大别山发电厂锅炉补给水处理系统设备的调试和优化(论文)

2019-03-11 19:03:00 zixun
大别山发电厂锅炉补给水处理系统 设备的调试和优化 赵一新(中国电力湖北黄冈大别山发电有限责任公司) 摘要:本文介绍和论述了黄冈大别山发电有限责任公司锅炉补给水处理系统设备的配置以及调试过程和调试过程中 的注意事项和可能存在的问题,并有针对性地提出优化设备系统的可行性措施。 关键词:火电厂;锅炉补给水;调试;优化 湖北黄冈大别山电厂一期 2×600MW 工程机组锅炉为超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉, 配套 HG 一 1970/25.4-YM4 锅炉,汽轮机为一次中问再热、单轴、四缸四排汽、凝汽式,型号为 50STF60 /N640—24.2/566/566。 该项目为中国电力在湖北第一个大型电源点,生产准备部门为了保证整体工程的进度,非常重 视补给水设备系统的调试和运行,制出高标准的除盐水,以便为锅炉的尽早打压清洗做好准备。同 时要求在调试的过程中,力争寻找水处理的最佳运行参数,使设备出力达到或优于设计要求,选定 最佳再生、恢复性清洗工况,我们配合调试单位组织技术力量,对锅炉补给水系统进行了调试和稳 定运行。 1 锅炉补给水处理系统工艺 大别山发电公司锅炉补给水处理系统,为东南电力设计院设计,正常运行系统出力为 100t/h。 设计水源为浮桥河水库水,该水质较稳定,含盐量常年在 80mg/L 左右;原水含悬浮物较少, 为 2.62mg/L 左右;硬度为 0.95mmol/L 左右;胶体硅所占的比例较高,为 2.83mg/L 左右。根据 超临界直流炉机组给水质量要求,对锅炉补给水预处理系统按超滤处理考虑,锅炉补给水处理系统 流程为:浮桥河水库水→生水箱→生水泵→自动反冲洗过滤器→UF(超滤)装臵→超滤水箱→超滤 水泵→强酸阳离子交换器→除碳器→中间水箱→中间水泵→强碱阴离子交换器→混床→除盐水箱→ 除盐水泵→凝结水补水箱。补给水处理主系统为两套超滤设备和两套一、二级除盐设备。 2 锅炉补给水处理系统调试 2.1 锅炉补给水予处理系统的调试 补给水予处理系统主要由自清洗过滤器、超滤本体装臵、加凝聚剂装臵、加杀菌剂装臵、超滤 反洗及加药系统、超滤清洗装臵、超滤自动控制和电气系统等组成。 工艺系统为:生水箱内的生水经生水泵后加入凝聚剂(聚合铝)和氧化剂(次氯酸钠) ,再经超 滤前臵自清洗过滤器过滤后进入超滤装臵,然后进入超滤水箱。 主要作用:去除悬浮物、细菌、大分子有机物和胶体为后续的除盐处理提供合格的进水,以保 证整个系统的安全、经济运行,其出力为 2×70t/h(不包括超滤反洗水)。 2.1.1 自清洗过滤器的调试: 自清洗过滤器和超滤本体装臵作为一整体串联运行。 由于水中无机物、 有机物及微生物的污染, 超滤装臵在运行 30 分钟后需自动进行反洗。当污染严重透膜压差达到 18PSI 时,需进行化学清洗。 锅炉补给水系统设臵两套自清洗过滤器,每套过滤器采用 4 个 3in(7.62cm)的过滤单元,过滤精度 为 100?m,每台产水量为 120m /h。叠片过滤器分为过滤状态和反洗状态两种运行状态,产水周期 3 为 30min,与超滤装臵反洗时间同步。 2.1.2 超滤系统的调试: 1 超滤装臵采用全流过滤、定时频繁反洗的全自动连续运行方式。超滤装臵设臵了两套,每套装 臵设计出力为 80m /h,回收水率为 90%。