凝结水精处理树脂传送技术

凝 结 水 精 处 理 树 脂 传 送 技 术

刘英旭

(西北电力建设调试施工研究所 ,陕西 西安 710032)

[ 摘 要 ] 介绍凝结水精处理系统体外再生高速混床树脂输送的技术和经验 。对树脂的流动性能 、混床底部出水结构 、水力输送进水位置 、进水比例以及气力输送等进行了分析 ,并结合实际给出了最佳选择 。

[ 关键词 ] 电厂 ;凝结水处理 ;体外再生 ;高速混床 ;树脂 ;输送

在体外再生型凝结水处理系统中,树脂作为被转移的对象在混床及各再生设备间进行来回输送。如果输送得不彻底,将会造成混床间树脂量不均匀,并且会带来阳阴树脂的体积比失调、混床的出水水质变差等一系列不良后果。混床树脂输送率小于97 % ,就会对氢型混床的运行周期产生影响;小于99. 9 % ,就会对氨化混床的出水水质和运行周期产生影响。有些电厂无法进行氨化运行,主要的原因就是树脂输送率未达到要求,因此有必要分析树脂输送不彻底的原因。

树脂在水中的流动性能(树脂流动性能) ,直接影响树脂的输送率,它与树脂在水中的比例、是否夹有空气、管道阻力等有很大关系,并与设备内部结构、出脂管的位置有关。提高树脂的输送率以保证树脂的彻底输送需要运行技巧。

1 树脂的流动性能

1. 1 树脂在水中的流动能力

树脂在水中的流动能力可用树脂颗粒在水中的休止角表示,休止角的大小因测量方法不同而稍有差异。一般情况下,当粒状物料的休止角小于30°时较易流动,大于30°时其流动能力将受到一定的限制。在试验室条件下,可以采用容器倾斜法测试不同类型树脂的休止角,即在一装有除盐水的圆柱体中加入树脂样,使树脂完全沉浸于水中,然后逐渐倾斜圆柱体,至树脂层表面有树脂颗粒流动为止,此时树脂层表面与水平面所形成的夹角即称为树脂的休止角。

树脂休止角的大小与树脂密度、粒度、形状及阳阴树脂颗粒间的静电效应等因素有关。对于凝结水处理系统中应用的D001 、D201 普通型树脂,其休止角一般为23°～27°;对于高速混床专用的D001MB、D201MB型树脂(粒度性能较好) ,其休止角通常为21°～24°。通常阴树脂的流动性能较阳树脂好,而混合树脂较单纯的阳、阴树脂的流动能力差。粒度分布较均匀的D001MB、D201MB 型树脂的流动性能较粒度分布较差的D001 、D201 型树脂好。树脂颗粒的流动能力还与树脂层的压实程度有关,例如将混匀的树脂层敲实后,可测得树脂对应的休止角增大2°～4°。

在树脂的实际传送过程中发现,当水从上部进入,树脂由下部送出时,由于底部树脂含水量较少,比较密实,所以输送速度慢,阻力大;而水从下部进入,将这部分树脂托起,并将树脂稀释,传送起来阻力就小得多;如果水的比例合适,输脂管线长、弯头多也无大碍。

1. 2 输脂管道的材料与布置

用喷塑管作树脂的输送管,运行一段时间后管内的喷塑层会脱落,其碎片会卡在床内的进脂支管中,引起堵塞。有的输脂管的法兰口处有衬胶,衬胶脱落也会将输脂管堵塞。因此,对于包括法兰在内的树脂输送管管系,均应采用不锈钢材质。在树脂输送管道的布置方面,应尽量避免采用过多的弯头,尤其是90°的直角弯头。

