超臨界供熱機組熱網(wǎng)疏水回收方式及除鐵處理方案論證佟衛(wèi)波【摘要】針對熱網(wǎng)疏水處理直接影響超臨界供熱機組安全穩(wěn)定運行的現(xiàn)狀,對熱網(wǎng)疏水處理及除鐵方式進行了介紹,對高溫濾芯式過濾器除鐵及高梯度電磁過濾器除鐵兩種方案進行了詳細論述，并進行了技術經(jīng)濟比較，指出:前者處理精度高，出水穩(wěn)定,但對濾芯要求高，運行成本高，維護復雜;而后者雖然處理精度不穩(wěn)定，但適應性強，耐高溫,運行成本低.【期刊名稱】《吉林電力》【年(卷)，期】2014(042)005【總頁數(shù)】3頁(P41-43)【關鍵詞】熱網(wǎng)疏水處理;超臨界機組;除鐵;高溫濾芯;高梯度電磁;過濾器【作者】佟衛(wèi)波【作者單位】東北電力設計院，長春130021【正文語種】中文【中圖分類】TK223.5伴隨著國內(nèi)供熱需求的不斷擴大，超臨界供熱機組已成為電力市場的一種趨勢，但同時也帶來了新的問題。由于超臨界機組對鍋爐給水品質的要求非常高，也相應對進入給水系統(tǒng)中的凝結水和熱網(wǎng)疏水的水質提出更高要求。目前凝結水精處理系統(tǒng)已經(jīng)非常成熟，出水水質完全滿足超臨界機組汽水質量要求；以下主要討論熱網(wǎng)疏水水質情況及除鐵處理方法，同時對兩種除鐵處理方案進行技術論證。1超臨界機組熱網(wǎng)疏水的水質特點超臨界供熱機組的熱網(wǎng)加熱器疏水水量大，溫度高，其疏水和熱量的回收對機組的經(jīng)濟性影響較大，以350MW超臨界燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)機組為例，熱網(wǎng)抽汽量約為550m3/h，絕對壓力為1.8MPa,溫度為350°C左右的蒸汽，通過熱網(wǎng)換熱器凝結成水，疏水溫度約140C，壓力0.4MPa。一般情況下在高溫蒸汽環(huán)境下，熱交換器材質為SS30408不銹鋼時，換熱器表面的腐蝕產(chǎn)物為磚紅色或黑褐色的Fe2O3和Fe3O4。熱交換過程中由于蒸汽急驟冷卻，溫差變化較大，蒸汽凝結成水，腐蝕產(chǎn)物多為大粒徑的Fe3O4。具體氧化腐蝕化學反應過程如下。陽極反應：Fe-Fe2++2e陰極反應：O2+2H2O+4e—4OH-以上反應的產(chǎn)物Fe2+在水中會與其他相關物質進一步進行反應，其過程為：Fe2++2OHTe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2-4Fe(OH)3Fe(OH)2+2Fe(OH)3—Fe3O4+4H2O氧腐蝕的影響因素很多，影響冷凝水氧腐蝕的因素主要有：pH值、溶解氧濃度、水流速、溫度等，當pH值低時，溶解氧濃度高，水流速快和溫度越高，腐蝕速度都會加快［1］。熱網(wǎng)疏水水質主要以鐵的腐蝕產(chǎn)物Fe3O4、Fe2O3為主及少量的鐵離子(實測鐵離子質量濃度不大于5pg/L，可忽略不計)。2熱網(wǎng)疏水回收方式2.1直接回收至除氧器熱網(wǎng)加熱器疏水正常運行回主機除氧器，水質不合格時根據(jù)情況回凝汽器或循環(huán)水井，系統(tǒng)圖見圖1。熱網(wǎng)疏水直接排至除氧器需要解決的問題就是在高溫及一定壓力下，熱網(wǎng)疏水處理設備及元件耐高溫及穩(wěn)定性。圖1熱網(wǎng)加熱器疏水系統(tǒng)圖2.2回收至凝汽器熱井熱網(wǎng)加熱器疏水不回除氧器，其疏水排至凝汽器，水質不合格時回循環(huán)水井。其簡要系統(tǒng)見圖2?；厥罩聊鳠峋?，由于疏水溫度高、水量大，直接回到凝汽器熱井對凝汽器的真空影響較大，因此需在疏水進入熱井前增加減溫設備。如圖2所示，在加熱器疏水至凝汽器疏水管路上設置2級換熱器，用以回收熱網(wǎng)加熱器疏水熱量，經(jīng)過2級換熱后，熱網(wǎng)加熱器疏水將從約140°C降溫至約53°C后排至凝汽器，在凝汽器處被循環(huán)水降溫至33°C,但仍然存在約20°C的熱量損失，另外還要考慮到2級換熱器的換熱效率。所以，此種回收方式不僅要增加減溫設備，還造成機組熱效率降低。