要除去金属腐蚀产物及悬浮物等杂质；

在混床除盐出口处安装后置过滤器即树脂捕捉器，用于截留混床可能漏出的碎树脂。

1 、有前、后置过滤器的水处理系统；

前置过滤器 +混床+后置过滤器

前置过滤是用来除去凝结水中的悬浮物质及油类等物质，以保护除盐设备不受污染。后置过滤是用来截留除盐设备漏出的树脂或树脂碎粒，防止他们随给水进入锅炉，保证锅炉给水水质。

2 、无前置过滤器的水处理系统：

混床+树脂捕捉器

无前置过滤器时，离子交换除盐设备本身也起过滤作用。

600MW超临界直流沪应采用有前、后置过滤器的系统

前置过滤器： 5μm滤芯（保安）过滤器、电磁过滤器、阳床过滤器等。

后置过滤器：离子捕捉器（捕捉混床带出的离子碎片）

高速混床：阴、阳树脂混合床

四、高速混床对树脂的要求

1、机械强度

凝胶型树脂的孔径小，交联度低，抵抗树脂“再生——失效”反复转型膨胀和收缩而产生的渗透应力较差，因而易破碎。大孔型树脂的孔径大，交联度高，抗膨胀和收缩能力强，因而不易破碎。高速混床的实际运行结果表明，选出用大孔型树脂，混床压降可控制在0.2MPa以下，树脂破损率大大降低。当混床高流速运行时，树脂要经受较大的水流压力，如机械强度不足以抵抗所受压力时就会破碎，因此用于高速混床的树脂一定要有高的机械强度。

2、树脂的粒径要合适且大小要均匀。

一般要求90%以上重量的树脂颗粒集中在粒径偏差在±0.1mm范围内，这样①减轻树脂的交叉污染。粒度不均的树脂，在反洗分层后，阳树脂与阴树脂不能有效分离，容易形成小颗粒阳树脂和大颗粒阴树脂互相渗杂的混脂区。再生时阳树脂中夹杂的阴树脂变成CI型（HCI作再生剂时），阴树脂中夹杂的阳树脂变成Na型（NaOH再生）。混脂的存在，即使再生非常彻底，由于上述原因，再生混合后，树脂层中有一部分RCI和RNa树脂。这对凝结水精处理水质影响很大。表现为混床漏Na和漏CI。这叫阴阳树脂的交叉污染。因为小颗粒阳树脂沉降速度与大颗粒阴树脂沉降速度接近，不易水力分开②树脂层压降小。如果颗粒不均匀，小的填充在大的之间，水流阻力大，压降大，均匀颗粒不存在此问题③水耗低。均粒树脂颗粒反洗时，无大颗粒树脂拖长时间，所以反洗时间短，用水少。

3、必须选用强酸性和强碱性树脂。这是因为弱型树脂都有一定是水解度，而且弱碱性树脂还不能出去水中的硅，羧酸型弱酸树脂交换速度慢，而床体的运行流速高，因此不能用弱型树脂。否则难以保证高质量的出水要求。

4 必须选择适当的阳、阴树脂比例。阳、阴树脂比例应根据凝结水水质污染状况及机组运行工况来选择。

五、高速混床树脂的再生

高速混床失效后应再生，一般采用体外再生。即把失效的树脂转移到专用的再生器中进行再生，其再生过程与体内再生相同，整个系统由混床、再生器和再生后树脂的贮存器组成。树脂的移送一般采用水力、气水混合输送。

体外再生的优点：①离子交换树脂在专用设备中进行反洗、分离和再生，有利于获得较好的分离效果和再生效果。②体外再生简化了高速混床内部的结构，混床中不用设置酸碱管道减少水流阻力，有利于混床高速运行。③体外再生系统中有已再生好的树脂，这样可缩短混床停用时间，提高设备的利用率。

