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凝结水精处理需要考虑的问题
保持现代发电设备中锅炉给水有高纯度的重要意义己为中华人民共和国的同行在设计电站时所认识，因此在300MW及更大容量的汽轮发电机组中均考虑了此因素。

用凝结水过滤和凝结水精处理进行除杂质脱盐，己是高温高压汽轮发电机组运行时的常用的方法。

凝结水精处理除去微量溶解矿物质和悬浮物，这些物质可能在不同情况下与系统中金属起作用而引起过早地化学破坏，或沉积于系统中。

结果造成效益降低，机械损坏。

从理论上来讲，凝结水精处理装置能保证处理对象不超出指标、产生肯定的效益。

电力工业中常用的凝结水精处理类型有粒状树脂混合床精处理装置（深层混床精处理或深层混床装置）及复盖型过滤器/除盐精处理器（f/d 精处理器、粉末树脂系统、过滤器/除盐器或f/d系统）在世界各地安装了各种类型的精处理器不下成千上百台。

深层混床装置使粒状阳离子交换树脂及阴离子交换树脂以混合的形式来达到除盐和过滤的双重作用，再生过的混合树脂被装到许多运行罐中，热力系统中的凝结水通过这些运行罐得到处理。

用以处理一台600MW火力发电机组100%的凝结水量，通常设计用
3×50%（较好）或4×33%的运行罐以应付流量要求（约1700m3/时）。

如有一个100%全流量备用罐的精处理系统，即使在循环系统发生不利情况下仍能提供最好的保护，但不是必须遵循的。

设计100%全流量而无备用罐的精处理系统，必须在树脂失效后，树脂输送期间有旁路的设施。

通常运行罐的设计按通过915-1220mm/mm深度的树脂层、其流速按100-122米/时设计。

凝结水精处理装置用于大型核电机组，其热井凝结水流量高达7500m3/时，需要8到10只运行罐并联运行处理，例如Permutit 在美国Seabrook核电站的装置，其设计处理水量高达5455m3/时，与中国大亚湾核电站的凝结水流量相仿。

精处理系统现常用压力为3-4MPa（30.6-40.8公斤/公分2），系统设计压力高达5.5MPa（56公斤/公分2）。

应用在中国的较好的中压系统，不需要在精处理装置后面（下游）安装凝结水升压泵、水箱等，从而简化了系统及操作，节约了占地面积。

深层混床系统中的混合树脂的再生是在体外装置中进行的，现行设计中通常有三个罐组成，例如：分离罐（SPT），阴再生罐（ART），以及阳再生、混合和贮存罐（CRST）。

除三罐系统外，二罐、一罐的系统也在使用。

开始再生的第一步是将运行罐中装着的失效树脂输送出去，这种输送是用水将树脂冲到再生系统的接收罐中，一般的设计系统是用水和压缩空气作为动力，将树脂冲到分离罐（SPT）中。

然后将CRT（阳树脂再生、混合、贮存罐）中己再生好作备用的树脂输回到运行罐中，从而使此罐随时可以回复到下列两种运行模式：如系统中无备用罐，就立即投入运行；如系统中有备用罐，待另一个运行罐在系统中运行到树脂失效时投入运行。

再生是把化学及物理的技术用到各个罐中，以空气擦洗含有悬浮物的树脂，以水力原理将两种明显不同的树脂通过反洗分离，并将不同树脂受到其相应的再生剂作用（阳树脂用酸，阴树脂用碱）。

最后，通过彻底淋
洗后，重新装在一起并混合这两种树脂，以供再使用。

通常深层混床系统包括N只罐来成全流量的处理，设计中备有一只备用运行罐，则整套精处理系统将有N+1+1个混合树脂装载量，一个在备用的运行罐中，另一个在再生系统的混合/贮存罐（CRST）中，如系统没设置备用罐的，一般有N+1树脂装载量，不管再生系统是专用还是公用的，这个规定都适合。

