d第四章 锅炉补给水深度除盐

学习内容绪论第一章电厂用水概述第二章水的预处理第三章水的预脱盐（超滤、反渗透）第四章锅炉补给水深度除盐第五章凝结水精处理第六章超临界机组热力设备腐蚀概述第七章热力设备的氧腐蚀和酸性腐蚀第八章超临界机组的水化学工况第九章冷却水系统的腐蚀与防护第十章热力设备的化学清洗第四章锅炉补给水深度除盐一、离子交换剂的分类第一节离子交换树脂概述二、离子交换树脂的结构三、离子交换树脂的命名第一位数字活性基团代号代号0123456活性基团强酸性弱酸性强碱性弱碱性整合性两性氧化还原性第二位数字数字骨架代号代号0123456骨架类别苯乙烯系丙烯酸系酚醛系环氧系乙烯砒啶系脲醛系氯乙烯系001×7—凝胶型苯乙烯系强酸性阳离子交脂，交联度为7%；201×7全名称为：凝胶型强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂，其交联度为7％；D311—大孔型丙烯酸系弱碱阴离子交换树脂。四、离子交换树脂的性能1、颜色：一般为透明、半透明或不透明的球状颗粒，颜色从“白→乳白→淡黄→黄→黄褐→深黑”不等。2、粒度：粒径小，交换速度大，水流阻力大；粒径大，则交换速度小，水流阻力小；粒径大小适中0.3～1.2mm。若粒径不均，水流阻力增加，也不利于反洗。不匀系数常以K80表示，是指80％(按质量计)颗粒能通过的筛孔孔径(d80)与10％滤料能通过的筛孔孔径(d10)之比，即K80=d80/d103．含水率4、溶胀当将干的离子交换树脂浸入水中时，其体积变大，这种现象称为溶胀。(1)溶剂：树脂在极性溶剂中的溶胀性比在非极性溶剂中的强。(2)交联度：交联度越高，溶胀能力越低。(3)活性基团：此基团愈易电离，树脂的溶胀性愈强。(4)交换容量：离子交换树脂的交换容量愈高，溶胀性愈强。(5)溶液浓度：电解质溶液浓度愈大，树脂的溶胀率就愈小。(6)可交换离子的本质：可交换离子的水合离子半径愈大，其溶胀率愈大，故对于强酸和强碱性离子交换树脂，溶胀率大小的次序为：H+Na+NH4+K+Ag+OH-HCO3-、CO32-SO42-Cl-强酸性阳离子交换树脂由Na型变成H型，强碱性阴离子交换树脂由C1型变成OH型，其体积均增加约5％。五、离子交换树脂的密度干真密度=g/ml湿真密度=g/ml湿视密度=g/ml孔眼及缝隙）树脂的真体积（不包括干树脂质量湿树脂的真体积湿树脂质量湿树脂的堆积体积湿树脂质量六、离子交换树脂的选择性顺序①在稀溶液中，强酸性阳离子交换树脂对常见阳离子的选择性顺序如下：Fe3+A13+Ca2+Mg2+K+NH4+Na+H+②对于弱酸性阳树脂，在稀溶液中，弱酸性阳离子交换树脂对常见阳离子的选择性顺序如下：H+Fe3+A13+Ca2+Mg2+K+Na+实际中只交换与HCO3-结合的Ca2+、Mg2+；③强碱性阴离子交换树脂在稀酸溶液时的选择性顺序为：SO42-(+HSO4-)NO3-Cl-OH-HCO3-HSiO3-④弱碱性阴离子交换树脂在稀酸溶液时的选择性顺序为：OH-SO42-(+HSO4-)NO3-Cl-HCO3-实际中只交换SO42-、NO3-、Cl-七、离子交换速度1)水中Na+在水中扩散，到达树脂颗粒表面的边界水膜，如①所示；2)Na+进入树脂颗粒内部的交联网孔，并进行扩散，如②所示；3)Na+与树脂内交换基团接触，并与交换基团上可交换的H+进行交换，如③所示；4)被交换下来的H+在树脂颗粒内部交联网孔中向树脂表面扩散，如④所示；5)被交换下来的H+扩散通过树脂颗粒表面的边界水膜，进入水溶液中，如⑤所示。八、影响阳离子交换速度的因素(1)树脂交换基团：树脂交换基团的不同并不影响到交换速度。(2)树脂的交联度：树脂的交联度越大，网孔越小，则其颗粒内扩散越慢，交换速度就越慢。(3)树脂的颗粒：树脂颗粒越小，交换速度越快。但树脂颗粒太小会增大水流通过树脂层的阻力，且在反洗运行时容易流失。