CN102112400B - 复合过滤和去矿质设备 - Google Patents

Abstract

提供一种过滤和去矿质设备，该过滤和去矿质设备通过使用高度有限的设备能够减少设备成本和建筑成本，并且该过滤和去矿质设备还能够确保足够的处理能力和良好的可操作性。一种过滤和去矿质设备10包括：旋转体形式的容器20；中空柱状体40，所述中空柱状体定位在容器20的内部空间中，柱状体的一端40a沿着所述端的整个圆周连接至容器20的内表面，并且柱状体的另一端40b形成开口；和隔离板44，所述隔离板沿着所述另一端40b的整个圆周连接至中空柱状体的所述另一端40b，所述隔离板构造成将中空柱状体40的内侧空间或外侧空间隔离成容器中的独立空间。隔离板44具有循环端口43，所述循环端口允许待处理的水从其经过，并且，容器中由隔离板隔离的独立空间起到过滤腔41的作用，过滤元件装入所述过滤腔中，而中空柱状体的没有通过隔离板隔离成独立空间的内侧空间或外侧空间起到去矿质腔22的作用，已在过滤腔中处理过的水适于通过循环端口43进入去矿质腔。

Description

复合过滤和去矿质设备

技术领域

本发明涉及复合过滤和去矿质设备，其安装在热电厂或核电站的冷凝处理系统中。

背景技术

在热电厂或核电站，供给水通过蒸汽发生器转化为蒸汽，而涡轮通过蒸汽驱动以产生电力。用来驱动涡轮的蒸汽通过冷凝器冷凝，接着经过用于水处理的冷凝处理系统，并以供给水的形式供给回蒸汽发生器。在热电厂或核电站中使用的冷凝处理系统需要能够处理大量冷凝物，通过从冷凝物去除可溶杂质(离子杂质)和悬浮杂质(包覆层clads)能够稳定地保证发电厂所需的水质，并且能够甚至在海水或湖水泄洪时防止(包括在作为冷凝器中的冷却水使用的海水或湖水中)离子成分或外来物进入发电系统。

通常，冷凝处理系统包括从冷凝物去除悬浮杂质的过滤设备和去除离子杂质的去矿质设备。去矿质设备单独地安装在过滤设备的下游并保持阳离子交换树脂和阴离子交换树脂，阳离子交换树脂和阴离子交换树脂以混合层形式装载在其中。可以仅安装去矿质设备，或者安装复合过滤和去矿质设备，在所述设备中，过滤元件预涂覆有粉状离子交换树脂。最近，过滤设备和去矿质设备通常单独地安装从而提供高纯化冷凝水。

在去矿质设备中，装载在设备中的离子交换剂被反洗从而稳定地获得高纯化处理水。可替换地，当离子交换剂的离子交换能力饱和时，离子交换剂从去矿质设备去除并在依靠化学再生剂再生以后重新装载至去矿质设备中。离子交换剂可以在它们从去矿质设备去除后被反洗。在离子交换剂被反洗或再生以后，当离子交换剂重新装载到去矿质设备中或者当离子交换剂被反洗时，离子交换剂应该依靠水或空气混合，这样，基于比重不同而彼此分离的阳离子交换树脂和阴离子交换树脂成为混合状态。去矿质设备接着填充以填充水，诸如单独供应的冷凝水或纯水。接着执行循环操作，这样，离子交换剂吸收或固定剩余在去矿质设备中的少量再生物和在离子交换剂被反洗或传送时产生的细小颗粒。通过用填充水填充设备以后使填充水经去矿质设备循环，接着通过使用再循环泵以增压从去矿质设备排放的循环水，并且接着通过将循环水送回至过滤设备的下游或去矿质设备的上游的位置，执行循环操作。当系统需要脱气水时，通过用(由冷凝器脱气的)冷凝物替换去矿质设备中的填充水，可以在循环步骤之前执行脱气操作。这种循环操作防止剩余的再生剂或者细小颗粒泄露到冷凝物中，允许去矿质设备在其接收待处理水之后立即产生高纯化已处理水。

当过滤设备和去矿质设备分别安装时，每个设备单独地需要诸如槽、泵、阀、管道或者控制台的部件。还必须单独地供给补偿水、用作工作空气的压缩空气以及测量空气等，这些是操作设备所需的。这样造成需要大量空间以安装过滤设备和去矿质设备的问题，并相应地造成建筑成本和设备成本增加的问题。为了解决这一问题，已提出关于过滤和去矿质设备的报道，该过滤和去矿质设备包括中空纤维膜，其中膜的中空部分填充有离子交换树脂(例如，专利文件1)。另一个过滤和去矿质设备具有罩住中空纤维膜模块和离子交换剂的柱体(例如，专利文件2)。有复合过滤和去矿质设备的报道，其中，过滤设备和去矿质设备整合到一个容器中(例如，专利文件3)。容器内部被分隔成罩住中空纤维膜模块的上腔和填充有离子交换剂的下腔。

专利文件1：JP 06-170363A

专利文件2：JP 62-83003A

专利文件3：JP 82-117746A

发明内容

本发明要解决的问题

然而，专利文件1和2中公开的过滤和去矿质设备并不实用，原因在于装载、去除和再生离子交换树脂的操作是繁重的。专利文件3中公开的复合过滤和去矿质设备具有大的高度并需要被设计成罩住具有这么大的高度的设备的高建筑物。结果，建筑成本增加。此外，如果对地板高度有限制，不可能保证充分的能力以处理给定量的冷凝物。

