高梯度磁过滤器在火电厂供热改造中的应用.pdf

第 3 3卷 第 4期 2 0 1 1年 4月 华 电 技 术 Hu a d i a n Te c h n o l o g y V0 1 ． 3 3 No ． 4 Ap r ． 2 01 1 高梯度磁 过滤 器在火 电厂供热 改造 中的应用 周建伟 ， 王继伦 ， 李 良武 ， 刘善波 1 ． 华电国际十里泉发电厂， 山东 枣庄2 7 7 1 0 3 ； 2 ． 抚顺隆基电磁科技有限公司， 辽宁 抚顺1 1 3 1 2 2 摘要 热电厂冬季蒸汽供暖的凝结水中含有大量的铁离子， 凝结水不能重新回收利用， 国内除铁过滤设备不能满足现 场 1 5 0 ℃的水温要求。华电国际十里泉发电厂采用高梯度磁过滤器去除凝结水中大量的铁离子， 达到了锅炉的用水要 求 ， 节约水资源和能源的效 果非常明显。 关键词 蒸汽 ； 凝结水 ； 高温 ； 除铁 ； 节 能 ； 节水 中图分 类号 T K 2 2 文献标志码 B 文章编号 1 6 7 41 9 5 1 2 0 1 1 0 40 0 4 1 0 3 0 引言 热 电厂对外供热所产生的热网疏水来 自汽机房 汽轮机的抽汽， 采暖热媒是绝对压力为 0 ． 8 M P a 、 温 度约 3 3 0 c 【 的蒸汽， 通过减温减压装置降压减温后 的饱和蒸汽经过换热器， 用于厂外居 民供热。冷却 后的蒸 汽变 为凝结 水 ， 所 需疏 水 回水 流 量约 2 0 0 t ／ h 、 疏水温度为 9 0～1 5 0 o C。凝结水 中含有大量的 铁离子 ， 致使凝结水不能直接 回收 ， 然而 ， 蒸汽凝结 水含有很高的热焓 ， 从节约资源、 提高资源重复再利 用价值 、 综合降低发 电成本的角度出发 ， 需将疏水全 部回收作为机组补给水。 l 热 网疏水 中铁腐蚀产 物的来源及危害 1 ． 1 铁离子的来源 1 ． 1 ． 1 氧腐蚀 凝结水 中氧腐蚀的形式都是氧去极化腐蚀 ， 其 腐蚀产物是铁的氧化物， 其反应方程式为 阳极 反应 F e叫Fe 2 e ． 阴极反 应 O22H2 0 4e 40H 一。 以上反应 的产物 F e n在水 中会与其他物质进 一 步进行反应 ， 其过程为 F e O H一 - 叶 F e O H 2 ， 4 F e O H 2 2 H2 00 2 4 F e O H 3 ， F e O H 2 2 F e o H 3 F e 3 0 4 4 H 2 O。 氧腐蚀的影响因素很多 ， 影响冷凝水氧腐蚀 的 因素 主要 有 p H值 、 溶 解氧浓度 、 水 流速、 温 度等。 当 p H值低时 ， 溶解氧浓 度高 ， 水流速 度快且 温度 高， 腐蚀速度都会加快 。 收稿 日期 2 0 1 01 1 3 0 1 ． 1 ． 2 间断供汽方式 供热过程中蒸汽是 间断性的， 当不用汽的时候 ， 管道放空 ， 空气中的氧气进入管线， 发生表面的氧腐 蚀 ； 当管道再次使用时 ， 表面氧化腐蚀产物脱落 ， 这 是回水铁离子浓度偏高的重要原因。 1 ． 2 铁离子的存在对锅炉运行的危害 未经处理的凝结水作为锅炉补充水 ， 水 中所含 的大量铁离子会在锅炉传热面发生二次结垢及垢下 腐蚀 ， 造成危害。 1 ． 2 ． 1 浪费燃料 ， 降低出力 锅炉结垢后将严重影响受热面传热 ， 降低热效 率， 降低蒸汽出力 ， 增加燃料消耗。 1 ． 2 ． 2 易引起事故 ， 影响安全运行 受热面结垢后 ， 金属的热量受水垢 的阻碍而难 以传热给炉水 ， 致使金属壁温急剧升高。当温度超 过金属所能承受 的允许温度时 ， 金属强度显著降低 ， 从而导致金属过热变形 ， 严重时将造成鼓包 、 裂缝 ， 甚至爆管等事故 。 1 ． 2 ． 3 堵塞管道 ， 破坏水循环 如果水管内结垢 ， 就会减小流通截面积 ， 增大水 的流动阻力 ， 破坏正常的水循环 ， 严重时还会完全堵 塞管道 ， 造成爆管事故 。 1 ． 2 ． 4 引起垢下腐蚀 ， 缩短锅炉寿命 锅炉结垢后还会引起垢下腐蚀等危害。受热面 一 旦结垢就极难清除 ， 严重时只好采用挖补 、 割换管 子等修理措施 ， 不但维修费用高 ， 而且还会使受热面 受到严重损坏 ， 大大缩短锅炉的使用寿命 。另外 ， 锅 炉结垢后 ， 将增加清洗和维修的时间、 费用及工作量 等， 影响生产 ， 降低锅炉的有效利用率 。 