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摘要：针对空冷机组凝结水的水质特点，文中分别介绍了除铁过滤系统、分床式除盐系统、粉末树脂覆盖过滤处理系统。并对以上几种凝结水处理系统进行了比较，比较结果为：除铁过滤装置可应用于汽包炉的凝结水、疏水处理；在机组启动时，采用高速阳-阴分床式除盐系统离子交换床可以缩短机组启动时间，提高出水质量；在粉末树脂覆盖过滤系统中，树脂粉只用一次就弃用，所适应的凝结水的温度范围更大。文章结论为:在掌握以上几种空冷机组凝结水精处理方法的基础上，再根据项目投资、建设、运行、安全、维护、检修、环保等外部因素，选用合理、安全、可靠的处理系统。
关键词：直接空冷；凝结水精处理系统；除铁过滤器；高速阳-阴分床式除盐系统；粉末树脂覆盖过滤器。
引言
随着电力工业的迅速发展，火力发电厂高参数汽轮机组不断增加，这些机组耗用大量水资源。在水资源短缺地区的电站建设中，空冷机组以卓越的节水性受到人们的青睐。由于空冷机组水质特点，需要对凝结水进行精处理。
凝结水精处理的主要目的是连续除去汽水系统中散热器、热力设备及管道运行和机组启动产生的腐蚀产物，有效提高汽水品质，缩短机组的启动的时间，使机组的安全运行得以保证[4]。
1 空冷机组凝结水处理的必要性
空冷机组具有水汽系统容积大，接触面积大的特点，尽管冷却水是没有污染的凝结水，但庞大的系统很难保持绝对真空，易漏入空气引起腐蚀。正常运行时腐蚀速率不大，但在机组检修、停运期间、启动时保护不当，未采用除盐水冲洗及负荷变动等原因使腐蚀加剧。因此凝结水系统应配备精处理装置以除去金属的腐蚀产物、胶硅、悬浮杂质和可溶盐类。
2 空冷系统水质、水工况特点和凝结水的温度
2.1 水质特点
（1）对于直接空冷机组，凝汽器冷却面积大，有更多的机会接触漏入的空气，CO2渗入会使pH值降低而引起腐蚀。凝结水中的腐蚀产物多为铁的氧化物，运行中由于负荷变动，将会引起汽水管道中腐蚀产物脱落，增大金属氧化物的含量。
（2）SiO2比例高 由于SiO2在蒸汽水和混床出水中所占的比例比天然水中大，且空冷系统没有冷却水泄露或渗漏，所以其凝结水中SiO2所占比例较高。
（3）含盐量低 直接空冷系统没有常规湿冷机组的凝汽器，汽机尾汽直接进入空冷散热器冷凝成水，属一次性表面换热，不存在冷却水泄露污染凝结水的问题。
2.2 水工况特点
（1）由于空冷机组汽轮机工况受到外界环境影响较大，汽轮机尾部参数变化也大，年平均背压高，所以凝结水温度高。
（2）由于系统容积大，所以启动时间需维持排气管真空所需时间长。
2.3 凝结水的温度
由于空冷机组的背压比湿冷机组高，直接空冷机组在运行过程中，其凝结水温度比大气环境温度高约36℃，因此其凝结水的温度也比较高。在选择精处理系统的设备时，不仅要考虑水工况，还需适应耐较高水温的要求。
3 凝结水处理系统的选择
凝结水精处理的方式应根据空冷机组水汽系统的特点进行选择，常用的方案有3类：除铁过滤器、高速阳-阴分床式除盐设备、粉末树脂覆盖过滤器。
除铁过滤器型式较多，主要有电磁除铁过滤器、管式除铁过滤器、阳离子交换器。
电磁除铁过滤器是在体内充填强磁性体，在体外配置产生磁场的线圈，当通直流电时，被磁化的充填物吸引磁性微粒，当达到饱和时，停止向线圈供电并进行消磁，磁场消失后，用水和空气进行清洗。此过滤器日本和德国使用较多，我国也有应用，如秦岭电厂，闸北电厂。
管式除铁过滤器目前国内使用较多。它是借助多孔滤元截流悬浮杂质。滤元直径为30～80mm，长度为800～3000mm，型式为缠绕式和滤网式。