本发明的目的在于提供一种过滤和去矿质设备，其能够通过采用高度有限的设备降低设备成本和建筑成本，并且其也能够确保充分的处理能力和良好的可操作性。

解决问题的装置

根据本发明，过滤和去矿质设备包括：旋转体形式的容器；定位在容器的内部空间中的中空柱状体，柱状体的一端沿着该端的整个圆周连接至容器的内表面，并且柱状体的另一端形成开口；和隔离板，隔离板沿着另一端的整个圆周连接至中空柱状体的另一端，隔离板构造成将中空柱状体的内侧空间或外侧空间分隔作为容器中的独立空间。隔离板具有循环端口，循环端口允许待处理的水从其经过。容器中由隔离板分隔出的独立空间起到过滤腔的作用，过滤元件装入过滤腔中，而中空柱状体的没有被隔离板分隔作为独立空间的内侧空间或外侧空间起到去矿质腔的作用，已在过滤腔中处理过的水适于通过循环端口进入去矿质腔。

如此构造的过滤和去矿质设备中，过滤腔和去矿质腔经中空柱状体布置在容器的内侧空间和外侧空间(或外侧空间和内侧空间)中的同一水平面上。因此，可以轻易地限制设备的高度。容器需要具有大厚度的旋转体形式从而抵抗冷凝物的压力。然而，由于分隔过滤腔和去矿质腔的中空柱状体实质上只经受过滤元件和离子交换剂的边界处所产生的差压，中空柱状体可以形成为薄结构，该薄结构有助于减少材料量。结果，实现设备成本和建筑成本的减少。也容易确保所需的处理能力，原因在于设备的必要高度减少。此外，在根据本发明的过滤和去矿质设备中，传统过滤元件和离子交换剂可以单独地布置在(过滤腔和去矿质腔的)每个空间中，与传统设备类似。因此，维护工作与单独安装的过滤设备和去矿质设备所需的维护工作没有大的不同。

因此，根据本发明，可以提供一种过滤和去矿质设备，该过滤和去矿质设备能够采用高度有限的设备减少设备成本和建筑成本，也能够确保充分的处理能力和良好的可操作性。

附图说明

图1是根据本发明的第一实施例的复合过滤和去矿质设备的纵向截面图。

图2是根据本发明的第一实施例的复合过滤和去矿质设备的横向截面图。

图3是显示根据本发明的第一实施例的复合过滤和去矿质设备中示意性水处理方法的示意性管道布置图。

图4是根据本发明的第二实施例的复合过滤和去矿质设备的纵向截面图。

具体实施方式

第一实施例

参见图1-3，描述根据本发明第一实施例的复合过滤和去矿质设备。图1是根据第一实施例的复合过滤和去矿质设备10的纵向截面图。图2是沿着图1中的II-II线的横向截面图。图3是显示复合过滤和去矿质设备10中水处理方法的示例性示意图。

如图1和图2所示，复合过滤和去矿质设备10设置有旋转体形式的容器20，大体圆柱形的中空柱状体40，以及能够打开和闭合并连接至容器20的盖板30。盖板30能够装入和移出过滤元件。中空柱状体40在容器20中与容器20的中心轴C-C平行延伸。中空柱状体40的一端40a沿着该端40a的整个圆周连接至容器20的底部的内表面，而中空柱状体的另一端40b形成开口。中空柱状体的另一端40b覆盖有隔离板44，隔离板44包括用于待处理的水的循环端口43。隔离板44与中空柱状体40一起将中空柱状体40的内侧空间41隔离成容器20中的独立空间41。中空柱状体40的内侧空间41(即容器20中被隔离板44隔离的独立空间)起到过滤腔41的作用，过滤元件装入该过滤腔41中。中空柱状体40的外侧空间22(即中空柱状体40的没有被隔离板44隔离成独立空间的外侧空间22)起到去矿质腔22的作用，离子交换剂装入该去矿质腔22中。在过滤腔41中被处理过的水经循环端口43进入去矿质腔22中。管道32连接至容器20的盖板30。

分散板48设置在柱状体40的下部中，而隔离板44设置在柱状体40的上部中。过滤腔41由柱状体40、隔离板44和容器20的底部限定而成。隔离板44包括出口43，该出口43允许由过滤元件42过滤的水进入空间34。过滤元件42固定到隔离板44，一端连接至出口43。由隔离板44支撑的过滤元件42装入过滤腔41中，与分散板48存在间隙。循环端口45形成在容器20的底部，该底部定位在柱状体40中。循环端口45连接至管道46，管道46是连接过滤腔41和容器20的外侧的流动通道。用于将空气从容器20的外侧供给到过滤腔41的管道50设置在分散板48之下。管道52设置在过滤腔41的上部并在隔离板44之下。管道52将过滤腔41中的空气排放至容器20的外侧或者将空气从容器20的外侧供给到过滤腔41。

分配板36设置在容器20和柱状体40之间，在隔离板44之下的水平面上。去矿质腔22由柱状体40、容器20和分配板36限定而成。支撑件28设置在去矿质腔22的下部，而已装载离子交换剂层21形成在支撑件28上。用于供给离子交换剂的管道24设置在分配板36之下层21之上。用于去除层21中的离子交换剂的管道26设置在层21的下部中，在支撑件28之上的水平面上。

循环端口37形成在容器20的底部中，该底部定位在柱状体40外侧。管道38连接至循环端口37并用作连接去矿质腔22和容器20的外侧的流动通道。将空气从容器20的外侧供给至去矿质腔22的管道29设置在支撑件28之下。

空间34设置在容器20中隔离板44和分配板36之上。空间34连接过滤腔41和去矿质腔22，从而允许流经过滤腔41的水进入去矿质腔22。

如图3所示，管道46在连接点49连接至管道141和管道170。阀172设置在管道170上，管道170连接至排放端口(未示出)。管道141在连接点140处连接至管道132。管道141在连接点49和连接点140之间设置有阀142。管道141在定位在连接点49和阀142之间的连接点185处连接至管道184。管道184连接至纯水(补充水)的供给源，未示出。阀186设置在管道184上。管道141在定位在连接点49和连接点185之间的连接点144处连接至管道146。管道146在连接点137处连接至管道38。管道38连接至使用点，未示出。管道146设置有阀148和泵149。