设计运行程控步序为:运行 20~30min,反冲洗 30s。超 滤膜可通过定期反洗和化学清洗, 以恢复超滤膜的透水能力。 当超滤装臵的进出口压差超过 0.06MPa 时报警,等待化学清洗,化学清洗频率暂定为 2~3 个月。 2.1.2.1 超滤系统的冲洗: 为了保证膜元件安装后不被系统管路中的杂物损坏, 超滤系统装膜前对超滤系统中每一条管路, 包括进水管、反洗水管及化学清洗管路等进行了冲洗。系统冲洗干净后,为了保证下一步超滤膜元 件安装后的首次反洗用水,在超滤水箱中保有不低于 2m 液位的清水。 2.1.2.2 超滤膜的安装: 超滤膜为德国产 Membrana 内压式中空纤维膜,每套安装 l8 根膜元件。超滤膜与外壳为一体化 结构。超滤膜元件安装后,因超滤膜在出厂时已充入保护液,立即进行了彻底冲洗。冲洗时,首先 切换系统至上反洗进水,下反洗排水,启动反洗水泵,反洗至出水清澈,再切换至下反洗进水,上 反洗排水,反洗至出水清澈,冲洗结束。 2.1.2.3 超滤系统反洗: 原水在通过超滤膜时,水中杂质在滤膜表面截留。所有截留的杂质都会在膜的表面沉积而增加 膜的过滤阻力,导致过滤流量下降,需通过滤膜的反洗来除去截留的杂质,恢复膜通量而保证出水 能力。反洗时,对每一组滤筒进行反洗,反洗水为过滤后的水,反洗水量为过滤水量的 2.5~3.0 倍,流量控制在 160~185m /h 左右。反洗时,反洗水要加氯,以杀死附着在超滤膜面的细菌、微 生物和藻类。根据厂家设计:加氯反洗一般控制氯离子质量浓度为 5mg/L,流量为 185m /h 左右, 反洗水泵出口压力为 0.15MPa,反洗时间为 60s;脱氯反洗流量为 185m /h 左右,反洗水泵出口压 力为 0.15MPa,反洗时间为 24s。结束时,反洗出水水质比较干净。 2.1.2.4 超滤系统清洗: 超滤系统运行一段时问后,水中的杂质会使膜的分离性能下降,即发生膜污染,导致膜的透水 量或分离能力下降。此时,应采用化学清洗剂对超滤膜进行清洗,以恢复膜通量和截留率。化学清 洗需要根据原水水质和超滤膜的污染物类型来选择(如酸清洗金属氧化物, 碱清洗有机物) , 常用两 种清洗剂联合、连续使用,以增强清洗效果。 大别山电厂超滤系统化学清洗采用循环清洗,化学清洗要制定操作卡,严格按照操作卡执行, 在化学清洗前,首先要对化学清洗系统和设备进行水冲洗,保证系统的清洁,否则系统里的锈蚀无 和其它杂质反而对膜组件造成污染。 具体的清洗原则为: 每种药剂清洗为原水侧进药, 浓水侧回流。 清洗分两个阶段:第一阶段用质量分数 30%的 NaOH 调 pH 至 l2,加入 NaCIO 溶液,使总氯质量浓度 达 200mg/L,并加热至 35℃进行氯洗循环清洗 30min(或根据有机物污染的程度,适当增加循环时 间,并观察 PH 值的下降、保持的趋势) ,然后浸泡 25min(根据情况适当延长浸泡时间) ,最后将清 洗液全部放掉,启动超滤清洗水泵进行满水、冲洗,对冲洗出水进行采样观察并测试 PH 值,直到冲 洗至中性方可;第二阶段配盐酸酸洗液(初次酸洗用盐酸,以后的酸洗采用柠檬酸进行) ,用氨水调 pH 至 2.0,并加热至 35℃进行酸洗 25min(根据膜组件的污染程度进行时间的决定,可适当延长进 酸循环时间) ,然后浸泡 25min(根据情况适当延长) ,酸洗完后排放酸液,启动超滤清洗水泵进行 清洗并采样观测水样的透明度和测试 PH 值,直到出水清澈,PH 接近中性为止。 