国家能源集团乐东发电有限公司 海南省乐东县 572539
摘要：提高混床周期制水量的技术方案研究；高混再生系统树脂跑漏原因分析及解决方案研究；高速混床运行全过程精细化控制策略的研究；精处理混床智能控制中心的设计方案与逻辑控制方法的研究；提高精处理高混布水均匀性的技术研究；降低高混再生酸碱用量的技术研究。
1 概述：
国家能源集团乐东发电有限公司（简称乐东公司）位于海南省乐东县莺歌海镇，现有2×350MW超临界燃煤湿冷发电机组，2015年10月投产发电。每台机组配套设置2×50%凝结水量的前置过滤器和3×50%柱形高速混床构成，高混失效树脂采用体外再生系统，两台机组共用1套高塔分离树脂再生系统。乐东公司的凝汽器采用海水直流冷却，存在海水渗漏的风险，凝结水精处理对于机组的安全运行极为重要，是保证机组水汽品质的重要系统设备。
乐东公司机组投运以来凝结水精处理系统设备存在缺陷和问题，对安全和经济运行造成影响，设备方面由于高速混床的布水装置变形，偏流严重，导致高混的运行周期短，周期制水量只有2～3万吨水，运行中普遍需要二次混脂（周期制水量提高至5万吨左右），因此导致树脂再生频繁，再生用水量大，再生酸碱用量大。再生系统方面由于树脂再生过程中分离不充分、输出不干净、输送终点控制不准确，造成树脂的分离度低、再生度低，导致树脂的再生效果不好，进一步缩短了高混的运行周期。
凝结水精处理系统体外再生的某些关键步序缺乏自动化检测控制设备，需要人工干预。由于设备运行周期短，致使运行人员工作量巨大，而且树脂再生置换出的氨严重危害工人身体健康。因此，乐东公司开展有利于提高精处理运行管理水平。
精处理提质是使精处理设备出水水质大幅度提高，出水控制指标达到相关标准的期望值要求，达到国际一流水平，降低热力设备结垢、腐蚀的风险；增效是通过运行优化，延长混床运行周期，降低自用水耗、延长材料寿命，减低系统的运行成本；节水是在上述工作的基础上，大幅降低精处理系统除盐水用量，同时间接降低制备这部分除盐水所用的新鲜水用量；减排是大幅减少高含盐量废水排放量。
2 优化内容：
（1）通过对精处理系统的综合评估及问题诊断，提出增加混床周期制水量的技术方案：
1）采用先进的仪器和方法，对两台机水汽品质进行全面、准确地诊断，为查找和解决水质问题提供直接依据。
2）树脂的分离系数、混合系数检测。高混树脂的分离、混合系数是衡量高混树脂能否继续使用的一项最重要的理化性能指标，它直接反映树脂本身所具有的分离、混合性能，决定着高混的出水水质。
3）阳树脂的工作交换容量检测及评估。
4）阳、阴树脂的再生用酸碱量及酸碱比耗水平的检测及评估。
5）树脂输送、清洗、分离、再生和混合等全过程自用水量。
6）按照表2内容及技术要求开展混床树脂体外分离与再生工艺性能的检测和评价。
表2 树脂体外分离与再生工艺性能的检测和评价内容
7）树脂跑漏的检测。对高混再生系统树脂跑漏的部位进行检测，对发生树脂跑漏的工艺过程进行识别和确认，对各步序树脂跑漏量进行测定。
8）高混布水装置布水均匀性评价。检查高速混床内进水分配装置的完好性，并根据高混运行过程中的树脂扰动程度及树脂面偏斜程度评价高速混床的进水分配效果。
9）根据评估结果提出增加混床周期制水量的技术方案。
（2）高混再生系统树脂跑漏原因分析及解决方案研究
根据检测结果，分析高混再生系统树脂跑漏原因，提出完整的防止树脂跑漏的设备改造方案及精细化调试方案。
（3）高速混床运行全过程精细化控制策略的研究。
包括提高失效树脂卸出率工艺控制策略的研究，提高阳、阴树脂分离度工艺控制策略的研究等。
（4）精处理混床智能控制中心的设计方案与逻辑控制方法的研究
