d第四章鍋爐補給水深度除鹽

1、學習內容v 緒論v第一章 電廠用水概述v第二章 水的預處理v第三章 水的預脫鹽（超濾、反滲透）v第四章 鍋爐補給水深度除鹽v第五章 凝結水精處理v第六章 超臨界機組熱力設備腐蝕概述v第七章 熱力設備的氧腐蝕和酸性腐蝕v第八章 超臨界機組的水化學工況v第九章 冷卻水系統(tǒng)的腐蝕與防護v第十章 熱力設備的化學清洗第四章 鍋爐補給水深度除鹽一、離子交換劑的分類一、離子交換劑的分類第一節(jié)第一節(jié) 離子交換樹脂概述離子交換樹脂概述二、離子交換樹脂的結構 三、離子交換樹脂的命名 第一位數(shù)字活性基團代號代 號0123456活性基團強酸性弱酸性強堿性弱堿性整合性兩 性氧化還原性第二位數(shù)字數(shù)字骨架代號代 號0123

2、456骨架類別苯乙烯系丙烯酸系酚醛系環(huán)氧系乙烯砒啶系脲醛系氯乙烯系v0017凝膠型苯乙烯系強酸性陽離子交脂，交聯(lián)度為7%；v2017全名稱為：凝膠型強堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂，其交聯(lián)度為7； vD311大孔型丙烯酸系弱堿陰離子交換樹脂。 四、離子交換樹脂的性能 1、顏色：一般為透明、半透明或不透明的球狀顆粒，顏色從“白乳白淡黃黃黃褐深黑”不等。2、粒度：粒徑小，交換速度大，水流阻力大；粒徑大，則交換速度小，水流阻力??；粒徑大小適中0.31.2mm 。 若粒徑不均，水流阻力增加，也不利于反洗 。 不勻系數(shù)常以K80表示，是指80(按質量計)顆粒能通過的篩孔孔徑(d80)與10濾料能通過的篩孔孔

3、徑(d10)之比，即 K80 = d80/d10 3含水率 v4、溶脹當將干的離子交換樹脂浸入水中時，其體積變大，這種現(xiàn)象稱為溶脹。 (1)溶劑：樹脂在極性溶劑中的溶脹性比在非極性溶劑中的強。(2)交聯(lián)度：交聯(lián)度越高，溶脹能力越低。(3)活性基團：此基團愈易電離，樹脂的溶脹性愈強。(4)交換容量：離子交換樹脂的交換容量愈高，溶脹性愈強。(5)溶液濃度：電解質溶液濃度愈大，樹脂的溶脹率就愈小。(6)可交換離子的本質：可交換離子的水合離子半徑愈大，其溶脹率愈大，故對于強酸和強堿性離子交換樹脂，溶脹率大小的次序為： H+Na+NH4+K+Ag+ OH-HCO3-、CO32-SO42-Cl- 強酸性陽

4、離子交換樹脂由Na型變成H型，強堿性陰離子交換樹脂由C1型變成OH型，其體積均增加約5。五、離子交換樹脂的密度五、離子交換樹脂的密度 v干真密度= g/mlv濕真密度= g/mlv濕視密度= g/ml 孔眼及縫隙）樹脂的真體積（不包括干樹脂質量濕樹脂的真體積濕樹脂質量濕樹脂的堆積體積濕樹脂質量六、離子交換樹脂的選擇性順序六、離子交換樹脂的選擇性順序 v在稀溶液中，強酸性陽離子交換樹脂對常見陽離子的選擇性順序如下： Fe3+A13+Ca2+Mg2+K+NH4+Na+H+v對于弱酸性陽樹脂， 在稀溶液中，弱酸性陽離子交換樹脂對常見陽離子的選擇性順序如下： H+Fe3+A13+Ca2+Mg2+K+N

