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1　除鹽水箱密封的必要性
　　火力發(fā)電廠隨著裝機(jī)容量的增大,對(duì)水汽品質(zhì)的要求也越來越高,除鹽水箱的貯存過程使得水質(zhì)劣化問題顯得較為突出。除鹽水一旦被空氣中二氧化碳、氧和灰塵極微量或短時(shí)間污染,就會(huì)使其品質(zhì)急劇下降,進(jìn)而造成熱力設(shè)備的結(jié)垢、腐蝕。因此對(duì)除鹽水箱實(shí)施密封是十分必要的。
　　空氣中的二氧化碳進(jìn)入除鹽水后立即生成碳酸(h2co3)。由于碳酸是化合物,因此用任何物理的方法都不易清除。不管是真空除氣器、凝汽器或熱力式除氧器,它們能將水中氧含量降至10μg/l以下,但卻不能將水中的二氧化碳含量降至2mg/l以下。向水中加氨后,雖然ph值升高了,但只是將二氧化碳轉(zhuǎn)化成了(nh4)2co3,并沒有清除二氧化碳,結(jié)果co2或碳酸一旦分解出來,仍會(huì)使熱力系統(tǒng)遭受腐蝕,使水中的fe、cu等含量居高不下。
　　co2+h2o=h2co3
　　co2+h2o+nh3=(nh4)2co3
　　綏電公司現(xiàn)有的2臺(tái)630m3除鹽自用水箱和3臺(tái)5000m3除鹽水箱,頂部均是直通大氣,機(jī)組正常運(yùn)行時(shí),5000m3除鹽水箱水位維持在8m以上,除鹽水在水箱中平均停留時(shí)間在4～5d,水中溶解的二氧化碳和氧氣均達(dá)到飽和狀態(tài)。制水混床出口水進(jìn)入除鹽水箱時(shí)的電導(dǎo)率不到0.1μs/cm,而機(jī)組的補(bǔ)給水電導(dǎo)率已在0.6μs/cm以上,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出要求值,1號(hào)、2號(hào)機(jī)組小修割管時(shí)均發(fā)現(xiàn)有酸性腐蝕,與除鹽水箱未實(shí)施密封有一定的關(guān)系。
　　綏電1號(hào)機(jī)組給水處理方式改為聯(lián)合加氧后,要求給水電導(dǎo)率必須小于0.1μs/cm,這樣,補(bǔ)給水的電導(dǎo)率必須小于0.2μs/cm才能滿足要求。另外,綏電機(jī)組啟動(dòng)次數(shù)相對(duì)較頻繁,啟動(dòng)初期,機(jī)組補(bǔ)水量非常大,而隨補(bǔ)給水帶入系統(tǒng)的二氧化碳和氧氣量也較大,造成的腐蝕也較運(yùn)行階段嚴(yán)重。因此應(yīng)盡快解決水箱密封問題,使其隔絕空氣,保證補(bǔ)給水的品質(zhì)。

　　2　除鹽水箱密封方法
　　目前國內(nèi)外有關(guān)水箱的密封方法較多,本文對(duì)一些常用方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析探討。
　　2.1　緩沖水隔離法
　　將水箱的進(jìn)出水管接在箱底部的一個(gè)接口上。當(dāng)水箱充滿水后,由于水箱僅對(duì)進(jìn)出水流量差值起一個(gè)補(bǔ)充作用,所以箱底部管流量很小,箱中液位變化也很小,箱中的存水起了一種緩沖隔離作用,使箱內(nèi)最上部易被空氣污染的一段純水不會(huì)立即流出,減輕了箱中出水水質(zhì)變壞傾向。
