除盐水箱密封的必要性与密封的技术探讨.docx

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1、除盐水箱密封的必要性与密封的技术探讨目录1 .除盐水箱密封的必要性12 .除盐水箱密封技术探讨22.1.塑料小球密封法22.2.碱液呼吸器法32.3.橡胶气囊浮顶32.4.氮气密封法32.5.组合式浮顶法42.6.膜式柔性浮顶52.7.缓冲水隔离法52.8.密封液密封法62.9.八种化学除盐水箱的密封方法总结61 .除盐水箱密封的必要性火力发电厂随着装机容量的增大，对水汽品质的要求也越来越高，高参数火电机组对补给水的质量要求极为严格，它的主要指标为导电度（25C）Wo.2US/cm、Si0220g1o目前各大型火电厂除盐制水系统出水电导率基本都维持在0.10Scm以下，但除盐水经水箱储存后，缓

2、冲性极小的高纯水极易受空气中的二氧化碳、氧和灰尘等污染。空气中的二氧化碳进入除盐水后立即形成各种含碳化合物（H2CO3、HCOI、C0）o除盐水中的这些含碳化合物非常难以清除，即使是向水中加入氨等碱性物质将PH值提高，但只是将二氧化碳转化成（NHjzCS等含碳酸根的化合物，并没有清除这些溶入的二氧化碳，当除盐水进入热力系统后，仍会使热力设备遭受腐蚀，造成水中Fe、CU等含量居高不下。某发电公司有3台5000m3除盐水箱，顶部直通大气，机组正常运行时，5000n?除盐水箱水位维持在8m以上，除盐水在水箱中平均停留时间在45天，水中溶解的二氧化碳和氧气均达到饱和状态。除盐系统混床出口水进入除盐水箱

3、时的电导率不到0.1Scm,而机组的补给水电导率已在0.6Scm以上，远远超出要求值，机组小修割管时均发现有酸性腐蚀，与除盐水箱未实施有效密封有一定的关系。空气中的氧和灰尘也会影响除盐水水质，加速热力系统的结垢、腐蚀现象。因此采用切实有效的方式对除盐水箱进行密封是十分必要的。2 .除盐水箱密封技术探讨当前国内外正在实施的除盐水箱密封的技术方式主要有：塑料小球密封、碱液呼吸器法、橡胶气囊浮顶、充氮密封法、组合式浮顶密封。下面分别对这些密封方式做一简单介绍及比较。2.1. 塑料小球密封法塑料小球密封法就是在水面上覆盖单层或多层塑料小球，隔绝了箱内水面与空气的接触，以达到保持水质的目的。该工艺源于西

4、德，从20世纪80年代中期引进，率先在冶金系统（上钢三厂等）上应用，主要防止钢板酸洗过程中酸槽酸雾挥发，对车间设备、电路等造成腐蚀，并且解决了用风机抽出酸雾的能源损耗问题（故最早的名称为“节能净化球”），20世纪80年代末期才引用到电力系统，主要解决酸罐酸雾挥发和除盐水箱污染问题，起到一定的作用。因圆球采用的聚丙稀材料，其密度为0.91gc?,圆球运行时，大部分已沉入液体中，故覆盖率不尽理想。因为理论上只有当圆球的比重是覆盖液体比重的0.5倍时，覆盖率才是最大的。于是有了第二代空心圆球，旨在根据覆盖液体比重，设计生产不同比重的圆球，解决覆盖率最大化问题。因空心球制造工艺吹塑封口技术未能得到完全

5、解决，没有投入工业生产。在此基础上，研制了发泡圆球，外面是个圆实体，而球内部发泡，发泡的体积可调节圆球的比重，这一方法解决了技术、生产工艺诸问题。这就是第三代圆球（也称节能净化球、高效液面覆盖球等），也是目前市场最常见的产品。第三代圆球尽管解决覆盖率最大化问题，但理论极限覆盖率是90.7%,还是没有达到完全密封的目的。为提高覆盖效率，研发了第四代一一带边覆盖球、正六角形覆盖球、大球套小球等产品及方法，目的解决圆球相切后的空隙问题，该类产品在设计上解决了圆球与圆球之间的空隙问题，理论覆盖率达到95%以上，但在实际运行中存在问题较多，如放置数量计算问题，球体形成的覆盖层的外径与箱体内径的封边问题、

