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浅析影响粉末覆盖过滤器铺膜效果的因素

                    浅析影响粉末覆盖过滤器铺膜效果的因素
                                              杨建平
                        兰州西固热电有限责任公司 甘肃兰州
    【摘 要】对于直流炉而言,凝结水精处理作为降低水汽系统中腐蚀产物和溶解盐类的唯一途径,其出水水质直接决定着锅炉给水的品质。因此,提高凝结水精处理系统的运行性能,对于确保热力系统的安全和经济运行具有至关重要的作用。本文从直流空冷机组的水质特点、粉末覆盖过滤器在超临界直流空冷机组中的应用以及影响粉末覆盖过滤器铺膜效果的因素等几个方面分析粉末覆盖过滤器在超临界直流空冷机组中实际运行与调整。直流空冷机组的最大的特点就是凝结水中含铁量较高,因此在大部分的空冷机组中都配备了覆盖过滤器,所以粉末覆盖过滤器中的运行调整和铺膜效果就成为了粉末覆盖过滤器的关键所在,只有改善了粉末覆盖过滤器的铺膜效果才能保证覆盖过滤器的除铁效果,从而进一步改善水汽品质。
    【关键词】粉末覆盖过滤器;空冷机组;铺膜效果;除铁效果
    1、系统概况
    我厂目前有2×660MW国产超临界直接空冷燃煤机组,于2009年12月通过168小时满负荷试运行。每台机组设1套凝结水精处理系统,系统由3×50%凝结水量的中压粉末树脂覆盖过滤器和3×50%球形高速混床构成,运行方式均为2运1备。
    粉末过滤器单元设计参数:
    (1)粉末过滤器直径(外径×壁厚):1756mm×28mm;内设导流筒;
    (2)最大/正常出力:936.3/826.1m3/h;
    (3)滤元数量:348根/台;
    (4)泵流量:铺膜泵300m3/h;保持泵80m3/h;注射泵15m3/h;
    (5)铺膜箱:容积3m3;直径1500mm。
    2、空冷机组的水质特点
    (1)凝结水含盐量低且稳定
    由于采用空气冷却,不存在常规水冷式机组凝汽器泄漏,污染凝结水的问题,因此其凝结水含盐量明显低于常规水冷机组,数值大小仅决定于蒸汽品质及系统腐蚀产物。
    (2)凝结水温度高
    由于空冷机组的背压比水冷机组高,所以空冷机组凝结水温度比水冷机组要高,一般空冷机组凝结水温度可达60~70℃,比大气环境温度高出30~40℃。因此,凝结水如采用离子交换处理,其所用树脂必须耐温性能好。
    (3)空冷系统庞大,导致凝结水中铁、溶解氧、CO2等含量高空冷机组由于冷却面积和系统庞大,且在高真空条件下工作,因此漏入空气的机会增大凝结水中CO2、溶解氧含量增加,也正因为其系统庞大,凝结水中金属腐蚀产物(铜、铁)增多(特别是试运期间)。一般可通过加氨的方法提高凝结水PH值,减缓腐蚀速率。
    根据水质特点就决定了精处理系统的配置方式,大多数的空冷机组均配备了粉末覆盖过滤器和高速混床,也有的厂设有前置阳床、电磁过滤器等其他的设备,但终其根本原因就是为了降低系统中的腐蚀产物,改善机组水汽品质,所以在直流空冷机组中精处理系统的运行调整就成为了化学专业的工作重心。
    3、影响粉末覆盖过滤器铺膜效果的因素
    对于超临界直流锅炉而言,对凝结水进行处理是降低水汽系统中杂质含量的唯一途径,而其中粉末覆盖过滤器的主要作用就是去除凝结水中的铁腐蚀产物,一般对悬浮铁去除率可达80%以上。另外,粉末过滤器还对延长后续高混单元的运行周期和保护高混树脂不被污染起到积极的作用。对于粉末覆盖过滤器来说,影响其除铁及悬浮物效率的因素最主要的就是粉末覆盖过滤器的铺膜效果,那么影响粉末覆盖过滤器铺膜效果的因素通过笔者长时间的摸索和实践总结出主要由以下几点。
