高塔分离法系统简介
目录
1、系统简介及该系统在国内应用情况；
2、系统工艺流程简介和控制系统简介；
3、系统内设备结构特点；
4、高塔分离法系统与其它系统的技术、经济比较。
1、 系统简介及该系统在国内应用情况：
凝结水精处理系统的作用在于除去凝结水中溶解的微量矿物质，如：Fe 、Cu 、SiO 2、Na +、Cl -等以及少量的悬浮物和溶解固形物。这些物质可能在不同情况下和系统中的金属起作用而引起过早的破坏，或沉积在系统中，造成系统效率低下和机械破坏。因此，要满足高参数，大容量发电机组对锅炉水质的要求，使凝结水精处理系统真正起到保护热力系统，增加经济效益的作用，对凝结水精处理系统，除了设备本体（特别是混床）的设计，树脂的选择和配比，凝汽器泄漏量要降低到最低限度，更重要的是要注重树脂分离再生方法的选择。凝结水精处理系统的运行效果也正取决于分离再生方案的选择。目前国内正在运行的凝结水精处理系统的树脂分离再生方法主要有：氨化法、浓碱浮选法、中间抽出法、锥体分离法、高塔分离法等。其中高塔分离法系统是1993年以来在中国电力系统凝结水精处理系统中应用最为广泛的一种方案。采用高塔分离法的凝结水精处理系统最长运行周期可达70多天，正常40~50天，是目前国内唯一能实行氨化运行的凝结水精处理系统。
高塔分离法系统与其它系统相比，其设计原理更简单，仅仅利用了水力分层原理和阳阴树脂的比重不同以及树脂粒径差异对阳阴树脂进行分离。
该系统具有以下特点：
（1） 操作简单，不需要特殊的化学药品或特殊的操作工艺；
（2） 可以排除分离后阳阴树脂过渡区的危害；
（3） 完全分离后，不但阴树脂中的阳树脂，而且阳树脂中的阴树脂
交叉污染＜0.4%，为混床实现氨化运行创造了必要条件（而其它系统树脂分离后阳中阴将达到0.4%。这个指标要实现氨化运行是不行的）；
（4） 混床在氨穿透后，能在氨型周期正常运行。
这套系统不仅能有效地应付凝汽器的少量泄漏，还能够连续地去除热力系统运行、机组启停时所产生的腐蚀产物；能连续地去除凝结水、补给水中带入的SiO 2和其它杂质；另外，对于减少机组启动时冲洗水的损失含铁量尽早合格，从而加速机组启动投运肯有十分显著的效果。
2、 系统工艺流程简介和控制系统简介：
这套系统完整的供货范围包括：混床单元、旁路单元、再循环泵单元、再生单元、冲洗水泵单元、罗茨风机单元、酸碱贮存单元、酸碱计量单元、阀门、管道、树脂、程控系统、仪表、电气等。
主要系统的工艺流程：
（1）混床单元：
混床单元设置3台或2台混床，正常运行情况下，2台运行，1台备用（当只设2台混床时，2台运行，不设备用）。当运行混床的出水导电度超标（＞0.2μs/cm）或SiO 2＞15μg/l或Na +值＞0.1μg/l或进出口压差大于0.35MPa 时，备用混床投入运行，失效混床解列，退出运行，失效树脂送往分离塔分离、再生。（当不设备用混床时，1
台混床失效，则打开旁路50%，退出失效混床）。本系统设一套能通过100%凝结水流量的旁路系统，当凝结水温度超过50℃或系统压降＞0.35MPa 时，旁路门自动开启，同时自动关闭混床进出口阀门；当混床因某检测指标超标，经停运再生时，此时旁路门亦可自动打开，对凝结水流量自动调节，以确保机组安全运行。
混床的投运、停运、解列、树脂的输送、分离、再生、混合等步骤均采用PLC 进行程序控制。
（2）再生系统：
高塔分离法系统的树脂分离，再生系统由树脂分离罐（SPT ）、阴树脂再生罐（ART ）、阳树脂再生罐兼树脂贮存罐（CRT ）及废水树脂捕捉器（WRT ）组成。
树脂分离再生过程：
a 、精处理混床内失效树脂被送入分离罐内，先进行初步空气擦洗，使失效树脂上较重的污染物分离出来，随水流排出分离罐，然后将上部锥体部分水排空，以44~50m/h的高速水流从SPT 下部将树脂床层托至上部收集区。