(4)溶液的浓度：溶液浓度是影响扩散速度的重要因素，浓度越大，扩散速度越快。(5)水温：提高水温在20～40℃，能同时加快内扩散和膜扩散。(6)搅拌或提高流速。交换过程中的搅拌或提高水的流速，只能加快膜扩散，但不能影响内扩散。(7)离子的本性：离子水合半径越大，内扩散越慢；离子电荷数越多，内扩散越慢。九、离子交换树脂的贮存1、新树脂的贮存（1）防止树脂失水：新出厂的树脂尽可能的保存在10％NaCl浓液中。（2）防止树脂受热、受冻：树脂贮存在温度5～40℃环境中。（3）防止污染：贮存时避免和铁容器、强氧化剂、油类和有机物接触，以防止污染和氧化降解。此外，还应防止挤压、磨察以防止破碎。2、旧树脂的贮存（使用中）（1）转型保管：阳离子交换树脂应转为Na型，阴离子交换树脂应转为Cl型贮存。（2）湿法存放：在离子交换设备内，充满10％NaCl水溶液。（3）防止霉变：必须定期换水或用水反冲洗，必要时也可用1.5％的甲醛溶液浸泡。十、新树脂使用前的预处理思考题1.如何合成强酸(碱)型苯乙烯系阳(阴)树脂?2.树脂是如何命名的?3.树脂的物理性能有哪些?在水处理工艺中有什么作用?4.离子交换过程分为哪几步?5.影响离子交换速度的因素有哪些?6.树脂贮存时，需要注意些什么?树脂脱水后应如何处理?7.新树脂在使用前应如何处理?按离子交换除盐系统运行方式的不同，离子交换装置可分为下面几种类型：第二节离子交换设备一、顺流固定床1、结构：2、顺流式固定床离子交换器的运行通常分为五步：反洗、进再生液、置换、正洗和制水。（1）反洗：用水自下而上进行短时间的强烈反洗。反洗的目的是：松动交换剂层；清除交换剂上层中的悬浮物、碎粒和气泡。（2）再生：影响再生效果的因素：再生操作的方式，再生剂的种类、浓度、纯度、用量，再生液的流速、温度，交换剂的类型等。（3）置换：当再生液进完后，树脂层中仍有正在反应的再生液，而树脂层面至计量箱之间的再生液则尚未进入树脂层。为了使这些再生液全部通过树脂层，须用水按再生液流过树脂的流程及流速通过交换器，这一过程称为置换。（4）正洗：离子交换器经再生后，为了清除其中过剩的再生剂和再生产物，应用清洗水按制水通过交换剂层的方向进行清洗。（5）交换：清洗合格的阳离子交换器即可投入交换运行。二、逆流固定床1、逆流再生离子交换器设备结构2、中间排液装置装置的作用主要是使向上流动的再生液和清洗水能均匀地从此装置排走，不会因为有水流流向树脂层上面的空间而扰动树脂层。其次，它还兼作小反洗的进水装置和小正洗的排水装置。支管用法兰与母管连接，支管距离一般为150～250mm，支管上开孔或开缝隙并加装网套。网套一般内层采用0.5mm×0.5mm聚氯乙烯塑料窗纱，外层用60～70目的不锈钢丝、涤纶丝网(有良好的耐酸性能，适应于HCl再生的H离子交换器)、锦纶丝网(有良好的耐碱性能，适应于NaOH再生的OH离子交换器)等，也有在支管上设置排水帽的。（a）母管支管式；（b）插入管式；（c）支管式3、压脂层设置压脂层的目的是为了在溶液向上流动时树脂不乱层。压脂层真正的作用：一是过滤掉水中的悬浮物，使它不进入下部树脂层中，这样便于将其洗去而不影响下部的树脂层态；二是可以使顶压空气或水通过压脂层均匀地作用于整个树脂层表面，从而起到防止树脂向上窜动的作用。三、逆流再生离子交换器的运行逆流再生操作过程示意（a）小反洗；（b）放水；（c）顶压；（d）进再生液；（e）逆流清洗；（f）小正洗；（g）正洗无顶压逆流再生交换器操作步序运行步序再生步序大反洗计量箱进酸备用正洗运行停运小反洗排水再生置换小正洗正洗步序时间（min）101515进水阀17GCF011AA003出水阀17GCF011AA005正洗排水阀17GCF011AA011小反洗进水阀17GCF011AA009反洗进水阀17GCF011AA007反洗排水阀17GCF011AA004进酸阀17GCF011AA008中排阀17GCF011AA010排气阀17GCF011AA001酸喷射器进水阀17GCN081AA001酸喷射器进酸阀17GCN081AA002酸计量箱进酸阀17GCN071AA003自用除盐水泵17GHC092AP001注：（1）仅以1套设备为例，另2套设备步序相同。