1. 3 树脂夹带空气的影响

树脂层进空气会导致树脂部分失水,基本丧失流动性,其可能由树脂管无水或水不满造成,多见于没有预先大流量冲洗树脂管后的第一次树脂传输。如果将树脂沥干,也就是湿态树脂状态,由于树脂颗粒间水分的表面张力作用,树脂休止角视粘结情况一般在60°～120°之间,其流动性非常差。树脂层带气同一般阴、阳离子交换器床内的情况相似,当水被排完后,如果从下部进水,流量稍大,就会导致夹杂空气的树脂层呈柱塞状上升。当树脂管发生树脂失水堵塞之后,由于树脂间摩擦力很大,极难疏通。曾经发生过有近50 m管段被堵实的情况,而造成堵塞的原因是输脂前未将该管段灌水,且输脂方法是上部进水下部输脂。

有的树脂管线高于混床和再生系统,成n 字形。当管线一端有空气时,空气就会在树脂管最高处形成空气柱,在输脂速度慢时经过这部分的树脂内的水就很容易与树脂分开,从而使树脂停留在这个部位。当树脂积累到一定程度,就会造成堵塞。为此,可将树脂管线的标高设计在混床和再生系统进脂管高度以下,避免自然落差导致的失水;另一方面注意气力输送完后的管路冲洗。如输脂管已成“n”字形,则传脂时应注意满水位输送,如混床向再生系统的阳再生塔输脂,如果混床和阳再生塔都是满水位,空气就无法进入输脂管。

2 混床树脂的送出

2. 1 混床底部出水结构型式

体外再生型混床底部出水装置的结构型式大致可分为两类,即平板多孔板水帽型和穹形多孔板水帽型。前者多配有旋流水管,辅助树脂送出;后者底面周边向树脂输出口中心倾斜5°～ 15°, 树脂输出口直径100 mm。

由于凝结水处理混床底部的截面积较大,加上床内的树脂经运行压实后流动性较差,使得混床树脂送出困难,故一般在平板多孔板水帽型床内设置旋流进水装置。旋流水管安装在混床底部,要在管中采取加装滤网之类的措施,以防止混床运行时床内树脂倒灌造成旋流水管堵塞。

2. 2 混床树脂水力送出技巧

2. 2. 1 进水方式

目前混床树脂的送出一般采用水力输送。对于精处理,如果用混床上部进水把树脂向下压送,因为出脂管是在配水装置的中部,所以水流过的地方就会将树脂带出,而混床配水装置周边的树脂则无法带出,最后残留的树脂会堆积起来,呈空心椎状。残留在混床外径部分的树脂都在下窥视孔以上,即高于400 mm ,残留量相当大。如果只由混床底部进水,利用水力将床 内的树脂搅动后压出,输送比较完全,但仍留有一部分阴树脂,它们会漂浮在混床内(因阴树脂较轻) ,呈紊动状态,特别是在混床不满水输送的情况下更为明显。经分析认为,适合的水力输送方法应为上下同时进水,把底部四周的树脂向中间推送,使周边的树脂输送完全。 2. 2. 2 上下进水比例

水力输脂上下进水比例实际上是靠上下输水管径控制。从正常输送的情况来看,3. 8 m3 的树脂且上下同时进水时,一般用水量在(6～9) t 时就可将床内树脂输送完全,此工况曾用在渭河电厂和伊朗阿拉克电厂。当上/ 下部进水管径为d80 mm/ d80 mm 或d80 mm/ d65 mm ,总流量为50 t/ h 时得出上述结果。而在石嘴山电厂, 当上/ 下部进水管径为d80 mm/d40 mm 时效果较差,树脂送出时浓稠。曾在蒲城电厂试用上/ 下部进水管径d80 mm/ d50 mm ,树脂也能送净,但时间稍长些。从以上对比来看,上/ 下部进水管径d80 mm/ d80 mm 或d80 mm/ d65 mm 的配比较好。当然,如果配水装置是平面多孔板加水帽结构,下部进水管应更粗些。

3 气力输送

一般利用压缩空气输送树脂,分为上部进气和下部进气2 种。上部进气类似于上部进水,将混床内原存的水和树脂一起向下压出,目的主要是为了将混床内反冲起来并处于悬浮状态的少量树脂送出。事实上在水力送脂的后期,由于水流的带动作用,送脂初期扰动的树脂颗粒