b 、 降低水流速（大致分46m/h、23 m/h、12 m/h、6 m/h、3 m/h左右），至阳树脂临界沉降速度，维持一段时间，使大部分的阳树脂聚集到锥体与直筒段的分界处，再降低水流速使阳树脂沉降下来；继续降低水流速至阴树脂临界沉降速度，维持一段时间，使树脂聚集，再降低水流速，使阴树脂沉降下来。（为使树脂能有序沉降，
沉降速度差控制在20~40m/h之间）。
此分离过程可重复进行，以保证阳、阴树脂的彻底分离，关键是控制适当的流速以及能使阳、阴树脂分别沉降的临界沉降速度，（树脂的临界沉降速度可预先实验测定，但一般根据现场具体情况在调试过程中确定，整个过程可由程序自动完成，水流量及通过分离罐底部的流量控制阀控制。
c 、树脂的输送。
● 先输送阴树脂。阴树脂的输送口位于混脂层上方。以便留下一定的阳树脂作为混合树脂层。
● 再适阳树脂。阳树通过分离罐底部的阳树脂输送口送往阳再生罐，阳树脂的输送过程通过位于分离罐侧壁上的
d 、 树脂擦洗、再生
阳，阴树脂分别输送到阳、阴树脂再生罐后，进水至树脂床层高度，空气擦洗，使杂质从树脂表面分离，擦洗作用继续的同时水从罐底部集水装置进入，使罐内水往上升，树脂床层膨胀，当树脂床层膨胀大约50%水位时，关闭罐的向空排气阀，从而在罐内形成一个有压力的空气室，停止进水及空气，同时打开再生液分配及罐底部集水装置阀门，由于空气室快速泄压，使杂质随水快速冲出。使操作可重复进行，直至树脂被清洗干净。
再生液分配装置和底部集水装置的间隙比破碎树脂大而比整粒树脂小，这样可以在冲洗阶段排出碎树脂，截留住整树脂，又能保证再生液均匀进入。这种设备上的结构和冲洗步骤排除了杂质和破碎的
树脂，可防止在树脂床层内杂质和破碎树脂的滞留而破坏分离过程和影响再生效果。因为破碎阳树脂的沉淀特性与阳树脂相似，在分离时逗留在树脂床层上方，混合在阳树脂内，再生时接触碱而转变成Na +型树脂，投运后在混床氨型阶段大量泄漏Na +而使混床不能正常运行，大大缩短运行周期。
这种结构上的设计与“T 塔”系统相比，省去了专门的树脂处理罐，操作更为方便且效果更好。
e 、 树脂混合备用
阳、阴树脂分别再生结束后，阴树脂输送到阳树脂再生罐中，空气混合后备用。
（3）控制系统简介：
本控制系统采用以CRT 站为控制中心，即通过CRT 画面和键盘对整个工艺系统进行监视和控制，控制室不设二次仪表盘。
在凝结水控制室，设有两台动能相同互为设备的CRT 站，对每台机组的凝结水精处理混床系统和共用再生系统进行监视和控制。CRT 屏幕能显示工艺流程及测量参数，控制对象状态也能显示成组参数，当参数越限报警或控制对象故障或状态变化时，能以不同颜色进行显示。所有被监控的信息均能打印记录。
由PLC 实现对现场设备工艺步骤的程序控制，对泵、风机、阀门的电气联锁，各设备之间的联锁保护等。系统的控制和程序能够满足整个工艺系统要求，可对各取样点的温度、压力、流量、导电度、硅酸根、钠离子浓度等进行监测记录，并能对系统进行故障显示、报
警、联锁。
本控制系统采用自动控制、远操和就地手操相结合的方式，保证整个系统的可靠运行。（1）自动控制时，通过执行与工艺要求一致的PLC 程序，通过CRT 实施对整套设备的控制和显示，包括系统工艺流程的运行，不同工艺状况的自动切换，紧急状态下的自动停机、报警等。（2）远操时，在操作人员的干预下，实现成组控制系统运行以及通过计算机键盘对现场设备实现一对一的远方操作。（3）就地手操进，相应的设备从整个系统中解列出来，由操作人中在就地设备上进行操作。以上由自动——远操——就地或者就地——远操——自动的切换都是无扰的平滑的，也就是说在切换的过程中不会出现自动控制上的扰动或工艺流程上的紊乱。
3、 系统内主要设备的结构特点：
（1）高速混床（附简图）
a 、采用多孔板加水帽的布水装置，并且布水采用二级布水，保证了布水的均匀性，并有效防止大流量水流对布水板和树脂床的冲击。
b 、 底部双碟形的集水出水装置，保证了树脂输出率≥99.9%。 c 、特殊设计的水帽结构，可冲洗基座处的残留树脂，保证树脂被彻底扫除，无残留死角。
