凝结水处理工艺的研究

凝结水处理工艺的研究

发电厂的凝结水包括汽轮机凝结水及各种疏水；热电厂除此以外还有从热用户返回的凝结水，凝结水汇同补给水构成锅炉给水，所以保证凝结水的质量是保证给水质量的前提。

1.凝结水精处理概述

1.1凝结水精处理的目的

在进入高参数锅炉的水中，少量可溶解杂质有可能被浓缩，例如，在汽包锅炉中，浓度可在局部浓缩104~106倍，也就是说ug/L级的杂质浓度可浓缩到mg/L 级。对于直流锅炉，在水、汽转化点盐类也可能发生浓缩。

运行实践证明，有凝结水处理的机组，锅炉的腐蚀都比没有凝结水的处理的轻。另有资料报道，有凝结水处理的超临界锅炉的腐蚀率，低于无凝结水处理的亚临界锅炉的腐蚀率。

1957年，某汽轮机制造厂提出报告，列举了工作压力为12.4~16.5MPa的六个电厂的运行情况：由于汽轮机上有沉淀物，这些电厂的效率降低了1％，因此他们建议对压力大于12.6MPa的机组，应考虑进行凝结水净化。

随着运行经验的积累和测试水平的提高，对高参数大容量机组的给水水质提出了越来越高的要求，如；60年代要求Na+<5ug/L；70年代要求Na+<1 ug/L，Cl-<1~1.5 ug/L；80年代要求Na+<0.1 ug/L，Cl-<10.15 ug/L。

对水质要求这样高，若不对凝结水进行处理是很难达到的，因此对凝结水处理设备的出水水质的要求也不断提高，特别是对核电站，提出了更严格的要求（见

未经处理的凝结水中，一般都含有一定量的杂质，这些杂质来自凝汽器泄漏及热力设备金属的腐蚀和锅炉补给水中残留的杂质等。现分述如下：

1.1.1凝汽器的泄漏

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。泄漏可分为大漏和轻微泄漏两种。前者多见于铜管破裂，近年来有六个电厂因为凝汽器中除盐水、疏水直接冲击凝汽器管，造成凝汽器管破裂，使大量冷却水漏入，造成凝结水质严重恶化。凝汽器的大漏还多见于铜管发生应力破裂、管子与隔板摩擦而穿孔等。轻微泄漏多因凝汽器管子腐蚀穿孔或管子与管板连接处不严密，而使冷却水渗入凝结水中。即使凝汽器的制造和安装质量较好，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不严密，造成轻微的泄漏。当用淡水做冷却水时，凝汽器的允许泄漏率一般应小于0.02%。严密性好的凝汽器，泄漏量小于此值，甚至可以达到0.005%。当用海水做冷却水时，要求泄漏率小于0.0004%。

在设计凝结水处理装置时，应根据冷却水水质来考虑凝汽器的最大允许泄漏率。某电厂冷却水为海水，当凝汽器的泄漏率为0.0004%时，漏入的冷却水量为200L∕h，在凝结水处理设备处理为900 L∕h时，可保证出水水质合格，此时要求8小时再生一次树脂。当泄漏率为0.002%，漏入的冷却水量为1000 L∕h时，用一台刚再生好的混床和供1台混床使用的再生备用树脂，可在最大出力下工作2h,从而为按程序停机提供了有利条件。

在我国，随着机组容量的增大，凝汽器的管子数量相应增多，泄漏的机率也随之增大，因凝汽器泄漏而造成炉管结垢爆破的事例时有发生。虽然在凝汽器泄漏较大时，凝结水处理设备也只能运行若干小时，但为计划停机争得了时间。1.1.2金属腐蚀产物带入

火电厂水汽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，其中主要为鉄和铜的氧化物。进入凝结水中的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。一般在机组启动和负荷波动时，凝结水中的铁、铜含量急剧上升。例如，某电厂机组大修后启动时，凝结水和给水中的铁、铜含量如表1-2所示。从表中可以看出，此值比机组正常运行时的铁、铜含量平均值（铁为15-30ug/L,铜为2-3ug/L）要高出十几倍。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。