2.1.2.5 超滤系统出水水质: 超滤装臵胶体硅去除率:≥99%(10℃); 产水水质:SDI<2; 浊度:≤0.10FTU; 悬浮物质量浓度<1mg/L。 2.1.2.6 超滤系统调试问题及分析 2 3 3 3 3 设备供应商提供的清洗方式为碱/氯洗和酸/氯洗单独进行。投运初期,单独清洗后可以较好 地恢复其产水率为 90%左右。但运行一段时间后,清洗后系统差压在再启运 20min 内迅速升至 0.06MPa 以上,产水率降为 75%左右。进行多次单独清洗后,差压仍然在短时问内很快上升,产水 率也下降至 80%左右。经分析,认为碱/氯洗和酸/氯洗单独进行不能有效同时去除有机物和金属 氧化物,改用碱/氯洗和酸洗联合清洗工艺后,洗后系统差压上升较慢,而且产水率降低速度有了 明显的减缓。 2.2 离子交换除盐设备的调试 离子交换除盐系统设备主要有:阳离子交换器、除二氧化碳器及中间水箱、中间水泵、阴离子 交换器、混合离子交换器、除盐水泵、阴树脂复苏罐、阳树脂复苏罐、再生加热水箱、废水排放、 酸碱贮存及计量系统设备。 工艺系统为:超滤水箱内的水经超滤泵后加入还原剂(NaHSO3)再依次流经阳离子交换器、除 二氧化碳器及中间水箱、中间水泵、阴离子交换器、混合离子交换器进入除盐水箱,再经除盐泵补 入凝补水箱(或旁路到凝补水箱) 。 主要作用:除去超滤水中阴、阳离子,确保进入除盐水箱的水质符合标准。 除盐设备系统采用一级复床加混床串联运行方式。一级除盐设备采用无顶压逆流再生方式;混 床程控采用采用同步再生方式。 再生酸碱废水及冲洗水排入废水收集池(有效容积 150m ) ,在该池上设有废水输送泵将废水转 送至工业废水处理站进行处理。废水输送泵可根据废水池的液位启动和停止。 2.2.1 阳离子交换器的调试 2.2.1.1 阳离子交换器内部的检查 (1)配水装臵:支母管上的法兰连接紧密无间隙;支管应保持水平,开孔均匀;与布水装臵连接的 衬胶应完整、无破损。 (2)出水装臵:与多孔板连结问隙小于 0.25mm;水帽无破损,缝隙小于 0.3mm;水帽材质 316L; 手试紧固程度(不可动)。 (3)中间布水装臵:支母管上的法兰连接,紧密无问隙;支管材质 316L;母管保持水平;T 形绕丝 支管问隙小于 0.3mm;支管的支撑与固定牢固;布酸装臵连接的衬胶部分完整无破损。 2.2.1.2 阳离子交换树脂的装填 阳离子交换树脂为江苏苏青公司产的强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂,型号为 001×7。阳离子 交换器直径为 2200mm, 树脂层高度为 2200mm(带压脂层), 采用水力装填。 装填阳离子交换树脂 6100kg, 反洗观察其高度约至中排以下,继续装填阳离子交换树脂 600kg 至中排以上 200mm。装填树脂的过 程中,交换器中排以下有一定水位,并派专人负责监视每袋树脂的包装商标及颜色。绝对不允许将 塑料袋、麻绳、树脂标签卡等装入交换器内,且阳离子交换树脂和阴离子交换树脂不可装错,更不 允许混在一起。 2.2.1.3 阳离子交换树脂的反洗 手动操作进行大反洗,洗出细小的树脂颗粒和密度小的颗粒以及可能带入的杂质。启动超滤水 泵,手动控制流量,从观察孔观察反洗情况,尽最大的流量进行反洗,从反洗出口管观察水样透明 度和颜色,直到无杂质、悬浮物,水质透明为止。 