專利名稱：雙中排凝混床體外再生分離塔及再生工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及火力發(fā)電廠中，對于因在凝結水精除鹽過程中完成離子交換而失效的陰陽樹脂進行再生的裝置和再生工藝。
背景技術：
火力發(fā)電廠是將煤燃燒產生的熱能通過水吸收，形成蒸汽推動汽輪機轉動，從而帶動發(fā)電機旋轉發(fā)電。水在火力發(fā)電廠循環(huán)使用，為了保證鍋爐給水水質，高參數(shù)大容量發(fā)電機組均設置凝結水精除鹽設備，即凝混床設備。
凝混床是進行凝結水進一步除鹽的離子交換器。凝混床內裝入填料仍為陰陽離子交換樹脂，樹脂的再生介質通常使用NaOH和HCL，陰陽樹脂再生后，陽樹脂為H+型，陰樹脂為OH-型，運行中陽樹脂對水中的陽離子進行交換放出H+，陰樹脂對水中陰離子進行交換放出OH-離子，由于H+和OH-離子結合成水，故正常情況下凝混床出水接近純水，導電度小于0.1μs/cm。
對于亞臨界以上的機組來說，正常情況下熱力系統(tǒng)水汽中的雜質主要為金屬腐蝕產物，溶解鹽類的含量很低。但也存在外來污染物進入熱力系統(tǒng)的可能，從而引起熱力系統(tǒng)水汽品質的污染。根據熱力系統(tǒng)的特點，溶解鹽類來源主要有兩各方面1、凝結器循環(huán)冷卻水的漏入。
2、化學除鹽設備，主要有凝混床，其原因是陰陽樹脂再生交叉污染及運行終點控制不適當，存在強酸陰離子的漏出。凝混床的強酸陰離子漏出問題，在目前的再生設備、樹脂分層及再生工藝的條件下是難以避免的。
對于高參數(shù)大機組熱力設備的腐蝕來說，強酸陰離子特別是氯離子含量的增加是對熱力設備安全經濟運行的重大威脅。
目前情況下，凝混床的漏氯問題普遍存在，在現(xiàn)行的再生工藝條件下，陽樹脂是采用鹽酸再生，陰樹脂是采用NaOH再生，再生過程中交叉污染無法徹底避免。
目前普遍采用中抽法凝混床再生設備及再生工藝，所謂中抽法，即指失效凝混床樹脂在分離塔進行反洗分層后，從位于分離塔中部的兩種樹脂交界面稍下處將混合樹脂從分離塔中抽出。這種方法的本意是要將可能存在陰陽樹脂相混的那部分樹脂全部抽出，避免陰陽樹脂的再生交叉污染。在這一再生系統(tǒng)中，共設置了四個罐體，包括兼作陽樹脂再生塔的分離塔、陰樹脂再生塔、樹脂貯存塔及混脂貯存塔。
失效的凝混床樹脂及混脂貯存塔中的混脂被送入分離塔中首先進行擦洗，再利用水力反洗分層，陽陰樹脂由于密度存在明顯差別，在進行水力反洗過程中，密度小的陰樹脂與密度大的陽樹脂在分離塔中出現(xiàn)自然分層，陰樹脂在上層，陽樹脂在下層，在陰樹脂層與陽樹脂層分界面處，尚存在一部分混脂；隨后的處理是由不同的樹脂排出口，將陰樹脂送入陰樹脂再生塔，并在其中進行再生；混脂送混脂貯存塔；陽樹脂保留在分離塔中直接進行陽樹脂再生；完成再生的陰陽樹脂均被送入樹脂貯存塔中，在樹脂貯存塔中的陰陽樹脂經混合、清洗合格后轉為備用，至此失效樹脂的再生工作全部結束。
據測定，該系統(tǒng)再生的陰陽樹脂仍然存在明顯的再生交叉污染問題。原因主要是1、陰陽樹脂分離不徹底；2、在送混脂時仍有部分陰樹脂不能完全送出，致使陽樹脂表層存有一定量的陰樹脂；3、再生介質的影響，主要表現(xiàn)為陽樹脂中的陰樹脂經再生后轉為氯型，陰樹脂中的陽樹脂再生后轉為鈉型，形成再生交叉污染。在再生過程中被轉為氯型或鈉型的陰陽樹脂，當凝混床運行至穿透時，混床出水氯離子、鈉離子明顯增加，這種放氯、放鈉現(xiàn)象，嚴重影響了凝混床運行出水水質及熱力設備的安全運行。上述凝混床運行后期的放氯、放鈉現(xiàn)象產生的主要原因是樹脂再生交叉污染問題，在目前各種再生設備及再生工藝中均不同程度的存在再生交叉污染。
