肖同刚
青岛华丰伟业电力科技工程有限公司
Discussion on the operation of high-speed mixed bed ammoniation
XIAO tong-gang / Qingdao Huafeng Weiye Electric Power Technology Engineering CO.,LTD.
【摘 要】结合某电厂实际情况，探讨凝结水精处理系统氨化运行情况。对比氢型树脂与氨化树脂的运行状态，对影响氨化运行的树脂分离度、再生度、氨化运行时高混进水水质、机组负荷调整、系统补充水水质等因素进行论述，并对氨化运行的整个过程进行说明。
【关键词】凝结水精处理；氢型运行；氨化运行；树脂分离度；树脂再生度
Abstract:Combined with the actual situation of a power plant, the operation of ammoniating condensate polishing system was discussed.Compare the operating status of hydrogen resin and ammoniated resin, discuss the resin separation degree, regeneration degree, high-mixed influent water quality during ammoniated operation, unit load adjustment, system supplementary water quality and other factors that affect the ammoniated operation.The whole process of ammoniating operation is explained.
Key words:Condensate polishing; hydrogen type operation; ammoniating operation; resin separation degree; resin regeneration degree
1 引言
某电厂为1×350MW燃煤机组，凝结水冷却系统采用直接空冷方式，凝结水精处理系统为2台高速阳床+3台高速混床（两运一备）对凝结水进行100%的净化处理。高速阳床配备三套树脂，两套运行，一套储存在高速阳床树脂储存塔中备用；高速阳床体外再生系统包括高速阳床树脂再生塔、高速阳床树脂储存塔和其他辅助设备。高速混床配备三套树脂，均储存在高速混床内；高速混床体外再生系统，包括树脂分离塔、阴树脂再生塔、阳树脂再生兼储存塔和其他辅助设备。
2 凝结水精处理系统运行状况
机组运行初期凝结水精处理系统采用R-H/R-OH的氢型运行方式，运行中发现周期制水量少、氨水加药量多、运行时间短，再生频繁，同时再生耗水量、酸、碱消耗量较多。结合本机组实际情况和氢型运行存在的问题，考虑进行R-NH4/R-OH的氨化运行。
2.1本机组系统优缺点分析
2.1.1本机组系统的优点
（1）机组空冷机组，无循环冷却水系统，不存在凝汽器泄漏混入循环冷却水导致凝结水水质恶化的风险，凝结水水质稳定。
（2）凝结水精处理系统有两台高速阳床，实现了凝结水100%经高速阳床处理，延长了高混的运行时间，为高速混床氨化成功提供了良好的条件。
2.1.2本机组系统的缺点
（1）直接空冷机组，因散热面积大，管道长，真空相对较差，易导致凝结水溶氧含量较高，凝结水铁含量高，增加凝结水精处理系统处理难度。
（2）机组负荷调整较为频繁，升降负荷的情况较多，凝结水补水情况不稳定，易对高混氨化运行造成干扰。
3 高速混床氨化运行的划分
高速混床运行情况根据出水水质可分为三个阶段：R-H/R-OH的氢型运行阶段；由R-H/R-OH氢型转化为R-NH4/R-OH氨化型的氨化阶段；氨化成功后的R-NH4/R-OH氨化运行阶段。
3.1 R-H/R-OH氢型运行阶段
该阶段高速混床处于运行初期，树脂为R-H/R-OH状态，阳树脂处于氢型状态。。水质各项指标良好，钠离子、铁离子、硅含量均较小，但此时精处理出口加氨量较高。
3.2 由R-H/R-OH氢型转化为R-NH4/R-OH氨化型的氨化阶段
铵离子开始穿透，同时树脂会释放部分吸收的钠离子，导致出水电导率逐步增大，钠离子含量略有增加，硅含量也微有增加，但都在合格范围内。本机组此阶段钠离子含量一般≤1μg/L，同时精处理出口加氨量略有降低。
3.3 氨化成功后的R-NH4/R-OH氨化运行阶段
此阶段树脂已换成R-NH4/R-OH氨型，铵离子完全穿透，钠离子会被树脂重新吸收，导致出水钠离子含量降低。此时出水电导率略有降低，硅含量基本与第二阶段持平。此阶段精处理出口加氨量继续降低，除氧器出口加氨量也明显降低。
4 现场高速混床氨化运行分析