2.2.1.4 阳离子交换器转入正洗,从正洗出口管观察水样透明度和颜色,直到无杂质、悬浮物,水 质透明,出水硬度小于 50?mol/L 时,回收于除盐水箱。此软化水可用于树脂的首次再生。 2.2.2 除二氧化碳器的调试 除二氧化碳器的主要作用是除去水中的游离二氧化碳(简称除碳), 以降低阴离子交换器的负荷, 同时能降低运行费用。 2.2.2.1 除碳风机内部检查 3 3 检查除碳风机,确认转动方向是否正确。检查除碳器的承载格栅,确认无裂纹、无缺损。 2.2.2.2 多面球的装填多面球采用人工装填,搬运和储存过程中应小心避免损坏袋子,防止其泄露 和受污染。装载过程中派专人负责小心、缓慢、少量倾倒,且不能将任何包装物(塑料袋、包装纸、 线头、合格证等)倒入罐内。 2.2.2.3 中间水箱的冲洗 封闭人孔后,启动除碳风机,用阳离子交换树脂床出水冲洗除碳器,通过中间水箱底排进行底 部冲洗,同时溢流排放,直至排水清澈。排空后安排施工人员进入除碳器水箱,进行人工清理,最 后用面团彻底清理干净底部残渣。 2.2.3 阴离子交换器的调试 2.2.3.1 阴离子交换器内部的检查 阴离子交换器,检查项目如下: (1)配水装臵同阳离子交换器; (2)布碱装臵与阳离子交换器的中排装臵同; (3)出水装臵与阳离子交换器的出水装臵同。 2.2.3.2 阴离子交换树脂的装填 阴离子交换树脂为江苏苏青公司产的强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂,型号为 201×7。阴离子 交换器直径为 2500mm,树脂层高度为 2800mm(带压脂层),采用水力装填。先装填阴离子交换树脂 8700kg,反洗观察其高度约至中排以下,继续装填 700kg 至中排以上 200min。装填树脂的过程中, 交换器中排以下有一定水位。 2.2.4 混合床的调试 2.2.4.1 混合床内部检查 (1)布水装臵同阳离子交换器的布水装臵; (2)进碱装臵与阳离子交换器大致相同; (3)中间排水装臵与阳离子交换器中的中排装臵大致相同; (4)出水水帽与多孔板连结间隙应小于 0.25mm, 水帽无破损, 缝隙小于 0.3mm, 水帽材质为 316L, 紧固程度为手试不可动。 2.2.4.2 混合离子交换床树脂的装填 混合离子交换器的直径为 1800mm,混合床树脂层高度为:阳离子交换树脂层 500mm;阴离子交 换树脂层 1000mm。采用水力装填。先装填型号为 001×7 MB 的阳离子交换树脂约 1000kg,反洗后将 高于中排中部的树脂用小铲子盛到袋子中拿出。继续装填型号为 201×7MB 的阴离子交换树脂约 1800kg,装填树脂的过程中交换器内有一定水位,专人负责监视每袋树脂的包装商标及颜色。绝对 不允许将塑料袋、麻绳、树脂标签卡等装人交换器内,且阳离子交换树脂和阴离子交换树脂不可装 错,更不允许混在一起。 2.2.5 酸、碱喷射器的抽吸试验 2.2.5.1 酸喷射器的抽吸试验 将阳离子交换树脂床水位通过中间排水门排放至无水排出。将酸计量箱注满清水,全开阳离子 交换树脂床进酸门、阳离子交换树脂床中排门、阳离子交换树脂床酸喷射器出口门,启动自用除盐 水泵,开启再生水泵出 口门和阳离子交换树脂床酸喷进水门。 通过控制阳离子交换树脂床酸喷射器进水门的开度,将阳离子交换树脂床喷射器人口流量控制 在(5m/h)×3.14×(1.1m)=19m/h 左右,打开阳离子交换树脂床酸计量箱出酸门。