体外再生的缺点：①增加了树脂输送、再生和贮存设备②管道长、树脂流失及磨损率大。

主要再生系统及流程

体外再生系统由树脂分离塔（SPT），阴树脂再生塔（APT）、阳树脂再生兼贮存塔（CRT）以及有关泵、风机等组成。

阴、阳树脂分离塔

影响树脂再生度高低的一个极为重要的因素是混床失效树脂再生前能否彻底分离。当分离不完全时，混在阳树脂中的阴树脂被再生成CI型，混在阴树脂中的阳树再生成Na型，这样在运行中势必影响出水水质。

分离塔的结构见右图。底部主进水阀、辅助进水阀设置有多个不同流量，提供不同的反洗强度的水流，有利于树脂的分离。

塔上设有多个窥视空，便于观察树脂的分离情况。

顶部进水装置采用支母管式，底部出水装置采用不锈钢双速水嘴。分离塔的上部是一个锥形筒体。上大下小；下部是一个较长且直的筒体。反洗时水能均匀地形成柱状流动，不使内部形成大的扰动；在反洗、沉降、输送树脂时，内部扰动可达最小程度。

1.失效树脂进脂阀;

2.阴脂出脂阀

3.阳脂出脂阀;

4.压缩空气进气阀

5.顶部进水阀;

6.反洗进水上部辅助阀

7.底部进气阀; 8.底部主进水阀

9.反洗进水下部辅助阀

10.反洗进水中部辅助进水阀

11.上部水位调整阀;12.顶部排水阀

13.底部排放阀;14.底部辅助进水阀

树脂的分离

利用阴、阳树脂的湿真密度不同，通过反洗流量的调整，形成树脂的不同沉降速度，从而达到树脂分离的目的。

树脂在分离前必须对树脂进行清洗。因高速混床具有过滤功能，树脂层中截留了大量的污物，如不清除掉，会发生混床阻力增大、树脂破碎及阴、阳树脂再生前分离困难等问题。

清洗树脂最常用的方法是空气擦洗法,在装有失效树脂的分离塔中多次反复地通入空气，然后正洗的一种操作方法。擦洗的次数视树脂污染程度而定，至出水清洁时为止。通入空气的目的是松动树脂层和使污物脱落，正洗是使脱落下来的污物随水流自底部排出。空气擦洗还可减小静电，防止树脂抱团，减小反洗时间和反洗流量，同时还可将粉末状树脂从树脂表面冲走。减小运行压降反洗分层时，先用较高的反洗流速来反洗树脂层，然后慢慢降低反洗流速。先使反洗流速降低到阳离子树脂沉降时，经一定时间，使阳离子交换树脂积聚在上部锥形和下部圆柱的分界面以下，形成阳树脂层，然后再慢慢地降低反洗流速使阳树脂慢慢地、整齐地沉降下来。阳树脂沉降的同时阴树脂也开始沉降，当反洗流速降低到阴树脂沉降时，经一定时间便得阴树脂积聚在上部锥形和下部圆柱的分界面以下，形成阴树脂层，然后再慢慢降低反洗流速一直到零。通过水

力分层达到阴阳树脂彻底分离的目的（交叉污染均低于

0.1% ）。

阴再生塔

1）作用：对阴树脂进行空气擦洗、反洗及再生。

2）结构及工作原理

阴塔上部配水装置为挡板式，底部配水装置为不锈钢碟形多孔板加水帽，既保证了设备运行时能均匀配水和配气，又使得树脂输出设备时彻底干净。进碱分配装置为T型绕丝支母管结构（又称鱼刺式），其缝隙既可使再生碱液均匀分布又可使完整颗粒的树脂不漏过，并可使细碎树脂和空气擦洗下来的污物去除。

分离塔阴树脂送进阴塔后，通过底部进气擦洗和底部进水反洗阴树脂，直至出水清澈。然后从树脂上部进碱再生、置换、漂洗。

阳树脂再生兼贮存塔

1）作用：对阳树脂进行空气擦洗及再生；阴阳树脂混合；贮存已经混合好的备用树脂。

2）结构及工作原理（结构同阴塔）

分离塔阳树脂送进阳塔后，通过底部进气擦洗和底部进水反洗阳树脂，直至出水清澈。然后从树脂上部进酸再生、置换、漂洗后，阴塔树脂再生合格后，阴树脂送入阳塔中与阳树脂混合，成为备用树脂。