管道38在定位在循环端口37和连接点137之间的连接点175处连接至管道174。管道174连接至排放端口，未示出。阀176设置在管道174上。管道38在连接点135处连接至管道131。管道38设置有位于连接点137和连接点135之间的阀138。管道38在位于连接点137和阀138之间的连接点181处连接至管道180。管道180连接至补充水的供给源，未示出。管道32在连接点33处连接至管道131和管道160。阀162设置在管道160上。管道160连接至排放端口，未示出。管道131在连接点130处连接至管道132。管道132在连接点140处连接至管道141。管道131设置有定位在连接点130和连接点135之间的阀136。阀134设置在管道132上。管道24和管道26连接至再生槽(regeneration tank)，未示出。阀124设置在管道24上。阀126设置在管道26上。阀129设置在管道29上。阀150设置在管道50上。阀152设置在管道52上。

用于反洗过滤元件的装置由分散板48和管道46、50、52构成。用于反洗离子交换剂的装置由空间34和管道29、32、38构成。用于循环水的装置由空间34，管道38、46、141、146和泵149构成。

柱状体40的内径D3和容器20的内径D1之间的比例，如图2所示，可以通过考虑待处理的水的质量、过滤元件42的类型、以及离子交换剂层21的类型而确定。例如，该比例优选地在D3/D1＝2/10至8/10的范围内选择，更优选地在D3/D1＝4/10至6/10的范围内选择。在这些范围内，通过过滤元件42进行悬浮杂质的去除和通过离子交换剂进行去矿质是兼容的，待处理的水可以被高度净化。

过滤元件42可以是允许被过滤的水从其上端排出的构件，并且可以是外压型的，诸如中空纤维膜模块和圆柱形折叠过滤器。特别地，优选使用中空纤维膜模块，原因在于其能基于大过滤面积用紧凑柱状体40有效处理大量冷凝物。在一个实例中，其上具有通孔或者狭缝的外壳罩住一束多个中空纤维膜，该中空纤维膜在纵向的两端被绑在一起，其中外壳的一端打开，中空纤维的端部开口定位在外壳的开口端处，并且其中中空纤维在外壳的另一端闭合(外壳的闭合端)。这种中空纤维膜模块连接并固定到隔离板44的出口43，外壳的开口端作为上端。

在附加实例中，外壳可以罩住一束两端开口的中空纤维膜，其中膜的一端连接至作为上端的出口43而另一端连接至作为下端的水收集部分，水收集部分设置在外壳中，并且其中用于连接水收集部分和出口43的通道形成在外壳中。这种中空纤维膜模块中，部分已渗透中空纤维膜并已达到孔的已过滤水从中空纤维膜束的上端排出。另外，另一部分已渗透中空纤维膜并已达到孔的已过滤水从中空纤维膜束的下端排出并进入水收集部分，接着经过连接水收集部分和出口43的通道，并且经出口43进入空间34。这种中空纤维膜模块中，上端连接并固定到隔离板44的出口43。

类似地，当使用圆柱状折叠过滤器时，圆柱状折叠过滤器的上开口端连接出口43，从而过滤器固定至隔离板44。因此，过滤元件42固定至隔离板44，过滤器连接至已过滤水的出口一侧处的出口43，而过滤元件42的另一端与分散板48隔开。

过滤元件42，诸如中空纤维膜模块中使用的中空纤维膜，可以由聚偏二氟乙烯(PVDF)，聚丙烯腈(PAN)，聚砜(PS)或聚乙烯(PE)制成。

考虑待处理水的质量，可以选择装载在层21中的离子交换剂。例如，可以采用离子交换树脂，离子交换纤维，或者单片多孔离子交换剂。特别地，优选为离子交换树脂，原因在于其最常见，离子去除效率和离子交换能力优良，且易于再生。阴离子交换树脂和阳离子交换树脂可以用作离子交换树脂。强碱阴离子交换树脂或弱碱阴离子交换树脂可以用作阴离子交换树脂。强酸性阳离子交换树脂或弱酸性阳离子交换树脂可以用作阳离子交换树脂。这些树脂可以单独使用或者以两个或更多个组合的方式使用。

考虑待处理的水的质量和作为去离子水所需的水的质量，可以确定装载离子交换剂的方式。因此，离子交换剂可以通过以下任何方式装载：以单层形式装载阴离子交换剂，以单层形式装载阳离子交换剂，以混合层形式或者以多层形式装载阴离子交换剂和阳离子交换剂。特别是，优选地，以混合层形式装载阴离子交换剂和阳离子交换剂，原因在于，能够有效去除冷凝物中的阴离子成分和阳离子成分(其为冷凝物中的可溶杂质)。

支撑件28是个环形件，其与去矿质腔22具有相同的横截面，并且，其形成在柱状体40和容器20之间，如图2所示。支撑件28构造成使得去矿质腔22中流动的水经其流过并防止装载在层21中的离子交换剂泄露。支撑件28可以由例如树脂或具有多个通孔或狭缝的金属构件制成，当装载作为离子交换剂的离子交换树脂时，多个通孔或狭缝小于离子交换树脂的颗粒尺寸。支撑件28可以形成为平板形状，该平板的厚度从外圆周边缘到内圆周边缘恒定，或者可以在连接外圆周边缘和内圆周边缘的截面中形成为凹陷的形状。

分配板36没有特别限制。例如，可以使用包括多个通孔的环形件。

分散板48没有特别限制。例如，可以使用具有与过滤元件42的数量相同的通孔的构件。

如图1所示，对于容器20的上开口31的内径d1没有特别限制。然而，内径d1优选地不小于隔离板44的直径d2，原因在于，如果满足d1≥d2的关系，过滤元件42能够从柱状体40去除，而保持隔离板44和过滤元件42在一起，而过滤元件42能够装入到柱状体40中，而保持隔离板44和过滤元件42在一起。