從分離塔本身的結構來說，雖然原塔體本身結構較為簡單，但是，由于已有技術是陰陽樹脂的再生是在不同的塔體中分開進行的，對于再生系統(tǒng)來說，不同功能的多塔體增加了系統(tǒng)的復雜程度。

發(fā)明內容
本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術所存在的不足之處，提供一種一方面能簡化系統(tǒng)結構，另一方面能大大降低凝混床樹脂再生過程中的交叉污染的雙中排凝混床體外再生分離塔及再生工藝。
本發(fā)明解決技術問題所采用的技術方案是本發(fā)明雙中排凝混床體外再生分離塔，具有立式塔體，在所述分離塔的不同位置上分別設置各氣液出入口和樹脂出入口，包括位于分離塔頂部的頂口、位于分離塔底部的底口，位于分離塔側部上方的樹脂入口、位于分離塔底部的樹脂排出口。
本發(fā)明的結構特點是在所述分離塔的中部，間隔設置上中排和下中排，在分離塔內分層后的陰陽樹脂分界面位于上中排與下中排之間的中間位置處，設置上中排出口、下中排入口和下中排出口分別貫穿分離塔并通向分離塔的外部。
本發(fā)明雙中排凝混床體外再生分離塔再生工藝的特點是按如下流程進行兩步再生第一步再生a、凝混床失效樹脂自樹脂入口送入分離塔內；向分離塔中通入壓縮空氣進行空氣擦洗自分離塔底口向分離塔中注水反洗，完成陰陽樹脂的反洗分層；b、NaOH堿液由分離塔的頂口注入，同時HCL酸液由分離塔的底口注入，酸堿廢液共同在下中排出口中排出，完成第一次再生置換；隨后，由頂口進水，并先后分別在上中排出口、下中排出口及底口中排水進行正洗，洗至排水導電度＜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，所述再生液通過位于上中排與下中排之間的陰陽樹脂層，自下而上逆向流動完成第二次再生反應，廢液由上中排出口中排出；b、以除鹽水進行置換清洗，直至排出的洗液導電度小于5μS/cm，完成第二步再生；收集第二步再生置換后的陰陽樹脂自樹脂排出口中排出，并收集在樹脂貯存塔中混合以作備用。
與已有技術相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在1、凝混床失效陰陽樹脂的再生是為了恢復樹脂的離子交換能力。要使凝混床出水水質高質量，陰樹脂再生后應為OH-型，陽樹脂應為H+型，陰陽樹脂經氫氧化鈉及鹽酸再生后，剛好能夠滿足上述要求。目前已有的凝混床再生設備，凝混床陰陽樹脂的再生，是分別在兩個設備中進行再生的，即陽樹脂再生塔和陰樹脂再生塔。本發(fā)明將陰陽樹脂的再生，包括對失效樹脂的空氣擦洗、分離以及酸堿再生在同一個設備內完成，大大減化了系統(tǒng)構成。
2、本發(fā)明工藝在按常規(guī)技術完成NaOH堿液及HCL酸液的樹脂再生工藝，即第一步再生置換之后，新增了用氨水或NH4HCO3逆流再對處在上中排與下中排之間的陰陽樹脂進行第二步再生置換，較好地消除了鹽酸、氫氧化鈉再生工藝可能造成陰陽樹脂的再生時的交叉污染問題，有效降低高參數(shù)、大容量機組熱力系統(tǒng)水汽中氯離子的含量，對于保證熱力設備的安全運行具有重要意義。