六、设备运行及控制

1.设备运行概述

1）前置过滤器及混床系统

正常运行时，每台机精处理两台前置过滤器运行，无备用，当一台前置过滤器失效时，退出运行进入反洗程序；三台混床两台运行一台备用，当一台混床失效时，投运另一台混床并经再循环泵循环正洗至混床出水合格后投入运行。失效混床进入再生程序。

前置过滤器运行到进出口压差达0.04MPa时，进入反洗程序。

前置过滤器运行大体步序：

备用→升压→正洗→运行→失效→反洗

混床运行大体步序：

备用→升压→循环正洗→运行→失效→再生

2）凝结水精处理旁路阀的运行方式

凝结水精处理有两个旁路阀，一个是前置过滤器的旁路阀，一个是混床的旁路阀，两个旁路阀开度均有三档，即0－50％－100％。正常运行时，两个旁路阀均关闭。

前置过滤器旁路阀：

机组启动初期，凝结水中含有大量的杂质、油类等物，如含有这些物质的凝结水进入管式前置过滤器，将会给前置过滤器内的滤元造成不可恢复的破坏，使得滤元再也无法清洗干净，从而失去其原有的作用，故此时的凝结水经前置过滤器100%旁路，并排放，待凝结水进水总悬浮物在25μg/L以下时再投运前置过滤器。凝结水进口母管水温超过50℃时，旁路阀自动100%打开，并关闭每个前置过滤器进出水门，凝结水100%通过旁路系统，保护前置过滤器和滤元不受损坏。

当前置过滤器系统旁路压差大于0.1MPa时，旁路阀打开，使100%凝结水通过旁路系统；前置过滤器进出口压差大于0.04MPa时，旁路阀打开，使50%凝结水通过旁路系统，另外50%凝结水流量通过没有失效的前置过滤器，失效前置过滤器进行反洗操作。

混床旁路阀：

凝结水进水母管水温超过50℃或混床系统进、出口压差大于0.35MPa时，旁路阀自动100%打开，并关闭每个混床的进出水门，凝结水100%通过旁路系统，保护树脂和混床不受损坏。

在机组初投时凝结水含铁量较高，当含铁量超过1000 μg/L时，混床旁路阀开启，凝结水量100%通过旁路排放。待人工检查凝结水符合进水水质要求，凝结水方可进入精处理混床系统，待有两台混床处于正常投运状态时，才可完全关闭旁路阀。

C10μg/L、阳离子电导率（252μg/L、SiO2当一台混床运行直到出水：Na ＋ s/cm或制水流量累积达额定值，这些条件任意一个达到时，盘上出现报警。先自动投运另外一台备用混床，再退出此混床。0.15）

3）再生系统

失效树脂从混床底部经树脂管道送入分离塔，在分离塔中进行擦洗（除去树脂表面吸附的杂质）、反洗分层后，处于上层的阴树脂送到阴塔进行擦洗、进碱再生，位于下层的阳树脂送到阳塔进行擦洗、进酸再生，然后阴塔阴树脂送到阳塔与阳树脂进行混合，混合树脂冲洗合格后转入备用。

体外再生大体步序：

混床失效树脂送至分离塔→阳塔备用树脂送至混床→分离塔树脂擦洗、分离并送出→阴树脂再生→阳树脂再生→阴树脂送至阳塔→阴阳树脂混合漂洗备用

2 运行控制

1）运行控制概述：

凝结水精处理控制采用4种控制方式，即程序控制（自动控制）、半自动控制、在LCD和键盘上对工艺系统远方控制和就地手动控制。凝结水精处理系统控制程序包括混床的投运、停运和再生程序等。控制范围包括前置过滤器、混床及体外再生单元；设计有前置过滤器投运、反洗及停运，混床投运、停运，再生步序等程序。程序的每一部分的完成由人工确认后进入下一部分的程序运行。另外，程序还设置手操控制方式。通过就地电磁阀箱的电磁阀也可对每一个阀门进行操作。控制系统采用微机监控，CRT显示及键盘操作。

