除鹽水箱密封的必要性火力發(fā)電廠隨著裝機容量的增大對水汽品質

1除鹽水箱密封的必要性火力發(fā)電廠隨著裝機容量的增大,對水汽品質的要求也越來越高,除鹽水箱的貯存過程使得水質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,就會使其品質急劇下降,進而造成熱力設備的結垢、腐蝕。因此對除鹽水箱實施密封是十分必要的。空氣中的二氧化碳進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化成了(4)23,并沒有清除二氧化碳,結果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外有關水箱的密封方法較多,本文對一些常用方法的優(yōu)缺點進行分析探討。2.1緩沖水隔離法將水箱的進出水管接在箱底部的一個接口上。當水箱充滿水后,由于水箱僅對進出水流量差值起一個補充作用,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變壞傾向。該工藝在系統(tǒng)極其平穩(wěn)運行時,對出水水質變壞有一定控制作用。但是,水箱存水就是考慮進出水量不平衡而進行調節(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,由于機爐補水不穩(wěn)定要貯存緩沖耗水,在正常運行時,箱內水位也要較大幅度地變化,尤其對調峰機組而言,其箱內液位變化更是頻繁,因此,箱內的緩沖水區(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散作用仍然存在,在一定時間后,整個箱內的存水會無法避免地變壞。優(yōu)點:該法無需額外裝置,無設備成本。缺點:該工藝的作用是有限的,不能根本解決問題,只能在設計階段考慮,對運行電廠不能應用,因為底部進水涉及基礎結構。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,以達到密封保持水質的效果。為了防止密封液隨箱內水流出,在箱出水管上應采用倒虹吸管,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,它應該有良好的化學穩(wěn)定性,而且應不含能溶于水且影響水質的任何成分。降低密封液成本是該工藝的主要問題。國內外市場比較少見。2.3氮氣密封法將箱內水面上空氣全部更換為干凈氮氣,使箱內水不與外界空氣接觸,從而達到保持水質的目的。優(yōu)點:該方法根本上杜絕了外界空氣的箱內存在,因而達到了預期的效果,在西方國家的設計中常能見到該種密封方案。缺點:這種工藝對容器上設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,蒸汽在箱內要不斷凝結,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,蒸汽的品質不能低于箱內純水水質,否則會使純水水質下降。2.5塑料球密封法將特制塑料球放在水箱內浮在水面上,隔絕了箱內水面與空氣的接觸,以達到保持水質的目的。該工藝源于西德,從20世紀80年代中期引進,率先在冶金系統(tǒng)(上鋼三廠等)上應用,主要防止鋼板酸洗過程中酸槽酸霧揮發(fā),對車間設備、電路等造成腐蝕,并且解決了用風機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,設計生產不同比重的圓球,解決覆蓋率最大化問題。因空心球制造工藝吹塑封口技術未能得到完全解決,沒有投入工業(yè)生產。在此基礎上,研制了發(fā)泡圓球,外面是個圓實體,而球內部發(fā)泡,發(fā)泡的體積可調節(jié)圓球的比重。這一方法解決了技術、生產工藝諸問題。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、大球套小球等產品及方法,目的解決圓球相切后的空隙問題。該類產品在設計上解決了圓球與圓球之間的空隙問題,理論覆蓋率達到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徑的封邊問題、容器的形狀問題等,所以此類產品幾乎不可能達到設計中最佳排列。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將空氣中的二氧化碳進行吸收,使其不能進入除鹽水箱,常用的堿性物質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:阻止了二氧化碳進入水箱。缺點:水箱運行狀態(tài)要求嚴格;維護量大,特別是冬季;堿性物質不及時進行更換會引起水質波動。2.7浮頂密封法水箱內加一套浮頂,使其箱內水面與空氣隔開。浮頂像活塞一樣,隨著水箱水位的下降或上升而浮動,從而達到防止箱內水質劣化的目的。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、維護等問題,在國內市場上鮮見。