参见图1和图3，描述使用复合过滤和去矿质设备10清洁冷凝物(清洁步骤)的方法。首先，打开阀138和142，同时顺序闭合阀124，126，129，134，136，148，150，152，162，172，176，182，186，从而将待处理的水(冷凝物)供给至管道141。待处理的水通过管道141，46馈送并经循环端口45供给至过滤腔41。已被供给的水流经分配板48，接着渗透过滤元件42的外周表面并到达过滤元件42的中空孔。在处理期间，不允许穿透过滤元件42的悬浮杂质基本被去除(过滤步骤)。到达过滤元件42的中空孔的水流经中空孔并排出出口43以进入空间34。进入空间34的水流经分配板36以进入柱状体40和容器20之间的空间，并且接着流过去矿质腔22。在处理期间，已供给的水流经层21中的离子交换剂，同时被分散，这样阴离子成分和阳离子成分(已被处理的水中的可溶杂质)基本被去除(去矿质步骤)。在过滤步骤中悬浮杂质被充分去除以及在去矿质步骤中可溶杂质被充分去除的水经循环端口37送到管道38，并接着送到使用点，诸如蒸汽发生器。

复合过滤和去矿质设备10可以执行过滤步骤或者去矿质步骤。为此目的，复合过滤和去矿质设备10设置有容器20底部处的入口(循环端口)45和容器20顶部处的出口32a，其中入口45将待处理的水供给至过滤腔41，而出口32a将在过滤腔41中已处理的水排放至容器20的外侧。例如，当仅执行过滤步骤时，离子交换剂可以从去矿质腔22去除，可以执行与上述清洁步骤类似的操作。或者，以下步骤可以作为过滤步骤执行。阀136和142打开，而阀124，126，129，134，138，148，150，152，162，172，176，182，186闭合。与前述的去矿质步骤类似，待处理的水经循环端口45供给到过滤腔41。被供给的水流经分散板48。通过渗透过滤元件42已过滤的水流经中空孔并从出口43排出以进入空间34。进入空间34的已过滤的水流经管道32，接着流经在连接点135处与管道38汇合的管道131，并且被供给到使用点。因此，甚至当层21形成在柱状体40和容器20之间时，可以仅执行过滤步骤。在仅执行过滤步骤的步骤中，管道32用来将已流经过滤腔的水排放至容器的外侧。

类似地，当仅执行去矿质步骤时，执行与清洁步骤类似的操作，而不装入过滤元件42。或者，以下步骤可以作为去矿质步骤执行。为此目的，复合过滤和去矿质设备10设置有在容器20顶部的入口32a和在容器20底部的出口(循环端口)37，其中，入口32a将待处理的水供给至去矿质腔22，而出口37将去矿质腔22中已处理的水排放至容器20的外侧。阀134和138打开，而阀124，126，129，136，142，148，150，152，162，172，176，182，186闭合。待处理的水流经管道141，接着经连接点140流经管道132。待处理的水流经管道132，接着经连接点130流经管道131，32，并进入空间34。进入空间34的水流经分配板36并流经去矿质腔22。流经去矿质腔22的水接着经循环端口37流经管道38，并被供给到使用点。因此，甚至在过滤元件42装入过滤腔41的时候，可以仅执行去矿质腔22。在仅执行去矿质步骤中，管道32用于供给流经去矿质腔的水。

清洁步骤之后，重复过滤步骤和去矿质步骤，悬浮杂质粘附在过滤元件42的外表面。这造成待处理的水的渗透性的下降，压差的增加，以及最终过滤效率的降低。在去矿质腔22中，层21中离子交换剂的离子交换能力饱和，而可溶杂质泄露到已处理的水中。在此情况下，执行过滤元件42的反洗和离子交换剂的再生。为此目的，复合过滤和去矿质设备10设置有用于反洗过滤元件42的空气供给端口50a，该端口位于过滤腔41的过滤元件42之下，和用于排放被供给的空气的空气排放端口52a，该端口位于过滤元件41的上部中。

参见图1和图3，描述反洗过滤元件42的方法。首先，打开阀150和152，而闭合阀124，126，129，134，136，138，142，148，162，172，176，182，186。空气从管道50供给至过滤腔41。分散板49产生供给至过滤腔41的气泡。气泡在过滤腔41中朝向隔离板44上升。气泡在过滤腔41的水中产生向上的气力流。向上的气力流在过滤元件42的外圆周表面施加剪切力，从而通过空气刮擦清洗过滤元件42。由悬浮杂质等形成的物体和粘贴到过滤元件42的外圆周表面的物体通过空气刮擦清洗被剥离并分散到过滤腔41中。排放至过滤腔41的空气流经管道52，并排放至容器20的外侧。

执行空气刮擦清洗任何持续时间以后，打开阀152和172，而闭合阀124，126，129，134，136，138，142，148，150，162，176，182，186。空气从管道52供给至过滤腔41，如此过滤腔41中的水经循环端口45排放至管道46。已排放的水流经管道46，接着流经管道170，并经排放端口(未示出)排放(过滤元件反洗步骤)。因此，悬浮杂质从过滤元件42的外圆周表面剥离并去除，这样过滤元件42的性能恢复(过滤元件反洗步骤)。

参见图1和图3，描述再生离子交换剂的方法。为了再生离子交换剂，复合过滤和去矿质设备10设置有在去矿质腔22中的离子交换剂层21之上的离子交换剂填充端口24a以及在离子交换剂层21中或之下的离子交换剂排放端口26a。阀126，124，182打开，而阀129，134，136，138，142，148，150，152，162，172，176，186闭合。空气从管道24供给至去矿质腔22中的层21之上的空间。补充水供给至管道180，接着经连接点181流经管道38，并经循环端口37供给至去矿质腔22。以此方式，层21中的离子交换剂经管道26传输至容器20的外侧，而补充水和空气被供给。被传输的离子交换剂被输送至再生槽，未示出。被输送的离子交换剂浸入再生剂中或者暴露于流动再生剂溶液，这样在离子交换剂中被吸收的可溶杂质被洗提(洗提步骤)。再生的离子交换剂接着用清洁水清洗从而去除再生剂(清洗步骤)。在从过滤和去矿质设备中传输离子交换剂的步骤中，管道24用作供给用于传输离子交换剂的空气的装置。

