CN101792188A - 一种高流速中压树脂床 - Google Patents

Abstract

一种高流速中压树脂床，包括进水口(1)、挡水板(2)、防溅圈(3)、筒体(4)、进水装置(5)、压力平衡管、树脂层、出水装置、出水区(9)、压力平衡区、平衡区排水口、出树脂口、出水口、平衡区排气口(14)、进水装置支撑圈、进树脂口；出树脂口设在出水装置的最低部；出水装置将树脂层和出水区、压力平衡区隔开；在进水口处设有挡水板，在挡水板外侧设有防溅圈；进水装置支撑圈直接焊在筒体上；压力平衡区设有平衡区排水口和平衡区排气口。其效果是：在筒体流速为80～120m/h的高流速下，可在大直径运行容器中布水、集水均匀；采用柔性设计的带筋板布水装置，同时满足处理水质和降低制造成本和运行成本。

Description

一种高流速中压树脂床

技术领域

本发明涉及一种水处理设备，尤其是高流速的中压树脂床设备，筒体流速达80～120m/h，压力为PN1.6至5.0MPa、温度30℃～85℃，适合于单台处理水量为250m3/h～1500m3/h的电站凝结水精处理和工业冷凝液回用深度处理系统。

背景技术

在电站凝结水精处理和工业冷凝液回用深度处理系统中，由于系统所需的处理水量大，处理出水水质要求较高，大家均在运行设备的布水均匀性、选择优良的配套设备来提高处理系统的出水水质，延长系统的运行周期。目前，随着水处理技术的进步和国内加工工艺和加工设备的改进，在满足系统出水水质和系统运行周期的前提下，改进设计，精细加工工艺，来降低系统运行容器及配套设备的制造成本，在满足减少运行成本的同时，降低机组或系统的投资成本。

目前现有的水处理设备的进水装置主要为开有人孔的整体结构多孔板、支母管。支母管结构的设备的布水均匀性差，会搅动容器设备中装有的较轻填料树脂层，影响处理出水水质和运行容器制水周期，同时由于处理水量大，支母管的管径较粗，安装困难，制造成本较高；开有人孔的整体多孔板结构的布水均匀性好，从多孔板的整体受力情况来看，多孔板与筒体的焊接处的应力集中，一旦多孔板受力，多孔板与筒体的焊接处的焊接接头容易拉坏，造成不可修复的损害，故此种结构对进水冲击力的要求较高，在满足进水冲击力的条件下，多孔板需加厚，多孔板上的人孔安装困难，否则需在容器设备上耐中压的人孔部件，加工复杂，制造成本高。

在目前的高流速、大流量的运行设备中，还存在器壁效应带来的不稳定水流，在容器设备的进水区，在进水挡板的作用下，会产生一股水流沿着容器筒体壁流入运行床体的下部，进入出水区，影响处理出水质量，当进水压力越高时，这种现象会越明显。

电站的凝结水精处理和工业冷凝液回用深度处理系统中，运行容器的进水区压力一般为2.5～4.5MPa，差压一般为0.1～0.25MPa，则出水区的压力一般在2.4～4.4MPa之间，在常规的运行容器中，出水区一般需要衬胶或采用不锈钢进行防腐，当出水区衬胶时，在设备高度一定的条件下，由于容器衬胶区需要一定的空间，这必须使设备的运行区的空间减小，影响容器设备的处理能力和处理出水质量，若减小出水区衬胶空间，会影响衬胶操作和衬胶质量，出水区采用不锈钢时，由于出水区承受的压力较高，所采用的不锈钢件必须较厚，增加制造成本。

因此，为了解决目前电站凝结水精处理和工业冷凝液回用深度处理系统中运行容器的问题，从容器设备设计上加以改进，不但使运行容器设备的布水、集水均匀，延长运行容器的运行周期，而且方便加工制造，降低制造和运行成本，达到节能、环保、节约经济的目的。

