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摘要：本专题对凝结水精处理采用“粉末树脂覆盖过滤器+高速混床”和“前置阳离子交换器+高速混床”两个方案进行经济技术比较，优化出最佳配置。
关键词：凝结水精处理系统 超临界机组 直接空冷 必要性 选择 方案
中图分类号：TV7 文献标识码：A 文章编号：
1 设置凝结水精处理系统的必要性
某工程新建2台350MW超临界直接空冷机组，根据“火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量”（GB/T12145-2008）的规定，超临界机组各项水汽质量标准如下：
1.1蒸汽质量标准
标准值 期望值
钠 ≤3 g/kg ≤2 g/kg
二氧化硅 ≤10 g/kg ≤5 g/kg
铁 ≤5 g/kg ≤3 g/kg
铜 ≤2g/kg ≤1 g/kg
电导率 ≤0.15 s/cm
(H交换后，25℃) ≤0.10s/cm
(H交换后，25℃)
1.2给水质量标准
标准值 期望值
钠 ≤3 g/L ≤2 g/L
二氧化硅 ≤10 g/L ≤5 g/L
铁 ≤5 g/L ≤3 g/L
铜 ≤2 g/L ≤1 g/L
电导率（加氧处理） ≤0.15 s/cm
(H交换后，25℃) ≤0.10s/cm
(H交换后，25℃)
TOC 标准值≤200g/L
1.3经过凝结水处理装置后的凝结水质量标准
标准值 期望值
钠 3 g/L ≤1 g/L
二氧化硅 ≤10 g/L ≤5 g/L
铁 ≤5 g/L ≤3 g/L
銅 ≤2g/L ≤1 g/L
电导率（加氧处理） ≤0.15 s/cm
(H交换后，25℃) ≤0.10s/cm
(H交换后，25℃)
由以上超临界机组随其品质标准可知，为高参数、大容量的机组设置有效的凝结水精处理系统是十分必要的。
2 凝结水精处理系统的选择
2.1凝结水处理系统选择的依据
对由直流锅炉供汽的汽轮机组，全部凝结水应进行精处理，凝结水精处理系统应设置除铁设施和除盐装置，除铁和除盐设施均应设备用；凝结水精处理应根据机组参数和给水运行工况选择合适的工艺，可按照下表选择。
凝结水精处理工艺及适用条件
工艺系统 适用的机组参数 优点 缺点
粉末覆盖过滤器+混床 1超临界及以上参数的机组
2给水采用加氧处理的亚临界机组 出水水质好 系统复杂，占地面积较大
前置过滤器+阳床+阴床 1超临界及以上参数的机组
2给水采用加氧处理的亚临界机组 出水水质好 系统复杂，占地面积过大，系统阻力大，滤元使用寿命短，阴床旁路时，出水pH降低
前置阳床+混床 1超临界及以上参数的机组
2给水采用加氧处理的亚临界机组 出水水质好 系统复杂，占地面积较大，阳树脂易受铁污染，系统阻力较大
2.2凝结水处理系统方案拟定
凝结水精处理系统拟在对以下两个方案进行比较的基础上确定。
方案一：工艺流程为：凝结水→凝结水泵→ 粉末树脂覆盖过滤器→ 高速混床→ 轴封蒸汽冷却器
↓→旁路系统 → ↑↓→旁路系统→↑
每台机组配套350%粉末树脂覆盖过滤，350%高速混床，每台机组设1套铺膜装置，2台机组共设1套再生系统。
方案二：工艺流程为：凝结水→凝结水泵→ 前置阳离子交换器→ 高速混床→ 轴封蒸汽冷却器
↓→旁路系统 → ↑↓→旁路系统→↑
每台机组配套350%阳离子交换器，3 50%高速混床，2台机组共设1套再生系统。
3 凝结水精处理系统方案比较
众所周知，H/OH混床一直是用来处理凝结水的典型工艺，用H/OH型混床处理凝结水可以使出水的电导率达到0.1s/cm (H交换后，25℃) 以下，通常可达到0.07-0.08s/cm。H/OH混床中阳、阴树脂的初始形式分别为H型和OH型，其在凝结水中的离子交换反应（以交换水中的NaCl为例）可表示为：
RH+ROH+NaCl—RNa+RCl+H2O
