有關凝結水精處理系統進口鐵含量的探討

文章編號：2095-6835（2016）07-0077-02

摘 要：簡要分析了工程中凝結水精處理系統進口的鐵含量，明確了凝結水啟動時鐵含量的來源、形態等，總結了凝結水精處理系統投運和保證混床安全運行的條件，以期為日后的相關工作提供參考。

關鍵詞：凝結水精處理；鐵含量；濾芯；進水水質

中圖分類號：TK264.1 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.07.077

1 工程概況

越南翁安工程為新建工程，電廠規劃容量為4×600 MW，留有擴建余地。一期工程建設2×600 MW亞臨界燃煤濕冷凝汽式機組，鍋爐為亞臨界汽包爐，發電機冷卻方式為水、氫、氫。該工程位于越南河津省奇英鎮，業主為越南國家石油公司（英文縮寫“PVN”），總承包方和施工單位均為越南機械安裝集團公司（英文縮寫“LLM”）。在該工程中，我院設計的是汽機輔機島，汽機輔機島總包方為東方電氣國際合作有限公司（英文縮寫“DEC”）。

該工程中有關化學專業的設計內容是一期的凝結水精處理系統，它包含凝結水精處理再生系統和輔助系統。凝結水精處理系統的工作流程是：凝結水泵→前置過濾器→高速混床→軸封加熱器，它主要采用的是中壓凝結水精處理裝置，每臺機組各設3×Φ1 760 mm的前置過濾器和3×Φ3 000 mm的球型混床，每臺前置過濾器和混床出力均為50%的凝結水量。再生系統采用的是高塔式體外再生系統。

凝結水精處理系統主要是為每臺機組配置3×50%的前置過濾器和3×50%的混床，總計6臺前置過濾器和6臺混床。此外，還應配置2臺機組公用的樹脂體外分離再生系統及其配套的輔助系統。

2 問題的提出

依據工程設計期間簽訂的《凝結水精處理技術協議》，該工程僅提供了一套啟動濾芯（1臺機組的3臺前置過濾器）。由于一號機組先于二號機組施工，所以，凝結水精處理廠家建議根據現場施工進度，一號機組的精處理系統可以先使用啟動濾芯進行調試，待二號機組的精處理系統建設完畢，可以將一號機組精處理系統中的啟動濾芯取出來安裝在二號機組精處理系統內。但是，越方EPC總承包商基本沒有建設大型火力發電項目的經驗，導致工程建設和調試工期嚴重重疊，出現了二號機組精處理系統建設完畢急需啟動濾芯調試時，一號機組精處理系統仍然在使用啟動濾芯調試的問題。

在這種情況下，越方認為，一號機組已經經過了一段時間的運行和調試，凝結水的水質已基本穩定。因此，越方強烈要求將一號機組精處理系統內的啟動濾芯取出用于二號機組精處理系統的調試工作中。但是，凝結水精處理廠家堅持認為，一號機組尚未進行滿負荷試驗，依然存在凝結水水質劣化的可能性。同時，凝結水精處理廠家認為，根據他們的經驗，機組運行負荷每增加50 MW，凝結水中的含鐵量將增加200～300 μg/L，所以，他們拒絕將啟動濾芯從一號機組精處理系統內取出。

這樣，問題就產生了。在這種情況下，究竟能不能將啟動濾芯取出呢？

3 凝結水中鐵的來源和形態

要想分析和解決這個問題，就必須從凝結水中鐵的來源和形態等方面入手。

在機組運行的過程中，凝結水中的鐵主要來自2處：①基建期間，混入熱力系統管道中的各種雜質，主要是混入熱力系統管道中的各種砂石；管道等貯存不當使得管道內部被腐蝕；焊接等工作遺留在管道內的焊渣等雜質。②建設完畢后，熱力系統管道在自然條件下自發形成的腐蝕產物。

機組運行期間，熱力系統中的管道必須經過冷態清洗和熱態清洗，這樣凝結水的水質才能達到相應的標準。在此過程中，經過冷態清洗和熱態清洗后，凝結水中的鐵主要呈現以下幾種形態：①懸浮鐵。這部分鐵以懸浮物的形式存在于清洗后的凝結水中，其主要來自熱力管道內壁上的腐蝕產物。在冷態清洗和熱態清洗時，利用水的沖擊作用，腐蝕產物會破碎，而沖洗下來的鐵銹會成為不溶于水的懸浮物。②膠體鐵。這部分鐵是以膠體鐵的形式存在于凝結水中。③鐵離子。這部分鐵是以鐵離子的形式存在于凝結水中，它主要是在清洗熱力管道時，內壁上的腐蝕產物會部分溶解于清洗水中，呈離子態，以Fe3+為主。