高速混床氢型运行与氨化运行水质指标均合格，无明显差异，制水量至21万时高速混床已基本氨化运行，出水水质未出现劣化超标现象。钠离子和硅含量统计见图1-钠离子含量趋势图；图2-硅离子含量趋势图。
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从图中可见，氢电导基本维持在0.60μs/cm～0.09μs/cm之间，未有明显变化。
5影响高速混床氨化运行的因素
5.1阴、阳树脂的分离率
高速混床要实现氨化成功，阴、阳树脂良好的分离率是关键中的关键。树脂分离时必须要保证阴树脂中阳树脂含量小于0.3%，阳树脂中阴树脂含量小于0.5%，原则上树脂交叉污染越小，对氨化运行越有利。再生进酸、进碱时，阴树脂中的阳树脂会被碱再生液完全转化为钠型阳树脂，而阳树脂中的阴树脂会被盐酸再生液转化为氯型阴树脂。因为树脂的离子交换反应为可逆反应，混脂进入高速混床后，在第二阶段转氨化阶段阳树脂会将吸收的部分钠离子释放进凝结水中，如果树脂分离度不高，极易造成出水钠离子超标。阴树脂在运行时也会向凝结水中释放部分氯离子，如控制不当也会造成凝结水精处理系统出水含氯超标，氢电导超标，造成系统腐蚀。一旦第二阶段转氨化过程中产水水质超标，只能放弃氨化运行，将树脂重新再生。为了保证树脂分离率，必须保证以下几点：
①阴、阳树脂在树脂分离一步有清晰的分离界面，同时阴、阳树脂中无明显的混杂情况。
②阳树脂界面必须低于阴树脂出脂口至少20cm，防止阴树脂输送时将阳树脂带入阴树脂再生塔。
③输送阳树脂时必须保证分离塔的光电信号器完全可靠或两人进行良好的配合人工输送，以保证阳树脂恰到好处，即不将阴树脂输送至阳树脂再生塔，又保证阳树脂输送量不会出现过少的情况。
5.2树脂再生度
从本质上讲，阴、阳树脂的分离率是影响了阴、阳树脂的再生比例，进而影响了高速混床氨化时的出水水质。树脂再生度就是指失效树脂再生程度。要实现氨化运行，根据出水水质要求阳树脂的再生度应≥99.8%，，阴树脂的再生度应≥98%。
5.3再生剂纯度
再生剂纯度也是通过影响树脂再生度进而影响高速混床氨化运行的。此因素主要体现在阴树脂再生时，因为液碱极易吸收空气中的二氧化碳，从而导致液碱中杂质Na2CO3的含量升高。同时液碱中也含有大量的NaCl，如果液碱中NaCl含量较高，再生时部分阴树脂会被再生成氯型，会导致高速混床氨化运行中出水氯离子超标，氢电导超标，从而导致高速混床失效。再生剂在进厂时必须经过化验验收合格后才能卸车，同时碱储存罐顶部排气孔必须有吸收二氧化碳的装置。
5.4 树脂清洁程度
精处理系统除了有离子置换的效果，同时承担了过滤器的作用，大量的杂质被截留在高速混床。虽然此项目系统有高速阳床，但随着运行时间的增长树脂截留的杂质也会增多，在机组刚启动阶段尤其明显。在树脂再生前反洗过程中，严格控制好清洗树脂的擦洗时间和反洗次数，保证排水清澈。在树脂分离后阴、阳树脂分别被输送至阴树脂再生塔和阳树脂再生兼储存塔中，必须保证再进行一次分别擦洗，因为输送过程中，树脂中可能会夹杂有气泡等杂质。
5.5树脂混脂程度
再生结束后投运之前，树脂要混合均匀。由于树脂的比例不同，如混脂操作不好极易造成上层阳树脂过少，下层阴树脂过少的情况。此情况会导致树置换出的OH-和H+在局部区域堆积，OH-和H+不能快速的结合成H2O，阻碍离子交换反应的进行，从而导致高速混床出水水质不理想。
5.6进水水质
高速混床氢型运行时对进水水质要求较为宽松，但高速混床氨化运行时，对水质的要求较高，对水质的劣化反应明显，抗水质劣化能力明显变弱。在树脂氨化运行时必须保证有一套树脂再生完成保持备用，同时高速阳床也必须有一套树脂再生完成保持备用，防止出现机组水质突然劣化或机组停运重新启动时水质变差。
5.7运行时间
因本机组时空冷机组，无凝汽器泄漏情况，凝结水补水水质良好，一般无进水水质劣化情况。高速混床一旦氨化成功后，出水水质一般不会超标，可能会出现长期指标合格，高速混床树脂最终受到固体杂质深度污染的情况。一旦发生此情况可能导致系统压差增大，树脂反洗次数增多，反洗效果差，再生电耗、水耗增多，综合考虑以一个月或水量不超过30万吨（机组启动初期根据情况提前再生）。
6 效果讨论
（1）高速混床氨化运行，使高速混床的运行周期明显延长。调整之前运行时间约为15天至20天，周期制水量平均为16万至18万。调整后高混运行时间约为25天至30天，周期制水量约为23万至28万。
（2）减少了系统加药量，氨化运行阶段机组加氨量明显减少，节约了运行成本。
（3）由于运行时间的延长，相对的再生次数减少，从而相对减少了酸碱的消耗量和再生耗水量、耗电量，达到了节能减排的效果。
7 结束语
分析现场实际运行情况，此机组精处理系统高速混床氨化运行效果良好，可以取得良好的经济效益和环保效益。在海外电厂采购化学药品昂贵的情况下，有十分可观经济效益，可以节省大量的运行成本。
作者简介
肖同刚 本科，工程师，青岛华丰伟业电力科技工程有限公司 运维项目化学专工