　　該工藝在系統(tǒng)極其平穩(wěn)運(yùn)行時(shí),對(duì)出水水質(zhì)變壞有一定控制作用。但是,水箱存水就是考慮進(jìn)出水量不平衡而進(jìn)行調(diào)節(jié)。對(duì)除鹽水箱來說,水箱要貯存離子交換器再生時(shí)對(duì)外供水量,要貯存再生自用水,由于機(jī)爐補(bǔ)水不穩(wěn)定要貯存緩沖耗水,在正常運(yùn)行時(shí),箱內(nèi)水位也要較大幅度地變化,尤其對(duì)調(diào)峰機(jī)組而言,其箱內(nèi)液位變化更是頻繁,因此,箱內(nèi)的緩沖水區(qū)不易保證。即使緩沖區(qū)能夠穩(wěn)定存在,溶解得氧和二氧化碳的擴(kuò)散作用仍然存在,在一定時(shí)間后,整個(gè)箱內(nèi)的存水會(huì)無法避免地變壞。
　　優(yōu)點(diǎn):該法無需額外裝置,無設(shè)備成本。
　　缺點(diǎn):該工藝的作用是有限的,不能根本解決問題,只能在設(shè)計(jì)階段考慮,對(duì)運(yùn)行電廠不能應(yīng)用,因?yàn)榈撞窟M(jìn)水涉及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。
　　2.2　密封液密封法
　　將比重小于1的密封液倒入箱中,密封液浮在水面上,將水與空氣隔開,以達(dá)到密封保持水質(zhì)的效果。
　　為了防止密封液隨箱內(nèi)水流出,在箱出水管上應(yīng)采用倒虹吸管,由于空氣與密封液接觸,因此密封液也會(huì)被空氣中塵埃所污染,因此應(yīng)該定期更換。
　　優(yōu)點(diǎn):該法工藝簡單,密封效果好,而且不受容器形狀限制。
　　缺點(diǎn):該法對(duì)密封液要求較高,它應(yīng)該有良好的化學(xué)穩(wěn)定性,而且應(yīng)不含能溶于水且影響水質(zhì)的任何成分。降低密封液成本是該工藝的主要問題。國內(nèi)外市場比較少見。
　　2.3　氮?dú)饷芊夥?br /> 　　將箱內(nèi)水面上空氣全部更換為干凈氮?dú)?使箱內(nèi)水不與外界空氣接觸,從而達(dá)到保持水質(zhì)的目的。
　　優(yōu)點(diǎn):該方法根本上杜絕了外界空氣的箱內(nèi)存在,因而達(dá)到了預(yù)期的效果,在西方國家的設(shè)計(jì)中常能見到該種密封方案。
　　缺點(diǎn):這種工藝對(duì)容器上設(shè)置的安全措施可靠性要求很高。否則會(huì)因?yàn)榘踩�裝置失靈造成箱體內(nèi)壓力上升或處真空態(tài)而造成爆炸。由于水箱要在一定壓力下工作,因而對(duì)箱體的制造也有嚴(yán)格的要求。氮?dú)庠谝何蛔兓瘯r(shí)要大量消耗氮?dú)?因此該工藝的運(yùn)行費(fèi)用較高。
　　2.4　蒸汽密封法
　　該方法的原理與"氮?dú)饷芊夥?quot;基本相同。其效果及對(duì)安全裝置、容器制造要求也都同于"氮?dú)饷芊夥?quot;。兩種方法的主要區(qū)別在于:由于用蒸汽代替了氮?dú)?蒸汽在箱內(nèi)要不斷凝結(jié),因而蒸汽運(yùn)行消耗量大大高于氮?dú)饷芊夥ㄖ械牡獨(dú)庀�耗量。另�?蒸汽的品質(zhì)不能低于箱內(nèi)純水水質(zhì),否則會(huì)使純水水質(zhì)下降。
　　2.5　塑料球密封法
　　將特制塑料球放在水箱內(nèi)浮在水面上,隔絕了箱內(nèi)水面與空氣的接觸,以達(dá)到保持水質(zhì)的目的。
　　該工藝源于西德,從20世紀(jì)80年代中期引進(jìn),率先在冶金系統(tǒng)(上鋼三廠等)上應(yīng)用,主要防止鋼板酸洗過程中酸槽酸霧揮發(fā),對(duì)車間設(shè)備、電路等造成腐蝕,并且解決了用風(fēng)機(jī)抽出酸霧的能源損耗問題(故最早的名稱為"節(jié)能凈化球")。20世紀(jì)80年代末期才引用到電力系統(tǒng)(望亭電廠等),主要解決酸罐酸霧揮發(fā)和除鹽水箱污染問題,起到一定的作用。