根据我厂具体情况，研究提出精处理智能控制中心的设计方案，实现树脂分离过程智能控制、树脂输送终点智能控制、树脂总量智能控制、混床运行效果在线评估系统（包括出水水质达标率、阳树脂工交、再生自用水率、酸碱耗的在线智能评估）和混床运行智能报表（包括运行时间、周期制水量、出水水质、再生用水量、酸碱量、废水排放量等指标）等功能。
（5）提高精处理高混布水均匀性的技术研究
根据国电乐东发电有限公司高混内部具体尺寸研究设计新型高混进水分配装置，可有效防止高混运行偏流，使高混的出水水质保持稳定，并显著增加高混的周期制水量，同时该装置耐负荷冲击能力强，不易损坏，检修工作量少。
（6）降低高混再生酸碱用量的技术研究
分别开展阳树脂和阴树脂再生工艺的研究，提出降低树脂再生水率及酸碱耗的技术措施和技术方案。
3 采用技术及说明：
（1）采用了双层多孔板式布水装置：
双层多孔板式高速混床布水装置首次应用于柱形混床。该装置由上环板、侧环板、下环板、上层多孔板及下层多孔板等部件组成，该装置的开孔数、孔径、孔距等关键参数均由计算机模拟确定。该装置的特点为：布水均匀性高、耐负荷冲击能力强、进水流速在30m/h～140m/h的范围内变化时均能保持混床内树脂面水平、布水均匀性高、不出现明显的偏流、高混的周期制水量大幅提高、出水水质优良、检修方便、检修工作量小及使用寿命长等特点。
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图1. 双层多孔板式布水装置布水均匀性的模拟结果
（2）树脂界面智能识别技术：
树脂界面智能识别技术（IRIC）的原理是利用阳阴树脂界面智能识别软件对采集的树脂界面图像进行实时分析，识别移动中的树脂界面位置，并根据识别结果发出控制指令，从而保证树脂输送终点的精确控制，将树脂输送的准确率由常规的90%提高到99%以上。
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图2. 树脂界面智能识别技术应用示例
（3）分离塔内混脂层的设计方法：
分离塔内混脂层的设计方法能够优化分离塔内混脂层的高度及混脂中的阳阴树脂比例并使之长期保持稳定，利用稳定的混脂层来提高树脂分离度，还可通过对混脂层高度的优化来调整工作阳阴树脂的总量和比例。
（4）防止树脂体外再生系统排气管路树脂跑漏的方法
防止树脂体外再生系统排气管路树脂跑漏的方法可以迅速检测出树脂再生系统中各设备的满水溢流状态或虹吸现象，并即刻关闭排气门，避免了树脂再生系统排气管的树脂跑漏现象
（5）在线智能报表系统。
混床运行智能报表，可以实时提供运行时间、周期制水量、出水水质、再生用水量、酸碱量和废水排放量等参数信息，同时对出水水质达标率、阳树脂工交、再生自用水率和酸碱耗等重要指标进行在线评估。
4 结论：
本次优化是基于对凝结水精处理系统节水降耗关键技术研究与应用技术，针对精处理混床周期制水量低、精处理运行工艺自动化程度低的问题，研究提出了一套凝结水精处理系统节水降耗关键技术，解决了高速混床偏流、阳阴树脂配比难以维持稳定、树脂分离度偏低、再生效果较差、工艺步序不合理等问题。提高了精处理系统的智能化程度，大幅提高了高混周期制水量，降低了精处理树脂的再生次数，极大地降低了再生过程中对除盐水和酸碱的消耗，大幅度减排了高盐废水量，显著降低了精处理运行费用，实现了节能减排与提质增效相统一。
参考文献：
[1]陈志和，电厂化学设备及系统[M],北京:中国电力出版社,2015.
[2]许立国火电厂水处理技术[M],北京:中国电力出版社,2014.
[3]徐敏，郑晓红。“影响盐类水解的因素”实验设计及教学策略[J].化学教学，2014,10:41-43