当喷射器抽吸量 大于 7cm/min 以上时,认为抽吸试验合格。 混合床酸喷射器入口流量为(5m/h)×3.14×(0.9m)=12m/h。当喷射器抽吸量大于 5cm/min 以上时,认为抽吸试验合格。 4 2.2.5.2 碱喷射器的抽吸试验 当阴离子交换树脂床碱喷射器人口流量为(5m/h)×3.14×(1.25m)=24.5m/h 时,喷射器抽吸 量大于 7cm/min 认为抽吸合格(抽吸量指计量箱液位下降的速度)。具体操作同酸喷射器。 当混合床碱喷射器入口流量为(5m/h)×3.14×(0.9m)=12m/h,喷射器抽吸量大于 5cm/min 以上时,认为抽吸试验合格。 3 一级除盐水的制备 3.1 设备的再生 3.1.1 阳离子交换树脂床的再生 阳离子交换树脂床首次再生用酸量为正常的 2 倍,质量分数为 5%,再生流量为 12~19t/h。 再生结束后,关闭酸计量箱出口门,喷射器流量不变,进行臵换后正洗。洗至出水酸度稳定、P(Na) ≤300L 时,即可投入运行。阳离子交换树脂床的再次再生应视一级除盐出水水质的情况,决定是否 需要。 3.1.2 阴离子交换树脂床的再生 阴离子交换树脂床首次再生用碱量为正常量的 2 倍, 质量分数为 4%, 再生流量为 15~25t/h。 再生结束后,关闭酸计量箱出口门,喷射器流量不变。进行臵换后正洗。正洗至电导率≤5/cm;二 氧化硅质量浓度 P(SiO)≤100?g/L。阴离子交换树脂床的再次再生视一级除盐出水水质的情况,决 定是否需要。 3.2 一级除盐出水水质 一级除盐系统出水硬度为 0?mol/L;电导率为 4?S/cm;二氧化硅质量浓度为 80?g/l。 4 二级除盐水的制备 4.1 设备的再生 4.1.1 阳离子交换树脂的再生 阳离子交换树脂床首次再生用酸量为正常的 2 倍,酸质量分数为 3%左右,再生流速为 5m/h, 流量为 12t/h。 4.1.2 阴离子交换树脂的再生 阴离子交换树脂床首次再生用碱量为正常的 2 倍,碱质量分数为 2%左右,再生流速为 5m/h, 流量 12t/h。 4.1.3 正洗 再生后,阴离子交换树脂正洗。阴离子交换树脂正洗后,可大正洗。当大正洗至出口水≤10?S /cm 时,可进行混合。 4.1.4 树脂混合 混合前,应将混合床内水垫层放至树脂层面上 150~200mm 处。混合时, 慢慢开启混合床的压缩 空气门,维持入口表压 0.1MPa,使阴、阳离子树脂充分混合(空气量不宜过大,否则会使树脂过分 膨胀影响混合效果),混合时间不超过 3min。 4.1.5 混合后树脂正洗混合后进行正洗,当出口水电导率≤1?S/cm;SiO2≤20?g/L 时,可投入运 行。 4.2 二级除盐出水水质 二级除盐水出水水质:硬度为 0?mol/L;SiO2 为 10?g/L;电导率为 0.12?S/cm。 4.3 混合床调试问题及分析 4.3.1 混合床树脂装填的数量是按照树脂的湿视密度和设计院设计的装填体积进行计算、装填的。 但是,阳离子交换树脂装填后,反洗时常发现树脂层高度超过中排,须将高于中排中部的树脂用小 铲子盛到袋子中拿出。 4.3.2 混合床树脂首次再生合格后,第二天树脂又出现了分层。分析原因为树脂混合时间不够,没 5 有混合好。补救措施是采用 0.1MPa 的压缩空气混合 3min。正洗合格后,静臵观察没有再出现分层 现象。 