3、本發(fā)明有利于實現(xiàn)凝混床的氨化運行，減少凝混床樹脂再生次數(shù)，降低再生排廢對環(huán)境的污染，節(jié)約了凝混床運行費用。


附圖為本發(fā)明雙中排凝混床體外再生分離塔構成樹脂再生系統(tǒng)示意圖。
圖中標號1頂口、2底口、3樹脂入口、4樹脂排出口、5分離塔、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樹脂貯存塔、12氣源管、13除鹽水箱、14再生水泵、15水源管、16堿液罐、17堿液噴射器、18酸液罐、19酸液噴射器、20廢液池、21氨水或NH4HCO3溶液罐。
以下通過具體實施方式
對本發(fā)明作進一步說明參見附圖，本實施例中，雙中排凝混床體外再生分離塔5具有立式塔體，在分離塔5的不同位置上分別設置各氣液出入口和樹脂出入口，包括位于分離塔頂部的頂口1、位于分離塔底部的底口2，位于分離塔側部上方的樹脂入口3、位于分離塔底部的樹脂出口4。
附圖所示，在分離塔5的中部，間隔設置上中排9和下中排10，在分離塔5內分層后的陰陽樹脂分界面位于上中排9與下中排10之間的中間位置處，設置上中排出口6、下中排入口7和下中排出口8分別貫穿分離塔5并通向分離塔5的外部。
具體實施中，上中排9與下中排10的設置應使兩者之間相距約300mm，對于陰陽樹脂樹脂的配比，要求陰陽樹脂在分離塔內部的分界面位于上中排9與下中排10的中間位置處。
附圖所示，系統(tǒng)設置包括分離塔5和樹脂貯存塔11。
再生分離塔的再生工藝是按如下流程進行1、凝混床失效樹脂自樹脂入口3送入分離塔5內；由氣源管12向分離塔5中通入壓縮空氣進行空氣擦洗；由除鹽水箱13經再生水泵14，并經水源管15，自分離塔底口2向分離塔5中注水反洗，完成陰陽樹脂的反洗分層；2、NaOH堿液由堿液罐16經堿液噴射器17在分離塔5的頂口1注入，同時HCL酸液由酸液罐18經酸液噴射器19自分離塔5的底口2注入，酸堿廢液共同自下中排出口8向廢液池20中排出，完成第一步再生置換；隨后，由分離塔5的頂口1進水，并先后分別在上中排出口6、下中排出口8及底口2中排水進行正洗，洗至排水導電度＜10μS/cm；3、第二步再生由氨水或NH4HCO3溶液罐21經堿液噴射器17注后液管，自下中排入口7向分離塔5中注入氨水或NH4HCO3溶液，再生液通過位于上中排9與下中排10之間的陰陽樹脂層，自下而上逆向流動完成第二次再生反應，廢液由上中排出口6中排出；4、以除鹽水進行正洗，直至排出的洗液導電度小于5μS/cm，完成第二步再生置換。
5、第二步再生置換后的陰陽樹脂自樹脂排出口4中排出，并收集在樹脂貯存塔11中混合以作備用。
上述第1步再生為目前常規(guī)使用的再生工藝，第2步再生是為消除因第一步再生形成交叉污染而設置，原理如下失效凝混床樹脂經反洗分層后，陰樹脂在上，陽樹脂在下，陰陽樹脂的分界面處在上下兩個中排裝置之間，兩個中排裝置之間既有陰樹脂也有陽樹脂。顯然，再生塔內所有的陰樹脂都轉變?yōu)镺H-型，絕大部分陽樹脂轉為H+型，堿液在通過位于下中排上部的部分陽樹脂時會使該部分陽樹脂轉變?yōu)殁c型，為了消除這部分鈉型陽樹脂對凝混床運行出水水質的影響，本實施例中，對于這部分鈉型陽樹脂采用氨水或NH4HCO3溶液進行后處理，使之轉為氨型。經過氨或銨鹽的再生，位于下中排上部的鈉型陽樹脂將被轉為銨型，排出的廢液為NaOH或NaHCO3。