雖然凝結水中鐵的形態多，但是，在實際工程中，用來評價凝結水含鐵量的為總鐵。

4 凝結水中鐵的危害

當機組正常運行時，如果凝結水中的含鐵量過高，就會在鍋爐內熱負荷高的部位生成氧化鐵垢。嚴重的積垢會導致鍋爐爆管。

在機組運行的過程中，經過清洗，凝結水中的含鐵量會很高，最高可以達到4 mg/L。因此，在凝結水水質比較差、含鐵量較高的情況下可以不回收直接排放。

5 對進水水質的要求

機組啟動初期，凝結水水質較差，不符合凝結水精處理對進水水質的要求，所以，必須經過必要的沖洗，待凝結水的水質符合要求且穩定時，才能夠投運凝結水精處理系統。凝結水精處理系統對進水水質中的含鐵量有很高的要求。這是因為，混床中的樹脂可能會被凝結水中的鐵污染。凝結水精處理系統的所有設計、運行均以混床系統為核心，而配置前置過濾器系統的目的是讓機組能夠盡早啟用整個凝結水精處理系統，縮短機組的啟動時間，提升機組運行的經濟性。

機組剛啟動時，凝結水中的含鐵量很高。在機組剛剛啟動的幾個小時內，凝結水中的含鐵量甚至可能達到4 mg/L。但是，經過熱力系統的冷態水沖洗和熱態水沖洗后，凝結水中的含鐵量會持續下降。當含鐵量低于特定值時，可以啟動整個凝結水精處理系統。

根據現行的電力行業凝結水精處理設備標準，在機組啟動的過程中，當凝結水中的含鐵量小于1 000 μg/L時，可以投入管式過濾器。對于有前置過濾的凝結水精處理系統，當凝結水中的含鐵量降至1 000 μg/L以下時，其可以投入運行；對于裸混床系統，當凝結水中的含鐵量降至500 μg/L以下時，其可以投入運行。根據相關資料可知，對于強酸性陽樹脂，為了防止樹脂被水中的鐵污染，進水中的含鐵量應小于0.3 mg/L。在這些標準和資料中，對離子交換樹脂進水中的含鐵量有一定的規定。在實際運行過程中，只要保證離子交換設備進口水中的含鐵量小于規定值，即可保證離子交換樹脂不被鐵污染。

6 分析問題和解決方法

該工程凝結水精處理系統內部的混床前設置了3×50%的可反洗的前置過濾器。在工程運行的過程中，只要前置過濾器可以保證混床進水中含鐵量在300～500 μg/L的范圍內或以下，即可保證凝結水精處理混床的安全、穩定運行，并有效避免混床中的樹脂被鐵污染。

根據現場反饋數據可知，經過將近一年的調試和試運行，工程1號機組凝結水精處理進口的總含鐵量最高值已經下降到450 μg/L以下。目前，現場的條件滿足裸混床系統的投運條件。在機組啟動的情況下，凝結水中的鐵主要是是懸浮態的固體鐵銹。根據工程《凝結水精處理技術協議》，前置過濾器必須能夠接受含有1 000～2 000 μg/L的懸浮固體的凝結水水質。

由此可知，廠家所說的“機組運行負荷每增加50 MW，凝結水含鐵量將增加200～300 μg/L”的說法并不成立。在機組啟動初期，隨著清洗流量的增加或許會發生這種情況。但是，該工程1號機組已經運行了接近一年，熱力系統管道內部的鐵銹等污染物已經被沖洗干凈。當機組負荷增加時，由于給水pH值偏低，鍋爐管壁會被腐蝕，但是，這種腐蝕會導致凝結水中的含鐵量增加，與啟動時清洗水中的含鐵量不是一個數量級別的。因此，啟動濾芯完全可以移除，1號機組的3臺前置過濾器可以立即將啟動濾芯取出，并換裝運行濾芯運行。

7 結論

經過詳細的論證得出了以下結論：①在機組啟動、凝結水中的含鐵量小于1 000 μg/L時，可以整體投運凝結水精處理系統；②對于有前置過濾器的凝結水精處理系統，經過過濾，凝結水中的含鐵量降至300～500 μg/L的范圍內或以下，即可保證凝結水精處理混床的安全、穩定運行，避免混床中樹脂被鐵污染；③在機組正常運行的過程中，由于熱力系統的管道被腐蝕，凝結水中含鐵量的增加值比較小，這個數值與機組啟動清洗過程中的含鐵量沒有可比性。

綜上所述，凝結水精處理廠家堅持的觀點毫無科學依據。究其根本原因是該廠家對其提供的前置過濾器啟動和運行濾芯的性能沒有信心。最終，越方將1號機組前置過濾器內部的啟動濾芯更換為正式運行的濾芯。

8 經驗和教訓

工程供啟動和運行的濾芯均為凝結水精處理廠家自己外購的產品，產品性能連廠家都不能保證，因此，建議后期工程應使用性能可靠的產品。另外，國際工程對設計人員的素質有較高的要求，所以，設計人員除了要精通系統設計、布置等內容外，還應該掌握其內部各個部件、材料的使用性能。

參考文獻

[1]國家能源局.DL/T 333.1—2010 火電廠凝結水精處理系統技術要求（第1部分：濕冷機組）[S].北京：中國電力出版社，2010.

[2]錢達中.發電廠水處理工程[M].北京：中國電力出版社，2002：169.

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作者簡介：姚軍（1982—），碩士，工程師。

〔編輯：白潔〕