在离子交换剂再生后，阀124，162，176打开，而阀126，129，134，136，138，142，148，150，152，172，182，186闭合。已清洗的离子交换剂经管道24装载在支撑件28上，支撑件28设置在去矿质腔22中。在处理期间，过剩水从循环端口37排出，经管道38、接着经管道174，并经未示出的排放端口排出。容器20中的过剩空气流经管道32，接着流经管道160，并被排放(再生步骤)。以此方式，离子交换剂被再生。在装载过滤和去矿质设备中的离子交换剂的步骤中，管道24用作将已清洗的离子交换剂供给至过滤和去矿质设备的装置。

为了去除粘结在离子交换剂表面的悬浮杂质，离子交换剂可以被反洗。为此目的，复合过滤和去矿质设备10设置有用于反洗离子交换剂的空气供给端口29a，该端口在去矿质腔22中的离子交换剂层21之下，并且设置有用于排放供给的空气的空气排放端口32a，该端口在容器20的顶部。阀129和162打开，而阀124，126，134，136，138，142，148，150，152，172，176，182，186闭合。空气从管道29供给至去矿质腔22的支撑件28之下。支撑件28产生气泡，并且气泡在去矿质腔22中升起。在此处理期间，层21中的离子交换剂通过由气泡的向上的气力流造成的空气刮擦被清洗。在去矿质腔22中升起的气泡流经分配板36，到达空间34，流经空间34、管道32和管道160，并排放至容器20的外侧。因此，粘结至离子交换剂的表面的物体被剥离并分散到去矿质腔22中的水中。

在执行任何特定持续时间的空气刮擦清洗以后，阀162和182打开，而阀124，126，129，134，136，138，142，148，150，152，172，176和186闭合。补充水送至管道180和管道38。补充水经循环端口37供给至去矿质腔22。被供给的补充水在去矿质腔22中上升，同时捕获从离子交换剂剥离的物体。补充水流经分配板36以进入空间34，接着流经空间34，管道32和管道160，并且接着从排放端口排放，未示出(离子交换剂反洗步骤)。以此方式，离子交换剂被反洗。

当在去矿质设备中执行反洗或再生时，如上所述，由于当离子交换剂传输或混合时发生的离子交换剂的颗粒之间的摩擦产生细小颗粒。从阳离子交换剂产生的细小颗粒主要由聚磺苯乙烯(PSS)构成，聚磺苯乙烯是形成阳离子交换剂的组分。PSS造成阴离子交换剂的活性降低的问题，并且，当PSS从去矿质设备泄露到发电系统时，其造成核电站或蒸汽发生器中的硫酸盐浓度增加的另一个问题。因此，在水被供给到去矿质设备之前，PSS必须尽可能多地排放到系统的外侧。为了将PSS排放到系统的外侧，大量水可以被供给并接着被排出至系统的外侧。然而，这种方法产生大量废水，尤其是在沸水反应器的情况下产生大量放射性废物，并且排放PSS的排出操作的应用倾向于受到限制。此外，填充水直接供给至去矿质设备，即，不从填充水去除可溶杂质或悬浮杂质。填充水可能经常包含不可溶铁，其促进阳离子交换剂的变坏。为了去除不可溶铁，用于填充水的专用的过滤设备可以安装到填充水供给管道上。然而，这增加了设备成本和过滤设备的维护成本。此外，少量已用于再生的再生剂仍然存在。因此，在开始清洁步骤之前，执行循环冲刷步骤从而去除离子交换剂的细小颗粒以及剩余的再生剂。

循环清洁步骤执行如下。在执行过滤元件反洗步骤、再生步骤、或离子交换剂反洗步骤以后，容器20被填充以填充水，从而去除过滤腔41中和去矿质腔中的空气。阀162和186打开，而阀124，126，129，134，136，138，142，148，150，152，172，176，和182闭合。补充水作为填充水供给至管道184。填充水流经管道184，接着流经管道46，并经循环端口45被供给至过滤腔41。进入过滤腔41的填充水流经分散板48并流经过滤腔41。填充水渗透过滤元件42的外圆周表面并到达过滤元件42的中空孔。在此处理期间，基本上去除不允许渗透过滤元件42的悬浮杂质，诸如不可溶铁。到达过滤元件42的中空孔的填充水流经中空孔并排出开口43以进入空间34。进入空间34的填充水流经分配板36并填充去矿质腔22。在此处理期间，部分填充水连同容器20中的空气经管道32去除。因此，容器20填充有填充水，该填充水没有诸如不可溶铁的悬浮杂质，其是不能被离子交换剂去除的(水填充步骤)。

接着，阀148打开，而阀124，126，129，134，136，138，142，150，152，162，172，176，182，和186闭合。当容器20在水填充步骤中填充填充水以后，泵149启动，从而将填充水作为循环水进行循环。去矿质腔22中的水排出循环端口37并流经管道38，管道146，管道141以及管道46，并经循环端口45进入过滤腔41。进入过滤腔41的水流经过滤腔41，同时悬浮杂质被去除。接着水流经空间34，通过分配板36并到达去矿质腔22。接着水流入去矿质腔22并经循环端口37排放至管道38。水流经去矿质腔22时捕获细小颗粒。层21中离子交换剂中的余下的再生剂随着循环水流动并被反复地吸收并从离子交换剂洗提。

细小颗粒被捕获的水排出管道38，通过管道146，管道141和管道46，并经循环端口45再次进入过滤腔41。当包含细小颗粒的水渗透过滤腔41的过滤元件42时，细小颗粒被去除。当细小颗粒被过滤元件42去除以后，水经空间34通过分配板36并流经去矿质腔22。在此处理期间，水捕获层21中离子交换剂中的剩余再生剂。水接着经循环端口37被排放至管道38，通过管道146，管道141和管道46，并进入过滤腔41。因此，通过执行循环清洗，使得通过去矿质腔22的水循环至过滤腔41，离子交换剂中产生的细小颗粒从循环水中去除。此外，离子交换剂中剩余的再生剂被离子交换剂逐渐吸收并接着从循环水中去除。

