CN100427209C - 双中排凝混床体外再生分离塔及再生工艺 - Google Patents

Abstract

双中排凝混床体外再生分离塔及再生工艺，其特征是在分离塔的中部，间隔设置上中排和下中排，在分离塔内分层后的阴阳树脂分界面位于上中排与下中排之间的中间位置处。本发明可以进行阴阳树脂同塔再生，大大减化了系统设置，其再生工艺中通过氨水或NH₄HCO₃溶液进行二次再生置换，可以大大降低凝混床树脂再生过程中的交叉污染，有效提高凝混床出水水质。

Description

双中排凝混床体外再生分离塔及再生工艺

技术领域：

本发明涉及火力发电厂中，对于因在凝结水精除盐过程中完成离子交换而失效的阴阳树脂进行再生的装置和再生工艺。

背景技术：

火力发电厂是将煤燃烧产生的热能通过水吸收，形成蒸汽推动汽轮机转动，从而带动发电机旋转发电。水在火力发电厂循环使用，为了保证锅炉给水水质，高参数大容量发电机组均设置凝结水精除盐设备，即凝混床设备。

凝混床是进行凝结水进一步除盐的离子交换器。凝混床内装入填料仍为阴阳离子交换树脂，树脂的再生介质通常使用NaOH和HCL，阴阳树脂再生后，阳树脂为H⁺型，阴树脂为OH^-型，运行中阳树脂对水中的阳离子进行交换放出H⁺，阴树脂对水中阴离子进行交换放出OH^-离子，由于H⁺和OH^-离子结合成水，故正常情况下凝混床出水接近纯水，导电度小于0.1μs/cm。

对于亚临界以上的机组来说，正常情况下热力系统水汽中的杂质主要为金属腐蚀产物，溶解盐类的含量很低。但也存在外来污染物进入热力系统的可能，从而引起热力系统水汽品质的污染。根据热力系统的特点，溶解盐类来源主要有两各方面：

1、凝结器循环冷却水的漏入。

2、化学除盐设备，主要有凝混床，其原因是阴阳树脂再生交叉污染及运行终点控制不适当，存在强酸阴离子的漏出。凝混床的强酸阴离子漏出问题，在目前的再生设备、树脂分层及再生工艺的条件下是难以避免的。

对于高参数大机组热力设备的腐蚀来说，强酸阴离子特别是氯离子含量的增加是对热力设备安全经济运行的重大威胁。

目前情况下，凝混床的漏氯问题普遍存在，在现行的再生工艺条件下，阳树脂是采用盐酸再生，阴树脂是采用NaOH再生，再生过程中交叉污染无法彻底避免。

目前普遍采用中抽法凝混床再生设备及再生工艺，所谓中抽法，即指失效凝混床树脂在分离塔进行反洗分层后，从位于分离塔中部的两种树脂交界面稍下处将混合树脂从分离塔中抽出。这种方法的本意是要将可能存在阴阳树脂相混的那部分树脂全部抽出，避免阴阳树脂的再生交叉污染。在这一再生系统中，共设置了四个罐体，包括兼作阳树脂再生塔的分离塔、阴树脂再生塔、树脂贮存塔及混脂贮存塔。

失效的凝混床树脂及混脂贮存塔中的混脂被送入分离塔中首先进行擦洗，再利用水力反洗分层，阳阴树脂由于密度存在明显差别，在进行水力反洗过程中，密度小的阴树脂与密度大的阳树脂在分离塔中出现自然分层，阴树脂在上层，阳树脂在下层，在阴树脂层与阳树脂层分界面处，尚存在一部分混脂；随后的处理是由不同的树脂排出口，将阴树脂送入阴树脂再生塔，并在其中进行再生；混脂送混脂贮存塔；阳树脂保留在分离塔中直接进行阳树脂再生；完成再生的阴阳树脂均被送入树脂贮存塔中，在树脂贮存塔中的阴阳树脂经混合、清洗合格后转为备用，至此失效树脂的再生工作全部结束。

据测定，该系统再生的阴阳树脂仍然存在明显的再生交叉污染问题。原因主要是：

1、阴阳树脂分离不彻底；

2、在送混脂时仍有部分阴树脂不能完全送出，致使阳树脂表层存有一定量的阴树脂；

3、再生介质的影响，主要表现为阳树脂中的阴树脂经再生后转为氯型，阴树脂中的阳树脂再生后转为钠型，形成再生交叉污染。在再生过程中被转为氯型或钠型的阴阳树脂，当凝混床运行至穿透时，混床出水氯离子、钠离子明显增加，这种放氯、放钠现象，严重影响了凝混床运行出水水质及热力设备的安全运行。上述凝混床运行后期的放氯、放钠现象产生的主要原因是树脂再生交叉污染问题，在目前各种再生设备及再生工艺中均不同程度的存在再生交叉污染。

从分离塔本身的结构来说，虽然原塔体本身结构较为简单，但是，由于已有技术是阴阳树脂的再生是在不同的塔体中分开进行的，对于再生系统来说，不同功能的多塔体增加了系统的复杂程度。