5、a+ 實際中只交換與HCO3-結合的Ca2+、Mg2+；v強堿性陰離子交換樹脂在稀酸溶液時的選擇性順序為： SO42-(+HSO4-) NO3-Cl- OH-HCO3-HSiO3- v弱堿性陰離子交換樹脂在稀酸溶液時的選擇性順序為： OH-SO42-(+HSO4-) NO3-Cl- HCO3- 實際中只交換SO42-、 NO3-、Cl- 七、離子交換速度七、離子交換速度 1)水中Na+在水中擴散，到達樹脂顆粒表面的邊界水膜，如所示；2)Na+進入樹脂顆粒內部的交聯(lián)網孔，并進行擴散，如所示；3)Na+與樹脂內交換基團接觸，并與交換基團上可交換的H+進行交換，如所示；4)被交換下來的H+在樹脂顆粒

6、內部交聯(lián)網孔中向樹脂表面擴散，如所示； 5)被交換下來的H+擴散通過樹脂顆粒表面的邊界水膜，進入水溶液中，如所示。八、影響陽離子交換速度的因素八、影響陽離子交換速度的因素v(1)樹脂交換基團：樹脂交換基團的不同并不影響到交換速度。v(2)樹脂的交聯(lián)度：樹脂的交聯(lián)度越大，網孔越小，則其顆粒內擴散越慢，交換速度就越慢。v(3)樹脂的顆粒：樹脂顆粒越小，交換速度越快。但樹脂顆粒太小會增大水流通過樹脂層的阻力，且在反洗運行時容易流失。v(4)溶液的濃度：溶液濃度是影響擴散速度的重要因素，濃度越大，擴散速度越快。v(5)水溫：提高水溫在2040，能同時加快內擴散和膜擴散。 v(6)攪拌或提高流速。交換過

7、程中的攪拌或提高水的流速，只能加快膜擴散，但不能影響內擴散。 v(7)離子的本性：離子水合半徑越大，內擴散越慢；離子電荷數(shù)越多，內擴散越慢。九、離子交換樹脂的貯存九、離子交換樹脂的貯存1、新樹脂的貯存新樹脂的貯存（1）防止樹脂失水：防止樹脂失水：新出廠的樹脂盡可能的保存在10NaCl濃液中。（2）防止樹脂受熱、受凍：防止樹脂受熱、受凍：樹脂貯存在溫度540環(huán)境中。（3）防止污染：防止污染： 貯存時避免和鐵容器、強氧化劑、油類和有機物接觸，以防止污染和氧化降解。 此外，還應防止擠壓、磨察以防止破碎。2、舊樹脂的貯存（使用中）舊樹脂的貯存（使用中）（1）轉型保管：轉型保管：陽離子交換樹脂應轉為Na

8、型，陰離子交換樹脂應轉為Cl型貯存。（2）濕法存放：濕法存放：在離子交換設備內，充滿10NaCl水溶液。（3）防止霉變：防止霉變：必須定期換水或用水反沖洗，必要時也可用1.5的甲醛溶液浸泡。十、新樹脂使用前的預處理十、新樹脂使用前的預處理思 考 題 v1. 如何合成強酸(堿)型苯乙烯系陽(陰)樹脂?v2. 樹脂是如何命名的?v3. 樹脂的物理性能有哪些?在水處理工藝中有什么作用?v4. 離子交換過程分為哪幾步?v5. 影響離子交換速度的因素有哪些?v6. 樹脂貯存時，需要注意些什么?樹脂脫水后應如 何處理?v7. 新樹脂在使用前應如何處理? v按離子交換除鹽系統(tǒng)運行方式的不同，離子交換裝置可分

9、為下面幾種類型：第二節(jié)第二節(jié) 離子交換設備離子交換設備 一、順流固定床1、結構：、結構： 2、 順流式固定床離子交換器的運行順流式固定床離子交換器的運行 通常分為五步：反洗、進再生液、置換、正洗和制水。 （1）反洗：）反洗： 用水自下而上進行短時間的強烈反洗。反洗的目的是：松動交換劑層；清除交換劑上層中的懸浮物、碎粒和氣泡。（2）再生）再生： 影響再生效果的因素：再生操作的方式，再生劑的種類、濃度、純度、用量，再生液的流速、溫度，交換劑的類型等。（3）置換：）置換： 當再生液進完后，樹脂層中仍有正在反應的再生液，而樹脂層面至計量箱之間的再生液則尚未進入樹脂層。為了使這些再生液全部通過樹脂層，須