考虑作为冷凝物所需的水的质量或者离子交换剂的量，可以确定循环清洁步骤的持续期间。例如，当测得的循环水的质量满足任何所需条件时，可以完成循环清洁步骤。基于例如传导率的指数可以建立循环水的质量。

如上所述，柱状体40设置成使得柱状体40将容器20的内侧空间隔离成过滤腔41和去矿质腔22，过滤元件42装入过滤腔41，而离子交换剂装入去矿质腔22，使得两个腔安置在同一平面上。这样能够整合过滤设备和去矿质设备，统一过滤设备和去矿质设备的安装空间，并减少尺寸。另外，与通过依靠隔离壁隔离作为过滤腔的上腔和用作去矿质腔的下腔的传统复合过滤和去矿质设备相比，复合过滤和去矿质设备10具有更小的高度，原因在于柱状体40将容器20的内侧空间隔离成过滤腔41和去矿质腔22，使得两个腔被布置在同一平面上。结果，可以降低复合过滤和去矿质设备10的安装空间，尤其是所需的高度。此外，由于辅助设备，例如泵、阀和控制台可以共用，可以节约建筑成本和设备的成本(包括设备的投资和维护成本)。

在复合过滤和去矿质设备10中，支撑件28的外圆周边缘和内圆周边缘之间的距离，即容器20的内径D1减去柱状体40的外径D2所获得的距离小于容器20的内径D1，如图2所示。由于支撑件28沿着柱状体40的外圆周表面和容器20的内圆周表面被支撑，支撑件28确保充分的强度以支撑离子交换剂，即便其形成为平板形状。如果支撑件28形成为部分球形或者凹板形，被装至凹入部中的离子交换剂对去矿质作用贡献很小。因此，通过形成平板形状的支撑件28，支撑件28的制造成本以及被装入的离子交换剂的量减少，从而可以减少设备成本。

当过滤设备和去矿质设备分开安装时，与传统情况一样，用于每个设备的容器的材料必须选择使得其能抵抗冷凝系统的系统压力(大约2.0至3.0MPa)。当容器凭借隔离壁被隔离成上腔和下腔以使得过滤腔定位在上腔中而去矿质腔定位在下腔中时，用于上腔和用于下腔的容器的材料必须选择使得其能抵抗冷凝系统的系统压力(大约2.0至3.0MPa)。在过滤腔41置于柱状体40内侧的复合过滤和去矿质设备10中，柱状体40可以由能抵抗过滤步骤中所需的差压(大约0.3MPa)的构件制成(或者可以由能抵抗离子交换剂层21之下部分在过滤和去矿质步骤中产生的总差压的构件制成)。因此，可以降低复合过滤和去矿质设备10的成本。

在单独安装的传统去矿质设备情况下，当待处理的水以高流速供给至去矿质设备时，去矿质设备中发生水速分布变化，并降低去矿质效率。具有以双重结构形成的容器的复合过滤和去矿质设备10允许通过过滤腔41的已过滤水通过去矿质腔22。因此，与允许水流过的圆柱状去矿质腔相比，从截面看，可以减少去矿质腔22的圆周边缘和中心之间的距离，如图2所示。这样允许水在不引起流速分布变化的情况下流动，并确保去矿质效率。

如上所述，管道32便于根据待使用的已处理水的目的仅执行待处理水的过滤步骤或去矿质步骤。这样能够根据使用点的目的清洁水并也能够有效使用过滤元件或者离子交换剂。

如上所述，通过将容器20的开口31的内径设定为不小于隔离板44的直径，便于过滤元件42的装入和去除处理。结果，可以缩短过滤元件42的维护周期，增加复合过滤和去矿质设备10的开工率。

如上所述，管道24和管道26便于离子交换剂的去除和填充。通过提供该装置以反洗离子交换剂，在离子交换剂被装入时，离子交换剂可以被反洗。结果，离子交换剂能够以适当间歇被轻易清洗或再生。

如上所述，通过提供装置以反洗过滤元件42，过滤元件42能够在其装入时以适当间歇被清洗，并能够确保过滤效率。

在传统的过滤设备和去矿质设备单独安装的情况下，在离子交换剂反洗或者再生以后，循环水被送至去矿质设备，这样通过离子交换剂层固定细小颗粒，并降低泄露的微观粒子量。可替换地，大量清洁水被送至去矿质设备从而将细小颗粒排放至系统外侧。相反，根据本发明，循环水流经去矿质腔22并接着流经过滤腔41。剩余在层21中的细小颗粒被循环水捕获，而循环水接着在过滤腔41中被过滤。细小颗粒因此可以被有效去除。因此，不需要使用大量清洁水以将细小颗粒排放至系统外侧，并且可以极大地减少用于准备清洁步骤所需的废水量。此外，填充水可以包含诸如不可溶铁的杂质。然而，由于填充水在过滤腔41中被过滤，没有诸如不可溶铁的悬浮杂质的水可以用作填充水而不需要安装额外的过滤设备。因此，可以降低设备成本。

第二实施例

参见图4，描述根据本发明第二实施例的复合过滤和去矿质设备。图4是根据第二实施例的复合过滤和去矿质设备200的纵向截面图。复合过滤和去矿质设备200具有与根据第一实施例的复合过滤和去矿质设备10的过滤腔41的结构不同的过滤腔。

如图4所示，复合过滤和去矿质设备200设置有旋转体形式的大体圆柱状容器20，大体圆柱形的中空柱状体240，以及能够打开和闭合并连接至容器20的盖板30。与第一实施例类似，容器20具有柱状体240，柱状体240设置成柱状体240分离容器20的内侧空间从而被分离的空间布置在同一平面上。柱状体240的内侧空间241起到过滤腔141的作用，过滤元件242装入过滤腔141，而柱状体240和容器20之间的外侧空间22起到去矿质腔22的作用，离子交换剂装载到去矿质腔22中。管道22连接至容器20的盖板30。空间234设置在容器20中的隔离板244和分配板36之上。空间234连接过滤腔241和去矿质腔22，从而允许通过过滤腔241的水进入去矿质腔22。

