CN205294906U - 发电机内冷水处理用树脂交换器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种发电机内冷水处理用树脂交换器，所述树脂交换器内部填充有Na型离子交换树脂、H型离子交换树脂和OH型离子交换树脂，所述Na型离子交换树脂的离子交换基团、所述H型离子交换树脂的离子交换基团和所述OH型离子交换树脂的离子交换基团的摩尔比为0.468～0.702:0.226～0.453:1，所述Na型离子交换树脂和所述H型离子交换树脂的体积之和与所述OH型离子交换树脂的体积比为1：2。该树脂交换器处理发电机内冷水后，可以有效提高内冷水pH值、降低电导率和铜离子含量、延长离子交换器的运行时间。
Description
技术领域
本实用新型涉及发电机内冷水处理领域，特别是涉及一种发电机内冷水处理用树脂交换器。
背景技术
发电机内冷水作为高压电场中的冷却介质，其水质好坏对于保证发电机安全、经济地运行具有至关重要的作用。目前，火力发电机组内冷水系统存在的问题主要是内冷水pH值偏低，空芯铜导线发生酸性腐蚀，进而导致电导率升高。而发电机组在这种工况下长时间运行会引发空芯铜导线水回路堵塞、定冷水流量降低、发电机定子绕阻层间温差升高、甚至会导致发电机线圈损坏。因此，我国加强了内冷水水质监督，在《大型发电机内冷却水质及系统技术要求》(DL/T801-2010)标准中要求发电机内冷水水质控制指标为pH值(25℃)8.0～9.0，电导率0.4～2.0μS/cm，铜离子含量≤20μg/L。
目前，国内外针对内冷水问题提出了多种处理方法，主要包括：缓蚀剂法、溢流排水法、氧量控制法、凝结水与除盐水协调调节法、碱化处理法(混床—加碱碱化法、EDI—加碱碱化法)、离子交换法(普通小混床法、RNa型小混床法、双台小混床法)。
缓蚀剂法主要是向内冷水中添加MBT、BTA、TTA等缓蚀剂，通过络合作用在空芯铜导线表面形成保护膜，避免铜导线腐蚀。由于铜缓蚀剂在铜表面多形成的是单分子膜，机械性能差、易破损脱落；而添加缓蚀剂后又会增大内冷水的电导率，无法将其控制在规定要求内，在水流缓慢的区域发现过缓蚀剂的析出或形成粘泥，易在导线中沉积，严重时会堵塞水流，导致铜导线过热。
溢流排水法主要是在内冷水水质不合格时，向内冷水箱中大量补充除盐水，多余的水从水箱溢流管排出，同时通过底部排污装置将腐蚀产物排掉，从而满足规定要求。该方法虽然能满足电导率和铜离子含量的要求，但pH值偏低，并且浪费大量除盐水，经济效益较差，且频繁操作不利于机组安全运行。
氧量控制法主要是通过除氧或加氧工况控制空芯铜导线表面生成氧化物，从而降低腐蚀速率。除氧方法包括：钯树脂除氧、充惰性气体、加联氨除氧。该方法对发电机组的密闭性要求很高，除氧设备价格昂贵。出于对经济性和安全性的考虑，上述三种方法已不推荐使用。
凝结水与除盐水协调调节法是将凝结水精处理出口加氨后的水和未加氨的水进行调配，使调配后的水pH值大约为8.0～8.5，再用调配好的水对内冷水箱进行大流量补水，使内冷水pH值控制在7.5～8.0之间。这种方法不使用小混床，不排污，可以保持pH值和电导率不超标，但其对水的需求量很大，造成较大的浪费，并且精处理的树脂处理量大，运行周期缩短。
碱化处理法是向内冷水中添加碱化剂调节pH值，使其达到减缓空芯铜导线腐蚀的目的。添加的碱化剂通常为氨和NaOH。采用NaOH作为碱化剂时，通常在旁路混床或EDI后直接向内冷水中添加微量NaOH溶液调节pH值。加药前，通过混床将电导率降低到0.5μS/cm以下，加药时，控制电导率在1.0～1.5μS/cm，当电导率超过1.5μS/cm时，停止加药。由于内冷水缓冲能力差，因此该方法需要一套精密的加药控制装置，才能确保加药时不会对电导率产生较大影响。
离子交换法的实质是通过混床内装填离子交换树脂去除内冷水中的铜离子、溶解性二氧化碳和其他离子等，从而降低内冷水系统电导率，降低内冷水中腐蚀产物含量，减小空芯铜导线发生堵塞的可能性。根据混床内填充树脂的不同，又可分为氢型混床法、钠型混床法、微碱化处理法、双台小混床法和超净化处理法。