軟浮頂,其主體覆蓋物是一層具有足夠強度和氣密性的膜,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式液位計標尺運動,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,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水,底側部、底部進水均可。當然,與除鹽水接觸的大氣對水質的污染因時、因地而異,即與所在地區(qū)的氣候條件和當?shù)氐拇髿獬煞值扔嘘P,因此,同樣的設備在不同的地區(qū)和不同的季節(jié)污染的程度也不盡相同,各地區(qū)因各地氣候及設備結構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,因此筆者認為使用軟浮頂來對水箱進行密封較為合適。 2臺單機容量220的燃煤機組鍋爐補給水采用一級除鹽加混床的處理方法。按照火力發(fā)電廠水汽化學監(jiān)督導則/561-95(以下簡稱導則)的規(guī)定,機組對補給水的水質要求為:硬度0/;二氧化硅20/;電導率0.2/;p值6.7。但自機組投廠以來,除鹽水箱進水電導率為0.10.2/(25),除鹽水箱出水電導率為0.8/左右(25),p值在5.56.0。除鹽水水質的下降對凝結水水質造成一定影響,成為熱力系統(tǒng)設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)進行了設計、制作、安裝和調試。1除鹽水水質污染原因經(jīng)過一級除鹽加混床處理得到的除鹽水,水質指標一般都能夠達到導則規(guī)定的補給水標準。但是,當除鹽水進入除鹽水箱以后,隨著存放時間的增加,除鹽水電導率逐漸上升,p值逐漸下降,說明此處有其他弱酸性物質在不斷地溶解到除鹽水中。當除鹽水電導率和p值達到一定程度后便穩(wěn)定,此時除鹽水對該種物質的溶解也達到了飽和狀態(tài)。經(jīng)取樣分析表明,該物質為二氧化碳,主要來源于空氣?？諝庵卸趸纪ㄟ^水箱呼吸孔直接進入水箱中,并通過與水箱進水水流的不斷碰撞與擾動溶解于水中,導致除鹽水電導率的上升和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)除鹽水箱有關參數(shù),并結合現(xiàn)場設備實際布置情況來設計,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部液位下降所形成的負壓作用下而進入水箱,但在進入水箱前必須先通過吸收液。設計使用的吸收液為30%堿液層,堿液與二氧化碳發(fā)生反應生成碳酸鈉和水。呼吸器的設計主要考慮運行時除鹽水箱內部的負壓狀況。運行時內部負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。根據(jù)除鹽水箱制造技術條件:水箱應在壓力為45下做嚴密性試驗,為保證一定的安全裕度,設計時應考慮最大出水情況,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,且水箱內壓力不低于78。設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氣裝置通流面積應為原先呼吸管的3倍。2.3水封的設計水封的工作原理為水箱進水時水箱內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入水箱,實際上它是水箱的排氣裝置。水封的設計主要依據(jù)水箱運行時的負壓狀況進行,水封內水高度或者水容積要保證在水箱吸氣時因不會因水箱內的負壓而使空氣吸入。3其他有關工作(1)為進一步減少水流對空氣的擾動,將除鹽水箱的進水管及回水管的進口延伸至該水箱內約6標高處(除鹽水箱高度為13)。(2)全面排查除鹽水箱的氣水滲漏點,并進行封堵。(3)調試時在吸氣管上裝設真空表及真空破壞門,調整吸收液的高度使水箱內壓力不低于78。4使用呼吸器前后水質情況對比4.1除鹽水箱出水導電度2003年3月3日與6月1日除鹽水箱除鹽水導電度值比較見表1。經(jīng)比較,導電度平均值由0.81/下降為0.26/。表12003年呼吸系統(tǒng)投運前后除鹽水導電度值比較/4.2凝結水水質情況2003年1月22日12號機凝結水氫導(經(jīng)過陽離子交換后的導電度)和5月11日12號機凝水氫導見表2。經(jīng)比較,氫導平均值由0.194/下降為0.122/。表22003年呼吸系統(tǒng)投運前后凝結水氫導值比較/5幾點體會(1)雖然除鹽水電導率較原來有了較為明顯的下降,除鹽水箱進出水電導率差亦小于0.1/,但離標準還稍有距離,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;水箱內部存在一定的腐蝕,2003年3月初1號除鹽水箱內部檢