隔离板244定位在柱状体240上。过滤腔241由柱状体240、隔离板244和容器20的底部限定而成。隔离板244包括出口243，该出口243允许由过滤器242过滤的水进入空间234。隔离壁249设置在过滤腔241的下部中，而水收集腔270设置在隔离壁249之下。水收集腔270是由隔离壁249，柱状体240和容器20的底部围绕而成的空间。循环端口245形成在隔离壁249上。循环端口245连接至管道246，管道246是连接去矿质腔241和容器20的外侧的流动通道。分散板248设置在隔离壁249之上。

过滤元件242在其一端连接至出口243并固定至隔离板244。水收集管道247设置在过滤元件242下方。水收集管道247插入通过分配板248和隔离壁249的孔，这样过滤元件242固定至隔离壁249。以此方式，多个过滤元件242装入过滤腔241中。用于连接空间234和水收集腔270的连接管260设置在过滤腔241中。隔离板244在面向空间234一侧设置有连接管260的出口243。隔离板249在面向水收集腔270的一侧设置有连接管260的入口262。

用于将空气从容器20的外侧供给至过滤腔241的管道250设置在分散板248之下。管道252设置在过滤腔241的上部中，在隔离板244之下的水平面上。管道252将过滤腔241中的空气排放至容器20的外侧。在复合过滤和去矿质设备200中，用于反洗过滤元件的装置由分散板248和管道246，250，252构成。

分配板36位于容器20和柱状体240之间的隔离板244之下。去矿质腔22由柱状体240，容器20和分配板36限定而成。循环端口237设置在容器20的底部，该底部在柱状体240的外侧。循环端口237连接至管道238，管道238是连接去矿质腔22和容器20外侧的流动通道。支撑件28设置在去矿质腔22的下部。离子交换剂装载在支撑件28上从而形成层21。用于反洗离子交换剂的装置由空间234和管道29，32，238构成。

过滤元件242可以是允许被过滤的水从其上端和下端排出的构件，并且可以是外压过滤器型的，诸如中空纤维膜模块和圆柱形折叠过滤器。特别地，优选使用中空纤维膜模块，原因在于快过滤速度和去除悬浮杂质的高效率。中空纤维膜模块的类型不限。在一个实例中，具有通孔或者狭缝的外壳罩住一束中空纤维膜，该束中空纤维膜在纵向的两端被绑在一起，其中外壳的两端打开，而中空纤维的端部开口定位在外壳的开口端。在此中空纤维膜模块中，一个开口端连接至作为上端的出口243，这样模块固定到隔离板44。另一个开口端连接至作为下端的水收集管道247。类似地，当使用圆柱形折叠过滤器时，圆柱形折叠过滤器的开口端之一连接至出口243，从而过滤器固定至隔离板44。另一端连接至水收集管道247。这样，过滤元件242装入柱状体240中，过滤元件242的一端连接至出口243而另一端经水收集管道247连接至隔离壁249。

过滤元件242由与过滤元件42相同的材料制成。分散板248可以与分散板48类似。

以下描述复合过滤和去矿质装置200中的过滤处理。待处理的水通过管道246并经循环端口245进入过滤腔241。进入过滤腔241以后，待处理的水通过分散板248的孔并流经过滤腔241。水接着渗透过滤元件242并到达过滤元件242的中空孔。到达中空孔的部分已过滤水在中空孔中上升并经出口243进入空间234。到达中空孔的另一部分已过滤水在中空孔中下降，通过水收集管道247并到达水收集腔270。到达水收集腔270以后，已过滤的水经入口262通过连接管260并经出口264进入空间234。由过滤元件241过滤的水接着通过空间234和分配板36，并通过用于去矿质的去矿质腔22。已过滤的水接着经管道238送至使用点，未示出。可替换地，在过滤腔241中已过滤的水经管道32供给至使用点，未示出，而不被去矿质。

用于过滤元件242的反洗步骤执行如下。空气经管道250供给至过滤腔241，而且过滤腔241中的空气经管道252被排放至容器20的外侧。分散板248在被供给的空气中产生气泡。包括气泡的空气在过滤腔241上升。在此处理期间，过滤元件242利用空气刮擦进行清洗，空气刮擦由气泡的向上气力流造成。执行空气刮擦清洗任何特定持续时间以后，停止对过滤腔241的空气供给。空气接着经管道252被供给至过滤腔241，这样过滤腔241中的水经循环端口245被排放至管道246(过滤元件反洗步骤)。

本发明不限于上述实施例。

根据第一和第二实施例，过滤元件装入其中的过滤腔位于柱状体中，并且离子交换剂装载在其中的去矿质腔位于柱状体和容器之间。然而，也有可能将离子交换剂装载在其中的去矿质腔布置在柱状体中并将过滤元件装入其中的过滤腔布置在柱状体和容器之间。在此情况下，具有循环端口的隔离板在中空柱状体40的另一端40b和容器20的内表面之间沿圆周延伸(当容器20和中空柱状体40截面呈圆形时沿着圆环延伸)。通常，当过滤腔的截面面积小于去矿质腔的截面面积时，过滤腔和去矿质腔之间的流动能够很好地平衡。另外，为了在过滤元件固定至隔离板时去除或装入过滤元件，容器的上开口必须具有不小于隔离板的直径的内径。这样增加了容器的沿着上开口周围延伸的凸缘部分的材料成本。因此，优选地将过滤腔布置在柱状体中而将去矿质腔布置在柱状体和容器之间。