6、容器的形状问题等，所以此类产品几乎不可能达到设计中“最佳排列”。另外，如果液面不是静态的，液面波动也会引起球本身的运动，从而引起除盐水水质的波动，水位过高或过低时易发生跑球现象，我国绝大多数电厂仍在采用该技术。优点：该方法工艺简单，便于清扫。缺点：密封效果不尽理想，难以保证水质。2.2.碱液呼吸器法碱液呼吸器法是在除盐水箱的呼吸管上加装一密封呼吸系统，密封呼吸系统由呼吸器和水封组成。呼吸器的工作原理为外界的空气在受除盐水箱内部液位下降所形成的负压作用下而进入水箱，但在进入水箱前必须先通过吸收液。设计使用的吸收液为30%的NaOH碱液层，碱液与二氧化碳发生反应生成碳酸钠和水。水封的工作原理为水箱

7、进水时水箱内空气通过水封排向大气，但在水箱吸气时外界大气不能通过水封而进入水箱，实际上它是水箱的排气装置。除盐水箱呼吸器及水封部分是根据除盐水箱有关参数，并结合现场设备实际布置情况来设计，对除盐水箱的水渗漏点进行封堵。国内部分电厂除盐水箱采用该技术密封。优点：空气隔离效果好。缺点：水箱彻底密封较困难；运行异常时可能发生水箱吸瘪或碱液吸入水箱现象；冬季应有防止碱液结晶措施。2.3.橡胶气囊浮顶橡胶气囊浮顶是根据水箱形状设计一橡胶气囊，充入气体浮在水面上而隔绝空气。软浮顶和硬浮顶一样像活塞一样漂浮在水面。软浮顶没有硬支架所以检修比硬浮顶方便的多。软浮顶有浮块式、气囊式、单层膜式等。气囊式浮顶最大的

8、问题是气囊漏气，一旦气囊漏气则浮顶下沉，密封破坏。而且气囊漏气后很难检修。优点：隔离效果好。缺点：易损坏，难检修。由于水箱体积庞大，大型气囊加工工艺较复杂，同时胶囊长期使用后易发生老化龟裂，国内采用该方法的机组较少。2.4.氮气密封法充氮密封法是向水箱上部空间充入并维持一定的氮气压力，使水箱内水不与外界空气发生接触，以防止空气污染，该方法在国外电厂应用较广。因为水箱液位是不断变化的，需要不断补充和排出氮气，对安全设施的可靠性要求很高，一旦安全设施失灵会造成压力过高或真空，从而造成设备损坏优点：对除盐水能起到良好的密封作用，在西方国家的设计中常见到这种密封方式。缺点：水箱须彻底密封，供氮调节系统

9、应能精确自动控制，以防止水箱内压力过高或过低，造价及运行费用高。对安全设施的可靠性要求很高，消耗大量氮气，运行费用较高。2.5.组合式浮顶法组合式浮顶法是在水箱内加一套浮顶，浮顶像活塞一样，随着水箱水位的下降或上升而浮动，从而达到防止箱内水质劣化的目的。浮顶有硬浮顶和软浮顶之分。硬浮顶有金属浮顶和钢架发泡EPS浮顶，均因受制于价格及安装、维护等问题，在国内市场上鲜见。常见的组合式浮顶主要是软浮顶，该浮顶包括不透气的柔性膜、上压环、下压环、浮环（浮块）、底压环，以及用于密封周边的密封环，柔性膜和密封环位于上压环和下压环之间，有螺栓（螺丝）穿经所有环体及柔性膜，将它们连接成整体。其主体覆盖物是一层