　　因圓球采用的聚丙稀材料,其密度為0.91g/cm3,圓球運(yùn)行時(shí),大部分已沉入液體中,故覆蓋率不盡理想。因?yàn)槔碚撋现挥挟?dāng)圓球的比重是覆蓋液體比重的0.5倍時(shí),覆蓋率才是最大的。于是有了第二代空心圓球,旨在根據(jù)覆蓋液體比重,設(shè)計(jì)生產(chǎn)不同比重的圓球,解決覆蓋率最大化問題。因空心球制造工藝———吹塑封口技術(shù)未能得到完全解決,沒有投入工業(yè)生產(chǎn)。在此基礎(chǔ)上,研制了發(fā)泡圓球,外面是個(gè)圓實(shí)體,而球內(nèi)部發(fā)泡,發(fā)泡的體積可調(diào)節(jié)圓球的比重。這一方法解決了技術(shù)、生產(chǎn)工藝諸問題。這就是第三代圓球(也稱節(jié)能凈化球、高效液面覆蓋球等),也是目前市場最常見的產(chǎn)品。
　　第三代圓球盡管解決覆蓋率最大化問題,但理論極限覆蓋率是90.7%,還是沒有完全密封的目的。這樣,就研發(fā)了第四代———帶邊覆蓋球、正六角形覆蓋球、大球套小球等產(chǎn)品及方法,目的解決圓球相切后的空隙問題。該類產(chǎn)品在設(shè)計(jì)上解決了圓球與圓球之間的空隙問題,理論覆蓋率達(dá)到95%以上。但在實(shí)際運(yùn)行中存在問題較多,如放置數(shù)量計(jì)算問題,球體形成的覆蓋層的外徑與箱體內(nèi)徑的封邊問題、容器的形狀問題等,所以此類產(chǎn)品幾乎不可能達(dá)到設(shè)計(jì)中"最佳排列"。另外,如果液面不是靜態(tài)的,液面波動(dòng)也會(huì)引起球本身的運(yùn)動(dòng),從而引起除鹽水水質(zhì)的波動(dòng)。
　　優(yōu)點(diǎn):該方法工藝簡單,便于清掃。
　　缺點(diǎn):密封效果不盡理想。
　　2.6　吸收法
　　主要是通過堿性物質(zhì)將空氣中的二氧化碳進(jìn)行吸收,使其不能進(jìn)入除鹽水箱,常用的堿性物質(zhì)有堿石棉和液體工業(yè)堿,在水箱溢流管和通空氣管上連接一容器,將堿石棉或液體工業(yè)堿放入其中,定期進(jìn)行更換。要求水箱運(yùn)行時(shí)溢流管不能溢流,冬季要考慮防凍問題。
　　優(yōu)點(diǎn):阻止了二氧化碳進(jìn)入水箱。
　　缺點(diǎn):水箱運(yùn)行狀態(tài)要求嚴(yán)格;維護(hù)量大,特別是冬季;堿性物質(zhì)不及時(shí)進(jìn)行更換會(huì)引起水質(zhì)波動(dòng)。
　　2.7　浮頂密封法水箱內(nèi)加一套浮頂,使其箱內(nèi)水面與空氣隔開。浮頂像活塞一樣,隨著水箱水位的下降或上升而浮動(dòng),從而達(dá)到防止箱內(nèi)水質(zhì)劣化的目的。浮頂有硬浮頂和軟浮頂之分。硬浮頂有金屬浮頂和鋼架發(fā)泡eps浮頂,均因受制于價(jià)格及安裝、維護(hù)等問題,在國內(nèi)市場上鮮見。
　　軟浮頂,其主體覆蓋物是一層具有足夠強(qiáng)度和氣密性的膜,使氣液兩相隔絕,膜下固定若干浮塊,使膜浮于液面。膜的外緣用幾層剛性的環(huán)固定,在環(huán)的周邊再固以橡皮環(huán),保證裝置外緣與容器壁滑動(dòng)接觸和密封。浮頂上因定繩索牽動(dòng)了浮標(biāo)式液位計(jì)標(biāo)尺運(yùn)動(dòng),指示液位。因浮頂與箱壁采用"活塞環(huán)"方式———密封橡皮設(shè)計(jì),浮頂能上能下運(yùn)動(dòng)自如。全部零部件可由人孔門運(yùn)入箱內(nèi),在容器底部拼裝,無需搭腳手架,浮頂也無須自帶支撐。目前市場常見的就是這種浮頂。
　　優(yōu)點(diǎn):基本上解決液面全密封問題,密封效果好。