2 新型高梯度磁 过滤器的工作原理 高梯 度磁过滤器是借助励磁线 圈中直流 电流 产 生 的定 向磁场 ， 磁化充填层 中的专用高聚磁不锈 4 2 华 电技 术 第3 3卷 钢软磁基体 ， 再通过磁化基体对水 中磁性物质颗粒 的磁力吸引， 将杂质吸着在基体表面， 达到使水净化 的 目的。在磁过滤器 中， 基体作用于悬浮粒子的磁 力可用下列方程式来表示 F V X H d H／d X ， 式中 F 为基体作用于粒子的磁力； V为悬浮颗粒 的体积 ； X为 颗粒 的磁 化率 ； H为背 景磁场 强度 ； d H ／ d X为磁场梯度。 当基体吸引粒子的磁力远超过阻碍粒子运动的 反力 即颗粒的重力、 流体的黏滞阻力 、 摩擦力和惯 性力 时 ， 磁分离作用才能得到有效利用 。 3 新型高梯度磁过滤器的应用实例 为去除热网疏水 中铁 的腐蚀产物， 华电国际十 里泉发电厂安装 了某公 司生产的高梯度磁过滤器。 工艺流程为 供热返回的凝结水汇集到储水箱 ， 然后 通过水泵以 1 ． 0 MP a的恒压 由上至下经过高梯度磁 过滤器 ， 处理后的净水 由水泵打入锅炉给水 系统的 除氧器 。高梯度过滤器罐 内装有 高聚磁 不锈钢介 质 ， 对水质不会产生二次污染 ， 高梯度磁过滤器具有 反洗功能， 反洗采用气 一水交替擦洗的方式。正常 工作时上进水 、 下 出水 ， 反冲洗时下进水 、 上 出水排 污 。流 程如 图 1 所 示 。 凝结水通过新型高梯度磁过滤器处理后 ， 铁的 质量浓度降至 8～1 5 L 见表 1 ， 达到锅炉给水 水质标准要求 ， 减少 了锅炉 的补给水量。同时， 由于凝结水的温度高 ， 进入锅炉以后又减少 了燃料 损 失 。 图 1 高梯度磁过滤器处理热网疏水流程 表 1 设备运行期间的检测报告 第 4期 周建伟 ， 等 高梯度磁过滤器在 火电厂供热改造 中的应用 ’ 4 3 4 经济效益分析 4 ． 1 节约 水费 在换热首站换热器内进行换热后的凝结水 ， 通 过凝结泵返送 回来 。在供 暖初期 ， 凝结水 回来后含 铁量远远超过锅炉给水水质标准 ， 不能进入锅炉重 复利用。凝结水管道上加装 了高梯度磁过滤器后 ， 疏水 中铁的质量浓度降至 1 5 g ／ L下 ， 可以直接进 入除氧器。每小 时回收 1 5 0℃的凝结水 2 0 0 t ， 1个 供暖季 4个月 可节水 43 0 X 2 4 2 0 05 7 6 0 0 0 t 。除盐水 的生产成本 以 5 t 计 ， 每年可节 约水费 5 7 6 0 0 0 5 2 8 8 万元 。 4 ． 2节约燃煤费 回水温度 1 5 0℃ ， 可减少常温水 由2 0℃升温至 1 5 0℃的热耗。按公式 Q C m A t 计算 其 中 C 4 ． 21 0 J ／ k g ； A t 1 3 0℃ ； m 5 7 6 0 0 0 t ， 每小时减少的热量 4 ． 21 0 1 3 0 X 5 7 6 0 0 0 0 0 0 3 ． 1 4 4 9 61 0 “ k J ， 以热值为 2 2 9 3 5 k J的标准煤计 算 ， 折合用煤量为 1 3 6 1 5 t 。秦皇岛热值为 2 2 9 3 5 k J 的标准 煤价 格 为 6 8 0 t ， 每年所 耗煤 炭价 格 为 1 3 6 1 56 8 0 9 2 5 ． 8 万元 。上述计算未考虑加热 过程中所耗费费用及传热因数。 4 ． 3 回收热 网疏水 总价值 从以上技术经济分析可知 ， 每个冬季采暖期间 回收的热网凝结水 的总价值之和为 2 8 89 2 5 ． 8 1 2 1 3 ． 8 万 元 。 4 ． 4疏水回收改造费用 高梯度磁过滤器 占地 面积小 、 结构紧凑 ， 在原 1 机组厂房内部 0 m处安装 ， 没有增加厂房建设费 用。此次改造只是对疏水管路进行了调整 ， 管道 、 阀 门等费用为 2 0万元左右 ， 此次施工费用约 2 5万元。 