此反应中有极弱的电解质H2O生成，使以上离子交换反应进行得完全彻底，出水水质可达到极低的电导率。
为解决机组启动阶段的除铁及保护树脂不受铁的污染，在高速混床前设置粉末树脂覆盖过滤器或前置阳离子交换器
粉末树脂过滤器使用一种极其微小颗粒尺寸（近似于60目～100目）的离子交换树脂粉，在铺膜箱中事先配制好，由铺膜泵送入管式过滤器进行铺膜，返回液又进入铺膜泵入口，经反复循环，直至将箱中的树脂粉全部覆盖在滤元上，形成均匀的粉末树脂的膜层。凝结水从过滤器底部分配板的中心接口管进入，穿过滤元的预涂层，进入滤元，流过管座，到达集水室，处理过的凝结水从底部出水口流出，达到除铁、除盐的目的。
根据我国目前粉末树脂的提供商－漂莱特（中国）有限公司提供的数据，阴树脂粉的运行温度范围在4971℃，而且可以根据不同的工况提供纤维和树脂不同配比的10多种产品供业主选择，因此粉末树脂覆盖过滤器运行灵活，适应性强。在机组投运初期，凝结水中悬浮物含量高，主要是制造安装过程中，带入系统的铁锈、杂质，这时可以预涂有机纤维材料－纸浆粉，对凝结水进行过滤除铁；正常运行时，对于系统中铁的腐蚀产物，可以涂纤维加阳树脂粉；如果有除铁、除硅要求，可以涂阴阳树脂粉；在夏季工况时，凝结水水温高，也可不涂阴树脂粉；通过改变阳树脂粉种类，还可以选择氢型运行或氨化运行。
该系统的特点是能满足机组启动时和在夏季高温工况下的过滤除铁及除盐要求，但是粉末树脂覆盖过滤器存在交换容量小、铺膜曝膜操作复杂、排出的废水呈乳浊液形态，处理难度较大等问题。
针对粉末树脂覆盖过滤器的缺点，在高速混床前采用前置阳离子交换器，利用阳离子交换树脂可以有效去除凝结水中铁的腐蚀产物，其交换容量大，再生过程较粉末树脂覆盖过滤器铺膜曝膜简单易行，系统产生的酸性废水可采取简单的碱液中和的方式处理。
对以上两个方案进行经济技术比选，详见以下对比表：
序
号 设备名称及规范 前置阳离子交换器+高速混床 粉末树脂覆盖过滤器+高速混床
1 前置氢离子交换器 3台
设备直径 Φ2200
进出水管径 DN250
再循环泵 1台
2 粉末树脂覆盖过滤器 3台
设备直径 Φ1500
进出水管径 DN250
铺膜装置 2套
3 高速混床 3台 3台
设备直径 Φ2200 Φ2200
进出水管径 DN250 DN250
4 再循环泵 1台 1台
配用电动机功率： 30kW 同左
出力： 260m3/h； 同左
4 再生设备
1） 树脂分离罐 1台 同左
设备直径(直径×壁厚) ： Φ2100X14/Φ1324X10 mm 同左
2） 阳树脂再生罐兼树脂储存罐 2台 1台
设备直径(直径×壁厚)： Φ1324/10 mm 同左
3） 阴树脂再生罐 1台 1台
设备直径(直径×壁厚)： Φ1224/10 mm 同左
4 电热水箱 1台 1台
设备直径(直径×壁厚)： Φ1524×10 mm 同左
设备容积： 6.0 m3 同左
5 中压树脂（进口）
1） 阳树脂量 30 15立方
阴树脂量 15 15立方
2） 树脂价格 22万美元 17万美元
6 中压阀门（进口） 200万人民币 100万人民币
7. 设备占地面积
主厂房内 216平米 216平米
再生间 160平米 108平米
根据以上技术经济比较，本工程选择方案一。
4 结语
综上所述，凝结水精处理系统运行的好坏直接影响着整个机组的安全经济运行，因此在凝结水精处理系统的选择过程中，应进行充分的调查和研究。凝结水精处理系统对于给水质量要求很高的超临界和超超临界机组非常重要,它不仅在机组正常运行时保证优良给水品质,而且在新机组投运、机组启动,以及凝汽器泄漏引起的非正常停机等方面,为机组争取了有效的时间。
参考文献：
［1］《现代电厂的凝结水精处理》 作者：H．R．BOLTON
［2］“大唐洛河发电厂化学运行报表” 作者：大唐洛河发电厂化学分场