发明内容

本发明目的是：提出一种高流速中压树脂床，主要用于温度为85℃以下的大流量、高流速的中压凝结水精处理和工业冷凝液回用深度处理系统领域，该树脂床不仅在高流速下具有布水、集水均匀的内部结构，对填料树脂层不产生扰动，而且能大大降低树脂床的制造成本，具有易于制造、安装、维护、提高容器床体出水水质和周期制水量，减少了容器制造成本和操作次数、树脂再生次数和酸碱耗量，延长床层树脂和容器设备的使用寿命，大大降低了机组凝结水精处理的投资和运行成本，达到节能、环保、节约经济的目的。

本发明技术方案是：一种高流速中压树脂床，包括进水口1、挡水板2、防溅圈3、筒体4、进水装置5、压力平衡管6、树脂层7、出水装置8、出水区9、压力平衡区10、平衡区排水口11、出树脂口12、出水口13、平衡区排气口14、进树脂口17；筒体4内从上到下为进水装置5、压力平衡管6、树脂层7、出水装置8、出水区9、压力平衡区10、平衡区排水口11；在进水区与出水区9底部之间设有压力平衡管6；出树脂口12设在出水装置8的最低部；出水装置8将树脂层7和出水区9、压力平衡区10隔开；在进水口1处设有挡水板2，在挡水板2外侧设有防溅圈3；进水装置支撑圈15直接焊在筒体4上；压力平衡区10设有平衡区排水口11和平衡区排气口14。

本发明在高流速中压树脂床进水区和出水区9底部之间设有压力平衡管6，通过压力平衡管6可使压力平衡区10的压力相等于进水区的压力，出水区9与压力平衡区10的差压为进出水区的压差，出水装置8所承受的压力只相当于进出水区的差压，一般为0.1～0.25MPa，大大降低了设备制造时材料成本和加工成本。

本发明在高流速中压树脂床进水口1处设有挡水板2，在挡水板2外侧设有防溅圈3，防止水流特别是中压水流沿器壁产生器壁流，直接进入出水区，影响处理出水的水质。

本发明在高流速中压树脂床进水装置采用了筋板式布水装置，进水装置中的布水板分成若干块，每块宽度方向的两端设有加强筋，布水板上的开孔按整块板、一定规则开孔，但需避开筋板，设有进水装置支撑圈15，每块进水板在筒体内安装连接后与焊在筒体4上的进水装置支撑圈15用螺栓固定，双螺母拼紧，固定螺栓点焊在进水装置支撑圈15上。这种结构设计为柔性设计，在相同板厚的条件下，带筋板比平板的承压能力高，在相同的承压能力下，所用的带筋板的厚度小于平板的厚度，再根据工程力学原理，相同外径和相同厚度的圆环板受力大于圆板受力，在相同受力条件下，相同外径的圆环板厚度小于圆板厚度。在受力上，此种结构形式主要的承载力在带筋进水板与进水装置支撑圈的固定螺栓上，钢板具有一定的韧性，一旦进水装置受力冲击，其冲击力迅速通过钢板传递至固定螺栓上，固定螺栓受力后在拉应力的作用下断裂，通过校准带筋布水板和重新配置固定螺栓可以得到修复；

本发明高流速中压树脂床出水装置8将树脂层7和出水区9、压力平衡区10隔开，压力平衡区10设有平衡区排水口11和平衡区排气口14，当筒体采用球形容器时，在平衡区与出水装置之间存在一个满水气室，通过平衡区排气口14初次排气，可避免气团效应。

高流速中压树脂床的出树脂口12设在出水装置8的最低部，有利于树脂的卸出，进树脂口17设在稍偏于筒体中心位置，进树脂口17的下部设有进树脂挡板16。

本发明高流速中压树脂床的有益效果：(1)在筒体流速为80～120m/h的高流速下，可在大直径(DN2000mm～DN4000mm)运行容器中布水、集水均匀；(2)在承中压(PN1.6～5.0MPa，设计温度30℃～85℃)的运行容器设备中，采用柔性设计的带筋板布水装置，在满足布水、集水均匀的同时，避免了突发受力冲击时产生的不可修复的损坏，降低了制造成本；(3)在承中压(PN1.6～5.0MPa，设计温度30℃～85℃)的运行容器设备中，采用平衡设计，使出水装置的受压为运行容器的差压，大大降低了出水装置的制造成本；(4)防溅圈的设计，消除了现有容器的器壁效应，避免了直流水的产生；(5)运行容器填料树脂的进出设计，提高了填料树脂在运行容器中的平面度和卸出树脂的彻底性。(6)同时满足处理水质和降低制造成本和运行成本。