预过滤器由一个或多个运行罐组成，典型的是将竖立的柱状过滤器滤元安装在一块管板上，此管板在未处理和己处理的凝结水之间形成了一个分界面。

过滤滤元有各种不同形式，略述几个名称，如梯形截面不锈钢绕丝、粉末冶金热压不锈钢、不锈钢筛网及各种不同形式的合成材料绕线式的过滤器芯子，根据大量试验、观察及现场运行数据的分析，现代工业优先选用的不锈钢芯子上绕聚丙烯线材的形式。

过滤器/除盐器（f/d）的滤元构成了一种衬垫，利用泵铺料的方法将预涂介质涂在滤元上，在这类凝水精处理装置中所用的预涂介质是粉状阳离子和阴离子交换树脂的混合物。

近年来常常掺和着一定份量的纤维材料（常用高级纤维素），这些材料在这类应用中往往会改进阴、阳粉末树脂的性能。

用除盐水或清洁的凝洁的凝结水加在预涂介质的制备罐中，变成浆糊状物。

然后从制备罐里将预涂介质提入过滤器/除盐器的运载水流中，当运载水流通过滤元上的线绕层时，介质就沉积于滤元表面上，介质被涂到大约0.25-0.375英寸厚度时即可应用。

与深层混床相比，粉状树脂层较薄，但因为深层混床用的粒状树脂，颗粒16-40目、而粉末树脂为250-350目、颗粒极小，由于颗粒少比表面积大，交换速度亦高了，即使介质层较
薄亦能提供较好的交换性能。

过滤器/除盐器（f/d）中所用的预涂介质是一种不可再生处理的化学物品，必须很谨慎地使用，以免使用过度。

这类介质的更新价格每公斤约7-11美元，失效的介质需要用水从滤元上反冲洗掉并弃去。

在使用一个周期后，用一次涂敷所需的介质量加以更新，与深层混床精处理装置所需再生步骤相比，失效预涂层更新的步骤相对来说要简单得多了。

预涂膜过滤器/除盐器，当凝结水状态不良，例如在机组启动时，与深层混床相比，它有较好的过滤性能，在正常状态下进行，两种装置都证明有去除溶解矿物质到＜ppb级的水平，深层混床由于其中所含的树脂量较多，故可以说其离子的全交换容量有明显的优势，万一因为凝汽器泄漏导致系统严重失常时，其优点就会更可贵。

在中国已规定将预过滤器用于一些精处理装置前，现在应用过滤器的工业领域里，已有一些有希望的新进展，在技术交流资料的文献中有有关这些新进展的论述。

典型标准的凝结水精处理装置功能：
* 使锅炉给水中的溶解矿物质，如钠、硅、硫酸盐、氯化物等含量达极低水平。

在系统初次清洗后进行机组起动时，溶解状态的矿物质由三个主要来源进入系统：
—溶解矿物质最显著的来源是锅炉补给水。

理论上补给水的质量目标应保证电导率＜0.1
μs/cm、硅含量＜0.005mg/L，但万一有时达不到所希望的目标时凝结水
精处理装置应能除掉进入循环系统的微量溶解物，以免影响运行。

但是不应因为有了凝结水精处理装置，成为可以放松给水质量要求的理由。

—溶解介质的另一个明显来源是凝汽器泄漏，它一般不会漏得很多，以致严重地影响到给水质量，例如在平衡状态下冷却水含杂质为300毫克/升，其泄漏量为0.25m3/时，这时将使一台300MW机组的凝结水含溶解矿物质的量升高约75ppb。

精处理装置提供了一个允许凝汽器有少量泄漏的措施，并在万一大漏时，对锅炉及汽轮机提供了短时的保护，以便能有计划地停机检修。

但是再生技术必须能在凝器泄漏后把树脂再生恢复到高再生度的状态，目的是维持给水质量。

—最不为人们所认识的侵入到热力系统中去的杂质的来源是空气，漏空气将使CO2进入系统，虽然可以认为进入的CO2能被凝汽器的空气抽气器抽去，或者认为如果有CO2的话，也能被除氧器除去，但是事实上与空气一起漏入的CO2将与用以调节系统pH值的化学药品相化合而形成一种稳定的盐类，( NH4)2CO3。