    ①粉末覆盖过滤器的爆膜效果。粉末覆盖过滤器的爆膜效果对其铺膜的影响可以说是最主要的因素。因为在铺膜的过程中是通过铺膜泵将溶解的树脂粉末通过过滤器滤元打循环,水通过滤元后返回到铺膜辅助箱,树脂粉末则吸附在滤元表面形成过滤层。如果爆膜效果不理想的话,就会导致在滤元的表面残留有大量的已经失效的粉末树脂,这样就会影响滤元的通量,当进行铺膜的过程中该部分的滤元就不能通过溶解的树脂粉末,从而也就直接影响过滤器的铺膜效果。要想使爆膜效果好首先要保证爆膜时压缩空气的压力、水位以及进气爆膜的次数。通过比较一般将压缩空气的压力保持在0.5-0.6MPa左右爆膜效果是比较理想的,如果压缩空气压力太高会使滤元松动导致过滤器短路,甚至损坏滤元。我厂爆膜水位分为三个阶段,第一阶段是水位在滤元底部,进压缩空气三次;第二阶段是水位控制在滤元的中部,进压缩空气三次;第三阶段是水位保持在滤元的顶部,进压缩空气三次。也有的厂爆膜时最开始的时候水位分别在滤元的顶部、滤元的中部、滤元的底部进行爆膜。就其中两者的爆膜效果而言如果树脂分配比合理且过滤器滤元并无太多残留物的情况下并无太大差别,如果本身滤元有较多的残留量的话效果就会很明显。其原因为后者水位逐渐降低进行爆膜,爆膜的过程中随着水位不断降低,在水面以上的滤元部分越来越多,在进压缩空气时压缩空气会选择阻力较小的的上部滤元优先通过,这样会使一部分压缩空气未起到爆膜的作用,所以会影响其爆膜效果。如过滤器爆膜效果不好的情况下则应适当的增加爆膜次数、清洗滤元,如果滤元污堵较严重的应考虑更换新的滤元。
    ②树脂粉末的浓度。当过滤器进行铺膜时为了保证其铺膜效果,应使树脂粉末的浓度不宜过高,如浓度过高则进入过滤器的树脂粉末溶液还未完全吸附在滤元表面上而沉积在滤元的底部,这样会出现上部滤元膜层较薄甚至不能全部覆盖滤元的情况,而下部由于沉积过多的树脂粉末而出现滤元之间的粘连。我厂每台过滤器用粉末树脂为20袋(每袋10kg,共200kg),铺膜过程中分三次进行溶解注射,每次溶解两位6袋、7袋、7袋,通过铺膜箱再循环溶解均匀后进行注射铺膜,通过多次试验铺膜效果很好。这样保证了树脂粉末浓度适中,使粉末树脂有充足的时间来和滤元解除吸附,从而铺膜效果较理想。
    ③铺膜时的循环流量及注射时间。保证一定的循环量是保证铺膜效果必不可少的因素。只有循环量足够才能保证滤元上部和下部的膜层厚度一致。一般情况下过滤器滤元下部的膜层要比上部滤元的膜层要厚一些,这是因为树脂粉末本身的重力使之自然下沉的原因,只有达到一定的循环量使树脂粉末溶液能够充分的在滤元上部下部进行循环,所以循环量必须达到设计的铺膜泵的额定出力,才能保证滤元的铺膜效果。另外注射速度也不宜太快,如果注射时间过短会导致大量的粉末树脂不能完全吸附在滤元表面,造成粉末过滤器铺膜效果欠佳。
    ④树脂粉末的配比。粉末树脂和纤维粉形成的絮凝物体积大小和絮凝情况是影响铺膜效果的重要因素之一。絮凝物体积大则容易造成滤元上部难以铺膜,滤元表面铺膜不均匀、滤膜疏松的现象;絮凝物体积过小则易使滤膜过于致密,造成系统初始压差偏大。有的厂采用树脂粉末和纤维粉进行配比进行铺膜,所以一定要掌握好两者之间的比例,一般情况下在机组启动阶段树脂粉和纤维粉的比例为2:1,在正常运行时一般采用4:1,可以通过沉降试验可以了解粉末树脂的混合絮凝情况,对后续铺膜有指导意义。试验方法为将粉末树脂和纤维粉按照一定比例添加混合搅拌一定时间后静置15min,观察其沉降体积,符合要求的体积应在250mL~600mL之间。此外上清液的透亮程度也是衡量混合效果的因素之一,应尽可能将上清液的浑浊程度减到最小,以防止产生过高压差而引发的滤元运行寿命损失以及可能造成对滤元孔道的堵塞。如果纤维粉比例过大会导致滤元表面附着力较强,失效时难以从滤元表面爆下来,从而影响爆膜效果。
    我厂经过摸索调整以后改善了粉末覆盖过滤器的铺膜效果,除铁效率有了很大的提高,系统出水含铁量均可达到国标GB/T12145-2008《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》中的要求。如下图所示:

    综上所述,粉末覆盖过滤器的运行监督归根结底是调整好粉末覆盖过滤器爆膜、铺膜的各参数,保证良好地爆膜及铺膜效果,从而才能有效的提高粉末覆盖过滤器的运行效率,降低凝结水系统的含铁量,保证各水汽品质。
参考文献
[1]《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》GB/T12145-2008
[2]《超临界火力发电机组水汽质量标准》DL/T 912-2005
[3]大唐景泰电厂化学运行规程、设备技术协议和设备图纸等技术资料


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