附图说明

图1为本发明一种高流速中压树脂床的结构示意图

图2为带筋布水装置结构示意图

1进水口、2挡水板、3防溅圈、4筒体、5进水装置、6压力平衡管、7树脂层、8出水装置、9出水区、10压力平衡区、11平衡区排水口、12出树脂口、13出水口、14平衡区排气口、15进水装置支撑圈、16进树脂挡板、17进树脂口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明装置作进一步说明。

一种高流速中压树脂床，筒体流速达80～120m/h，设计压力为PN1.6至5.0MPa、设计温度30℃～85℃。

图1所示为一种高流速中压树脂床，其结构主要包括进水口1、挡水板2、防溅圈3、筒体4、进水装置5、压力平衡管6、树脂层7、出水装置8、出水区9、压力平衡区10、平衡区排水口11、出树脂口12、出水口13、平衡区排气口14、进水装置支撑圈15、进树脂挡板16、进树脂口17。

高流速中压树脂床的筒体4可采用球形或圆柱形，相同壁厚的容器，球形容器的耐压高于圆柱形容器，相同压力的容器，球形容器的壁厚小于圆柱形壁厚，但圆柱形容器可不受填料树脂层高度的影响，圆柱形直段长度可根据树脂床层的高度来确定，一般为树脂层高度的基础上高出600～1200mm，当填料树脂层高度满足球形容器要求时，可优选用球形容器，以降低设备的造价；筒体4的直径可根据处理水量进行计算圆准；筒体一般用碳钢制作，内衬防腐层，筒体的厚度根据有关标准进行计算圆整取值；

高流速中压树脂床的进水口1、挡水板2和出水口13是根据每台运行容器设备所需的处理水量和设计规范规定的流速(2.0～3.5m/s)计算圆整得出，进水口一般采用碳钢衬胶防腐，挡水板和出水口一般采用不锈钢制作；筒体即容器的厚度要满足使用压力容器的要求，即按照压力使用条件的规范设计；这方面本发明不作细述；

高流速中压树脂床的防溅圈3焊在挡水板2外侧的且焊在筒体4内壁上，其直径根据水流通过挡水板2的水力模型或试验来确定取值的。当筒体4直径一定时，进水压力变化，防溅圈直径也会变化，防溅圈直径一般约为筒体直径的1/3～1/2，当进水压力为3.2～3.8MPa时，其最佳值为2/5；

高流速中压树脂床的进水装置5采用筋板式布水装置(带加强筋的布水板，用于承受压力，且带布水孔的布水板)，进水装置中的布水板分成若干块，每块宽度方向的两端设有加强筋，布水板的开孔按整块板(在整个布水面开孔)、按规则均匀开孔，但需避开筋板，若干块带加强筋的布水板构成整个布水面(圆面)，每块带筋布水板(截面为槽状)在筒体内拼成布水面、安装连接后与焊在筒体4上的进水装置支撑圈15用螺栓固定，双螺母拼紧，固定螺栓点焊在进水装置支撑圈15上。进水装置5及支撑圈15的位置即进水挡板2与进水装置5之间的距离是根据水流通过挡水板2和防溅圈3后进入进水装置5的水力模型来确定的，也可根据经验和水力模型来取值，根据高度和筒体的直径来确定进水装置5及支撑圈15的外径。每块板的加强筋的厚度和宽度是根据进水装置5的外径和单位面积上的受力进行计算来确定的，加强筋一般厚为6～12mm，宽为50～120mm，加强筋可用板的折边或钢条焊在布水板上，进水装置5和支撑圈15一般采用不锈钢制作；

