凝结水处理树脂分离技术的比较

关键词：凝结水处理技术氨化运行锥体分离法高塔法

摘要：凝结水处理技术的发展，极大程度的降低了锅炉的腐蚀率。为了提高凝结水处理装置的效果，考虑氨化混床的延长凝结水混床运行周期，减少再生次数，降低运行人员劳动强度，减少酸碱耗等一些优点，建议采用氨化运行方式。而氨化运行方式的采用，对再生时的树脂分离技术提出了很高的要求，本文对国内目前普遍采用的二种较成熟的分离技术进行了比较和介绍，使大家对这二种分离技术有一种更深的了解，这二种技术就是英国KENNICOTT公司锥斗分离法（Conesep‘S’）和美国USFILTER公司高塔分离法（FullSep）。

参考文献：武汉水利电力大学李培元主编《火力发电厂水处理及水质控制》

张澄信陈龙，“我国凝结水处理混床运行可能遇到的特殊问题”<<热力发电>> 2001年第1期。

60年代末，随着中国第一套凝结水设备在上海杨树浦电厂研究制造以来，凝结水处理技术已有了飞速的发展。目前，关于是否应设置凝结水处理设备，国内较一致的看法是：由亚临界汽包锅炉供汽的汽轮机组，全容量凝结水宜进行精处理，以往就这一点争议较大，对此问题有一个逐步认识的过程，直到1994年，DL5000-94《火力发电厂设计技术规定》才明确指出“由亚临界汽包锅炉供汽的汽轮机组，全容量凝结水宜进行精处理”。

那么为什么要对凝结水进行处理呢？进入高参数锅炉的水中，少量可溶解杂质有可能被浓缩，例如，在汽包锅炉中，浓度可在局部浓缩104～106倍，也就是说μg/l级的杂质浓度可浓缩到mg/l级。运行实践证明，有凝结水处理的机组，锅炉的腐蚀都比没有凝结水处理的轻。另有资料报导，有凝结水处理的超临界锅炉的腐蚀率，低于无凝结水处理的亚临界锅炉的腐蚀率。在未经处理的凝结水中，一般都含有一定量的杂质，这些杂质来自凝汽器泄漏及热力设备金属的腐蚀和锅炉补给水中残留的杂质等。凝汽器的泄漏可使冷却水中的悬浮物和盐类进入凝结水中。而经过凝结水精处理以后，主要可以达到以下作用：1、连续除去热力系统内的腐蚀产物、悬浮杂质和溶解的胶体SiO2，防止汽轮机通流部分积盐；2、机组启动投入凝结水精处理装置，可缩短机组启动时间。降低汽包锅炉的排污量，节省能耗和经济成本；

3、凝汽器微量漏泄时，保障机组安全连续运行。可除去漏入的盐份及悬浮杂质，有时间采取查漏、堵漏措施，严重漏泄时，可保证机组

按预定程序停机；4 、除去漏入凝汽器的空气中的CO2；5、除去因补给水处理装置运行不正常时，带入的悬浮物杂质和溶解盐类。

是否设置凝结水处理设备，取决于很多因素，综合起来，有以下几点：1、热力设备的参数和容量；2、锅炉的型式（直流炉或汽包炉）及燃料类别（烧油或烧煤）；3、凝汽器管材（黄铜管、镍铜管或钛管）及冷却水介质（淡水、苦咸水或海水）；4、机组的运行特性（带基本负荷或尖峰负荷）；5、锅内水处理方式（碱性处理、中性处理或联合处理）。

凝结水处理设备与热力系统的连接有两种方式，即“低压系统”和“中压系统”。低压系统，是指凝结水处理设备串联在凝结水泵和凝结水升泵之间，凝结水处理设备承受的压力较小（一般不超过1Mpa），因而此种设备易国产化。所谓中压系统是指凝结水处理设备串联在凝结水泵和低压加热器之间，回而凝结水处理设备承受的压力较高（一般为2.5～3.5 Mpa），此系统的优点是简化了热力系统，但中压自动防腐阀门还有待国产化。《水处理设计技术规定》中规定，对于亚临界及以上参数的电厂，可以设计中压系统。目前国内在使用的凝结水精处理方式基本上全是中压系统。凝结水处理系统主要分为有前置过滤深层混床系统和无前置过滤深层混床系统，目前采用的精处理装置一般都无前置过滤器的，高速混床本身就具有过滤和离子交换双重功能。

这里主要对树脂再生时的分离技术作一重点介绍，近年来国内凝结水精处理大多采用先进的国外分离技术，如英国KENNICOTT公司锥

斗分离法（Conesep‘S’）和美国USFILTER公司高塔分离法（FullSep）。为什么分离技术对凝结水处理技术这么重要呢？首先我们必须对氨化运行要有一个深入的了解。

一、氨化运行的介绍

凝结水精处理混床运行方式分为氢运行（H/OH）和氨化运行（NH4/OH）。凝结水的pH值一般在8.5 ～ 9.4之间，水中绝大部分离子为NH4+，其NH4+是由给水、凝结水为调节锅炉给水pH值而加入一定的氨水形成。NH4+浓度保证在一定值时，既能使给水、炉水保持一定的pH值，也不至于使热力系统设备及管道腐蚀。其NH4+在水中存在一定量时，不会对任何热力设备产生负作用。

1、什么叫氨化运行

对于强酸性阳树脂，在稀溶液中常见阳离子的选择性顺序如下：Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>K+≈NH4+>Na+>H+

对于强碱性阴树脂，在酸性稀溶液中阴离子的选择性顺序如下：SO42->Cl->HCO3->HSiO3-

H/OH型混床反应的产物为H2O，其反应式如下：

RSO3H+R≡NOH+NaCl ＝ RSO3Na+R≡NaCl+H2O

至于NH4/OH型混床，离子交换反应产物为NH4OH，反应式如下：RSO3NH4+R≡NOH+NaCl ＝ RSO3Na+R≡NCl+NH4OH

因NH4OH的电离度比H2O大得多，因此逆反应倾向比较大，出水中容易发生Na+和Cl-漏过现象。

而氨化运行就是在运行一段时间后，水中NH4+不被去除，树脂呈

RSO3NH4形态，同时用来置换水中阳离子如Na+等。本文氨化运行说的是运行氨化混床以H/OH型方式投运，利用凝结水中的氨在运行过程中进行树脂转型。

2、怎样实现氨化运行

混床内的阳、阴脂再生度要求高

表1 氨化混床正常运行所要求的树脂再生度

提高阳阴树脂的再生度，必须做到如下两点：

（1）阴、阳树脂分离率高，使得阴阳树脂不会再生时出现交叉污染，阴阳树脂再生彻底。首先，要保证树脂输送彻底（即失效树脂和再生好树脂输送完全）。目前精处理混床采用锅底形多孔板+水帽型式，基本能保证混床内树脂输送率>99.9%。树脂输送管道在设计时最好采用双管，使得树脂送出、送入完全分开，且树脂输送管不易过长，不允许有死角，采用弯曲半径大的弯头。第二，阴、阳树脂分离要彻底，再生前阳、阴树脂分离率不得<96%。近年来国内凝结水精处理大多采用先进的国外分离技术，如英国KENNICOTT公司锥斗分离法（Conesep ‘S’）和美国USFILTER公司高塔分离法（FullSep）。

锥斗法分离率：设计值为：阴中阳：0.04%，阳中阴：0.1%

保证值为：阴中阳：≤0.07%，阳中阴：≤0.4%；

高塔法分离率：设计值为：阴中阳：0.1%，阳中阴：0.1%；