2.3直接排至循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中在超臨界供熱機組實際運行中，只有當熱網(wǎng)換熱器大量泄漏，熱網(wǎng)疏水被嚴重污染的情況才會采取第3種方式，即放掉所有的熱網(wǎng)疏水，對換熱器進行檢修。上述3種熱網(wǎng)疏水回收方式，直接回到除氧器的回收方式系統(tǒng)相對簡單，熱效率高，機組運行經(jīng)濟性更好。3熱網(wǎng)疏水除鐵處理方案3.1高溫濾芯除鐵過濾器圖2熱網(wǎng)加熱器疏水回凝汽器或循環(huán)井系統(tǒng)圖高溫濾芯除鐵過濾器為在高溫高壓條件下，利用耐高溫濾芯去除熱網(wǎng)疏水及工業(yè)蒸汽回收水中鐵及鐵的腐蝕產(chǎn)物的新型處理設備。高溫熱網(wǎng)疏水處理系統(tǒng)，包括高溫濾元式除鐵過濾器、反沖洗系統(tǒng)、升壓旁路系統(tǒng)、旁路系統(tǒng)、進出水管道，升壓旁路系統(tǒng)接通進水管道和高溫濾元式除鐵過濾器的進水口，高溫濾元式除鐵過濾器的出水口與出水管相接通，反沖洗系統(tǒng)與所述高溫濾元式除鐵過濾器接通；高溫濾元式除鐵過濾器的進水口和出水口均設置在該高溫濾元式除鐵過濾器的底部；進水管道上設置有熱電阻。熱網(wǎng)疏水通過進水管道進入罐體的進液區(qū)內(nèi)，再經(jīng)過濾芯空心結構的纏繞纖維后從濾芯底部的出液口進入罐體的排液區(qū)，鐵腐蝕物受到濾芯濾網(wǎng)的過濾作用，被吸附在濾芯上，去除鐵腐蝕物的熱網(wǎng)疏水由排液區(qū)從出水裝置通過出水管道流出；可以在線反沖洗。該設備在保證處理精度高的基礎上，最大限度地節(jié)約熱能和最大程度地延長了濾元的使用壽命，并能夠實現(xiàn)全自動控制。3.2新型高梯度磁過濾器高梯度磁過濾器是借助于勵磁線圈中直流電流產(chǎn)生的定向磁場，磁化充填層中的專用高聚磁不銹鋼軟磁基體，再通過磁化基體對水中磁性物質顆粒的磁力吸引，將雜質吸著在基體表面，達到水凈化的目的。在磁過濾器中，基體作用于懸浮粒子的磁力可用下列方程式來表示：Fx=V-X-H-dH/dX式中：Fx為基體作用于粒子的磁力；V為懸浮顆粒的體積；X為顆粒的磁化率；H為背景磁場強度；dH/dX為磁場梯度。當基體吸引粒子的磁力遠超過阻礙粒子運動的反力（即顆粒的重力、流體的粘滯阻力、摩擦力和慣性力）時，磁分離作用才能得到有效利用。高梯度磁過濾器系統(tǒng)配置過濾器、反沖洗系統(tǒng)、空氣擦洗功能等設備，配有電控柜、壓力表，在線進出口壓力表等配套設施。高梯度磁過濾器作為熱網(wǎng)疏水除鐵設備，具有適應性強，耐高溫、結構緊湊、系統(tǒng)簡單、操作方便和效果顯著的特點，對環(huán)境也無污染。隨著進水含鐵量的增高，去除率相應升高。對各種鐵腐蝕產(chǎn)物(Fe3O4、Fe2O3及抗磁性鐵氧化物FeO(OH))都有很好的去除效果［2］。3.3兩種方案比較3.3.1濾元式過濾器濾芯式過濾器處理精度高，出水穩(wěn)定。濾芯應用受溫度限制，溫度過高，過濾材質可能會有離子析出。濾芯式過濾器需要定期的更換濾芯，每次更換都會花費大量的人力物力，運行費用較高。且對濾芯的安裝要求較高，如果上百個濾芯中有一只濾芯質量有問題或在安裝過程中出現(xiàn)問題，將會導致整個過濾器失效。濾芯式過濾器對凝結水的進水鐵含量有嚴格的要求，凝結水中如有大顆粒的金屬雜質存在，就有可能擊穿濾芯，造成濾芯穿孔使過濾器喪失除鐵能力。3.3.2高梯度磁過濾器濾芯無須更換，高梯度磁過濾器內(nèi)部填充的是高聚磁不銹鋼介質，耐腐蝕、耐磨損；高梯度磁過濾器采用氣-水結合脈沖式擦洗方式，加之濾芯的特殊排布方式，反洗效果好，使用壽命比較長。耐高溫，高梯度磁過濾器濾芯采用的是居里溫度為618°C的不銹鋼軟磁材料，濾芯強度大、韌性高、耐高溫，進水鐵質量濃度低于5mg/L、溫度低于180C即可投入運行，可縮短機組啟動時間。運行費用低，高梯度磁過濾器的運行費用僅為設備自身的用電費用。過濾精度會受磁場強度變化的影響，不穩(wěn)定。4結論國內(nèi)市場對于熱網(wǎng)疏水除鐵處理多以高溫濾芯和高梯度磁過濾的方式。高溫濾芯過濾方式過濾器處理精度高，出水穩(wěn)定，缺點是對濾芯耐高溫性能要求較高，而且運行成本高，維護復雜，需要定期更換濾芯；高梯度磁過濾器適應性強，耐高溫、運行成本低等優(yōu)點，缺點是過