（2）树脂分离罐（附简图）
由下部相对较小的圆柱形沉降区和上部锥形树脂收集区组成。在收集区，水流速在垂直方向上逐步递减，避免树脂压实，以利于树
脂分层。
a 、罐内设有会产生扰动的中间集水或排水装置，使得反洗时水流有均匀的柱状流动，反洗、沉降及输送树脂时，内部搅动可减至最小；
b 、 将分离塔的沉降区设计成较高的柱状，可使分离塔的截面积尽可能的小，且树脂沉降空间大，优化高度与直径比例，使分离后树脂交叉污染区的容积减到尽可能的小；
c 、分离塔的侧壁上设计了7~9个窥视镜，操作人员可方便地观察交界面来了解分离输送情况。
（3）阳、阴再生罐（附简图）
独特的再生液分配装置设计，结合“向下冲洗”的工艺流程，有效地去除杂质和破碎树脂。
4、 高塔分离法系统与其它系统的技术、经济比较。
根据以上技术经济比较，按一台300MW 机组凝结水精处理系统 配两台混床，则两台300MW 机组凝结水精处理系统若采用高塔法多年可节约运行费用约：
（1） 节约再生用酸、碱费用：
31% HCL 158 T ： 158T ×1000元/T=15800元
30% NaOH 154.8T ： 154.8T ×900元/T=139320元
( 2 ) 节约中和用酸（碱）费用：
4×4.3T ×900元/T=12900元
( 3 ) 节约再生耗用的凝结水量：
6450T ×4×2元/T=51600元
( 4 ) 节约再生耗用电费用：
27950度×4×0.5元/度=55900元
全年共节约直接费用：
158000+139320+12900+51600+55900=417720 元
另外，由于其他系统运行周期短，再生频率高而导致增加的人工费用、设备损耗费用、树脂因频繁再生造成使用寿命缩短等因素，每年将至少造成20万的费用。因此，高塔法系统由于其良好的分离效果而使运行周期大大延长，每年可节约综合费用约60万元。
高塔分离法系统简介
目录
1、系统简介及该系统在国内应用情况；
2、系统工艺流程简介和控制系统简介；
3、系统内设备结构特点；
4、高塔分离法系统与其它系统的技术、经济比较。
1、 系统简介及该系统在国内应用情况：
凝结水精处理系统的作用在于除去凝结水中溶解的微量矿物质，如：Fe 、Cu 、SiO 2、Na +、Cl -等以及少量的悬浮物和溶解固形物。这些物质可能在不同情况下和系统中的金属起作用而引起过早的破坏，或沉积在系统中，造成系统效率低下和机械破坏。因此，要满足高参数，大容量发电机组对锅炉水质的要求，使凝结水精处理系统真正起到保护热力系统，增加经济效益的作用，对凝结水精处理系统，除了设备本体（特别是混床）的设计，树脂的选择和配比，凝汽器泄漏量要降低到最低限度，更重要的是要注重树脂分离再生方法的选择。凝结水精处理系统的运行效果也正取决于分离再生方案的选择。目前国内正在运行的凝结水精处理系统的树脂分离再生方法主要有：氨化法、浓碱浮选法、中间抽出法、锥体分离法、高塔分离法等。其中高塔分离法系统是1993年以来在中国电力系统凝结水精处理系统中应用最为广泛的一种方案。采用高塔分离法的凝结水精处理系统最长运行周期可达70多天，正常40~50天，是目前国内唯一能实行氨化运行的凝结水精处理系统。
高塔分离法系统与其它系统相比，其设计原理更简单，仅仅利用了水力分层原理和阳阴树脂的比重不同以及树脂粒径差异对阳阴树脂进行分离。
该系统具有以下特点：
（1） 操作简单，不需要特殊的化学药品或特殊的操作工艺；
（2） 可以排除分离后阳阴树脂过渡区的危害；
（3） 完全分离后，不但阴树脂中的阳树脂，而且阳树脂中的阴树脂
交叉污染＜0.4%，为混床实现氨化运行创造了必要条件（而其它系统树脂分离后阳中阴将达到0.4%。这个指标要实现氨化运行是不行的）；
（4） 混床在氨穿透后，能在氨型周期正常运行。