10、用水按再生液流過樹脂的流程及流速通過交換器，這一過程稱為置換。（4）正洗：）正洗： 離子交換器經再生后，為了清除其中過剩的再生劑和再生產物，應用清洗水按制水通過交換劑層的方向進行清洗。（5）交換：）交換： 清洗合格的陽離子交換器即可投入交換運行。 二、逆流固定床1、逆流再生離子交換器設備結構、逆流再生離子交換器設備結構 2、中間排液裝置、中間排液裝置 裝置的作用主要是使向上流動的再生液和清洗水能均勻地從此裝置排走，不會因為有水流流向樹脂層上面的空間而擾動樹脂層。其次，它還兼作小反洗的進水裝置和小正洗的排水裝置。 支管用法蘭與母管連接，支管距離一般為150250mm，支管上開孔或開縫隙并加裝網套

11、。網套一般內層采用0.5mm0.5mm聚氯乙烯塑料窗紗，外層用6070目的不銹鋼絲、滌綸絲網(有良好的耐酸性能，適應于HCl再生的H離子交換器)、錦綸絲網(有良好的耐堿性能，適應于NaOH再生的OH離子交換器)等，也有在支管上設置排水帽的。（a）母管支管式；（b）插入管式；（c）支管式 3、壓脂層、壓脂層 設置壓脂層的目的是為了在溶液向上流動時樹脂不亂層。 壓脂層真正的作用：一是過濾掉水中的懸浮物，使它不進入下部樹脂層中，這樣便于將其洗去而不影響下部的樹脂層態(tài)；二是可以使頂壓空氣或水通過壓脂層均勻地作用于整個樹脂層表面，從而起到防止樹脂向上竄動的作用。 三、逆流再生離子交換器的運行逆流再生操作

12、過程示意（a）小反洗；（b）放水；（c）頂壓；（d）進再生液；（e）逆流清洗；（f）小正洗；（g）正洗無頂壓逆流再生交換器操作步序運行步序再生步序大反洗計量箱進酸備用正洗運行停運小反洗排水再生置換小正洗正洗步序時間（min）101515進水閥17GCF011 AA003出水閥17GCF011 AA005正洗排水閥17GCF011 AA011小反洗進水閥17GCF011 AA009反洗進水閥17GCF011 AA007反洗排水閥17GCF011 AA004進酸閥17GCF011 AA008中排閥17GCF011 AA010排氣閥17GCF011 AA001酸噴射器進水閥17GCN081 AA00

13、1酸噴射器進酸閥17GCN081 AA002酸計量箱進酸閥17GCN071 AA003自用除鹽水泵17GHC092 AP001注：（1）僅以1套設備為例，另2套設備步序相同。（2）一般間隔520個周期在再生前進行一次大反洗。（3）排水至樹脂層以上100mm處。韓城電廠第二發(fā)電廠鍋爐補給水處理設備步序表（逆流再生陽離子交換器）韓城電廠第二發(fā)電廠鍋爐補給水處理設備步序表（逆流再生陽離子交換器） 操作步序運行步序再生步序大反洗計量箱進堿備用正洗運行停運小反洗排水再生置換小正洗正洗步序時間（min）101515進水閥17GCF021 AA003出水閥17GCF021 AA005正洗排水閥17GCF02

14、1 AA011小反洗進水閥17GCF021 AA009反洗進水閥17GCF021 AA007反洗排水閥17GCF021 AA004進堿閥17GCF021 AA008中排閥17GCF021 AA010排氣閥17GCF021 AA001堿噴射器進水閥17GCN031 AA001堿噴射器進堿閥17GCN031 AA002堿計量箱進堿閥17GCN021 AA003自用除鹽水泵17GHC092 AP001注：（1）僅以1套設備為例，另2套設備步序相同。（2）一般間隔520個周期在再生前進行一次大反洗。（3）排水至樹脂層以上100mm處。韓城電廠第二發(fā)電廠鍋爐補給水處理設備步序表（逆流再生陰離子交換器）韓