目前我国大部分大型发电机内冷水系统均配置一台小混床，因此应用最广泛的内冷水处理技术是旁路离子交换处理法，但其也存在着离子交换器运行时间短、需频繁更换树脂等不足。
实用新型内容
基于此，本实用新型的目的在于提供一种能够提高内冷水pH值、降低内冷水电导率和铜离子含量、延长离子交换器的运行时间的发电机内冷水处理用树脂交换器。
具体技术方案如下。
一种发电机内冷水处理用树脂交换器，所述树脂交换器内部填充有Na型离子交换树脂、H型离子交换树脂和OH型离子交换树脂，所述Na型离子交换树脂的离子交换基团、所述H型离子交换树脂的离子交换基团和所述OH型离子交换树脂的离子交换基团的摩尔比为0.468～0.702:0.226～0.453:1，所述Na型离子交换树脂和所述H型离子交换树脂的体积之和与所述OH型离子交换树脂的体积比为1：2。
在其中一个实施例中，所述离子交换器内设有至少三层树脂层，且按照内冷水在所述离子交换器中的流向，所述Na型离子交换树脂设于位于上游的所述树脂层内。
在其中一个实施例中，所述树脂层包括至少两层阳离子交换树脂层和至少一层阴离子交换树脂层，所述Na型离子交换树脂和所述H型离子交换树脂分别设在所述阳离子交换树脂层内，所述OH型离子交换树脂设在所述阴离子交换树脂层内。
在其中一个实施例中，相邻所述树脂层之间设有惰性树脂或隔板。
在其中一个实施例中，所述Na型离子交换树脂、所述H型离子交换树脂与所述OH型离子交换树脂的体积比为0.25～0.375:0.125～0.25:1。
在其中一个实施例中，所述Na型离子交换树脂、所述H型离子交换树脂和所述OH型离子交换树脂为凝胶型均粒离子交换树脂。
本实用新型发电机内冷水处理用树脂交换器与现有技术相比，具有以下有益效果：
本实用新型所提供的发电机内冷水处理用树脂交换器中，Na型离子交换树脂、H型离子交换树脂和OH型离子交换树脂的交换基团的摩尔比不同使得树脂交换器对发电机内冷水的处理效果也不同。当Na型离子交换树脂与H型离子交换树脂的交换基团摩尔比增大时，进水中铜离子浓度恒定条件下，离子交换器出水中钠离子的浓度会相应增加，使得出水的pH值有较为明显的提升。而OH型离子交换树脂的交换基团所占的摩尔比增加，可明显增加离子交换器的运行时间。
同时，Na型离子交换树脂、H型离子交换树脂和OH型离子交换树脂的体积比以及在树脂交换器中的排布方式对发电机内冷水的处理效果也有着关键影响。当位于上游的树脂层为H型离子交换树脂，而位于下游的树脂层中为Na型离子交换树脂时，树脂交换器出水中将不再含有可以提高出水pH值作用的钠离子，即失去了对内冷水pH值的调节作用。而当OH型离子交换树脂位于Na型离子交换树脂和H型离子交换树脂上游时，OH型离子交换树脂反应产生的OH-离子将和溶液中的Cu2+离子反应生成沉淀，被截留于树脂颗粒内部，造成树脂交换器内压力升高，阻碍离子交换树脂的进一步反应，降低树脂交换器的运行周期。因此，本发明提供的树脂交换器内具有独特的树脂排布方式。
采用该树脂的树脂交换器处理发电机内冷水时，在树脂交换器稳定运行后，内冷水可在较长时间内维持pH值为8.0～8.5，电导率低于2μS/cm。
附图说明
图1为一实施例中发电机内冷水处理用树脂交换器示意图。
具体实施方式
以下将结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细的描述。
本实施方式中，发电机内冷水处理用树脂交换器中填充的混合树脂包括有Na型离子交换树脂、H型离子交换树脂和OH型离子交换树脂，其中，阳离子交换树脂与阴离子交换树脂的体积比为1:2，根据离子交换树脂的体积比以及工作交换容量预设阴、阳离子交换树脂的摩尔比为1:0.935。对三种类型的树脂进行预处理后，将其转型成所需的Na型离子交换树脂、H型离子交换树脂和OH型离子交换树脂，再注入树脂交换器内进行布置。
