除鹽水箱密封的必要性火力發(fā)電廠隨著裝機(jī)容量的增大對水汽品質(zhì)

1除鹽水箱密封的必要性火力發(fā)電廠隨著裝機(jī)容量的增大,對水汽品質(zhì)的要求也越來越高,除鹽水箱的貯存過程使得水質(zhì)劣化問題顯得較為突出。除鹽水一旦被空氣中二氧化碳、氧和灰塵極微量或短時間污染,就會使其品質(zhì)急劇下降,進(jìn)而造成熱力設(shè)備的結(jié)垢、腐蝕。因此對除鹽水箱實施密封是十分必要的?？諝庵械亩趸歼M(jìn)入除鹽水后立即生成碳酸(23)。由于碳酸是化合物,因此用任何物理的方法都不易清除。不管是真空除氣器、凝汽器或熱力式除氧器,它們能將水中氧含量降至10/以下,但卻不能將水中的二氧化碳含量降至2/以下。向水中加氨后,雖然值升高了,但只是將二氧化碳轉(zhuǎn)化成了(4)23,并沒有清除二氧化碳,結(jié)果2或碳酸一旦分解出來,仍會使熱力系統(tǒng)遭受腐蝕,使水中的、等含量居高不下。2+2=232+2+3=(4)232除鹽水箱密封方法目前國內(nèi)外有關(guān)水箱的密封方法較多,本文對一些常用方法的優(yōu)缺點進(jìn)行分析探討。2.1緩沖水隔離法將水箱的進(jìn)出水管接在箱底部的一個接口上。當(dāng)水箱充滿水后,由于水箱僅對進(jìn)出水流量差值起一個補(bǔ)充作用,所以箱底部管流量很小,箱中液位變化也很小,箱中的存水起了一種緩沖隔離作用,使箱內(nèi)最上部易被空氣污染的一段純水不會立即流出,減輕了箱中出水水質(zhì)變壞傾向。該工藝在系統(tǒng)極其平穩(wěn)運行時,對出水水質(zhì)變壞有一定控制作用。但是,水箱存水就是考慮進(jìn)出水量不平衡而進(jìn)行調(diào)節(jié)。對除鹽水箱來說,水箱要貯存離子交換器再生時對外供水量,要貯存再生自用水,由于機(jī)爐補(bǔ)水不穩(wěn)定要貯存緩沖耗水,在正常運行時,箱內(nèi)水位也要較大幅度地變化,尤其對調(diào)峰機(jī)組而言,其箱內(nèi)液位變化更是頻繁,因此,箱內(nèi)的緩沖水區(qū)不易保證。即使緩沖區(qū)能夠穩(wěn)定存在,溶解得氧和二氧化碳的擴(kuò)散作用仍然存在,在一定時間后,整個箱內(nèi)的存水會無法避免地變壞。優(yōu)點:該法無需額外裝置,無設(shè)備成本。缺點:該工藝的作用是有限的,不能根本解決問題,只能在設(shè)計階段考慮,對運行電廠不能應(yīng)用,因為底部進(jìn)水涉及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。2.2密封液密封法將比重小于1的密封液倒入箱中,密封液浮在水面上,將水與空氣隔開,以達(dá)到密封保持水質(zhì)的效果。為了防止密封液隨箱內(nèi)水流出,在箱出水管上應(yīng)采用倒虹吸管,由于空氣與密封液接觸,因此密封液也會被空氣中塵埃所污染,因此應(yīng)該定期更換。優(yōu)點:該法工藝簡單,密封效果好,而且不受容器形狀限制。缺點:該法對密封液要求較高,它應(yīng)該有良好的化學(xué)穩(wěn)定性,而且應(yīng)不含能溶于水且影響水質(zhì)的任何成分。降低密封液成本是該工藝的主要問題。國內(nèi)外市場比較少見。2.3氮氣密封法將箱內(nèi)水面上空氣全部更換為干凈氮氣,使箱內(nèi)水不與外界空氣接觸,從而達(dá)到保持水質(zhì)的目的。優(yōu)點:該方法根本上杜絕了外界空氣的箱內(nèi)存在,因而達(dá)到了預(yù)期的效果,在西方國家的設(shè)計中常能見到該種密封方案。