常规好的运行系统的空气漏入量保持在很低值，如8-9m3/时，但比此数字大2-3倍，甚至更大亦是不罕见的，不管怎样，精处理装置提供了一个用离子交换来消除凝结水中碳酸盐或重碳酸盐的方法。

深层混床处理去除碳酸盐，对其交换的能力影响最小，相反，粉末树脂精处理装置，如漏空气程度大所引起的碳酸盐浓度比上述推荐的高得多的话，将会发生缩短粉末树脂运行周期的缺点。

* 使锅炉给水中的悬浮物质，如铁、铜的氧化物及淤泥等含量达到最低水
平。

在正常、稳定运行工况下，精处理所去除的主要杂质是悬浮固体或“杂质”。

在可再生型的混床系统中，应用有效的清理技术是非常重要的，目的是在再生和恢复步骤时将杂质除去，以便在下一个运行周期中达到最大的除杂质的效率，从树脂中除去杂质既是个静电的作用同时也是个机械的作用，清理的很好的树脂，其表面电荷最多，从而与杂质的亲和力最大。

因此去除杂质的效率也最高，这是非常正确的。

在起动期间化合状态的氧化铁用机械过滤是非常难以去除的，很明显，在那些应用预过滤的深层混床精处理系统，如哈尔滨、元宝山电厂、混合树脂对杂质的负荷减轻了，但树脂表面的活性，还必需要暴露在外，以进一步去除漏过预过滤器的微量杂质。

对给水中所有组成的杂质而言，粉末树脂系统是一个十分有效的过滤器，因为预涂层表面活性很高，而且预涂层仅用一次，以后就报废了。

* 能避免不需要的物质例如再生药品滤出物等进入热力系统中。

有效再生工艺可避免再生药品浸析出而进入凝结水，为防止这种现象关键在使用再生剂之前将阳、阴树脂完全分离，防止两种树脂的交叉污染，以后讨论完全分离技术（Fullsep）。

如欲应用氨型树脂运行延长运行周期。

这个交叉污染因素是关键的。

* 在非常态运行工况下，例如起动或凝汽器泄漏时，能具备性能安全可靠地提供各种情况的适应性，并能维持水质的各项指标。

在各种运行工况下，要满足精处理后的水质达到要求；树脂彻底再生是最
重要的。

在设计中，能将某些技术和措施结合起来，以达到较大适应性，如在混床精处理装置中有能起动树脂、擦洗树脂，以除去杂质的能力。

* 制备出处理水，而耗不过多的药品，且对离子交换树脂的应力或渗透冲击也不太大，防止树脂破碎，损耗大。

高效再生技术能导致运行周期延长，药品消耗最低，小心地管理、操作会达到这指标，药品浓度使用过高，会因浓差渗透中击而损害树脂，同时增加再生所需的药品用量。

粉末树脂型精处理装置，使用较贵、可随意使用活性预涂介质来处理凝结水，当循环系统中凝结水情况不理想，例如漏气较多、凝汽器泄漏等，则这种精处理装置的运行周期可能会严重减少。

* 设计应谨慎地考虑到现场条件，这些条件可能会对精处理装置的性能起到坏的影响或对操作人员带来不便，工艺流程设计必须致力于现场可能会使精处理装置的运行起相反作用的许多问题，例如用于中国的许多深层混床精处理装置，系两台机组合用一个公用再生系统，并需有较长的运送树脂的输送管，在这种情况下，对输送系统的设计必须给予特别注意，以保证脂能有效地送到再生站或从再生站送出，而无树脂隐藏在管道系统中。