　　缺點(diǎn):除鹽水箱不能從上部進(jìn)水,底側(cè)部、底部進(jìn)水均可。
　　當(dāng)然,與除鹽水接觸的大氣對(duì)水質(zhì)的污染因時(shí)、因地而異,即與所在地區(qū)的氣候條件和當(dāng)?shù)氐拇髿獬煞值扔嘘P(guān),因此,同樣的設(shè)備在不同的地區(qū)和不同的季節(jié)污染的程度也不盡相同,各地區(qū)因各地氣候及設(shè)備結(jié)構(gòu)的不同亦會(huì)采取不同的密封方法。以綏電為例,由于除鹽水箱出入口管均位于水箱底部,因此筆者認(rèn)為使用軟浮頂來對(duì)水箱進(jìn)行密封較為合適。
　　2臺(tái)單機(jī)容量220mw的燃煤機(jī)組鍋爐補(bǔ)給水采用一級(jí)除鹽加混床的處理方法。按照《火力發(fā)電廠水汽化學(xué)監(jiān)督導(dǎo)則》dl/t561-95(以下簡稱導(dǎo)則)的規(guī)定,機(jī)組對(duì)補(bǔ)給水的水質(zhì)要求為:硬度≈0μmol/l;二氧化硅≤20μg/l;電導(dǎo)率≤0.2μs/cm;ph值≥6.7。但自機(jī)組投廠以來,除鹽水箱進(jìn)水電導(dǎo)率為0.1～0.2μs/cm(25℃),除鹽水箱出水電導(dǎo)率為0.8μs/cm左右(25℃),ph值在5.5～6.0。除鹽水水質(zhì)的下降對(duì)凝結(jié)水水質(zhì)造成一定影響,成為熱力系統(tǒng)設(shè)備及管道腐蝕的隱患。針對(duì)這種情況,于2003年3月至5月為除鹽水箱上加裝呼吸器及管路系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)、制作、安裝和調(diào)試。
　　1　除鹽水水質(zhì)污染原因
　　經(jīng)過一級(jí)除鹽加混床處理得到的除鹽水,水質(zhì)指標(biāo)一般都能夠達(dá)到"導(dǎo)則"規(guī)定的補(bǔ)給水標(biāo)準(zhǔn)。但是,當(dāng)除鹽水進(jìn)入除鹽水箱以后,隨著存放時(shí)間的增加,除鹽水電導(dǎo)率逐漸上升,ph值逐漸下降,說明此處有其他弱酸性物質(zhì)在不斷地溶解到除鹽水中。當(dāng)除鹽水電導(dǎo)率和ph值達(dá)到一定程度后便穩(wěn)定,此時(shí)除鹽水對(duì)該種物質(zhì)的溶解也達(dá)到了飽和狀態(tài)。經(jīng)取樣分析表明,該物質(zhì)為二氧化碳,主要來源于空氣。空氣中二氧化碳通過水箱呼吸孔直接進(jìn)入水箱中,并通過與水箱進(jìn)水水流的不斷碰撞與擾動(dòng)溶解于水中,導(dǎo)致除鹽水電導(dǎo)率的上升和ph值的下降。
　　2　問題的解決
　　2.1　在原除鹽水箱上增加一套密封呼吸系統(tǒng)
　　除鹽水箱呼吸器及水封部分是根據(jù)除鹽水箱有關(guān)參數(shù),并結(jié)合現(xiàn)場設(shè)備實(shí)際布置情況來設(shè)計(jì),整個(gè)系統(tǒng)不考慮使用閥門,平時(shí)運(yùn)行不需任何操作,完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行。
　　2.2　呼吸器的設(shè)計(jì)
　　水箱的呼吸器即為水箱的吸氣裝置。呼吸器的工作原理為外界的空氣在受除鹽水箱內(nèi)部液位下降所形成的負(fù)壓作用下而進(jìn)入水箱,但在進(jìn)入水箱前必須先通過吸收液。設(shè)計(jì)使用的吸收液為30%naoh堿液層,堿液與二氧化碳發(fā)生反應(yīng)生成碳酸鈉和水。