缺點:這種工藝對容器上設(shè)置的安全措施可靠性要求很高。否則會因為安全裝置失靈造成箱體內(nèi)壓力上升或處真空態(tài)而造成爆炸。由于水箱要在一定壓力下工作,因而對箱體的制造也有嚴(yán)格的要求。氮氣在液位變化時要大量消耗氮氣,因此該工藝的運行費用較高。2.4蒸汽密封法該方法的原理與氮氣密封法基本相同。其效果及對安全裝置、容器制造要求也都同于氮氣密封法。兩種方法的主要區(qū)別在于:由于用蒸汽代替了氮氣,蒸汽在箱內(nèi)要不斷凝結(jié),因而蒸汽運行消耗量大大高于氮氣密封法中的氮氣消耗量。另外,蒸汽的品質(zhì)不能低于箱內(nèi)純水水質(zhì),否則會使純水水質(zhì)下降。2.5塑料球密封法將特制塑料球放在水箱內(nèi)浮在水面上,隔絕了箱內(nèi)水面與空氣的接觸,以達(dá)到保持水質(zhì)的目的。該工藝源于西德,從20世紀(jì)80年代中期引進(jìn),率先在冶金系統(tǒng)(上鋼三廠等)上應(yīng)用,主要防止鋼板酸洗過程中酸槽酸霧揮發(fā),對車間設(shè)備、電路等造成腐蝕,并且解決了用風(fēng)機(jī)抽出酸霧的能源損耗問題(故最早的名稱為節(jié)能凈化球)。20世紀(jì)80年代末期才引用到電力系統(tǒng)(望亭電廠等),主要解決酸罐酸霧揮發(fā)和除鹽水箱污染問題,起到一定的作用。因圓球采用的聚丙稀材料,其密度為0.91/3,圓球運行時,大部分已沉入液體中,故覆蓋率不盡理想。因為理論上只有當(dāng)圓球的比重是覆蓋液體比重的0.5倍時,覆蓋率才是最大的。于是有了第二代空心圓球,旨在根據(jù)覆蓋液體比重,設(shè)計生產(chǎn)不同比重的圓球,解決覆蓋率最大化問題。因空心球制造工藝吹塑封口技術(shù)未能得到完全解決,沒有投入工業(yè)生產(chǎn)。在此基礎(chǔ)上,研制了發(fā)泡圓球,外面是個圓實體,而球內(nèi)部發(fā)泡,發(fā)泡的體積可調(diào)節(jié)圓球的比重。這一方法解決了技術(shù)、生產(chǎn)工藝諸問題。這就是第三代圓球(也稱環(huán)保隔離球、液面覆蓋球等),也是目前市場最常見的產(chǎn)品。第三代圓球盡管解決覆蓋率最大化問題,但理論極限覆蓋率是90.7%,還是沒有完全密封的目的。這樣,就研發(fā)了第四代帶邊液面覆蓋球、正六角形覆蓋球、大球套小球等產(chǎn)品及方法,目的解決圓球相切后的空隙問題。該類產(chǎn)品在設(shè)計上解決了圓球與圓球之間的空隙問題,理論覆蓋率達(dá)到95%以上。但在實際運行中存在問題較多,如放置數(shù)量計算問題,球體形成的覆蓋層的外徑與箱體內(nèi)徑的封邊問題、容器的形狀問題等,所以此類產(chǎn)品幾乎不可能達(dá)到設(shè)計中最佳排列。另外,如果液面不是靜態(tài)的,液面波動也會引起球本身的運動,從而引起除鹽水水質(zhì)的波動。優(yōu)點:該方法工藝簡單,便于清掃。缺點:密封效果不盡理想。2.6吸收法主要是通過堿性物質(zhì)將空氣中的二氧化碳進(jìn)行吸收,使其不能進(jìn)入除鹽水箱,常用的堿性物質(zhì)有堿石棉和液體工業(yè)堿,在水箱溢流管和通空氣管上連接一容器,將堿石棉或液體工業(yè)堿放入其中,定期進(jìn)行更換。要求水箱運行時溢流管不能溢流,冬季要考慮防凍問題。優(yōu)點:阻止了二氧化碳進(jìn)入水箱。