1 直接空冷機組凝結水水質特點
直接空冷機組的凝結水水質特點與濕冷機組不同。主要表現在幾個方面:
(1) 凝結水必須精處理。對於濕冷機組，不是必須要有精處理裝置。而空冷機組則不同，因為汽輪機乏汽在冷凝過程中與大面積的散熱器表面接觸，有更多的時間和機會接觸散熱器表面的腐蝕產物。腐蝕產物會造成凝結水水質的不合格。在製造安裝過程中，帶入系統的雜質多；在機組啟動期間，凝結水中懸浮物含量高；在機組負荷頻繁變化或啟停時，都會增加空冷器表面的腐蝕。為此必須設置凝結水精處理裝置。
(2) 凝結水溫度高。直接空冷機組在運行過程中，其背壓一般均比濕冷機組高，因此其凝結水的溫度也比較高。直接空冷機組凝結水溫度隨環境溫度的變化，具有較大的波動性。新豐熱電有限責任公司的汽輪機考核試驗工況(THA)下，凝結水溫度為47.54℃。汽輪機額定工況(TRL)下為71.13℃。因此在選擇精處理系統的設備時,
要考慮適應耐較高水溫的要求。
(3) CO2含量高。由於空冷凝汽器冷卻面積大，並在高真空條件下工作，空氣容易向空冷器中滲入，造成凝結水中的CO2(HCO-3)的含量增高。
(4) 含鹽量低。直接空冷系統沒有常規濕冷機組的凝汽器，乏汽直接進入空冷散熱器冷凝成水，屬一次性表面換熱,
不存在凝汽器泄漏時冷卻水污染凝結水的問題。因而凝汽器的冷卻水含鹽量低。
2 凝結水精處理系統的選擇
針對空冷機組凝結水水質特點，國內一般採用分床式除鹽系統和粉末樹脂覆蓋過濾器系統兩種。
2.1 高速陽 － 陰分床式除鹽系統
高速陽 － 陰分床式除鹽系統是將陽、陰樹脂分別置於兩個設備中，凝結水依次經過高速陽床、陰床后，除去凝結水中鐵的腐蝕產物、CO2(HCO-3)等雜質后，進入熱力系統。直接空冷機組在運行中，受環境大氣溫度的影響，凝結水水溫變化範圍較大。在正常工況下，凝結水先經過陽床，再經過陰床。在夏季工況下，由於環境溫度高，空冷凝汽器散熱效果差，凝結水溫度往往在70℃以上，對於陰樹脂來說，夏季工況下基本無法運行，在這種工況下將陰床旁路，陽床運行。可有效去除凝結水中的鐵腐蝕產物。但是，當單獨運行陽床時，所用陽樹脂必須耐高溫。如果凝結水溫度繼續升高（比如75℃以上），陽床也必須解列。
以某電廠為例，工程建設規模為2×300MW亞臨界直接空冷發電機組, 凝結水精處理系統為中壓系統。每台機組由2×50%的高速陽床和2×50%的高速陰床組成，無備用設備。精處理系統設在凝結水泵與低壓加熱器之間，串在熱力系統中，並設有100%旁路系統。凝結水精處理系統中的陽床或陰床各自配1套旁路系統。在陽陰床正常時，2台運行，當1台失效時，旁路閥門自動打開，失效床自動解列，並將失效樹脂輸送至陽或陰再生罐進行再生，然後將再生好的備用樹脂輸送至陽或陰床，並對其進行清洗投運。
當精處理裝置壓差大於0.35MPa 時，旁路閥門全開；進水溫度高於65℃時陰床旁路閥自動全部打開，進水溫度高於75℃時陽床旁路閥自動全部打開。
2台機組共用1套再生裝置，包括陽、陰樹脂再生罐各1台，陽陰樹脂儲存罐各1台，電熱水箱1台，及酸鹼儲存槽、酸鹼計量箱、噴射器等。樹脂再生過程比較複雜。
2.2 粉末樹脂覆蓋過濾器