15、城電廠第二發(fā)電廠鍋爐補給水處理設備步序表（逆流再生陰離子交換器） 四、固定式混床 固定式混合床可分為：單流混合床和雙流混合床1、單流混合離子交換器結構、單流混合離子交換器結構混床結構示意圖和管路系統(tǒng)示意圖2、單流混床離子交換器運行操作、單流混床離子交換器運行操作 （1）反洗分層）反洗分層 一般用水力篩分法對陰、陽樹脂進行分層。為了便于分層，可在分層前先通入NaOH溶液，將陰樹脂再生成OH型，陽樹脂再生成Na型，使兩者間的密度差增大，從而加快陰、陽樹脂的分層。（2）再生再生 混床的再生通常有三種方法：體內再生、體外再生和陰樹脂外移再生。 酸堿分別通過陽陰樹脂再生示意圖1陰樹脂再生；2陰樹脂清洗；

16、3陽樹脂再生、陽樹脂清洗；4陽、陰樹脂各自清洗；5正洗（3）陰、陽樹脂的混合）陰、陽樹脂的混合 將水面下降到樹脂層表面100150mm處。用0.10.15MPa，流量為2.03.0m3/(m2S)的壓縮空氣，混脂0.51.0min。（4）正洗）正洗 混脂后，用除鹽水以1020m/h的流速進行正洗，直至出水合格后(如SiO2含量低于20g/L，電導率低于0.2S/cm)，方可投入運行。（5）制水）制水五、混床樹脂 混床使用的樹脂應機械強度高、顆粒大小均勻。陰、陽樹脂的濕真密度差應大于15?；齑仓嘘枠渲墓ぷ鹘粨Q容量為陰樹脂的23倍。目前國內采用的強堿性陰樹脂與強酸性陽樹脂的體積比通常為2:1。操

17、作步序運行步序反洗分層步序再生步序正洗運行停運反洗分層沉降強迫沉降預噴射再生置換清洗排水混合充水正洗步序時間（min）101510360302010進水閥17GCF031 AA005出水閥17GCF031 AA010反洗進水閥17GCF031 AA008反洗排水閥17GCF031 AA006正洗排水閥17GCF031 AA013中間排水閥17GCF031 AA007進堿閥17GCF031 AA003進酸閥17GCF031 AA011進氣閥17GCF031 AA012排氣閥17GCF031 AA002堿計量箱進堿閥17GCN041 AA003堿噴射器進堿閥17GCN051 AA002堿噴射器進水

18、閥17GCN051 AA001酸計量箱進酸閥17GCN091 AA003酸噴射器進酸閥17GCN101 AA002酸噴射器進水閥17GCN101 AA001自用除鹽水泵17GHC191 AP001注：（1）僅以1套設備為例，另2套設備步序相同。 （2）排水至樹脂層以上100mm處。 （3）混脂氣壓0.1MPa，氣量23m3/（m2min），0.51.0min。韓城電廠第二發(fā)電廠鍋爐補給水處理設備步序表（混床）韓城電廠第二發(fā)電廠鍋爐補給水處理設備步序表（混床） 六、除 碳 器 1、除碳器的工作原理、除碳器的工作原理水中碳酸化合物有以下平衡關系： H+HCO3- H2CO3 CO2+H2O一般可將

19、水中的CO2含量降為5mg/L左右。2、除碳器結構、除碳器結構大氣式除碳器的結構1除碳器；2填料層；3風機；4水封管；5中間水箱除 碳 器第三節(jié)第三節(jié) 離子交換除鹽系統(tǒng)離子交換除鹽系統(tǒng) 一、一級復床系統(tǒng)1、運行原理、運行原理 l-強酸性H型交換器；2-除碳器；3-強堿性OH交換器；4-中間水箱；5-中間水泵R( NOH)2+H2SO4R( N)2SO4+2H2O R NOH+HClR NCl+H2O R NOH+H2CO3R NHCO3+H2OR NOH+H2SiO3R NHSiO3+H2O 2、運行監(jiān)督運行監(jiān)督 運行監(jiān)督的項目主要有流量、交換器進出口壓力差、進水水質和出水水質。（1）流量和進