另一例子，消耗物品在某个国家中可能不容易得到，而需从外国进口，如果记录纸在当地买不到，程序变化记录器就成为无用之物，替代方案是使用PLC作为接收器和信号处理机，并用一台使用标准履带式打印纸的打印机把数据打印出来，而这些细节的深度常常被忽视，有关这方面的一些详细情况将在以后更深入地讨论。

* 能简化操作，使电厂技术人员能用一种明了而又不复杂的方式来达到处理的目的。

电厂运行人员曾经说过，凝结水精处理装置是最复杂的装置之一，常常是电站所有各样系统中最不易懂得的，任何能被选用来简化处理过程的措施对其长期效能都是重要的，在精处理装置设计中已充分地考虑了这一因素，它已由USF/IWT/Permutit在设计（Fullsep）完全分离法精处理装置工艺中加以改进，并在Seabrook电站中采用了它取得了理想的结果。

特殊设计准则
本节讨论若干特殊设计准则、Permutit公司已把这些特殊设计准则结合到它的工程设计中去，包括为何以及为什么要用这些准则。

如前所述，再生以前用来分离阳、阴树脂的分离技术的效能，能显著地使再生后的树脂床所处理的出水中的溶解固体保持在很低的水平。

在再生过程中，两种树脂中的任何一种，由于接触了相反的化学药剂，都可能转化成高度失效的盐形树脂（钠型阳树脂及氯型或硫酸型阴树脂）即阳树脂接触了氢氧化钠等等，盐的组成部分又可能从树脂中浸析到凝结水中，从而间接地将再生药品带入锅炉中去。

只要有极小一部分钠型树脂混在运行床中，当氨运行周期时就会造成“钠穿透”进水含NH3量越高，混床运行周期越短，漏钠越大，促使氨型阶段由于钠含量超过出水控制指标而不能运行，见图14。

USF/IWT/pemutit公司在设计凝结水精处理装置中，已细致地考虑了阴、阳树脂彻底分离的重要性，并已采取了有效措施，且便于运行人员控制。

Permutit公司所用的分离罐（SPT），获得了均粒阴、阳离子交换树脂所
持有的临界沉降速度特性的好处，用水力反洗的方法按Stokes定律，“球型颗粒在介质中悬浮沉降时所受的作用力及计算临界沉降速度的公式”：V=〔9r2（ρp－ρ）g〕/2η
V—临界沉降速度
ρp—颗粒比重
ρ—液体比重
g—万有引力常数
r—颗粒的半径
η—粘度系数
利用树脂的比重差，颗粒度（特别是颗粒粒度的均匀性），造成两种树脂不同的临界沉降速度，藉反洗时反洗强度的调节，来使阴、阳树脂分离。

目前美国IWT、Dow及Rohm Hass公司都能供应均粒符合水力分离要求的树脂，其物化性能见表1。

电子工业和电力工业都用SPT及均粒树脂，通过水力分离，始终如一地不仅使阴树脂中含交叉污染的阳树脂，而且使阳树脂中含交叉污染的阴树脂均达＜0.1%的程度，实测0.04%。

SPT罐的特点在于下部是一个较长且直的筒体，上部是一个锥形筒体、上大下小，SPT罐的独特形状是特地且仅仅为分离树脂而设计的，见图4，它必须具有：
—反洗时有均匀的柱状流动。

