凝结水精处理阳树脂硫酸再生系统优化分析

凝结水精处理阳树脂硫酸再生系统优化分析

宫秋夏

济南华闻节能工程技术有限公司 山东济南 250100

摘要：在我国快速发展过程中，市场经济在快速发展，社会在不断进步，本文以某项目凝结水精处理系统阳树脂浓硫酸再生系统为研究对象，重点考察了浓硫酸稀释和硫酸存储系统的运行状况。结果发现，在阳树脂再生时，由于浓硫酸稀释散热的不及时，会导致混合三通后的稀酸管道颤动和混合三通有被灼烧的痕迹。在系统运行一段时间后，浓硫酸计量泵入口管道泵入口过滤器被酸泥堵塞导致管线流量降低。本文通过理论分析和试验验证，发现了阳树脂再生系统稀酸管道颤动和浓硫酸烧管的形成原因，并提出了改进方案和优化运行方式。通过增加稀释水的流量和修改混合三通的布置，解决了管道颤动和“烧管”的问题，另外，增加了定期清洗和提高浓酸储罐传输管出口高度来防止酸泥的形成。

关键词：凝结水精处理系统；再生；浓硫酸；颤动；烧管；酸泥

引言

传统的电厂凝结水精处理阳树脂再生用的原料是盐酸，盐酸的挥发性决定了盐酸在使用过程中不断地挥发出有毒气体，对人体和环境都会带来危害，同时浓盐酸的浓度比浓硫酸低很多，在存储和运输方面需要消耗大量的财力和物力,此外在炎热的夏天运输盐酸还会有一定的危险性，因为盐酸在温度越高时挥发量越大，但这些有毒气体又不能直接外排，导致运输车酸罐内的压力不大增大，加之盐酸有强烈的腐蚀性，在酸罐薄弱处有可能发生爆炸事故。同时盐酸的强烈腐蚀性使得它在使用中对设备的要求非常苛刻，需要在盐酸存储设备和运输管线内壁加一层防腐材料，导致这些设备管线的成本以及以后的维护保养需要一大笔资金。最后盐酸再生阳树脂产生的废水中因为含有大量的Clˉ，不能作为脱硫的工艺水，目前环保非常严格废水不能随意外排，加之含有Clˉ的废水处理比较困难，成为影响电厂正常运行的重大因素。为了解决上述问题，本文研究出一种用于电厂凝结水精处理阳树脂再生的新工艺，可以有效的解决上述问题。

1凝结水精处理系统作用

凝结水杂质一般有3个来源，一是凝汽器泄漏，二是水汽系统金属腐蚀产物带入，三是空气漏入及补给水带入。对于高参数机组，蒸汽溶解带盐能力很高，为了保证汽轮机不积盐，机组安全、经济运行，需要通过凝结水精处理系统去除凝结水中悬浮物、腐蚀产物及其他杂质，降低凝结水系统的含盐量和电导率。火电厂直流炉机组和亚临界压力及以上参数汽包炉机组，几乎均要求设置凝结水精处理系统，其不仅要在机组正常运行和启动时有效去除凝结水中的腐蚀产物、溶解盐和悬浮性杂质，而且在凝汽器泄漏时要在一定时间内有效去除凝结水中的杂质，为机组按正常程序停机争取时间。

2凝结水精处理阳树脂硫酸再生系统优化分析

2.1精处理混床智能控制技术

鉴于目前树脂输送检测装置的局限性，西安热工研究院有限公司研发出以图像智能识别技术为核心的精处理混床智能控制中心，可提高树脂体外输送的精确度，降低精处理运行效果对人员技术水平的依赖性及运行的自动化和智能化程度。精处理混床智能控制中心主要用于电厂凝结水精处理系统的精细化管理，对精处理混床状态、树脂性能、再生消耗水量及酸碱量进行有效监控，有助于运行人员及时发现异常状况并进行处理。精处理混床智能控制中心主要包括以下模块：1）树脂输送图像智能识别控制系统；2）高速混床树脂编号跟踪程序；3）凝结水精处理系统各个运行程序自用除盐水量统计程序；4）用酸量、用碱量统计程序；5）高速混床运行周期长度、周期制水量、氢型运行吸收氨量统计程序；6）高速混床及树脂再生参数记录程序；7）高速混床运行指标记录程序；8）凝结水精处理系统参数数据库；9）形成高速混床及树脂再生参数报表；10）形成高速混床运行指标日报表。