上接第 4 0页 a n d P a c k a g i n g ， 1 9 6 9 ， 5 1 2 5 3 7 ． [ 3 ]K u n i o Ma n o ． T h e M e a s u ri n g Me t h o d o f t h e L i f e R e l i a b i l i t y o f El e c t ric a l Co n t a c t s，Ho l m Se mi n a r o n El e c t ric a l Co n t a c t P h e n o me n a [ D] ． N a g o y a M e i j y o U n i v e r s i t y ， 1 9 7 0 ． [ 4]A ．C a r b a l l e i r a ，J ．G a l a n d ． T e s t E q u i p m e n t P e r f o r ma n c e f C c ／ ／ l O t h I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n e e o n E l e c t r i c C o n t a c t ． Bu da pe s t I EEE Tr a n s a c t i o n s O n Co mp o n e nt s， 1 98 0． [ 5 ]A ．B e n d a d a ，F ．E r c h i q u i ，A ．K i p p i n g ．U n d e r s t a n d i n g He a t Tr a n s f e r Me c h a ni s ms Du r i n g t h e Co o l i n g Ph a s e o f B I O W M o l d i n g U s i n g I n f r a r e d T h e r mo g r a p h y [ J ] ．N D T E I n t e r n a t i o n a l ， 2 0 0 5， 3 8 6 4 3 34 4 1 ． 4 ． 5 高梯度磁过滤器的运行费用 高梯度磁过滤器没有 13常的维护费用 ， 电厂只 需支付磁过滤运行时所需 的电费。C A D一 8 0 0型高 梯度磁过滤器的功率为 4 7 k W， 供暖期为 4个月 ， 在 供暖期间 的耗 电量总计 1 3 5 3 6 0 k W h ， 按照 0 ． 6 k W h 计算 ， 供 暖期所 用 电费仅为 8万元 。 高梯度磁过滤器处理 1 t 水的费用仅为 0 ． 1 3元。 5 结论 1 高梯度磁 过滤器采用 P L C程序设计 ， 可实 现全 自动集控操作 。 2 热网疏水经 高梯度磁过滤器处理后 ， 实现 全部 回收 ， 经济效益可 观， 1个 月 即可收 回投 资成 本 。 3 高梯度磁过滤器作为 高温凝水 除铁设备 ， 具有适应性强 、 耐高温 、 结构紧凑 、 系统简单 、 操作方 便和效果显著 的特点 ， 对环境也无污染 ， 对保证机组 凝水水质、 降低机组运行成本意义重大。 参考文献 [ 1 ] 赵 小 恰． 蒸 汽 供 暖凝 结 水 的 回收 利 用 [ J ] ． 工 业 技术 ， 2 0 0 9 2 9 3 4 ． [ 2 ] D L ／ T 5 6 1 --1 9 9 5 ， 火力发电厂水汽化学监督导则[ S ] ． [ 3 ] 翁建斌， 唐安中． 凝结水及乏汽回收节能改造 [ J ] ． 大氮 肥 ， 2 0 0 7， 3 0 2 1 4 31 4 4 ． 编辑 刘芳 作者简 介 周建伟 1 9 8 0 一 ， 男， 吉林扶余人 ， 技术总监， 工程师 从事 电力行业 高温凝 水 除铁 设 备研 发方 面的 工作 E m a i l z h o u j i a n w e i 1 2 6 1 2 6 ． c o n 1 。 编辑 王 书平 作者简介 韩冬 1 9 7 6 一 ， 男 ， 吉林吉林 人 ， 工程师 ， 从事 电力 系统 自动化和状态监测方面的研究工作 E ma i l h a n d o n g x j g e ． c o n 。 王振岳 1 9 7 9 一 ， 男 ， 河南平顶 山人 ， 工程 师 ， 大从事 电 力 系统 自动化方 面的研究 工作 E m a i l w a n g z h e n y u e x j g c ． t o n i 。 孙金 国 1 9 8 2 一 ， 男 ， 江 苏连云 港人 ， 助理工 程师 ， 从事 电力系统 自动化方面 的研究工作 。