—反洗、沉降及输送树脂时，将内部搅动减到最小，罐内没有会使产生搅动及使分离失常的中间集管装置。

—将分离罐的横截面减到最小，以优化高度与直径的比例，并使树脂交叉污染区的容积减到较小。

—根据SPT罐的设计所要求选择合适的树脂。

—操作人员观察交界面来证实运行情况。

开始用空气擦洗，使进入较重的杂质从床层中分离出来，然后再开始树脂分离的步骤。

操作人员可着手树脂的分离，但这装置能全部自动地进行分层操作。

· 排放步骤，将扩大锥形部分的水放去，使初次反洗能使整个树脂床很快地提升到这个位于园柱形上部分的区域，以开始树脂的分离过程。

· 初洗反洗，反洗流速高达50米/时，它超过了两种树脂的临界速度，从而使整个树脂床升到锥形体部分。

· 逐渐降低反洗流速，以减小向上流动速度到阳树脂临界沉降速度以下，然后降到阴树脂临界沉降速度以下。

这些步骤保证了阴、阳两种离子交换树脂能明显分层，为使两种树脂成份分层得到进一步保证，在SPT罐中设一过渡区，这个区域的高度略小于1米，在这区域内树脂的分配比例阴树脂约25%阳树脂为75%，树脂分离沉降后，在过度区上面的被分离出的阴树脂，通过一个位于SPT罐侧壁上的喷嘴被输送到阴树脂再生塔（ART），见图4。

根据少量的阴树脂被当作“界面树脂”留在ART罐中，到下次分离时再使用。

然后阳树脂用水力通过位于SPT罐底部集水装置中部引出的卸脂管被输送到阳树脂再生/贮存罐（CRST）（图4）。

阳树脂输出步骤被一位于SPT罐侧壁上适当地位的水位开关的讯号来终止。

预先决定的一定量的阳树脂，
被当作“界面树脂”留在SPT罐中，到下次分离时再使用。

只要树脂分离目的达到，不需要进行氨淋洗，或进一步的工艺处理，在氨穿透后，出水钠仍＜1ppb，仍能正常长期运行，这独特的SPT罐的设计，保证了树脂在它们被输送到各自的再生罐去以前，能够彻底分离，以便进行最后擦洗及再生。

应用常规方法，使悬浮固体杂质从凝结水精处理装置的离子交换树脂中排除出去，可能会是一个难题，杂质积累在树脂上，可能会改变它的沉降特性。

杂质主要是氧化铁，其沉降速度类似阴离子交换树脂，因此采用常规的空气擦洗和水反洗的方法，从树脂中去除杂质，而在清洗时不使带出一定量的阴离子树脂，是难于完成的。

此外，为了简单地排出罐内杂质，还必须耗用大量的水。

进行常规反洗的一般表现线速度为9米/时，在此速度下，进入罐内的水，经过罐的底部集水装置到反洗出口处，大约需要30分钟，换句话说，要排掉一罐容积，必须化费近半小时时间。

从床层中清洗杂质高效的方法是反洗后由上而下地冲洗床层的办法，来代替效率差及浪费水的由下面而上的反洗方法，而向下流冲洗的技术确早已存在大于20年了。

Permutit在罐中设计有两个引出点，一个如希望的那样，在罐底部集水器处，另一个在药品分配器处，使树脂中分离出的杂质，在各自的再生罐中，有效地冲洗出去，这种构造减少了杂质排出罐外所经过的平均距离。

从SPT罐分别输送已分离的失效树脂到阳、阴再生罐后，每个罐加水灌注
到树脂床层高度，由于树脂间一般约有50%的空隙，因此此时实际注入的水量约为树脂容量的一半。

树脂然后经受了一次由低压空气供给的空气擦洗，使杂质从树脂表面分离，擦洗作用继续着，同时水从罐底部的集水装置进入，使罐内水位上升，并使树脂膨胀，相当于大约床层膨胀约50%水位处，罐的向空排气阀关闭，从而在罐内形成一个园顶帽形的空气室，停止进空气及水，与此同时开启上部药品分配及罐底部集水器阀门，使载有杂质的水急速流出并弃去。