2）精处理系统运行控制：

旁路阀的前后、前置过滤器前后、树脂捕捉器前后设有差压变送器。前置过滤器旁路阀前后的压力变送器，监测前置过滤器系统的压差。混床旁路阀前后的压力变送器，监测混床系统的压差。树脂捕捉器前后的差压变送器监测树脂捕捉器压差，当压差超过某一设定值时，树脂捕捉器所在列的混床停运，在确认备用床投运成功后，将失效混床退出运行，树脂捕捉器进行反冲洗。系统入口母管设有电导率表、温度变送器、压力开关。电导率表主要用来监测入口的凝结水水质；温度变送器用来监测系统入口母管凝结水的温度。压力开关用来监测混床入口母管的凝结水的压力。

每台前置过滤器、混床的入口设有流量计、升压旁路阀、压力变送器。流量计用来监测通过前置过滤器、混床的凝结水流量，通过流量计的输出信号，也可以累计周期制水量；升压旁路阀的作用是保证前置过滤器、混床在投运前，入口压力缓慢上升，防止压力升高过快对前置过滤器、混床内部结构产生冲击，压力的变化由压力变送器来监测。

每个混床的出口设有电导率表、硅表、钠表，主要用来监测混床出水水质，当某项出水指标不合格时，备用混床投运后，失效混床退出运行，进行再生。钠表和母管上的PH表是混床NH+4/OH-型运行时的主要监测仪表。

混床出水母管上设有电导率表、硅表、PH表，主要监测精处理系统的出水水质。前置过滤器、混床排气母管上设有液位开关，自动监测前置过滤器、混床充水是否充满。

3）精处理再生系统运行控制：

分离塔的本体上设置了超声波液位计，用来监测树脂和水的界面，控制阳树脂的输送终点。

阳、阴再生塔排水管上设置电导率表，监测阳阴再生塔内的树脂再生、清洗是否合格。

再生塔排气母管上设有液位开关，自动监测再生塔充水是否充满。

阳阴再生塔的冲洗水管上设有流量计，监测再生塔的冲洗水流量。

4）精处理辅助系统运行控制：

酸碱液稀释水管上设有流量计，调节阀门开度时指示流量。

稀酸碱液管上设有酸碱浓度计，指示再生用酸碱液的浓度。

冲洗水泵出口母管上设有流量计，指示泵启动后输送至各个部位的流量。

稀碱液管上设有温度变送器，通过温度变送器的输出信号控制三通调节阀的开度。

热水箱上配有温度变送器和液位开关。通过温度变送器的输出信号控制加热器的开、关及加热器投入的组数；液位开关控制热水箱的液位，防止低液位时加热器过热而导致加热器烧坏。