这套系统不仅能有效地应付凝汽器的少量泄漏，还能够连续地去除热力系统运行、机组启停时所产生的腐蚀产物；能连续地去除凝结水、补给水中带入的SiO 2和其它杂质；另外，对于减少机组启动时冲洗水的损失含铁量尽早合格，从而加速机组启动投运肯有十分显著的效果。
2、 系统工艺流程简介和控制系统简介：
这套系统完整的供货范围包括：混床单元、旁路单元、再循环泵单元、再生单元、冲洗水泵单元、罗茨风机单元、酸碱贮存单元、酸碱计量单元、阀门、管道、树脂、程控系统、仪表、电气等。
主要系统的工艺流程：
（1）混床单元：
混床单元设置3台或2台混床，正常运行情况下，2台运行，1台备用（当只设2台混床时，2台运行，不设备用）。当运行混床的出水导电度超标（＞0.2μs/cm）或SiO 2＞15μg/l或Na +值＞0.1μg/l或进出口压差大于0.35MPa 时，备用混床投入运行，失效混床解列，退出运行，失效树脂送往分离塔分离、再生。（当不设备用混床时，1
台混床失效，则打开旁路50%，退出失效混床）。本系统设一套能通过100%凝结水流量的旁路系统，当凝结水温度超过50℃或系统压降＞0.35MPa 时，旁路门自动开启，同时自动关闭混床进出口阀门；当混床因某检测指标超标，经停运再生时，此时旁路门亦可自动打开，对凝结水流量自动调节，以确保机组安全运行。
混床的投运、停运、解列、树脂的输送、分离、再生、混合等步骤均采用PLC 进行程序控制。
（2）再生系统：
高塔分离法系统的树脂分离，再生系统由树脂分离罐（SPT ）、阴树脂再生罐（ART ）、阳树脂再生罐兼树脂贮存罐（CRT ）及废水树脂捕捉器（WRT ）组成。
树脂分离再生过程：
a 、精处理混床内失效树脂被送入分离罐内，先进行初步空气擦洗，使失效树脂上较重的污染物分离出来，随水流排出分离罐，然后将上部锥体部分水排空，以44~50m/h的高速水流从SPT 下部将树脂床层托至上部收集区。
b 、 降低水流速（大致分46m/h、23 m/h、12 m/h、6 m/h、3 m/h左右），至阳树脂临界沉降速度，维持一段时间，使大部分的阳树脂聚集到锥体与直筒段的分界处，再降低水流速使阳树脂沉降下来；继续降低水流速至阴树脂临界沉降速度，维持一段时间，使树脂聚集，再降低水流速，使阴树脂沉降下来。（为使树脂能有序沉降，
沉降速度差控制在20~40m/h之间）。
此分离过程可重复进行，以保证阳、阴树脂的彻底分离，关键是控制适当的流速以及能使阳、阴树脂分别沉降的临界沉降速度，（树脂的临界沉降速度可预先实验测定，但一般根据现场具体情况在调试过程中确定，整个过程可由程序自动完成，水流量及通过分离罐底部的流量控制阀控制。
c 、树脂的输送。
● 先输送阴树脂。阴树脂的输送口位于混脂层上方。以便留下一定的阳树脂作为混合树脂层。
● 再适阳树脂。阳树通过分离罐底部的阳树脂输送口送往阳再生罐，阳树脂的输送过程通过位于分离罐侧壁上的
d 、 树脂擦洗、再生
阳，阴树脂分别输送到阳、阴树脂再生罐后，进水至树脂床层高度，空气擦洗，使杂质从树脂表面分离，擦洗作用继续的同时水从罐底部集水装置进入，使罐内水往上升，树脂床层膨胀，当树脂床层膨胀大约50%水位时，关闭罐的向空排气阀，从而在罐内形成一个有压力的空气室，停止进水及空气，同时打开再生液分配及罐底部集水装置阀门，由于空气室快速泄压，使杂质随水快速冲出。使操作可重复进行，直至树脂被清洗干净。
再生液分配装置和底部集水装置的间隙比破碎树脂大而比整粒树脂小，这样可以在冲洗阶段排出碎树脂，截留住整树脂，又能保证再生液均匀进入。这种设备上的结构和冲洗步骤排除了杂质和破碎的
树脂，可防止在树脂床层内杂质和破碎树脂的滞留而破坏分离过程和影响再生效果。因为破碎阳树脂的沉淀特性与阳树脂相似，在分离时逗留在树脂床层上方，混合在阳树脂内，再生时接触碱而转变成Na +型树脂，投运后在混床氨型阶段大量泄漏Na +而使混床不能正常运行，大大缩短运行周期。
这种结构上的设计与“T 塔”系统相比，省去了专门的树脂处理罐，操作更为方便且效果更好。
