凝结水精处理混床氨化运行原理及应用

凝结水精处理混床氨化运行原理及应用

摘要：

为提高混床运行周期、减少运行成本，国外大部分电厂大机组凝结水精处理混床都采用氨化运行，而国内电厂由于设备选型、树脂、酸碱再生剂选择没有达到氨化运行要求、运行人员没有进行严格培训，使得凝结水精处理混床多数采用氢型运行。本文着重论述氨化混床运行原理及本厂实际应用。

关键词：原理优点应用

正文：

1 氨化混床运行原理

凝结水的pH值一般在9.0～9.4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值而加入一定的氨形成。只有给水、炉水保持较高pH值，才不至于使热力系统设备及管道腐蚀。

凝结水精处理混床运行方式分为氢型运行(H+/OH-)和氨化运行(NH4+／OH-)。H+／OH-型混床反应的产物为H2O，其反应式如下：

RSO3H+R≡NOH+NaCl＝RSO3Na+R≡NCl+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。氨化运行是阳树脂在运行一段时间后，阳树脂呈RSO3NH4形态，同时用来转换水中阳离子，但转换Na+能力明显降低，水中NH4+又保留下来。

氨化混床运行三个阶段：

第一阶段为H+／OH-运行方式，混床投入运行后，吸收凝结水中的阳、阴离子，出水质量与氢型混床相同。运行时间根据进水pH值决定，一般为7～8d。有些电厂在氢运行时，运行周期达到11 d。

第二阶段为氨化阶段。此阶段指从氨穿透开始直至阳树脂完全被氨化。在此阶段，净化混床出水中氨泄漏量逐渐上升，pH值、电导率也随之上升，Na+泄漏也逐渐上升，但不超过1 μg／L。如果混合树脂的分离及再生不好，残留的Na+没全部除去，这些残留钠将在此阶段释放出，而使净化混床出水的钠泄漏增大，甚至超出标准，本阶段的运行时间长短与第一阶段相似。

第三阶段为NH4+／OH-运行方式。在这一阶段中，树脂处于与进水离子完全平衡状态。在阶段的呈钠型阳树脂的质量分数

初期可能出现一个漏Na+量稍高于1 μg／L的小尖峰，以后又恢复并一直稳定在0.5 μg／L左右。这个小尖峰是残留的钠型树脂被完全氨化而置换出来的Na+所引起的，一般控制在小于5 μg／L，是净化混床进入NH4+／OH-方式运行的标志。此阶段净化混床出水含氨量与进水相同，pH值随含氨量的不同而为9.3～9.5，电导率为6～6.5 μS／cm，运行时间为30～40 d。

2 氨化运行基本要求

2.1 阳、阴树脂再生度

混床内的阳、阴树脂再生度最低值需根据凝结水pH值确定，见表1。

表1 氨化混床正常运行所要求的树脂再生度

2.2 提高阴、阳树脂再生度的方法

提高阴、阳树脂分离率，使得阴阳树脂不会在再生时出现交叉污染。

首先应选择质量、性能优良的树脂，选择均粒树脂，要求阳、阴树脂均一系数不大于1.1；树脂要求强度高，耐冲击，树脂不易破碎，强渗磨圆球率不小于90％；阴、阳树脂有效粒径之差的绝对值小于0.1mm；树脂粒径、工交符合国家验收标准。

要保证树脂输送彻底(即失效树脂和再生好树脂输送完全)。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，且树脂输送管不宜过长，不允许有死角，采用弯曲半径大的弯头，树脂输送管还应设计反冲洗水。

阴、阳树脂分离要彻底，再生前阳、阴树脂分离率要保证为阴中阳小于0，15％，阳中阴小于3％。近年来国内凝结水精处理大多采用先进的分离技术，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)。

树脂再生所用的酸、碱必须达到一定的纯度[3]，才能保证树脂达到一定的再生度，凝

结水精处理的再生剂质量要求见表2。

表2 氨化运行再生药剂的质量要求

3混床氨化运行注意事项

3.1 确定氨化混床的适用范围

实践证明氨化混床可以适应机组短期停运后启动的水质工况，但在凝汽器泄漏及机组长期停运启动时，应将氨化混床撤出运行系列，投入备用的氢型混床。

3.2 运行转型过程中的水质控制

运行氨化床以H+／OH-型方式投运，利用凝结水中的氨在运行过程中进行转型。运行氨化床在转型过程中，当入口水质超过允许值时(如Na+含量过高)，转型后的盐型树脂量(如RNa型)将超过氨化混床的允许值，从而也可导致氨化混床的失效。

转型阶段，混床入口水含Na+量的极限允许值可按下式计算：

ρ(Na+)r=5.882×10(6-pH)×KNH4Na·ρ(Na+)q·ρ(NH3)r

式中：ρ(Na+)r——转型阶段氨化混床入口水Na+的质量浓度允许值，lμg／L；

ρ(Na+)q—氨化混床出水Na+的质量浓度控制值，lμg／L；

ρ(NH3)r——氨化混床入口水NH3的质量浓度，μg／L；

KNH4Na——选择分数；

pH——氨化混床运行pH值；

[R Na]／[R NH4]——一定出水水质条件下，氨化混床要求阳树脂型态的比值。

表3[1]是按上式计算的，不同出水控制值下，氨化混床转型期间入口水Na+含量的极限值。

表3 氨化混床转型期间入口水Na+含量的极限值

4 氨化混床运行优点

①混床运行周期长，再生次数少，运行人员劳动强度降低。

②酸碱耗少，具有明显的经济效益。

③避免氨被混床去除造成的浪费。

5氨化混床运行缺点

5.1 由于混床长时间的运行，使得树脂比较脏，增加了树脂清洗力度。

5.2 对进水水质波动的适应性差、树脂置换钠离子的能力显著降低、除硅能力差。

6 实际应用