缺點:水箱運行狀態(tài)要求嚴(yán)格;維護(hù)量大,特別是冬季;堿性物質(zhì)不及時進(jìn)行更換會引起水質(zhì)波動。2.7浮頂密封法水箱內(nèi)加一套浮頂,使其箱內(nèi)水面與空氣隔開。浮頂像活塞一樣,隨著水箱水位的下降或上升而浮動,從而達(dá)到防止箱內(nèi)水質(zhì)劣化的目的。浮頂有硬浮頂和軟浮頂之分。硬浮頂有金屬浮頂和鋼架發(fā)泡浮頂,均因受制于價格及安裝、維護(hù)等問題,在國內(nèi)市場上鮮見。軟浮頂,其主體覆蓋物是一層具有足夠強(qiáng)度和氣密性的膜,使氣液兩相隔絕,膜下固定若干浮塊,使膜浮于液面。膜的外緣用幾層剛性的環(huán)固定,在環(huán)的周邊再固以橡皮環(huán),保證裝置外緣與容器壁滑動接觸和密封。浮頂上因定繩索牽動了浮標(biāo)式液位計標(biāo)尺運動,指示液位。因浮頂與箱壁采用活塞環(huán)方式密封橡皮設(shè)計,浮頂能上能下運動自如。全部零部件可由人孔門運入箱內(nèi),在容器底部拼裝,無需搭腳手架,浮頂也無須自帶支撐。目前市場常見的就是這種浮頂。優(yōu)點:基本上解決液面全密封問題,密封效果好。缺點:除鹽水箱不能從上部進(jìn)水,底側(cè)部、底部進(jìn)水均可。當(dāng)然,與除鹽水接觸的大氣對水質(zhì)的污染因時、因地而異,即與所在地區(qū)的氣候條件和當(dāng)?shù)氐拇髿獬煞值扔嘘P(guān),因此,同樣的設(shè)備在不同的地區(qū)和不同的季節(jié)污染的程度也不盡相同,各地區(qū)因各地氣候及設(shè)備結(jié)構(gòu)的不同亦會采取不同的密封方法。以綏電為例,由于除鹽水箱出入口管均位于水箱底部,因此筆者認(rèn)為使用軟浮頂來對水箱進(jìn)行密封較為合適。 2臺單機(jī)容量220的燃煤機(jī)組鍋爐補(bǔ)給水采用一級除鹽加混床的處理方法。按照火力發(fā)電廠水汽化學(xué)監(jiān)督導(dǎo)則/561-95(以下簡稱導(dǎo)則)的規(guī)定,機(jī)組對補(bǔ)給水的水質(zhì)要求為:硬度0/;二氧化硅20/;電導(dǎo)率0.2/;p值6.7。但自機(jī)組投廠以來,除鹽水箱進(jìn)水電導(dǎo)率為0.10.2/(25),除鹽水箱出水電導(dǎo)率為0.8/左右(25),p值在5.56.0。除鹽水水質(zhì)的下降對凝結(jié)水水質(zhì)造成一定影響,成為熱力系統(tǒng)設(shè)備及管道腐蝕的隱患。針對這種情況,于2003年3月至5月為除鹽水箱上加裝呼吸器及管路系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計、制作、安裝和調(diào)試。1除鹽水水質(zhì)污染原因經(jīng)過一級除鹽加混床處理得到的除鹽水,水質(zhì)指標(biāo)一般都能夠達(dá)到導(dǎo)則規(guī)定的補(bǔ)給水標(biāo)準(zhǔn)。但是,當(dāng)除鹽水進(jìn)入除鹽水箱以后,隨著存放時間的增加,除鹽水電導(dǎo)率逐漸上升,p值逐漸下降,說明此處有其他弱酸性物質(zhì)在不斷地溶解到除鹽水中。當(dāng)除鹽水電導(dǎo)率和p值達(dá)到一定程度后便穩(wěn)定,此時除鹽水對該種物質(zhì)的溶解也達(dá)到了飽和狀態(tài)。經(jīng)取樣分析表明,該物質(zhì)為二氧化碳,主要來源于空氣?？諝庵卸趸纪ㄟ^水箱呼吸孔直接進(jìn)入水箱中,并通過與水箱進(jìn)水水流的不斷碰撞與擾動溶解于水中,導(dǎo)致除鹽水電導(dǎo)率的上升和p值的下降。