　　呼吸器的設(shè)計(jì)主要考慮運(yùn)行時(shí)除鹽水箱內(nèi)部的負(fù)壓狀況。運(yùn)行時(shí)內(nèi)部負(fù)壓與水箱液位的下降速度(除鹽水泵的流量、水箱底排開啟后放水流量)及堿液層的高度有關(guān)。根據(jù)除鹽水箱制造技術(shù)條件:水箱應(yīng)在壓力為45kpa下做嚴(yán)密性試驗(yàn),為保證一定的安全裕度,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮最大出水情況,即2臺(tái)除鹽水泵運(yùn)行、底排閥門故障開啟時(shí)水箱能正常呼吸,且水箱內(nèi)壓力不低于78kpa。設(shè)計(jì)時(shí)取用的空氣通流面積為原來的2倍,為保證吸收效果,取用的與吸收液接觸的布?xì)庋b置通流面積應(yīng)為原先呼吸管的3倍。
　　2.3　水封的設(shè)計(jì)
　　水封的工作原理為水箱進(jìn)水時(shí)水箱內(nèi)空氣通過水封排向大氣,但在水箱吸氣時(shí)外界大氣不能通過水封而進(jìn)入水箱,實(shí)際上它是水箱的排氣裝置。
　　水封的設(shè)計(jì)主要依據(jù)水箱運(yùn)行時(shí)的負(fù)壓狀況進(jìn)行,水封內(nèi)水高度或者水容積要保證在水箱吸氣時(shí)因不會(huì)因水箱內(nèi)的負(fù)壓而使空氣吸入。

　　3　其他有關(guān)工作
　　(1)為進(jìn)一步減少水流對(duì)空氣的擾動(dòng),將除鹽水箱的進(jìn)水管及回水管的進(jìn)口延伸至該水箱內(nèi)約6m標(biāo)高處(除鹽水箱高度為13m)。
　　(2)全面排查除鹽水箱的氣水滲漏點(diǎn),并進(jìn)行封堵。
　　(3)調(diào)試時(shí)在吸氣管上裝設(shè)真空表及真空破壞門,調(diào)整吸收液的高度使水箱內(nèi)壓力不低于78kpa。

　　4　使用呼吸器前后水質(zhì)情況對(duì)比
　　4.1　除鹽水箱出水導(dǎo)電度
　　經(jīng)比較,導(dǎo)電度平均值由0.81μs/cm下降為0.26μs/cm。
　　4.2　凝結(jié)水水質(zhì)情況
　　經(jīng)比較,氫導(dǎo)平均值由0.194μs/cm下降為0.122μs/cm。

　　5　總結(jié)
　　(1)雖然除鹽水電導(dǎo)率較原來有了較為明顯的下降,除鹽水箱進(jìn)出水電導(dǎo)率差亦小于0.1μs/cm,但離標(biāo)準(zhǔn)還稍有距離,其主要原因是:除鹽水箱本身還有漏點(diǎn),如水箱頂部就地液位計(jì)尼龍繩處還存在漏點(diǎn);水箱內(nèi)部存在一定的腐蝕,2003年3月初1號(hào)除鹽水箱內(nèi)部檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)水箱內(nèi)壁及底部原樹脂漆脫落約1m2,水箱內(nèi)壁有大量鼓泡,手撳后有鐵屑及水泡產(chǎn)生。
　　(2)因無在線ph表,通過人工取樣分析誤差較大,所以對(duì)ph值無對(duì)比分析。
　　(3)為防止冬天呼吸器內(nèi)堿液結(jié)晶、水封凍住,特別是在北方地區(qū),應(yīng)考慮保溫。
　　(4)呼吸器運(yùn)行1年后,應(yīng)對(duì)吸收液進(jìn)行取樣分析,并及時(shí)更換堿液。
　　(5)為了防止事故狀態(tài)下水箱內(nèi)部負(fù)壓突然增大引起水箱吸癟設(shè)備事故,可以考慮在水箱吸氣管上增設(shè)電接點(diǎn)壓力表與電動(dòng)真空破壞門,設(shè)定水箱壓力至83kpa時(shí)破壞門快速自動(dòng)打開,以保護(hù)除鹽水箱。