水冷壁管的结垢速度也较快。例如：1台亚临界锅炉的双面水冷壁管，垢量最多时达到1500g/m2，已经发生过多次爆管。亚临界锅炉局部热负荷较高处的锅炉结垢量超过200-300g/m2时，便可能发生过多次管爆。为了防止管爆破，必须对锅炉频繁进行酸洗，而酸洗一次费用高达数十万元。

启停频繁，或负荷波动比较大的机组，将有大量氧化铁进入锅炉，会加快炉管的结垢速度。解决上述问题的办法是设置凝结水处理设备。例如某电厂引进300mw机组，因设备问题，在五年的运行中，供启停255次。设置了凝结水处理设备，当凝结水的含铁量低于1000ug/L时，经过处理后其含铁量一般不大于30ug/L，水冷壁管每年结垢量仅为52 g/m2。

此外，设置凝结水处理设备，还可以降低机组启动时的用水量，缩短机组的启动时间。基于上述原因，凝结水处理的应用有增加的趋势。例如，1960-1970年

间，发达国家的亚临界汽包锅炉很少有凝结水处理，但是近十年来，对亚临界汽包锅炉的凝结水都倾向于进行处理。

1.1.3补充水带入的悬浮物和盐分

锅炉补充水虽经二级除盐处理，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0.3μS/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、除盐水泵和管道时，也会携带少量的悬浮物及溶解气体。

1.1.4热电厂返回水的杂质污染

在热电厂中，从热电户返回的凝结水通常含有很多杂质，由于用户不同，杂质的成分和含量各不相同，生产用气的凝结水一般含有较多的油类物质和铁的污染产物，返回热电厂后需做进一步处理。

1.2凝结水处理的选用

是否设置凝结水处理设备，取决于很多因素，综合起来，有以下几点：

⑴热力设备的参数和容量；

⑵锅炉的型式及燃料类别；

⑶凝汽器管材及冷却水水质；

⑷机组的运行特性；

⑸锅内水处理方式；

目前关于是否应设置凝结水处理设备，国内较一致的看法是：

⑴由直流锅炉供气的汽轮机组，全部凝结水应进行精处理，必要时，还可设供机组启动用的除铁设施。

⑵由亚临界汽包锅炉供气的汽轮机组，全容量凝结水宜进行精处理。

⑶由高压汽包锅炉供气的汽轮机组，以及由超高压汽包锅炉供气的汽轮机组，冷却水为海水或苦咸水时，可设部分凝结水精处理装置。

⑷由超高压汽包锅炉供气的汽轮机组，冷却水为淡水，如承担调峰负荷，可设置机组启动用的除铁设施。

⑸当采用带混合式凝汽器间接空冷系统时，汽轮机组的凝结水应全容量进行精处理，还宜设置供机组启动时专用的除铁设施。

⑹当汽包锅炉给水采用联合处理或中性处理时，一般要求对全部凝结水进行精处理。

由亚临界汽包锅炉供气的汽轮机组，其凝结水是否应进行处理，以往争议较大，对此问题有一个逐步认识的过程。直到1994年，DL 5000-94《火力发电厂设计技术规定》才明确指出“由亚临界汽包锅炉供气的汽轮机组，全容量凝结水宜进行精处理。”

从目前我国火电机组的运行情况看，要完全防止凝汽器泄漏尚难做到。例如某引进机组运行初期就因铜管端部冲击腐蚀比较严重，泄漏频繁，虽然采用管端涂环氧树脂及硫酸亚铁成膜等措施后，泄漏情况大有好转，但并未根除。仅1982年1年内，两台机的凝汽器共发生泄漏14次，给水硬度达3.5umol∕L。由于这只是轻微泄漏，不易找漏，延长了水质恶化时间。再如某厂，由于凝汽器管过胀和欠胀，凝汽器经常泄漏，1987年一次泄漏，时间长达240t，凝结水硬度最高达107umol∕L。又如某厂亚临界参数机组，由于未设置凝结水处理设备，机组启动时因凝结水中铁、铜含量很高，被迫进行大量换水，有时因水供不上，延长了机组启动时间。综上所述，亚临界汽包炉因参数较高，容量较大，对给水质量要求较高，因此，即使用淡水做冷却水，仍应考虑设置凝结水处理设备。