高流速中压树脂床的压力平衡管6，压力平衡管是连接在进水区和出水区之间的管道，压力平衡管顶部设在进水区，并装有滤帽，螺纹连接在压力平衡管上，压力平衡管的底部焊在开有同平衡管内径相当的出水装置的弧形多孔板上，其中部有两处通过连接板固定在筒体4上，压力平衡管管径一般较细，只需要通水即可，以不影响运行容器的填料树脂的装填和出水装置集水封头的安装为准；压力平衡管、滤帽及固定件一般均采用不锈钢制作；

高流速中压树脂床的出水装置8采用了承受进出水差压的本申请人的迷宫式集水装置(布水装置)，迷宫式集水装置中的弧形多孔板焊在筒体4的下部，弧形多孔板下部为均匀若干迷宫结构，迷宫结构为同心的方波孔形板的多圈结构围成，使出水分布均匀，出水装置的弧形多孔板将出水区9、压力平衡区10与填料树脂层完全隔开，整个出水装置采用不锈钢制作，压力平衡区10靠近底部处设有平衡区排水口11，在压力平衡区10靠近顶部设有平衡区排气口14，其材质为碳钢；高流速中压树脂床的树脂层7是通过进树脂口17、进树脂挡板16进入树脂床，通过设在出水装置8最低部的出树脂口12将填料树脂输出体外，进树脂口17设在稍偏于筒体4中心位置，进树脂口17的下部设有进树脂挡板16，进出树脂口的直径。

本发明一种高流速中压树脂床中选用不锈钢的部件，可采用适合不同介质的不锈钢制成，也可根据不同的介质选择造价相对低的碳钢制成，通过一种高流速中压树脂床的优化设计，不但使运行容器设备的布水、集水均匀，延长运行容器的运行周期，而且方便加工制造，降低制造和运行成本，达到节能、环保、节约经济的目的。

Claims (8)

1.一种高流速中压树脂床，包括进水口(1)、挡水板(2)、防溅圈(3)、筒体(4)、进水装置(5)、压力平衡管(6)、树脂层(7)、出水装置(8)、出水区(9)、压力平衡区(10)、平衡区排水口(11)、出树脂口(12)、出水口(13)、平衡区排气口(14)、进水装置支撑圈(15)、进树脂挡板(16)、进树脂口(17)；其特征为筒体(4)内从上到下为进水装置(5)、压力平衡管(6)、树脂层(7)、出水装置(8)、出水区(9)、压力平衡区(10)、平衡区排水口(11)；出树脂口(12)设在出水装置(8)的最低部；出水装置(8)将树脂层(7)和出水区(9)、压力平衡区(10)隔开；在进水口(1)处设有挡水板(2)，在挡水板(2)外侧设有防溅圈(3)；进水装置支撑圈(15)直接焊在筒体(4)上；压力平衡区(10)设有平衡区排水口(11)和平衡区排气口(14)。

2.根据权利要求1所述的高流速中压树脂床，其特征在于筒体(4)为球形或圆柱形；圆柱形的直段长为树脂层高度的基础上加600～1200mm。

3.根据权利要求1所述的高流速中压树脂床，其特征在于筒体直径为DN2000mm至DN4000mm。

4.根据权利要求1所述的高流速中压树脂床，其特征在于挡水板(2)外侧设有防溅圈(3)，其直径为筒体直径的1/3～1/2。

5.根据权利要求4所述的高流速中压树脂床，其特征在于挡水板(2)外侧设有防溅圈(3)，直径为筒体直径的2/5。

6.根据权利要求1所述的高流速中压树脂床，其特征在于在进水区与出水区(9)底部之间设立压力平衡管(6)；在进水区的压力平衡管(6)上设有滤帽，压力平衡管(6)固定在筒体(4)上。

7.根据权利要求1所述的高流速中压树脂床，其特征在于其出水装置(8)为进出水差压的迷宫式集水装置。

8.根据权利要求1所述的高流速中压树脂床，其特征在于进水装置(5)为布水板，布水板分成若干块，每块宽度方向的两端设有加强筋，加强筋厚为6～12mm，宽为50～120mm。

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