粉末樹脂覆蓋過濾器就是將粉末狀陰、陽離子交換樹脂濾料覆蓋在一種特製的多孔管件上，使它形成一個薄層，作為濾膜，水由管外通過濾膜和孔進入管內，進行過濾。
大同二期空冷機組、上都電廠空冷機組、烏拉山電廠空冷機組、錫林電廠、古交電廠空冷機組凝結水精處理均採用粉末樹脂覆蓋過濾器。
與陽、陰樹脂分床工藝比較，粉末樹脂覆蓋過濾器有以下特點：
(1) 適應溫度高。因為這種過濾器的樹脂粉只用一次就棄去，不必像「分床」系統中的離子交換過程那受樹脂耐熱性的限制，所適應的凝結水的溫度範圍更大，可在較高的水溫條件下正常工作。
(2) 設備簡單。運行操作簡單，可以實現無人值班。對於分床系統，每台機組分別配套高速陽床、高速陰床，2台機組配1套再生裝置，另外還要設酸鹼儲存、酸鹼計量、酸鹼廢水收集系統等，管道、地面還需要防腐，系統複雜，設備多，成本高。汽機房內無法布置。而粉末樹脂覆蓋過濾器系統則不需酸鹼再生，系統相對簡化了許多。精處理設備能布置在汽機房零米，佔地面積小，節省空間。
(3) 運行靈活，適應性強。在新機組啟動初期鋪纖維粉, 用於除鐵。正常運行時，為了過濾系統中鐵的腐蝕產物，可以塗纖維加陰陽樹脂粉混合一起使用；在夏季工況時，凝結水水溫高，也可不塗陰樹脂粉，可同正常工況一樣鋪塗陰陽樹脂粉。更能適應於空冷機組凝結水處理及機組頻繁啟停的工況。
(4) 無廢酸鹼排放。失效后的纖維粉及樹脂粉排至廢水集中處理系統。
通過以上兩個方案的比較, 覆蓋過濾器系統工藝簡單、佔地小、運行經濟、系統運行安全性高，不存在酸鹼排廢諸多問題。故本工程凝結水精處理系統採用粉末覆蓋過濾器方案。
3 精處理工藝流程和技術參數
凝結水精處理系統適用於對空冷機組的冷凝水的處理，該系統可除去鍋爐補給水中帶入的溶解鹽，熱力系統中腐蝕產物鐵等氧化物，以及系統中有可能帶入凝結水中的鹽分。
3.1 工藝流程
整個凝結水精處理系統分為兩部分，即：凝結水精處理粉末覆蓋過濾器部分和爆膜反洗鋪膜部分。 凝結水精處理粉末覆蓋過濾器設計成單列並聯布置，即每台機組設置2台粉末覆蓋過濾器，以及相應的閥門、管道和護膜管路等組成，每台過濾器可處理
100% 的凝結水流量，正常運行一運一備，系統設有旁路。
爆膜反洗鋪膜部分由爆膜反洗單元、鋪膜單元、相應的箱罐、水泵、閥門、管道等組成。這兩大部分組成了完整的凝結水精處理系統。
3.2 技術參數
3.2.1 系統進、出口水質
凝結水精處理系統進、出口水質要求見表1。
表1 凝結水精處理系統進、出口水質
項 目
典型啟動時
正常運行狀態
進水值
出水值
進水值
出水值
總溶解固形物（不加氨）/μg·L-1
650
＜50
＜20
二氧化硅/μg·L-1
＜50
20
鈉/μg·L-1
～20
5
2～5
＜5
總鐵/μg·L-1
＜1000
＜100
40
＜8
總銅/μg·L-1
50
＜15
10
＜3
氯/μg·L-1
100
＜10
≤1
陽導電度(25 ℃)/μS·cm-1
＜0.2
＜0.2
≤0.15
pH(25 ℃)
6.5～7.5
3.2.2 系統設計參數
每台機組粉末覆蓋過濾器數量 2 台。 凝結水量（每台機組）正常情況下為 761m3/h