（2）一般间隔5~20个周期在再生前进行一次大反洗。（3）排水至树脂层以上100mm处。韩城电厂第二发电厂锅炉补给水处理设备步序表（逆流再生阳离子交换器）操作步序运行步序再生步序大反洗计量箱进碱备用正洗运行停运小反洗排水再生置换小正洗正洗步序时间（min）101515进水阀17GCF021AA003出水阀17GCF021AA005正洗排水阀17GCF021AA011小反洗进水阀17GCF021AA009反洗进水阀17GCF021AA007反洗排水阀17GCF021AA004进碱阀17GCF021AA008中排阀17GCF021AA010排气阀17GCF021AA001碱喷射器进水阀17GCN031AA001碱喷射器进碱阀17GCN031AA002碱计量箱进碱阀17GCN021AA003自用除盐水泵17GHC092AP001注：（1）仅以1套设备为例，另2套设备步序相同。（2）一般间隔5~20个周期在再生前进行一次大反洗。（3）排水至树脂层以上100mm处。韩城电厂第二发电厂锅炉补给水处理设备步序表（逆流再生阴离子交换器）四、固定式混床固定式混合床可分为：单流混合床和双流混合床1、单流混合离子交换器结构混床结构示意图和管路系统示意图2、单流混床离子交换器运行操作（1）反洗分层一般用水力筛分法对阴、阳树脂进行分层。为了便于分层，可在分层前先通入NaOH溶液，将阴树脂再生成OH型，阳树脂再生成Na型，使两者间的密度差增大，从而加快阴、阳树脂的分层。（2）再生混床的再生通常有三种方法：体内再生、体外再生和阴树脂外移再生。酸碱分别通过阳阴树脂再生示意图1—阴树脂再生；2—阴树脂清洗；3—阳树脂再生、阳树脂清洗；4—阳、阴树脂各自清洗；5—正洗（3）阴、阳树脂的混合将水面下降到树脂层表面100～150mm处。用0.1～0.15MPa，流量为2.0～3.0m3/(m2•S)的压缩空气，混脂0.5～1.0min。（4）正洗混脂后，用除盐水以10～20m/h的流速进行正洗，直至出水合格后(如SiO2含量低于20µg/L，电导率低于0.2µS/cm)，方可投入运行。（5）制水五、混床树脂混床使用的树脂应机械强度高、颗粒大小均匀。阴、阳树脂的湿真密度差应大于15％。混床中阳树脂的工作交换容量为阴树脂的2～3倍。目前国内采用的强碱性阴树脂与强酸性阳树脂的体积比通常为2:1。操作步序运行步序反洗分层步序再生步序正洗运行停运反洗分层沉降强迫沉降预喷射再生置换清洗排水混合充水正洗步序时间（min）101510360302010进水阀17GCF031AA005出水阀17GCF031AA010反洗进水阀17GCF031AA008反洗排水阀17GCF031AA006正洗排水阀17GCF031AA013中间排水阀17GCF031AA007进碱阀17GCF031AA003进酸阀17GCF031AA011进气阀17GCF031AA012排气阀17GCF031AA002碱计量箱进碱阀17GCN041AA003碱喷射器进碱阀17GCN051AA002碱喷射器进水阀17GCN051AA001酸计量箱进酸阀17GCN091AA003酸喷射器进酸阀17GCN101AA002酸喷射器进水阀17GCN101AA001自用除盐水泵17GHC191AP001注：（1）仅以1套设备为例，另2套设备步序相同。（2）排水至树脂层以上100mm处。（3）混脂气压0.1MPa，气量2~3m3/（m2·min），0.5~1.0min。韩城电厂第二发电厂锅炉补给水处理设备步序表（混床）六、除碳器1、除碳器的工作原理水中碳酸化合物有以下平衡关系：H++HCO3-H2CO3CO2+H2O一般可将水中的CO2含量降为5mg/L左右。2、除碳器结构大气式除碳器的结构