5 调试过程中存在的问题整改措施 5.1 介质流量控制:调试过程发现,当两套超滤装臵同时运行,启动两台生水泵的时候,一台生水 泵电机会过流。检查后发现,每台生水泵的变频压力点都取自各自的出口电接点压力表上,其运行 方式为稳压运行;当两台同时启动时,各自的压力点不平衡,发生流量严重偏流现象;其中一台生 水泵的电流会超出其额定电流。同设计院、设备厂家、业主单位沟通后,把三台生水泵的变频压力 取样点都移至生水泵出口母管上,但故障依旧。故需要加装工频远控启停指令,当启动第二台生水 泵时, 运行方式应自动切换为一台工频一台变频(目前没有设臵远控工频启停指令, 但人为手动可以 实现)。 5.2 加药剂量控制:系统加药调试过程中发现,生水泵出口母管杀菌剂浓度过高。把加药泵冲程和 频率调到较小(<10%)时其浓度依然较高。检查后发现,杀菌剂加药泵共两台,加药点在超滤反洗水 管及超滤给水管,加药泵为同一型号,但两条管路中的介质流量差异较大(反洗水量>200t/h,给水 量<100t/h), 导致超滤给水管路中加杀菌剂的剂量无法调整到合适药量。 需要将给水加杀菌剂泵更 换为小出水力的计量泵。 5.3 系统阀门问题 5.3.1 调试过程中多次出现手动碟阀开关指示与实际不符的情况。即指示为开,实际为关或半关半 开状,且阀杆可自由操作。拆开检查后发现,阀芯与操作手柄不能同步,重新定位后故障解决。需 要将设备上此类阀门重新校核定位,以确保操作有效,保障设备安全稳定运行。 5.3.2 一级除盐设备再生过程中发现,阴离子交换树脂床出口门从发出开指令到阀门开到位整个过 程所需时间为 70S,开到位时间过长,需要调整或更换阀门。 5.3.3 阴离子交换树脂床和阳离子交换树脂床上的气动执行机构需要气压在 0.5MPa 以上才能执行到 位,这一方面是因为压缩空气质量不好,另一方面需要把程控柜里相关电磁阀的气压调整合适。 5.3.4 中间水泵、生水泵及除盐水泵出口门为手动阀,操作不变,可以考虑更换为电动阀门,实现 自动控制或上位机远程点动。 6 调试结论 通过一阶段的调试,大别山发电厂锅炉补给水处理系统设计较比较合理,设备性能优良,出水 水质良好,能够满足机组一般运行工况的需求。 但是根据我们的观察和运行经验来判断,也存在一定的问题,如:超滤水箱的容量有点小,只 有一个 500 吨的水箱,估计超滤设备在运行中出力会逐渐降低,因为差压增加后自动清洗的频率增 加,自用水量会增加,会影响后续设备的出力,根据实际情况需要增加模组件(滑架上还有两个组 件的空位) ;生水直接进入自清洗过滤器,前面没有预过滤设备,在雨季生水品质变坏时,自清洗过 滤器满足不了制水的需要,自动清洗频繁甚至堵塞,会影响整个系统的出力;同时自清洗过滤器漏 掉的微小颗粒进入超滤设备,也会造成超滤设备的差压短时间增加,致使超滤设备频繁清洗,差压 长时间难以降下来需要化学酸洗,缩短了超滤化学清洗的周期,严重影响制水量,需要有机会的话 增加生水预处理设备。 附件: 作者简历:赵一新,大学文化,技师,1990 年毕业于北京电力高等专科学校化学专业,先后在山西 神头发电公司和黄冈大别山发电公司发电部工作。 通讯地址:湖北黄冈大别山发电有限责任公司(麻城)发电运行部; 邮编:438300; 电子信箱:654415968@qq.com 手机:13477666008。 6
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