20、出口壓力差）流量和進出口壓力差 （2）進水水質）進水水質 進入除鹽系統(tǒng)的水，其濁度應小于5mg/L(當H型交換器為順流再生時)或2mg/L(當H型交換器為逆流再生時)。此外，為了防止離子交換樹脂氧化或被污染，還應滿足以下條件：游離氯含量應在0.1 mg/L以下，鐵含量應在0.3mg/L以下，化學耗氧量(KMn04法)應在2mg/L(O2)以下。（3）出水水質）出水水質 當陽床接近失效時，出水中Na+濃度增加，同時H+濃度降低，并因此出現(xiàn)出水酸度和電導率下降及pH值上升的現(xiàn)象。可靠的方法還是監(jiān)測出水Na+濃度。 陰床一般用測定出水SiO2含量和電導率的方法對其出水水質進行監(jiān)督。 二、復床除鹽系統(tǒng)

21、的組合方式 復床除鹽系統(tǒng)的組合方式一般分為單元制和母管制。（a）單元制； （b）母管制三、“復床+混床”系統(tǒng)“復床+混床”系統(tǒng)，出水水質為： 電導率0.2S/cm， SiO20.02mg/L一級復床加混床除鹽系統(tǒng)1-強酸性H型交換器；2-除碳器；3-強堿性OH型交換器；4-中間水箱； 5-混床混床的除鹽原理四、聯(lián)合應用 強弱樹脂聯(lián)合應用復床除鹽系統(tǒng)1-弱酸性HW型交換器； 2-強酸性H型交換器； 3-弱堿性OHW型交換器； 4-除碳器；5-中間水箱； 6-強堿性OH型交換器；7-混床強酸性樹脂聯(lián)合應用的床型（a）復床串聯(lián)；（b）雙層床；（c）雙室雙層床；（d）雙室雙層浮床第四節(jié)第四節(jié) 技術經濟

22、指標技術經濟指標 一、工作交換容量 工作交換容量是指在工作狀態(tài)下，單位體積的離子交 換樹脂所能交換的離子總量mol/m3。1、強酸性、強酸性H型交換器的工作交換容量型交換器的工作交換容量 式中 q-工作交換容量，mol/m3； A-進水堿度，mmoL/L； -出水平均酸度，mmol/L； V-周期制水量，m3； VR-交換器內的樹脂體積(不包括壓脂層樹脂)，m3。 工作交換容量一般在8001000mmol/m3范圍內。 2、強堿性、強堿性OH型交換器的工作交換容量型交換器的工作交換容量 v式中 q強堿性OH型交換器工作交換容量，mol/m3；v 進水平均強酸酸度，mmol/L；v CO2進水平

23、均CO2的含量，mg/L；v SiO2進水平均SiO2的含量，mg/L；v Na+進水平均Na+的含量，g/L；v SiO2c出水平均SiO2的含量，g/L。v 正常工作情況下，強堿性OH型交換器進水中Na+和出水中SiO2已經非常少，在計算工作交換容量時，可忽略不計。此時工作交換容量計算式可近似表示為：二、再生劑用量 再生劑用量是指再生單位體積樹脂所用純再生劑的量，通常用符號L表示，單位為g/L或kg/m3。 L= L-再生劑用量g/L或kg/m3； G-再生一次所用的酸和堿量，g； Vj-交換劑的體積，L或m3。三、再生劑耗量和比耗 式中 W-恢復樹脂lmol的交換容量所需純再生劑的克數(shù)，g/mol； G-再生一次所用純再生劑的質量，g。 V-離子交換器一個周期中處理的水量，m3。 CJ-進水總離子含量mmol/L。 CC-出水總離子含量mmol/L。 上式還可作如下變換，即iVG L-再生劑用量；q-樹脂的工作交換容量。VR-交換器內的樹脂體積 (不包括壓脂層樹脂)，m3。 恢復樹脂