酸碱计量箱上设有带远传信号的磁翻板液位计，不仅具有就地显示液位的功能，而且具有信号输入PLC后在CRT画面上显示液位高低的功能。

5）凝结水精处理的水质：

项目典型启动正常运行

预计进水水质要求出水水质预计进水水质要求出水水质

悬浮固体μg/L 1000 ＜100 25 ＜10

溶解固形物μg/L 650 ＜50 100 ＜20

SiO2 （μg/L） 500 ＜50 20 ＜15

Na+ （μg/L） 20 ＜5 2～5 ＜1

Fe （μg/L） 1000 ＜100 15 ＜8

Cu （μg/L） __ ＜15 __ ＜3

Cl- （μg/L） 100 ＜10 20 ≤1

氢导（μs/cm） __ ＜0.2 __ ＜0.15

PH （25℃） 8~9 6.5～7.5 8～9 6.5～7.5

系统常见问题处理方法

1、精处理树脂管道堵

原因：精处理树脂输送管道较长，阀门开关故障等原因比较容易引起堵塞现象。1）、在输送树脂前后都应对管道进行冲洗。

2）、在输送树脂前应对混床及阳罐（储存罐）进行检查，确保内部工况正常。并保证无气，必要时充水排气。

3）、输送中送不动可对床体进行排气、反洗后进行重新输送。

4）、注意检查冲洗水泵运行情况，不正常时切换备用泵，进气时要及时排气，然后输送。

5）、二期树脂输送不动，若阀门开关正常情况可以对阳塔或高混进行充满水，对树脂管道进行冲洗后再进行输送。

6）、发生堵塞时要及时检查原因，及时汇报，及时处理，处理不了及时联系检修处理，防止树脂干到管道内。

2、精处理两套树脂混到一起

1）、输送树脂前对罐体进行检查。

2）、按票操作，监护人到位，防止误操作。

3）、输送树脂时注意检查冲洗水泵和压缩空气罐压力，确保水泵正常运行，不进气。防止因冲洗水泵无正常出力或无压缩空气影响树脂输送效果。

4）、输送树脂尽量在一个班组内完成，杜绝中途换人操作。

3、树脂分层存在问题处理

1）、混床中允许树脂的膨胀高度为100%，阴、阳树脂的体积为1:1，树脂分层要求反洗流量开始要大流量，然后逐减，从而达到良好的分离效果。罐体设有视孔

五个，正常界面在自下而上第三个视孔中间位置。

2）、对树脂进行彻底擦洗，去除表面附着的铁氧化物，除去破碎树脂颗粒。3）、可进NaOH进行侵泡2—4小时增加阳树脂的失效度，从而提高湿真密度达到更好的分离效果。

4）、树脂经过多次使用后阴阳比例会发生改变，出现阴树脂多或阳树脂多的情况，要求每次输送树脂要输送干净。当发生阴阳树脂比例不协调时（差别不大时应按程控自动输送调整）应手动进行调整，一般阳树脂较多应先送阳脂30--60秒后再按程控进行输送。尽可能不要进行手动调整。

4、进不去酸、碱或浓度提不上去

1）、检查酸、碱储存设备有充足的存量。

2）、检查酸、碱系统无泄露。

3）、检查酸、碱泵运行正常。

4）、检查系统阀门开关正常。

5）、确认酸、碱浓度计工作正常。

6）、对罐体进行排气、反洗。

7）、对罐体进酸、碱阀门段进行反冲洗。

8）、调整稀释水量。

5、酸碱泄露、碱管道堵塞

管道腐蚀等原因容易造成酸碱泄露。

1）、杜绝人为误操作引起的泄露。

2）、及时查找漏点，隔离漏点。

3）、及时汇报。

碱结晶是引起管道堵塞的主要原因

1）、冬季要求来碱浓度在30—33%之间。卸碱时一定要检查浓度合格。

2）、检查碱管道伴热、碱罐伴热要能够正常投运。

6、热水箱超温

采用电热水箱加热水以稀释碱液，可以提高阴交换树脂的再生效果。热水箱采用程控控制，会出现控制异常情况。运行中应保证热水箱温度不超过95摄氏度。

实时监控热水箱温度，程控不能停运要采用手动停运，手动停运不掉应及时打开排气门对热水箱进行卸压，（温度或压力过高视情况操作）打开进水门、操作系统对水箱内水进行置换。联系热控检修进行检查处理。若仍不能处理时应及时联系值长，在段上将热水箱电源停运。

7、阀门内漏

阀门内漏可能造成凝结水漏入空气系统，跑水等危险，是凝结水精处理运行的主要杀手。要求：

1）、初次投运高混一定要对系统严密性进行检查。

2）、高混停运后对系统进行检查，发现压力异常应查明原因。

3）、可以通过压力变化、温度变化来判断阀门是否内漏。

4）、有明显内漏阀门的设备不能投入运行，并做好与运行设备隔离的措施。

8、管道憋压、跑树脂、跑水

阀门无正常开关，管道故障等容易引起憋压、跑树脂、跑水。

1）、应检查阀门开关正确。泵运行正常，如有异常应及时停运设备，恢复系统在操作前状态，或解列设备。要求：

操作人员要有高度的责任心。精神状态良好。严禁误操作。

操作前、后要对设备进行全面检查，不能带病运行。

2）、操作前要做到事故预想，一旦发现异常能作出正确处理。

3）、运行中的高混尽可能的不进行消缺工作，如有需要应做好完善的防范措施或汇报领导停运处理。

4）、检修后或长期无使用的设备特别要检查底排门、排污门是否严密关闭。

（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）