过滤器精度可根据需要选择，启动期间可选用10～20μm，正常运行期间可选用5μm。不锈钢材质耐温300℃，聚酰胺纤维丝可耐100℃，国外聚丙烯纤维丝可达130℃。
凝结水处理中的阳离子交换器主要是用于除铁，效率约为50%。树脂应选用耐高温、抗污染又易洗脱的大孔树脂。在碱性工况时，它还起到吸收氨以延长混床周期的作用。机组启动时当含铁量不小于2000μg/L，则出口含铁量小于15μg/L。正常运行时，出口含铁量小于5μg/L。
3.2 高速阳-阴分床式除盐系统
高速阳-阴分床式除盐系统是将阳、阴离子交换分别置于两个设备中，除去凝结水中铁的腐蚀产物、CO2等杂质。工艺流程为：凝结水泵→阳、阴分床式除盐系统→低压加热器。
以某电厂为例，工程建设规模为2×300MW亚临界直接空冷发电机组。精处理系统由2×50%的高速阳床和2×50%的高速阴床组成，各自配1套100%旁路系统。当精处理装置压差大于0.35MPa时，旁路阀门全开；进水温度高于65℃时，阴床旁路阀门自动全开；高于75℃时，阳床旁路阀门自动全开。
3.3粉末树脂覆盖过滤器
粉末树脂过滤器就是将粉末装阳、阴离子交换树脂滤料覆盖在一种特制的多孔管件上，使它形成一个薄层滤膜，水由管外通过过滤膜和孔进入管内，进行过滤。当过滤阻力达到一定值或出水水质变坏时，用水和空气进行爆破膜及冲洗，然后重新铺辅助滤剂，恢复其功能。粉末树脂覆盖过滤器实质上是薄层离子交换法的应用，只是它的树脂颗粒更小（0.1mm左右），铺层更薄（1cm左右）。
4 系统比较
4.1除铁过滤装置
除铁过滤装置可应用于汽包炉的凝结水、疏水处理，仅设置除铁过滤器，对凝结水中盐类处理会受到限制，可作为为凝结水精处理的前置处理。此种过滤器系统简单，操作方便，可进行反洗，运行费用低，不消耗酸碱，国内很多电厂均有运行经验。
4.2高速阳-阴分床式除盐系统
由于直接空冷机组无冷却水泄露，可不设凝结水精处理设备。为缩短机组启动时间，保证机组安全运行，采用高速阳-阴分床式除盐系统离子交换床，它可以减小由于水温高、离子交换树脂寿命短的所造成的经济损失，还可以避免树脂的交叉污染，提高了出水质量。
4.3粉末树脂覆盖过滤器
粉末树脂过滤器，可适用较高的凝结水温度，具有良好的过滤性能和一定的除盐能力 [5]。但粉末树脂工作交换容量低，除盐能力较弱，适用于含盐量低、温度高的凝结水的处理[6]。
这种过滤器所适应的凝结水的温度范围更大。运行操作简单，可实现无人值班，没有酸碱系统等，投资费用低。在新机组启动初期铺纤维粉，用于除铁。正常运行时，为了过滤系统中铁的腐蚀产物，可以涂纤维加阳阴树脂粉一起使用。
5 结语
随着火力发电空冷机组的推广，对其凝结水精处理的研究越来越收到重视。特别是新建大容量、高参数空冷机组中，在了解以上几种空冷机组凝结水精处理方法的基础上，再根据项目投资、建设、运行、安全、维护、检修、环保等方面综合对比，选择出合理、安全、可靠的处理系统。
参考文献
[1]江自生，韩买良．火电机组水资源利用情况及对策［J］．华电技术，2008．
[2]张永君． 凝结水精处理系统在空冷机组的应用［J］．黑龙江电力，2011．
[3]杨满成，周金全．核电站、火电厂水工系统优化设计和应用［J］．华电技术，2013．
[4]邱丽霞，郝艳红，李润林，勒智平.直接空冷汽轮机及热力系统[M].北京：中国电力出版社，2008.
[5]王鲁荣，邱敬国，孙红松，张怀军.空冷发电机组凝结水精处理运行方式优化研究[J].四川化工，2016.
[6]黄艳.发电厂凝结水精处理技术的现状与进展[J].成都：华北电力技术，2017.