2問題的解決2.1在原除鹽水箱上增加一套密封呼吸系統(tǒng)除鹽水箱密封呼吸系統(tǒng)(見圖1)。圖1中除鹽水箱呼吸器及水封部分是根據(jù)除鹽水箱有關(guān)參數(shù),并結(jié)合現(xiàn)場設(shè)備實際布置情況來設(shè)計,整個系統(tǒng)不考慮使用閥門,平時運行不需任何操作,完全實現(xiàn)自動運行。圖1除鹽水箱密封呼吸系統(tǒng)2.2呼吸器的設(shè)計水箱的呼吸器即為水箱的吸氣裝置。呼吸器的工作原理為外界的空氣在受除鹽水箱內(nèi)部液位下降所形成的負(fù)壓作用下而進(jìn)入水箱,但在進(jìn)入水箱前必須先通過吸收液。設(shè)計使用的吸收液為30%堿液層,堿液與二氧化碳發(fā)生反應(yīng)生成碳酸鈉和水。呼吸器的設(shè)計主要考慮運行時除鹽水箱內(nèi)部的負(fù)壓狀況。運行時內(nèi)部負(fù)壓與水箱液位的下降速度(除鹽水泵的流量、水箱底排開啟后放水流量)及堿液層的高度有關(guān)。根據(jù)除鹽水箱制造技術(shù)條件:水箱應(yīng)在壓力為45下做嚴(yán)密性試驗,為保證一定的安全裕度,設(shè)計時應(yīng)考慮最大出水情況,即2臺除鹽水泵運行、底排閥門故障開啟時水箱能正常呼吸,且水箱內(nèi)壓力不低于78。設(shè)計時取用的空氣通流面積為原來的2倍,為保證吸收效果,取用的與吸收液接觸的布?xì)庋b置通流面積應(yīng)為原先呼吸管的3倍。2.3水封的設(shè)計水封的工作原理為水箱進(jìn)水時水箱內(nèi)空氣通過水封排向大氣,但在水箱吸氣時外界大氣不能通過水封而進(jìn)入水箱,實際上它是水箱的排氣裝置。水封的設(shè)計主要依據(jù)水箱運行時的負(fù)壓狀況進(jìn)行,水封內(nèi)水高度或者水容積要保證在水箱吸氣時因不會因水箱內(nèi)的負(fù)壓而使空氣吸入。3其他有關(guān)工作(1)為進(jìn)一步減少水流對空氣的擾動,將除鹽水箱的進(jìn)水管及回水管的進(jìn)口延伸至該水箱內(nèi)約6標(biāo)高處(除鹽水箱高度為13)。(2)全面排查除鹽水箱的氣水滲漏點,并進(jìn)行封堵。(3)調(diào)試時在吸氣管上裝設(shè)真空表及真空破壞門,調(diào)整吸收液的高度使水箱內(nèi)壓力不低于78。4使用呼吸器前后水質(zhì)情況對比4.1除鹽水箱出水導(dǎo)電度2003年3月3日與6月1日除鹽水箱除鹽水導(dǎo)電度值比較見表1。經(jīng)比較,導(dǎo)電度平均值由0.81/下降為0.26/。表12003年呼吸系統(tǒng)投運前后除鹽水導(dǎo)電度值比較/4.2凝結(jié)水水質(zhì)情況2003年1月22日12號機(jī)凝結(jié)水氫導(dǎo)(經(jīng)過陽離子交換后的導(dǎo)電度)和5月11日12號機(jī)凝水氫導(dǎo)見表2。經(jīng)比較,氫導(dǎo)平均值由0.194/下降為0.122/。表22003年呼吸系統(tǒng)投運前后凝結(jié)水氫導(dǎo)值比較/5幾點體會(1)雖然除鹽水電導(dǎo)率較原來有了較為明顯的下降,除鹽水箱進(jìn)出水電導(dǎo)率差亦小于0.1/,但離標(biāo)準(zhǔn)還稍有距離,其主要原因是:除鹽水箱本身還有漏點,如水箱頂部就地液位計尼龍繩處還存在漏點;水箱內(nèi)部存在一定的腐蝕,2003年3月初1號除鹽水箱內(nèi)部檢