树脂交换器内，树脂的布置方式有多种。本实用新型一实施方式中，树脂交换器内设有至少三层树脂层，且按照内冷水在离子交换器中的流向，Na型离子交换树脂设于位于上游的树脂层内。另外，位于上游的树脂层中Na型离子交换树脂的离子交换基团的含量大于位于下游的树脂层中H型离子交换树脂的离子交换基团的含量。
本实用新型另一实施方式中，树脂交换器内至少设有两层阳离子交换树脂层和至少一层阴离子交换树脂层，将预处理后的Na型离子交换树脂和H型离子交换树脂分别布置在阳离子交换树脂层内，将预处理后的OH型离子交换树脂布置在阴离子交换树脂层内，且按照离子交换装置中的水流方向，Na型离子交换树脂位于H型离子交换树脂和OH型离子交换树脂的上游，使得水流首先流经Na型离子交换树脂，再与H型离子交换树脂、OH型离子交换树脂接触，使得三种树脂能够配合作用，提高内冷水的pH值，降低电导率。
本实用新型另一实施方式中，相邻树脂层之间设有惰性树脂或隔板，以达到分层的目的。
当树脂交换器运行时，进入树脂交换器中的内冷水与离子交换树脂接触，使得OH型离子交换树脂能够有效的去除由于密闭性差而漏入发电机系统中的CO2和它的水解产物，并释放OH-；同时，Na型离子交换树脂、H型离子交换树脂对Cu2+的选择性强，可有效去除内冷水中的Cu2+，释放部分Na+，提高内冷水的pH值；而且，H型离子交换树脂对Na+具有一定选择性，可以吸收一部分释放出的Na+，降低内冷水的电导率，使其控制在较低的范围内。三种类型树脂组成的混合树脂共同配合作用，有效地提高了内冷水pH值，降低了内冷水电导率和铜离子含量，同时延长树脂交换器的运行时间。
以下为实施例部分。
实施例1
本实施例提供一种发电机内冷水处理用树脂交换器：
将经过预处理的Na型离子交换树脂、H型离子交换树脂和OH型离子交换树脂以交换基团摩尔比为0.702：0.226：1的用量加入到树脂交换器内，且Na型离子交换树脂和H型离子交换树脂的体积之和与OH型离子交换树脂的体积的比值为1：2，树脂的布置方式如图1中Ⅰ所示。其中，树脂交换器内设有两个阳离子交换树脂层以及一个阴离子交换树脂层，Na型离子交换树脂、H型离子交换树脂分别布置于阳离子交换树脂层内，OH型离子交换树脂布置于阴离子交换树脂层内，每个相邻树脂层之间设有惰性树脂或隔板。且按照离子交换装置中的水流方向，Na型离子交换树脂位于H型离子交换树脂和OH型离子交换树脂的上游，使得水流首先流经Na型离子交换树脂，再与H型离子交换树脂、OH型离子交换树脂接触，使得三种树脂能够配合作用。树脂层总高度控制在400mm，内冷水流速20m/h，进水铜离子含量40μg/L。当系统运行稳定后，出水pH值为8.21，电导率为0.284μS/cm，残留铜离子小于5μg/L。
实施例2
本实施例提供一种发电机内冷水处理用树脂交换器：
将Na型离子交换树脂、H型离子交换树脂和OH型离子交换树脂以摩尔比0.702：0.226：1加入树脂交换器内，且Na型离子交换树脂和H型离子交换树脂的体积之和与OH型离子交换树脂的体积的比值为1：2，树脂的布置方式如图1中Ⅱ所示。其中，树脂交换器内设有两个阳离子交换树脂层以及两个阴离子交换树脂层，Na型离子交换树脂、H型离子交换树脂分别布置于阳离子交换树脂层内，OH型离子交换树脂布置于阴离子交换树脂层内，每个相邻树脂层之间设有惰性树脂或隔板。且按照树脂交换器中的水流方向，Na型离子交换树脂位于H型离子交换树脂和OH型离子交换树脂的上游，使得水流首先流经Na型离子交换树脂，再与H型离子交换树脂、OH型离子交换树脂接触，使得三种树脂能够配合作用。树脂层总高度控制在400mm，内冷水流速20m/h，进水铜离子含量40μg/L。系统运行稳定后，出水pH值为8.45，电导率为0.419μS/cm，残留铜离子小于5μg/L。
实施例3
本实施例提供一种发电机内冷水处理用树脂交换器：
