第七章锅炉补给水处理

学习内容第一章相关知识第二章化学基础知识第三章水质分析第四章水系统概况第五章原水预处理第六章水的预脱盐第七章锅炉补给水处理第八章锅内水处理及水汽监督第九章凝结水精处理第十章循环水处理第十一章废污水处理第十二章制氢站第七章锅炉补给水第一节离子交换树脂概述一、离子交换树脂的结构离子交换树脂的结构简单介绍如下：活性基团阳树脂：R———An-———H+母体骨架惰性物质交换离子活性基团阴树脂：R———Kn+———OH-母体骨架惰性物质交换离子二、离子交换树脂的命名第一位数字活性基团代号第二位数字骨架代号代号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三、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四、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-五、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。六、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。七、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）防止树脂摩擦，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。八、新树脂使用前的预处理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1—除碳器；2—填料层；3—风机；4—水封管；5—中间水箱除碳器第三节离子交换除盐系统一、一级复床系统1、运行原理l-强酸性H型交换器；2-除碳器；3-强碱性OH交换器；4-中间水箱；5-中间水泵R(≣NOH)2+H2SO4→R(≣N)2SO4+2H2OR≣NOH+HCl→R≣NCl+H2OR≣NOH+H2CO3→R≣NHCO3+H2OR≣NOH+H2SiO3→R≣NHSiO3+H2O2、运行监督运行监督的项目主要有流量、交换器进出口压力差、进水水质和出水水质。（1）流量和进出口压力差（2）进水水质进入除盐系统的水，其浊度应小于5mg/L(当H型交换器为顺流再生时)或2mg/L(当H型交换器为逆流再生时)。此外，为了防止离子交换树脂氧化或被污染，还应满足以下条件：游离氯含量应在0.1mg/L以下，铁含量应在0.3mg/L以下，化学耗氧量(KMn04法)应在2mg/L(O2)以下。（3）出水水质当阳床接近失效时，出水中Na+浓度增加，同时H+浓度降低，并因此出现出水酸度和电导率下降及pH值上升的现象。可靠的方法还是监测出水Na+浓度。阴床一般用测定出水SiO2含量和电导率的方法对其出水水质进行监督。二、复床除盐系统的组合方式复床除盐系统的组合方式一般分为单元制和母管制。（a）单元制；（b）母管制三、“复床+混床”系统“复床+混床”系统，出水水质为：电导率0.2µS/cm，SiO20.02mg/L一级复床加混床除盐系统1-强酸性H型交换器；2-除碳器；3-强碱性OH型交换器；4-中间水箱；5-混床四、联合应用强弱树脂联合应用复床除盐系统1-弱酸性HW型交换器；2-强酸性H型交换器；3-弱碱性OHW型交换器；4-除碳器；5-中间水箱；6-强碱性OH型交换器；7-混床强酸性树脂联合应用的床型（a）复床串联；（b）双层床；（c）双室双层床；（d）双室双层浮床第四节技术经济指标一、工作交换容量工作交换容量是指在工作状态下，单位体积的离