发明内容：

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种一方面能简化系统结构，另一方面能大大降低凝混床树脂再生过程中的交叉污染的双中排凝混床体外再生分离塔及再生工艺。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

本发明双中排凝混床体外再生分离塔，具有立式塔体，在所述分离塔的不同位置上分别设置各气液出入口和树脂出入口，包括位于分离塔顶部的顶口、位于分离塔底部的底口，位于分离塔侧部上方的树脂入口、位于分离塔底部的树脂排出口。

本发明的结构特点是在所述分离塔的中部，间隔设置上中排和下中排，在分离塔内分层后的阴阳树脂分界面位于上中排与下中排之间的中间位置处，设置上中排出口、下中排入口和下中排出口分别贯穿分离塔并通向分离塔的外部。

本发明双中排凝混床体外再生分离塔再生工艺的特点是按如下流程进行两步再生：

第一步再生：

a、凝混床失效树脂自树脂入口送入分离塔内；向分离塔中通入压缩空气进行空气擦洗；自分离塔底口向分离塔中注水反洗，完成阴阳树脂的反洗分层；

b、NaOH碱液由分离塔的顶口注入，同时HCL酸液由分离塔的底口注入，酸碱废液共同在下中排出口中排出，完成第一次再生置换；随后，由顶口进水，并先后分别在上中排出口、下中排出口及底口中排水进行正洗，洗至排水导电度＜10μS/cm；

第二步再生：

a、自下中排入口送入再生液氨水或NH₄HCO₃溶液，所述再生液通过位于上中排与下中排之间的阴阳树脂层，自下而上逆向流动完成第二次再生反应，废液由上中排出口中排出；

b、以除盐水进行置换清洗，直至排出的洗液导电度小于5μS/cm，完成第二步再生；

收集：

第二步再生置换后的阴阳树脂自树脂排出口中排出，并收集在树脂贮存塔中混合以作备用。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、凝混床失效阴阳树脂的再生是为了恢复树脂的离子交换能力。要使凝混床出水水质高质量，阴树脂再生后应为OH^-型，阳树脂应为H⁺型，阴阳树脂经氢氧化钠及盐酸再生后，刚好能够满足上述要求。目前已有的凝混床再生设备，凝混床阴阳树脂的再生，是分别在两个设备中进行再生的，即阳树脂再生塔和阴树脂再生塔。本发明将阴阳树脂的再生，包括对失效树脂的空气擦洗、分离以及酸碱再生在同一个设备内完成，大大减化了系统构成。

2、本发明工艺在按常规技术完成NaOH碱液及HCL酸液的树脂再生工艺，即第一步再生置换之后，新增了用氨水或NH₄HCO₃逆流再对处在上中排与下中排之间的阴阳树脂进行第二步再生置换，较好地消除了盐酸、氢氧化钠再生工艺可能造成阴阳树脂的再生时的交叉污染问题，有效降低高参数、大容量机组热力系统水汽中氯离子的含量，对于保证热力设备的安全运行具有重要意义。

3、本发明有利于实现凝混床的氨化运行，减少凝混床树脂再生次数，降低再生排废对环境的污染，节约了凝混床运行费用。

附图说明：

附图为本发明双中排凝混床体外再生分离塔构成树脂再生系统示意图。

图中标号：1顶口、2底口、3树脂入口、4树脂排出口、5分离塔、6上中排出口、7下中排入口、8下中排出口、9上中排、10下中排、11树脂贮存塔、12气源管、13除盐水箱、14再生水泵、15水源管、16碱液罐、17碱液喷射器、18酸液罐、19酸液喷射器、20废液池、21氨水或NH₄HCO₃溶液罐。

以下通过具体实施方式对本发明作进一步说明：

参见附图，本实施例中，双中排凝混床体外再生分离塔5具有立式塔体，在分离塔5的不同位置上分别设置各气液出入口和树脂出入口，包括位于分离塔顶部的顶口1、位于分离塔底部的底口2，位于分离塔侧部上方的树脂入口3、位于分离塔底部的树脂出口4。

附图所示，在分离塔5的中部，间隔设置上中排9和下中排10，在分离塔5内分层后的阴阳树脂分界面位于上中排9与下中排10之间的中间位置处，设置上中排出口6、下中排入口7和下中排出口8分别贯穿分离塔5并通向分离塔5的外部。

具体实施中，上中排9与下中排10的设置应使两者之间相距约300mm，对于阴阳树脂树脂的配比，要求阴阳树脂在分离塔内部的分界面位于上中排9与下中排10的中间位置处。

附图所示，系统设置包括分离塔5和树脂贮存塔11。

再生分离塔的再生工艺是按如下流程进行：

1、凝混床失效树脂自树脂入口3送入分离塔5内；

由气源管12向分离塔5中通入压缩空气进行空气擦洗；

由除盐水箱13经再生水泵14，并经水源管15，自分离塔底口2向分离塔5中注水反洗，完成阴阳树脂的反洗分层；

2、NaOH碱液由碱液罐16经碱液喷射器17在分离塔5的顶口1注入，同时HCL酸液由酸液罐18经酸液喷射器19自分离塔5的底口2注入，酸碱废液共同自下中排出口8向废液池20中排出，完成第一步再生置换；