10、具有足够强度和气密性的膜，使气液两相隔绝，膜下固定的浮环（浮块）使得浮顶浮于液面。浮顶有软浮顶和硬浮顶之分，硬浮顶有金属浮顶和钢架发泡EPS浮顶。安装浮顶的水箱必须是下进水，水箱结构必须是直筒式。硬浮顶最大的缺点是安装和检修不便，发生故障后检修很困难。优点：基本上解决液面密封问题，密封效果较好。缺点：安装和检修不便。只适用于直立式圆柱形或方型贮存设备，不适用于球型和卧式圆柱形设备；整体浮顶通过螺栓（螺钉）连接，塑料材料制作的螺栓或螺钉本身强度有限，经过一段时间运行后，易发生松动或断裂现象，金属螺栓（螺钉）易发生锈蚀，易发生浮顶跨塌解体现象；由于它的形状及大小固定，对于采用搭焊而非对焊制作的大型

11、贮存设备和内壁形状不规则的设备，易发生部分液面浮顶覆盖不到或浮顶卡涩现象；贮存设备检修时，需将该浮顶整体拆除，拆除后的浮顶难以重新恢复；浮顶密封环有一定的强度，与设备内壁长时间发生摩擦后，直接影响内壁涂层或防腐层的使用寿命。2.6.膜式柔性浮顶近年国内市场出现的单层膜式柔性浮顶是一种高分子材料，柔软而有弹性，密度比水小，不需要浮块、气囊等附件就能自然漂浮在水面上，结构非常简单。因为单层膜式柔性浮顶的弹性很好，所以能够和水箱侧壁紧密结合，密封效果优良。在生产现场进行的密封效果对比试验结果中，发现单层膜式柔性浮顶的密封效果明显优于塑料小球密封法，也略优于硬浮顶密封法。而从设备成本上看，单层膜式柔性

12、浮顶的价格还要低于塑料小球。高分子材料的化学稳定性好，耐酸碱，理论上可使用20年以上。水箱检修时可将浮顶卷起，非常方便。更换一套全新的浮顶也只需要48小时，安装检修都十分方便。使用单层膜式柔性浮顶的水箱运行过程中水箱水位不可过低，低水位运行时进水水流冲击可能造成浮顶打卷失去密封能力，严重低液位时可能将浮顶吸入出水管造成浮顶损坏和断水。优点：密封效果较好，成本低，检修方便。我公司研制的膜式柔性浮顶是一种新型柔性浮顶。膜质材料为一种抗水汽渗透能力强、密度小、耐腐蚀性强、不透气、延展性好、回弹性好的有机高分子材料。该浮顶克服了组合式浮顶的缺点，具有覆盖效率高（实际覆盖效率99.5%）、免维护、安装方

13、便（安装工期12天）、使用寿命长（大于30年）、对设备形状及结构适应性强（适用于各种形状的储罐）、价格低廉（近于塑料小球密封方式的价格）等特性。膜式柔性浮顶可以彻底隔绝空气与除盐水的接触，正常运行条件下，可保证出水电导率在0.2uS/cm以下。2.7.缓冲水隔离法将水箱进、出水连接在水箱底部的一个接口上，用水时优先使用新水，上层陈水起到隔离缓冲作用。水箱是不断进水和出水的，液体扰动无可避免，缓冲水区无法保持稳定，密封效果无法保证。优点：无运行成本。缺点：作用有限，不能解决根本问题。2.8.密封液密封法将比重小于1的密封液倒入水箱中，密封液浮于水面上，将水和空气隔离开，以达到密封保持水质的效果。因密封液也会被灰尘等污染，因此应定期更换。优点：工艺简单，密封效果良好，而且不受容器形状限制。缺点：该法对密封液的要求很高，它应该有良好的化学稳定性且不能溶于水。降低密封液的成本是该工艺主要问题，国内外市场比较少见。2.9.八种化学除盐水箱的密封方法总结综上所述，除盐水箱的各种密封方式中，以我国近年研制的单层膜式柔性浮顶性价比最高。该密封方式隔绝空气效果好，成本低，运行维护工作量极小，使用寿命长，适用范围广，适合在除盐水箱密封中应用及推广。结合火电厂的制水情况和水箱特点，单层膜式柔性浮顶可作化学除盐水箱的首选密封方法。