将Na型离子交换树脂、H型离子交换树脂和OH型离子交换树脂以摩尔比0.702：0.226：1加入树脂交换器内，且Na型离子交换树脂和H型离子交换树脂的体积之和与OH型离子交换树脂的体积的比值为1：2，树脂的布置方式如图1中Ⅲ所示。其中，树脂交换器内设有两个阳离子交换树脂层以及一个阴离子交换树脂层，Na型离子交换树脂、H型离子交换树脂分别布置于阳离子交换树脂层内，OH型离子交换树脂布置于阴离子交换树脂层内，相邻树脂层之间设有惰性树脂或隔板。且按照树脂交换器中的水流方向，Na型离子交换树脂位于H型离子交换树脂和OH型离子交换树脂的上游，使得水流首先流经Na型离子交换树脂，再与H型离子交换树脂、OH型离子交换树脂接触，使得三种树脂能够配合作用。树脂层总高度控制在400mm，流速20m/h，进水铜离子含量40μg/L。当系统运行稳定后，出水pH值为8.39，电导率为0.534μS/cm，残留铜离子小于5μg/L。
实施例4
本实施例提供一种发电机内冷水处理用树脂交换器：
将经过预处理的Na型离子交换树脂、H型离子交换树脂和OH型离子交换树脂以交换基团摩尔比为0.468：0.453：1的用量加入到树脂交换器内，且Na型离子交换树脂和H型离子交换树脂的体积之和与OH型离子交换树脂的体积的比值为1：2，树脂的布置方式如图1中Ⅲ所示。其中，树脂交换器内设有两个阳离子交换树脂层以及一个阴离子交换树脂层，Na型离子交换树脂、H型离子交换树脂分别布置于阳离子交换树脂层内，OH型离子交换树脂布置于阴离子交换树脂层内，每个相邻树脂层之间设有惰性树脂或隔板。且按照离子交换装置中的水流方向，Na型离子交换树脂位于H型离子交换树脂和OH型离子交换树脂的上游，使得水流首先流经Na型离子交换树脂，再与H型离子交换树脂、OH型离子交换树脂接触，使得三种树脂能够配合作用。树脂层总高度控制在400mm，内冷水流速20m/h，进水铜离子含量40μg/L。当系统运行稳定后，出水pH值为8.01，电导率为0.302μS/cm，残留铜离子小于5μg/L。
实施例5
本实施例提供一种发电机内冷水处理用树脂交换器：
将经过预处理的Na型离子交换树脂、H型离子交换树脂和OH型离子交换树脂以交换基团摩尔比为0.627：0.299：1的用量加入到树脂交换器内，且Na型离子交换树脂和H型离子交换树脂的体积之和与OH型离子交换树脂的体积的比值为1：2，树脂的布置方式如图1中Ⅱ所示。其中，树脂交换器内设有两个阳离子交换树脂层以及一个阴离子交换树脂层，Na型离子交换树脂、H型离子交换树脂分别布置于阳离子交换树脂层内，OH型离子交换树脂布置于阴离子交换树脂层内，每个相邻树脂层之间设有惰性树脂或隔板。且按照离子交换装置中的水流方向，Na型离子交换树脂位于H型离子交换树脂和OH型离子交换树脂的上游，使得水流首先流经Na型离子交换树脂，再与H型离子交换树脂、OH型离子交换树脂接触，使得三种树脂能够配合作用。树脂层总高度控制在400mm，内冷水流速20m/h，进水铜离子含量40μg/L。当系统运行稳定后，出水pH值为8.25，电导率为0.219μS/cm，残留铜离子小于5μg/L。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (4)
1.一种发电机内冷水处理用树脂交换器，其特征在于，所述树脂交换器的内部填充有Na型离子交换树脂、H型离子交换树脂和OH型离子交换树脂，所述离子交换器内设有至少三层树脂层，且按照内冷水在所述离子交换器中的流向，所述Na型离子交换树脂设于位于上游的所述树脂层内。
2.根据权利要求1所述的发电机内冷水处理用树脂交换器，其特征在于，所述树脂层包括至少两层阳离子交换树脂层和至少一层阴离子交换树脂层，所述Na型离子交换树脂和所述H型离子交换树脂分别设在所述阳离子交换树脂层内，所述OH型离子交换树脂设在所述阴离子交换树脂层内。
3.根据权利要求2所述的发电机内冷水处理用树脂交换器，其特征在于，相邻所述树脂层之间设有惰性树脂或隔板。
4.根据权利要求1-3任一项所述的发电机内冷水处理用树脂交换器，其特征在于，所述Na型离子交换树脂、所述H型离子交换树脂和所述OH型离子交换树脂为凝胶型均粒离子交换树脂。
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