随后，由分离塔5的顶口1进水，并先后分别在上中排出口6、下中排出口8及底口2中排水进行正洗，洗至排水导电度＜10μS/cm；

3、第二步再生：由氨水或NH4HCO3溶液罐21经碱液喷射器17注后液管，自下中排入口7向分离塔5中注入氨水或NH4HCO3溶液，再生液通过位于上中排9与下中排10之间的阴阳树脂层，自下而上逆向流动完成第二次再生反应，废液由上中排出口6中排出；

4、以除盐水进行正洗，直至排出的洗液导电度小于5μS/cm，完成第二步再生置换。

5、第二步再生置换后的阴阳树脂自树脂排出口4中排出，并收集在树脂贮存塔11中混合以作备用。

上述第1步再生为目前常规使用的再生工艺，第2步再生是为消除因第一步再生形成交叉污染而设置，原理如下：

失效凝混床树脂经反洗分层后，阴树脂在上，阳树脂在下，阴阳树脂的分界面处在上下两个中排装置之间，两个中排装置之间既有阴树脂也有阳树脂。显然，再生塔内所有的阴树脂都转变为OH^-型，绝大部分阳树脂转为H⁺型，碱液在通过位于下中排上部的部分阳树脂时会使该部分阳树脂转变为钠型，为了消除这部分钠型阳树脂对凝混床运行出水水质的影响，本实施例中，对于这部分钠型阳树脂采用氨水或NH₄HCO₃溶液进行后处理，使之转为氨型。经过氨或铵盐的再生，位于下中排上部的钠型阳树脂将被转为铵型，排出的废液为NaOH或NaHCO₃。当采用氨水处理时的废液为NaOH，当再生废液或氨再生液继续上行，通过上中排下部OH^-型的阴树脂层时，将不会对阴树脂再生产生不利影响。当采用NH₄HCO₃处理时，由于废液为NaHCO₃或Na₂CO₃，此废液通过OH^-型阴树脂层时，将会使OH^-型阴树脂转为HCO₃ ^-型或CO₃ ^2-型，虽然出现这种现象也是一种交叉污染，但是，通过试验分析认为，少量的HCO₃ ^-或者CO₃ ^＝型的阴树脂存在，对凝混床运行出水水质将无明显影响，不存在集中释放HCO₃ ^-或者CO₃ ^＝的问题，换句话说即使有少量的HCO₃ ^-或CO₃ ^＝释放，由于碳酸为弱酸，它的钠盐水溶液呈微碱性，不会导致锅炉设备的腐蚀。

本实施例中，对于阴阳树脂的再生，不再需要分设在两个设备中进行，混脂层树脂也不再需要抽出转移至另外设备中，因此大大减化了系统简单；系统构成由原来的四塔简化为仅由树脂再生分离塔和树脂贮存塔构成的双塔结构。尤其是对于新建电厂来说，厂房、设备投资将大幅度的降低。

本实施例中第一步再生为常规工艺，再生酸、碱液浓度分别为4～5％，再生液流速为4～8m/h。第二步再生，氨和碳酸氢铵浓度为1～2％，再生液流速为4～8m/h。

Claims (2)

1、双中排凝混床体外再生分离塔，具有立式塔体，在所述分离塔(5)的不同位置上分别设置各气液出入口和树脂出入口，包括位于分离塔顶部的顶口(1)、位于分离塔底部的底口(2)，位于分离塔侧部上方的树脂入口(3)、位于分离塔底部的树脂排出口(4)，其特征是在所述分离塔(5)的中部，间隔设置上中排(9)和下中排(10)，在分离塔(5)内分层后的阴阳树脂分界面位于上中排(9)与下中排(10)之间的中间位置处，设置上中排出口(6)、下中排入口(7)和下中排出口(8)分别贯穿分离塔(5)并通向分离塔(5)的外部。

2、双中排凝混床体外再生分离塔再生工艺，其特征是按如下流程进行两步再生：

第一步再生：

a、凝混床失效树脂自树脂入口(3)送入分离塔(5)内；向分离塔(5)中通入压缩空气进行空气擦洗；自分离塔底口(2)向分离塔(5)中注水反洗，完成阴阳树脂的反洗分层；

b、NaOH碱液由分离塔(5)的顶口(1)注入，同时HCl酸液由分离塔(5)的底口(2)注入，酸碱废液共同在下中排出口(8)中排出，完成第一次再生置换；随后，由顶口(1)进水，并先后分别在上中排出口(6)、下中排出口(8)及底口(2)中排水进行正洗，洗至排水导电度＜10μS/cm；

第二步再生：

a、自下中排入口(7)送入再生液氨水或NH₄HCO₃溶液，所述再生液通过位于上中排(9)与下中排(10)之间的阴阳树脂层，自下而上逆向流动完成第二次再生反应，废液由上中排出口(6)中排出；

b、以除盐水进行置换清洗，直至排出的洗液导电度小于5μS/cm，完成第二步再生；

收集：

第二步再生置换后的阴阳树脂自树脂排出口(4)中排出，并收集在树脂贮存塔(11)中混合以作备用。

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