大流量过滤器在电厂凝结水系统的应用
摘要：在机组大修(或小修)后启动阶段，固体颗粒会随着水汽的循环分散于系统中，在一定的温度、压力和pH值条件下成为溶解杂质。而控制作为溶解杂质的主要来源的固体杂质有助于降低溶解态金属离子的含量。相当数量的铁离子在系统中沉积会形成垢下腐蚀，铁、硅系列离子在汽轮机和锅炉管道中/低压区段也会形成沉积。通过对几种过滤器性能、效果比较，得出采用美国PALL公司生产的大流量过滤器可以有效去除固体颗粒。并分析了其经济效益。
1概况
江苏利港电力有限公司目前有一、二期工程350MW机组4台，三、四期工程正在建设中，其中一、二期凝结水系统没有凝结水处理设备。单台凝泵流量875t/h，入口温度32．9oC，压头2．16MPa，出口管路通径300mm。
2启动初期凝结水处理的必要性
机组冷态启动时的凝结水处理对机组的安全经济运行有着很大的影响。冷态启动时，凝结水中氧化铁等固形物会形成溶解性物质结垢，并引起垢下腐蚀。为清除这些物质，需加长启动清洗时间，并大量排污；还需长时间烧油维持锅炉的低负荷，甚至还存在着为了抢负荷而牺牲水汽品质的问题，严重影响机组运行的安全性及经济性。凝结水系统中，大约90%以上的金属污染物是固体颗粒状的，而其中绝大部分是铁，其颗粒大小主要为6～15ttm。因此机组启动时，必须对凝结水进行除盐精处理或过滤掉固形物，美国EPRI对污染物含量要求控制在小于10×10以内。
3处理方案比较
国内目前使用的除铁器，效果差，故障率高，使用率低。传统线绕和喷熔式过滤器，由于占地面积大，压差大以及更换滤芯非常麻烦，其使用有很大的局限性。由于这两种形式除铁效率不高，也逐渐被淘汰。
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打折式滤芯(见图1)由于滤芯是外进里出，除了过滤比很低外，其不合理的结构，导致其流量分配不均，滤芯寿命短。
喷熔式滤芯(图2)由于其通量小，压差大，1台处理凝结水的过滤器，往往要装上500—1000支滤芯。滤芯的安装要求极高，一旦有1支滤芯漏流，整个过滤器的效果就减小很多。其过滤比I3值在40～100之间(过滤40—100个颗粒时最多漏过1个颗粒)。而且由于其工艺局限，质量不稳定，无法满足机组启动时快速去除凝结水固形物的要求。
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美国PALL公司是一家有50多年过滤技术经验的专业厂家，其专利技术(Uhipleat。HighFlowtechnology，简称UHF)能有效地控制凝结水中的金属及硅等固体污染物。
UHF滤芯是PALL公司近年研发的专利产品(见图3)，允许高流量的介质通过滤材，具有高效、低压损和长寿命等优点。滤芯的里进外出结构使得容易更换滤芯，同时保持污染物在滤芯的内部。滤芯的无金属结构使得它可以进行完全燃烧、压扁等环保处理。滤芯的B值达3000。滤壳中可装多支滤芯，可以使用很广的流量范围，无论是启动还是连续运行时都可使用。滤芯经久耐用，还可以最少地、最经济地配置过滤器。
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几种传统的过滤方法和PALL公司大流量过滤器性能比较列于表1。
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Pall公司大流量凝结水过滤器，具有过滤通量大、压差小、占地小、精度高、安装方便等特点，可以很快地消除系统中的氧化铁等固形物，有效地避免机组启动后高温状态下氧化物形成溶解状态，大大缩短机组的启动时间，有效缩短机组启动期间水质达到合格时间。根据上述比较决定采用PALL公司的大流量过滤器。
4实施情况
选用PALL公司的过滤器：32HFHS．6GDAH25．CHP0018，压力等级3MPa，水压试验3．75MPa，流量800t/h，最大流量960t/h，滤芯数量32支，滤芯长度1500mm，允许介质温度≤65℃，初始压差2kPa，差压达到150kPa时更换滤芯，最大允许压差350kPa，过滤器进出口通径3001‘111‘1‘1。壳体、管板、滤芯骨架材质采用304不锈钢，壳体长度3．8m，直径1．31"1‘1。该过滤器能够安装在凝结水泵出口与轴封加热器之间。2号机组2004年中修时就安装了该过滤器。
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5实施后的效果轴封加热器进水
5．1在机组启动期间进行凝结水过滤处理
这种处理方式使用后在非常短的时间内，使水汽品质达到合格，大大缩短了启动时间。实际情况如下：2号机于2004．12．122：30开始点火前水冲洗，16：30汽轮机开始冲转，2004．12．1313：00凝结水铁含量仍在2000～3000t~g/L，后开始投放UHF型凝结水大流量过滤器，13：30实测数据为过滤器前2400t~g/L，过滤器后302t~g/L；17：30过滤器前257t~g/L，过滤器后80t~g/L，此时凝结水开始回收；22：00过滤器前166t~g/L，过滤器后则逐渐降低到54/~g/L。机组点火到凝结水合格回收总共化了39h。我厂在1号机组大修，锅炉酸洗后从正常启动带满负荷到水汽品质合格共用了98h。两者相比节省了59h。
5．2济效益分析
我厂1号机组2002年10月大修后冷态启动至水汽品质合格时间为98h，启动换水补水3683t，燃油120t。2号机组2004年12月的冷态启动耗用了除盐水1400t，燃油使用了40t，启动到水汽合格时间为39h。
(1)启动时间缩短59h多发电效益，应扣除多发电使用的燃煤，其余折旧不考虑；平均负荷以80%，每kW·h以0．3元计算，标煤价格538元/t，煤耗0．32kg/(kW·h)。35×10×0．8×59×(0．3—538×0．32×10一)=211．16万元
(2)多耗除盐水造成的损失：(3683—1400)t×60元/t=13．7万元(除盐水电厂自行生产成本为60元/t)
(3)另外，可节省锅炉烧油的费用：(120—40)t×3000元/t=24万元。机组一次启动时直接经济效益约为248．86万元。通常情况下，电厂为了抢负荷，往往是不顾及化学监督的要求，强行带负荷，直接后果是热力系统结垢速率增加，影响机组的效率，这种影响是长期的。国内外的研究表明，如果没有使用过滤器，一次启动带人热力系统的铁，相当于正常运行3年的量。
6结语
在凝结水系统上安装Pall公司的UHF型大流量过滤器，能有效去除水中的固体颗粒，显著减少金属离子在系统中的溶解、铁离子引起的锅炉水冷壁结垢以及消除垢下腐蚀导致的不良后果，高效低成本地完成对铁及其它固体颗粒在启动阶段的控制，为机组启动节省了宝贵的时间。
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