在药品分配器/收集器上（Permutit提供的），他的间隙恰比整粒树脂略小一些，因此能在冲洗阶段防止树脂损失，而且还能保证使药品均匀地进入。

冲洗结束后，排气阀开放，使园顶帽形空气室的压力降低，进水再使水位回升到树脂层高度，如前所述，再重复下一步擦洗及冲洗步骤，直到树脂实质上己被机械地清洁为止。

从两点排除冲洗水，保证了已被分离出的悬浮物质从树脂床里有效地排出，从而防止了由于在树脂床内杂质过渡地滞留而破坏分离过程。

这设计亦表明能提供一种从各自树脂床中去除细粒、碎粒树脂的方法，使能在氨型状态下运行以延长制备纯水周期的一个重要因素。

这些细碎树脂，一般移动到床层上部，并逗留在上层，留在阴树脂内，在再生时接触碱而转为Na型，投运后在氨型阶段运行时大量泄漏Na，不能正常运行，大大缩短周期，现Permutit采用经仔细选择的上部集水器药品分配器的间隙尺寸，使细粒树脂能够通过，而把完整的颗粒树脂留下，能有效地去除碎粒树脂。

应用凝结水精处理装置要考虑的其他问题
下面是一份关于凝结水精处理装置应用到公用事业中央电站后的各种评论和建议，从广义上来说某些意见也适用于其他水处理设备的应用上。

有些意见似一般地陈述而非作者考虑的。

* 操作人员的资格
水处理系统不仅在预期产生的效果方面，而且在组成部分的内容方面，已变得高度复杂化了，在现代化电厂里，不管是否装有凝结水精处理装置，对于所有供水及纯水设备来说，这一点都是正确的。

操作人员，不断地提高专业知识，是掌握水的纯化工艺最基本的关键，专业知识必须由本身充分懂得特定设备运行的机械和化学方面知识的人来传授给全体合格工作人员，如果领导部门不采取这一计划，要使现代化工业电厂供水，使能达到高的质量标准，是难以达到的。

下一段文章，摘自美国电力工业中级管理部门某工作人员所写的一篇报导，它阐明了问题所在、及解决问题的建议：
操作人员：虽然凝结水精处理系统的运行是用计算机处理的，但是再多的自动化装置，也不会被合格的工作人员认为是严密、连续监控的一种适当的替代物。

没有受过很好的训练的、有经验的操作人员，不能起到预期效果。

所委派的操作人员，最好应该向化学车间负责，如果这方案行不通，一组特定的操作人员应被划分出来，并委托到凝水除盐和补给水系统去工作，这个组应给以额外的训练，如水处理技术、设备操作、故障诊断、水质不合格对锅炉腐蚀的影响等等。

建立这样一个队伍将使运行改进，并较快地建立起与化学车间必要的和紧密的关系。

一个电厂水处理的误操作，会使电厂的别的部分引起相当大的损害。

* 树脂总量的管理
从深层混床除盐装置中制取高质量的凝结水，对树脂总量管理是一个要点。

树脂容量的不同，会严重地降低再生系统的性能，使正常方式下达不到功能。

另外，在运行罐中残留失效树脂，会沾污回到运行罐来的已再生好的树脂，使不能达到处理目的的程度。

在开始系统设计时应加以细致的注意，可避免许多困难。

* 输送管道的隐匿处
输送树脂管道的设计，应避免存有会隐藏树脂在其中的死角和凹坑等（见图9），按图中上面的管道布置图来看，当树脂输送时，树脂会落入罐上部进树脂的支管内，并在输送完树脂后这部分树脂仍留在支管内，即使冲洗亦不会完全减轻这问题。

较好的设计如下图，把支管放在向上的位置，这样树脂就会自己落下，不会存积于管内。

图10表示深层混床装置的树脂输送管系，冲洗阀可设在每个管系的尽头，这些冲洗阀可以从两个方向冲洗到树脂接受点，以保证没有残留下任何物质在管系内。

* 窥视窗
窥视窗为保证树脂输送步骤是否园满完成，提供一个可见的可靠的措施，为此，要综合地考虑它们是否能很容易地被进行观察：
—合理地增加数量，如SPT（分离罐）至少有6窗；
—安排好罐上窥视窗的位置与相对应的管系及其他障碍物的位置；
—在再生罐上、使用嵌入式的窥视窗，并与罐内壁镶平；。