，最大為794 m3/h。凝結水額定溫度為52.6℃，夏季為69.1℃，最大為85℃，可以滿足空冷的要求。粉末樹脂正常運行溫度為49～60℃。系統運行終點正常壓降為0.175MPa。
爆膜，清洗, 鋪膜單元設計壓力為0.10MPa。過濾器設計壓力為3.5MPa，試驗壓力4.375MPa。
4 運行方式
(1) 在新機組啟動時，系統中的懸浮物、含鐵量很高，應予適量排放。當凝結水總懸浮物及總鐵小於1000ppb
時，才允許進入精處理系統。
(2) 精處理系統（進出水母管端處）在運行中出現下列情況時：①進水水溫≥60℃(可整定)；②進出水母管兩端差壓≥0.175MPa。
PLC 工控系統在接受以上信號後會自動開啟旁路門，100%的凝結水經系統旁路回到汽機凝結水系統，此時，同步啟動護膜泵，關閉粉末樹脂覆蓋過濾器的進、出水門。確保機組安全運行及過濾器膜層穩定。當1台過濾器運行至失效時后，會自動解列，備用過濾器會立即升壓，準備投運。
(3) 爆膜、清洗、鋪膜工藝參數（每台粉末樹脂覆蓋過濾器）。爆膜用壓縮空氣，工作壓力≥0.4MPa。每個步序爆膜時間為2
s。每個步序耗氣量為10～12Nm3。與清洗交替進行，分數步進行。清洗用除鹽水，工作壓力≥0.25MPa。每個步序清洗時間：1～3min。每個步序流量為60m3/h。與爆膜交替進行，分數步進行。
(4) 單位面積鋪膜數量（粉末樹脂及纖維素）。啟動階段：由於懸浮固體與溶解固形物高，可選擇陽（銨型）陰（OH-）比例為2∶ 1 混合樹脂和纖維一起使用，樹脂與纖維的比率在2 ∶ 1 之間，鋪膜劑量為0.74～1.20
kg/m2。正常運行階段，可選擇陽（銨型）陰（OH-）比例為2∶ 1
混合樹脂和纖維一起使用，樹脂與纖維的比率在(4∶ 1) ～(8∶ 1)之間任選，鋪膜劑量為0.8～1.20
kg/m2，一般情況下，每次每台過濾器的鋪膜量為0.98 kg/m2。每台粉末樹脂過濾器運行周期為
20～30天（氨化運行）。
(5) 異常情況及處理方法。粉末樹脂覆蓋過濾器運行中的異常情況及處理方法見表2。
表2 粉末樹脂覆蓋過濾器運行中的異常情況及處理方法
異常情況
原因分析
處理方法
出水水質不合格
①過濾器失效；②濾元鋪膜層有缺損；③凝結水水質惡化
①解列停運；②運行中補膜，啟動先進鋪膜系統；③查明是否系統泄漏
周期制水量明顯減少
同序號1中的原因；產生偏流
①同序號1處理方法；②檢查內件安裝情況，如進水器件、濾元水流分配等，消除偏流
進出口壓差迅速增高
凝結水入口懸浮物雜質較多；流速過高
①調整粉末樹脂與纖維素的混合比例；②降低流速
5 結論
(2) 樹脂耐高溫是空冷機組凝結水精處理系統選擇的主要影響因素, 在選取方案時必需充分考慮。
(3) 覆蓋過濾器系統工藝簡單、佔地小、運行經濟、系統運行安全性高，不存在酸鹼排廢。更能適應於空冷機組凝結水處理及機組頻繁啟停的工況。所以新豐熱電
2×300MW 工程凝結水精處理系統採用粉末覆蓋過濾器方案。
6 參考文獻
［1］ 高惠華.粉末樹脂過濾器在凝結水精處理系統中的應用.湖北電力，2003，（3）：60～61.
［2］ 韓傳.粉末樹脂覆蓋過濾器的機理和使用.熱力發電 2003，（8）:61～62.