第一和第二实施例设置有双重容器结构，双重容器结构由大体圆柱状容器和大体圆柱状柱状体构成。然而，双重容器结构的构造不限于这些实施例。容器和柱状体可以形成为多边形形状。容器和柱状体的形状可以不同。特别地，柱状体可以形成为各种构造，原因在于其仅承受在过滤元件和离子交换剂的边界产生的差压，并且因此它不需要像容器一样抵抗压力。因此，柱状体可以形成为诸如正方形或三角形的多边形形状。然而，为了更好地抵抗压力并获得在复合过滤和去矿质设备中的待处理的水的更均匀的流速分布，容器和柱状体优选地形成为圆柱形或与圆柱形类似的多边形。

尽管第一和第二实施例利用由容器和柱状体构成的双重容器结构，但是本发明并不限于这些实施例。容器可以通过连接容器横截面上的外圆周上的任何两点的直线或曲线分隔。例如，在大体圆柱状容器的情况下，容器可以通过直的直径线分隔从而形成过滤腔和去矿质腔。可替换地，容器可以通过曲线分隔从而形成过滤腔或者去矿质腔，这样这两个腔中的任何一个形成为月牙形。此外，例如，在多边形柱状体容器的情况下，容器可以通过横截面上的对角线分隔。

根据第一实施例，分配板36位于隔离板44之下，并且，根据第二实施例，分配板36位于隔离板244之下。然而，分配板的位置不限于这些实施例。分配板可以位于连接过滤腔和去矿质腔的空间中的任何位置，只要通过过滤腔的已过滤水能够被送至去矿质腔，同时被分散即可。

根据第一和第二实施例，用于去除离子交换剂的管道位于去矿质腔中离子交换剂层的下部并位于支撑件之上。然而，用于去除离子交换剂的管道的位置不限于上述实施例，并且管道可以定位在例如支撑件之下。

根据第一和第二实施例，提供用于反洗过滤元件的装置和用于反洗离子交换剂的装置两者。然而，可以仅提供一个装置，或者，两者都可以省略。

根据第一和第二实施例，提供用于循环水的装置。然而，本发明的复合过滤和去矿质设备不限于这些实施例。可以省略用于循环水的装置，尽管最好提供这种装置从而减少废水。

第一和第二实施例包括在双重容器结构中连接过滤腔和去矿质腔的空间从而允许通过过滤腔的水进入去矿质腔。然而，用于连接过滤腔和去矿质腔的布置不限于这些实施例。用于连接过滤腔和去矿质腔的管道可以布置在双重容器结构的外侧。然而，为了降低设备成本和设备尺寸，过滤腔优选地在双重容器结构内侧与去矿质腔连接，正如第一和第二实施例一样。

Claims (8)

1.一种安装在热电厂或核电站中的冷凝处理系统，包括：

旋转体形式的容器；

能够被打开和闭合的盖板，所述盖板能够实现过滤元件的装入和移出；

中空柱状体，所述中空柱状体定位在容器的内部空间中，柱状体的一端沿着所述一端的整个圆周连接至容器的内表面，并且柱状体的另一端形成开口；和

隔离板，所述隔离板沿着所述另一端的整个圆周连接至中空柱状体的所述另一端，所述隔离板构造成将中空柱状体的内侧空间或外侧空间分隔作为容器中的独立空间，

其中，隔离板具有循环端口，所述循环端口允许待处理的水从其经过，并且，容器中由隔离板分隔出的独立空间起到过滤腔的作用，过滤元件装入所述过滤腔中，而中空柱状体的没有被隔离板分隔作为独立空间的内侧空间或外侧空间起到去矿质腔的作用，已在过滤腔中处理过的水适于通过循环端口进入去矿质腔；

所述冷凝处理系统还包括：

管道，所述管道连接处理的水的排放端口和待处理的水的入口端口，所述排放端口定位在去矿质腔处而所述入口端口定位在过滤腔处；和

泵，所述泵设置在管道上，所述泵允许待处理的水循环至过滤腔的入口端口，所述待处理的水从去矿质腔的排放端口排放；以及

连接至盖板的管道。

2.如权利要求1所述的冷凝处理系统，其中：

隔离板覆盖中空柱状体的开口，而过滤腔定位在中空柱状体的内侧空间中。

3.如权利要求1所述的冷凝处理系统，其中：

隔离板在中空柱状体的所述另一端和容器的内表面之间沿圆周延伸，而过滤腔定位在中空柱状体的外侧空间中。

4.如权利要求1所述的冷凝处理系统，还包括：

入口，所述入口允许水进入过滤腔，所述水被提供用于处理，而所述入口定位在容器的底部，和

出口，所述出口用于将所述水排放至容器的外侧，所述水已在过滤腔中被处理，而所述出口定位在所述容器的顶部。

5.如权利要求1所述的冷凝处理系统，还包括：

入口，所述入口允许水进入去矿质腔，所述水被提供用于处理，而所述入口定位在容器的顶部，和

出口，所述出口用于将所述水排放至容器的外侧，所述水已在去矿质腔中被处理，而所述出口定位在所述容器的底部。

6.如权利要求1所述的冷凝处理系统，还包括：

一个或多个装载端口，所述一个或多个装载端口用于装入离子交换剂，所述装载端口定位在去矿质腔中的已装载离子交换剂层之上，和

一个或多个排放端口，所述一个或多个排放端口用于排放离子交换剂，所述排放端口定位在所述已装载离子交换剂层之中或之下。

7.如权利要求1所述的冷凝处理系统，还包括：

空气供给端口，所述空气供给端口用于反洗离子交换剂，所述空气供给端口定位在去矿质腔的已装载离子交换剂层之下，和

空气排放端口，所述空气排放端口用于排放已被供给的空气，所述空气排放端口被定位在容器的顶部。

8.如权利要求1所述的冷凝处理系统，还包括：

空气供给端口，所述空气供给端口用于反洗过滤元件，所述空气排放端口定位在过滤腔中的过滤元件之下，和

空气排放端口，所述空气排放端口用于排放已被供给的空气，所述空气排放端口被定位在过滤腔的上部中。

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