2.2高速混床优化

精处理系统工艺复杂，部分电厂精处理高速混床及再生设备投运后周期制水量达不到设计要求，甚至仅为设计值的1/3，导致再生频繁，再生废水量大幅增加。对此，可通过高速混床优化及再生设备优化，提高周期制水量，降低再生废水量。（1）增大阳树脂比例，提高阳树脂工作交换容量。机组采用OT方式运行时，凝结水pH值控制在9.0~9.2，氨质量浓度一般为0.3~0.5 mg/L，而氯离子、硫酸根、钠离子等其他离子质量浓度在1 μg/L以下，需交换的阳离子量远高于阴离子量，因此建议高速混床（氢型）运行时，阳树脂与阴树脂体积比例为3∶ 2或者2∶ 1。（2）提高树脂体外输送质量，精确控制高速混床内的树脂体积和配比，不仅可改善高速混床运行效果，而且可降低单次再生自用水量。如广东某厂采用该技术后，单次再生自用水量从340 m3下降至260 m3，下降了23%。（3）采用双层多孔板式布水装置，替代原有穹形挡板加多孔板拧水帽式的进水分配装置，提高高速混床的布水均匀性，降低运行阻力，避免因进水冲击损坏布水装置造成偏流而降低高速混床周期制水量。某超超临界机组采用双层多孔板式布水装置后，高速混床（氢型）运行时的周期制水量由改造前6.6万m³增大至10.9万m³，再生废水水量大幅下降，改造效果明显。

2.3混合三通烧毁问题解决方案

通过现场的检查，我们可以确定是混合三通布置不合理造成了残留的浓硫酸和稀释水的反应放热积累，进而烧毁部分衬塑管件。同时，更换了混合三通、大小头，延长了阳树脂再生步序中进酸完成后的水冲洗时间，保证了在混合三通位置没有稀释水的残留。自完成改造以来，已经运行了半年多，管道没有发生过泄漏和“烧管”现象，这也印证了这次改造的合理性。

2.4再生废液中氯离子减排技术

影响电厂脱硫废水处理系统末端废水量的1个重要因素是浆液中氯离子的质量浓度，一般要求氯离子质量浓度控制在15000mg/L以下。而凝结水精处理系统再生废水排放量约占全厂高盐废水排放量的50%以上，若将凝结水精处理系统阳树脂的再生剂由盐酸改为硫酸，那么再生废液中的氯离子将会被硫酸根离子所代替，这将明显减少脱硫系统补充水中氯离子的质量浓度，从而提高脱硫废水中浆液的浓缩倍率，减少脱硫废水处理系统末端废水排放量。而增加的硫酸根离子最终转化为石膏，以固体的形式排出脱硫废水处理系统。2017年4月，对辽宁某电厂二期凝结水精处理系统和锅炉补给水系统阳树脂再生工艺进行硫酸改造，投运后该厂工业废水中氯离子平均质量浓度由370mg/L降至150mg/L，使用硫酸再生后1年内减排氯盐49350kg，减排效果显著。按照标准DL/T333.1—2010的要求，在达到同样再生效果的前提下，再生1m3阳树脂需用质量分数31%的盐酸323kg，而只需质量分数98%的硫酸133kg，盐酸用量是硫酸用量的2.4倍。同时，盐酸再生1次排放氯离子21.9mmol/L，硫酸再生1次排放硫酸根离子10.6mmol/L。

结语

（1）凝结水精处理系统阳树脂使用浓硫酸再生时，合理布置混合三通的位置，推荐稀释水进口和浓硫酸进口垂直布置。（2）适当增大浓硫酸稀释水进水管道的管径，提高稀释水进水流量，保证足够的稀释水量，能保证浓硫酸稀释时产生的热量能够及时被稀释水带走。（3）对浓硫酸稀释放热建议监测，因此，在稀硫酸出口管道增加在线温度探头，监测浓硫酸稀释后的温度。（4）将凝结水精处理系统低位浓酸贮槽及酸计量箱的出口管道接口位置提高，保持与底部沉积的酸泥有足够距离，避免浓硫酸传输时吸入酸泥，同时，加强对储罐、计量箱、计量泵进口过滤器的定期清洗。

参考文献

[1] 杨军. 火力发电厂凝结水精处理阳树脂再生新工艺的研究[J]. 化工管理, 2020 (11):210-211.

[2]蔡琪芳. 核电站凝结水精处理树脂在高温下的性能研究[J].资源节约与环保, 201 (04):41-42.