［3］“凝结水精处理新的应用经验” 作者：G．Van Niekerk及 J．B．Conlin 《电力研究所凝结水精处理设备专辑》1985．6．
关键词：凝结水精处理系统 超临界机组 直接空冷 必要性 选择 方案
中图分类号：TV7 文献标识码：A 文章编号：
1 设置凝结水精处理系统的必要性
某工程新建2台350MW超临界直接空冷机组，根据“火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量”（GB/T12145-2008）的规定，超临界机组各项水汽质量标准如下：
1.1蒸汽质量标准
标准值 期望值
钠 ≤3 g/kg ≤2 g/kg
二氧化硅 ≤10 g/kg ≤5 g/kg
铁 ≤5 g/kg ≤3 g/kg
铜 ≤2g/kg ≤1 g/kg
电导率 ≤0.15 s/cm
(H交换后，25℃) ≤0.10s/cm
(H交换后，25℃)
1.2给水质量标准
标准值 期望值
钠 ≤3 g/L ≤2 g/L
二氧化硅 ≤10 g/L ≤5 g/L
铁 ≤5 g/L ≤3 g/L
铜 ≤2 g/L ≤1 g/L
电导率（加氧处理） ≤0.15 s/cm
(H交换后，25℃) ≤0.10s/cm
(H交换后，25℃)
TOC 标准值≤200g/L
1.3经过凝结水处理装置后的凝结水质量标准
标准值 期望值
钠 3 g/L ≤1 g/L
二氧化硅 ≤10 g/L ≤5 g/L
铁 ≤5 g/L ≤3 g/L
銅 ≤2g/L ≤1 g/L
电导率（加氧处理） ≤0.15 s/cm
(H交换后，25℃) ≤0.10s/cm
(H交换后，25℃)
由以上超临界机组随其品质标准可知，为高参数、大容量的机组设置有效的凝结水精处理系统是十分必要的。
2 凝结水精处理系统的选择
2.1凝结水处理系统选择的依据
对由直流锅炉供汽的汽轮机组，全部凝结水应进行精处理，凝结水精处理系统应设置除铁设施和除盐装置，除铁和除盐设施均应设备用；凝结水精处理应根据机组参数和给水运行工况选择合适的工艺，可按照下表选择。
凝结水精处理工艺及适用条件
工艺系统 适用的机组参数 优点 缺点
粉末覆盖过滤器+混床 1超临界及以上参数的机组
2给水采用加氧处理的亚临界机组 出水水质好 系统复杂，占地面积较大
前置过滤器+阳床+阴床 1超临界及以上参数的机组
2给水采用加氧处理的亚临界机组 出水水质好 系统复杂，占地面积过大，系统阻力大，滤元使用寿命短，阴床旁路时，出水pH降低
前置阳床+混床 1超临界及以上参数的机组
2给水采用加氧处理的亚临界机组 出水水质好 系统复杂，占地面积较大，阳树脂易受铁污染，系统阻力较大
2.2凝结水处理系统方案拟定
凝结水精处理系统拟在对以下两个方案进行比较的基础上确定。
方案一：工艺流程为：凝结水→凝结水泵→ 粉末树脂覆盖过滤器→ 高速混床→ 轴封蒸汽冷却器
↓→旁路系统 → ↑↓→旁路系统→↑
每台机组配套350%粉末树脂覆盖过滤，350%高速混床，每台机组设1套铺膜装置，2台机组共设1套再生系统。
方案二：工艺流程为：凝结水→凝结水泵→ 前置阳离子交换器→ 高速混床→ 轴封蒸汽冷却器
↓→旁路系统 → ↑↓→旁路系统→↑
每台机组配套350%阳离子交换器，3 50%高速混床，2台机组共设1套再生系统。
3 凝结水精处理系统方案比较
众所周知，H/OH混床一直是用来处理凝结水的典型工艺，用H/OH型混床处理凝结水可以使出水的电导率达到0.1s/cm (H交换后，25℃) 以下，通常可达到0.07-0.08s/cm。H/OH混床中阳、阴树脂的初始形式分别为H型和OH型，其在凝结水中的离子交换反应（以交换水中的NaCl为例）可表示为：
RH+ROH+NaCl—RNa+RCl+H2O
此反应中有极弱的电解质H2O生成，使以上离子交换反应进行得完全彻底，出水水质可达到极低的电导率。