e 、 树脂混合备用
阳、阴树脂分别再生结束后，阴树脂输送到阳树脂再生罐中，空气混合后备用。
（3）控制系统简介：
本控制系统采用以CRT 站为控制中心，即通过CRT 画面和键盘对整个工艺系统进行监视和控制，控制室不设二次仪表盘。
在凝结水控制室，设有两台动能相同互为设备的CRT 站，对每台机组的凝结水精处理混床系统和共用再生系统进行监视和控制。CRT 屏幕能显示工艺流程及测量参数，控制对象状态也能显示成组参数，当参数越限报警或控制对象故障或状态变化时，能以不同颜色进行显示。所有被监控的信息均能打印记录。
由PLC 实现对现场设备工艺步骤的程序控制，对泵、风机、阀门的电气联锁，各设备之间的联锁保护等。系统的控制和程序能够满足整个工艺系统要求，可对各取样点的温度、压力、流量、导电度、硅酸根、钠离子浓度等进行监测记录，并能对系统进行故障显示、报
警、联锁。
本控制系统采用自动控制、远操和就地手操相结合的方式，保证整个系统的可靠运行。（1）自动控制时，通过执行与工艺要求一致的PLC 程序，通过CRT 实施对整套设备的控制和显示，包括系统工艺流程的运行，不同工艺状况的自动切换，紧急状态下的自动停机、报警等。（2）远操时，在操作人员的干预下，实现成组控制系统运行以及通过计算机键盘对现场设备实现一对一的远方操作。（3）就地手操进，相应的设备从整个系统中解列出来，由操作人中在就地设备上进行操作。以上由自动——远操——就地或者就地——远操——自动的切换都是无扰的平滑的，也就是说在切换的过程中不会出现自动控制上的扰动或工艺流程上的紊乱。
3、 系统内主要设备的结构特点：
（1）高速混床（附简图）
a 、采用多孔板加水帽的布水装置，并且布水采用二级布水，保证了布水的均匀性，并有效防止大流量水流对布水板和树脂床的冲击。
b 、 底部双碟形的集水出水装置，保证了树脂输出率≥99.9%。 c 、特殊设计的水帽结构，可冲洗基座处的残留树脂，保证树脂被彻底扫除，无残留死角。
（2）树脂分离罐（附简图）
由下部相对较小的圆柱形沉降区和上部锥形树脂收集区组成。在收集区，水流速在垂直方向上逐步递减，避免树脂压实，以利于树
脂分层。
a 、罐内设有会产生扰动的中间集水或排水装置，使得反洗时水流有均匀的柱状流动，反洗、沉降及输送树脂时，内部搅动可减至最小；
b 、 将分离塔的沉降区设计成较高的柱状，可使分离塔的截面积尽可能的小，且树脂沉降空间大，优化高度与直径比例，使分离后树脂交叉污染区的容积减到尽可能的小；
c 、分离塔的侧壁上设计了7~9个窥视镜，操作人员可方便地观察交界面来了解分离输送情况。
（3）阳、阴再生罐（附简图）
独特的再生液分配装置设计，结合“向下冲洗”的工艺流程，有效地去除杂质和破碎树脂。
4、 高塔分离法系统与其它系统的技术、经济比较。
根据以上技术经济比较，按一台300MW 机组凝结水精处理系统 配两台混床，则两台300MW 机组凝结水精处理系统若采用高塔法多年可节约运行费用约：
（1） 节约再生用酸、碱费用：
31% HCL 158 T ： 158T ×1000元/T=15800元
30% NaOH 154.8T ： 154.8T ×900元/T=139320元
( 2 ) 节约中和用酸（碱）费用：
4×4.3T ×900元/T=12900元
( 3 ) 节约再生耗用的凝结水量：
6450T ×4×2元/T=51600元
( 4 ) 节约再生耗用电费用：
27950度×4×0.5元/度=55900元
全年共节约直接费用：
158000+139320+12900+51600+55900=417720 元
另外，由于其他系统运行周期短，再生频率高而导致增加的人工费用、设备损耗费用、树脂因频繁再生造成使用寿命缩短等因素，每年将至少造成20万的费用。因此，高塔法系统由于其良好的分离效果而使运行周期大大延长，每年可节约综合费用约60万元。