當采用氨水處理時的廢液為NaOH，當再生廢液或氨再生液繼續(xù)上行，通過上中排下部OH-型的陰樹脂層時，將不會對陰樹脂再生產生不利影響。當采用NH4CO3處理時，由于廢液為NaHCO3或Na2CO3，此廢液通過OH-型陰樹脂層時，將會使OH-型陰樹脂轉為HCO3-型或CO32-型，雖然出現(xiàn)這種現(xiàn)象也是一種交叉污染，但是，通過試驗分析認為，少量的HCO3-或者CO3＝型的陰樹脂存在，對凝混床運行出水水質將無明顯影響，不存在集中釋放HCO3-或者CO3＝的問題，換句話說即使有少量的HCO3-或CO3＝釋放，由于碳酸為弱酸，它的鈉鹽水溶液呈微堿性，不會導致鍋爐設備的腐蝕。
本實施例中，對于陰陽樹脂的再生，不再需要分設在兩個設備中進行，混脂層樹脂也不再需要抽出轉移至另外設備中，因此大大減化了系統(tǒng)簡單；系統(tǒng)構成由原來的四塔簡化為僅由樹脂再生分離塔和樹脂貯存塔構成的雙塔結構。尤其是對于新建電廠來說，廠房、設備投資將大幅度的降低。
本實施例中第一步再生為常規(guī)工藝，再生酸、堿液濃度分別為4～5％，再生液流速為4～8m/h。第二步再生，氨和碳酸氫銨濃度為1～2％，再生液流速為4～8m/h。
權利要求
1.雙中排凝混床體外再生分離塔，具有立式塔體，在所述分離塔(5)的不同位置上分別設置各氣液出入口和樹脂出入口，包括位于分離塔頂部的頂口(1)、位于分離塔底部的底口(2)，位于分離塔側部上方的樹脂入口(3)、位于分離塔底部的樹脂排出口(4)，其特征是在所述分離塔(5)的中部，間隔設置上中排(9)和下中排(10)，在分離塔(5)內分層后的陰陽樹脂分界面位于上中排(9)與下中排(10)之間的中間位置處，設置上中排出口(6)、下中排入口(7)和下中排出口(8)分別貫穿分離塔(5)并通向分離塔(5)的外部。
2.雙中排凝混床體外再生分離塔再生工藝，其特征是按如下流程進行兩步再生第一步再生a、凝混床失效樹脂自樹脂入口(3)送入分離塔(5)內；向分離塔(5)中通入壓縮空氣進行空氣擦洗；自分離塔底口(2)向分離塔(5)中注水反洗，完成陰陽樹脂的反洗分層；b、NaOH堿液由分離塔(5)的頂口(1)注入，同時HCL酸液由分離塔(5)的底口(2)注入，酸堿廢液共同在下中排出口(8)中排出，完成第一次再生置換；隨后，由頂口(1)進水，并先后分別在上中排出口(6)、下中排出口(8)及底口(2)中排水進行正洗，洗至排水導電度＜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，所述再生液通過位于上中排(9)與下中排(10)之間的陰陽樹脂層，自下而上逆向流動完成第二次再生反應，廢液由上中排出口(6)中排出；b、以除鹽水進行置換清洗，直至排出的洗液導電度小于5μS/cm，完成第二步再生；收集第二步再生置換后的陰陽樹脂自樹脂排出口(4)中排出，并收集在樹脂貯存塔(11)中混合以作備用。
全文摘要
雙中排凝混床體外再生分離塔及再生工藝，其特征是在分離塔的中部，間隔設置上中排和下中排，在分離塔內分層后的陰陽樹脂分界面位于上中排與下中排之間的中間位置處。本發(fā)明可以進行陰陽樹脂同塔再生，大大減化了系統(tǒng)設置，其再生工藝中通過氨水或NH
文檔編號C02F1/42GK1919460SQ20061004126
公開日2007年2月28日 申請日期2006年7月29日 優(yōu)先權日2006年7月29日
發(fā)明者趙治華, 鄭敏聰, 鄭玉敏 申請人:安徽省電力科學研究院