为解决机组启动阶段的除铁及保护树脂不受铁的污染，在高速混床前设置粉末树脂覆盖过滤器或前置阳离子交换器
粉末树脂过滤器使用一种极其微小颗粒尺寸（近似于60目～100目）的离子交换树脂粉，在铺膜箱中事先配制好，由铺膜泵送入管式过滤器进行铺膜，返回液又进入铺膜泵入口，经反复循环，直至将箱中的树脂粉全部覆盖在滤元上，形成均匀的粉末树脂的膜层。凝结水从过滤器底部分配板的中心接口管进入，穿过滤元的预涂层，进入滤元，流过管座，到达集水室，处理过的凝结水从底部出水口流出，达到除铁、除盐的目的。
根据我国目前粉末树脂的提供商－漂莱特（中国）有限公司提供的数据，阴树脂粉的运行温度范围在4971℃，而且可以根据不同的工况提供纤维和树脂不同配比的10多种产品供业主选择，因此粉末树脂覆盖过滤器运行灵活，适应性强。在机组投运初期，凝结水中悬浮物含量高，主要是制造安装过程中，带入系统的铁锈、杂质，这时可以预涂有机纤维材料－纸浆粉，对凝结水进行过滤除铁；正常运行时，对于系统中铁的腐蚀产物，可以涂纤维加阳树脂粉；如果有除铁、除硅要求，可以涂阴阳树脂粉；在夏季工况时，凝结水水温高，也可不涂阴树脂粉；通过改变阳树脂粉种类，还可以选择氢型运行或氨化运行。
该系统的特点是能满足机组启动时和在夏季高温工况下的过滤除铁及除盐要求，但是粉末树脂覆盖过滤器存在交换容量小、铺膜曝膜操作复杂、排出的废水呈乳浊液形态，处理难度较大等问题。
针对粉末树脂覆盖过滤器的缺点，在高速混床前采用前置阳离子交换器，利用阳离子交换树脂可以有效去除凝结水中铁的腐蚀产物，其交换容量大，再生过程较粉末树脂覆盖过滤器铺膜曝膜简单易行，系统产生的酸性废水可采取简单的碱液中和的方式处理。
对以上两个方案进行经济技术比选，详见以下对比表：
序
号 设备名称及规范 前置阳离子交换器+高速混床 粉末树脂覆盖过滤器+高速混床
1 前置氢离子交换器 3台
设备直径 Φ2200
进出水管径 DN250
再循环泵 1台
2 粉末树脂覆盖过滤器 3台
设备直径 Φ1500
进出水管径 DN250
铺膜装置 2套
3 高速混床 3台 3台
设备直径 Φ2200 Φ2200
进出水管径 DN250 DN250
4 再循环泵 1台 1台
配用电动机功率： 30kW 同左
出力： 260m3/h； 同左
4 再生设备
1） 树脂分离罐 1台 同左
设备直径(直径×壁厚) ： Φ2100X14/Φ1324X10 mm 同左
2） 阳树脂再生罐兼树脂储存罐 2台 1台
设备直径(直径×壁厚)： Φ1324/10 mm 同左
3） 阴树脂再生罐 1台 1台
设备直径(直径×壁厚)： Φ1224/10 mm 同左
4 电热水箱 1台 1台
设备直径(直径×壁厚)： Φ1524×10 mm 同左
设备容积： 6.0 m3 同左
5 中压树脂（进口）
1） 阳树脂量 30 15立方
阴树脂量 15 15立方
2） 树脂价格 22万美元 17万美元
6 中压阀门（进口） 200万人民币 100万人民币
7. 设备占地面积
主厂房内 216平米 216平米
再生间 160平米 108平米
根据以上技术经济比较，本工程选择方案一。
4 结语
综上所述，凝结水精处理系统运行的好坏直接影响着整个机组的安全经济运行，因此在凝结水精处理系统的选择过程中，应进行充分的调查和研究。凝结水精处理系统对于给水质量要求很高的超临界和超超临界机组非常重要,它不仅在机组正常运行时保证优良给水品质,而且在新机组投运、机组启动,以及凝汽器泄漏引起的非正常停机等方面,为机组争取了有效的时间。
参考文献：
［1］《现代电厂的凝结水精处理》 作者：H．R．BOLTON
［2］“大唐洛河发电厂化学运行报表” 作者：大唐洛河发电厂化学分场
［3］“凝结水精处理新的应用经验” 作者：G．Van Niekerk及 J．B．Conlin 《电力研究所凝结水精处理设备专辑》1985．6．