凝结水精处理高塔分离再生工艺探讨

华北电力技术　ＮＯＲＴＨ　ＣＨＩＮＡ　ＥＬＥＣＴＲＩＣ　ＰＯＷＥＲ　１３　

凝结水精处理高塔分离再生工艺探讨　

裴　锋　，史晓燕　

（１．江西省电力科学研究院，－２ｚ－西南昌３３００９６；２．江西省环境保护科学研究院，江西南昌３３００２９）　

摘要：高塔法是目前电站凝结水精处理普遍应用的技术。文章探讨了精处理高塔分离再生工艺中树脂填装、　污染物去除、酸碱再生等若干问题，并提出了相应的解决方法。针对目前高塔法一些不足，提出了改进建议。　关键词：水处理；凝结水精处理；高塔分离；树脂再生；离子交换　中图分类号：ＴＭ６２１．８　文献标识码：Ａ　文章编号：１００３—９１７１（２０１０）０４－００１３－０４　

Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ　ｏｎ　Ｔｏｗｅｒ　Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　

Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｆｏｒ　Ｃｏｎｄｅｎｓａｔｅ　Ｆｉｎｅ　Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　

Ｐｅｉ　Ｆｅｎｇ　，Ｓｈｉ　Ｘｉａｏ—ｙａｎ　

（１．Ｊｉａｎｇｘｉ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｎａｎｃｈａｎｇ　３３００９６，Ｃｈｉｎａ；　

２．Ｊｉａｎｇｘｉ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｎａｎｃｈａｎｇ　３３００２９，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｗｅｒ　ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｓ　ａｎ　ｕｎｉｖｅｒｓａｌｌｙ　ａｐｐｌｉｃａｂｌｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｃｏｎｄｅｎｓａｔｅ　ｆｉｎｅ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｉｎ　ｐｏｗｅｒ　ｓｔａｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　ａ　ｎｕｍｂｅｒ　ｏｆ　ｉｓｓｕｅｓ，ｓｕｃｈ　ａｓ　ｔｈｅ　ｒｅｓｉｎ　ｆｉｌｌｅｄ，ｐｏｌｌｕｔａｎｔ　ｒｅｍｏｖａｌ　ａｎｄ　ａｃｉｄ—ｂａｓｅ　ｒｅｇｅｎｅｒａ—　ｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆｉｎｅ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｔｏｗｅｒ　ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｔｈｅ　ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ．Ｉｎ　ｖｉｅｗ　ｏｆ　ｓｏｍｅ　ｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｏｗｅｒ　ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｔ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｔｈｅ　ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎｓ　ｆｏｒ　ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｗａｔｅｒ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ；ｃｏｎｄｅｎｓａｔｅ　ｆｉｎｅ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ；ｔｏｗｅｒ　ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ；ｒｅｓｉｎ　ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ；ｉｏｎ　ｅｘｃｈａｎｇｅ　

０　引言　

高塔分离是目前电站凝结水精处理分离再生　

常用的工艺之一，其主要由树脂分离塔（ＳＰＴ）、阴　树脂再生罐（ＡＲＴ）和阳树脂再生兼贮存罐　

（ＣＲＴ）３部分组成。ＳＰＴ由直的筒体和倒置的锥　

台形筒体组成。反洗沉降及输送树脂时，水在直　段部分有柱状的流动，内部搅动小，从而利用阴、　

阳树脂的密度差，借反洗强度的调节控制使阴树　脂与阳树脂完全分离，分离后阴阳树脂的交叉污　

染在０．１％以下，然后再将阴、阳树脂分别用水输　

送到ＡＲＴ和ＣＲＴ进行再生。再生好的阴树脂从　

ＡＲＴ用水和压缩空气输送到ＣＲＴ。在ＣＲＴ中进　

行阳阴树脂的混合，冲洗合格后备用。　

１　高塔分离再生过程中的常见问题处理　

由于在新建机组调试过程中，树脂易于受到　

铁、油、悬浮物等污染，而且精处理监测仪表很难　

完全投用，因此正常的自动控制、甚至步序操作都　很难执行。为了保证高塔分离再生效果，必须综　合利用现场条件，解决以下常见的问题。　１．１树脂的填装　

通常精处理设备商会提供树脂填加量等数　

据，如阴阳树脂比、混脂层高。如直接按照设备商　

的数据，可能会出现树脂量偏多偏少的情况。为　

此，技术人员必须针对ＳＰＴ、ＡＲＴ和ＣＲＴ的设备　尺寸图，进行计算以确认树脂添加量是否得当，以　

及填装完毕后，树脂应达到的位置。　图１为某３３０　Ｍｗ机组精处理高塔法树脂填　

加示意图（图中的数据均依据设备尺寸计算得　

出）。填加树脂之前，必须对ＳＰＴ、ＡＲＴ和ＣＲＴ设　备所有视镜的作用有明确的认识。图１中标注的　

ｌ４个视镜作用如下：①观察分离塔底部水帽；②　观察阳树脂输送完毕后的树脂界面（通常ＳＰＴ界　

面感应器安装在此处）；③观察二次分离效果及　

阳树脂输送情况；④观察一次分离阴阳树脂界面；　

⑤观察阴树脂输出情况；⑥⑦观察阴阳树脂反洗　膨胀情况；⑧　观察底部水帽及树脂输送是否干　

净；⑨观察再生阴树脂量；⑩观察阴树脂反洗膨胀　

情况；　观察再生阳树脂量；

　观察阳树脂反洗膨　１４　华北电力技术　ＮＯＲＴＨ　ＣＨＩＮＡ　ＥＬＥＣＴＲＩＣ　ＰＯＷＥＲ　

胀情况以及混脂后界面；　观察空气混脂情况。　

尽管不同的精处理设备厂商视镜数目及位置略有　差异，但主要作用基本是相同的。　

鲑　，　一　ｌ　一　。　

＼ｙ＝３．８－　

，　＼｝　。　

、ｙ＝１．９Ⅲ３，　

、ｃ！］　

图１　高塔法树脂填加，下意图　

树脂填加量计算过程如下：ＳＰＴ的阴树脂输　出口（视镜⑤位置）与ＳＰＴ界面感应器（视镜②位　

置）之间的圆柱体积就是Ｈ型阳树脂量，即１．９　ｍ　；ＳＰＴ界面感应器下方的树脂体积即为混脂量　

１．２８　ｍ　（其中阳、阴树脂体积比例１：１）；根据高　速混床阴阳树脂等体积配比，得出ＯＨ型阴树脂　

量为１．９　ｍ　。树脂填加量还可以通过ＳＰＴ、ＡＲＴ　

和ＣＲＴ上的视镜安装位置进行验证。此外，树脂　

在装入前应充分考虑树脂转型膨胀体积变化，具　体数据请参见相关产品介绍。　通常设备厂家对于ＳＰＴ界面感应器安装位　置有着明确的要求，不宜变动。例如对于圆柱　

Ｄ１　３００　ｍｍ的分离塔而言，ＳＰＴ界面感应器每上　移１００　ｍｍ，混脂量则增加０．１３　ｍ　，经过ＳＰＴ分离　

出的阴树脂量仍为１．９　ＩＴｌ　，而阳树脂量却减少到　

１．７７　ｍ　。由此可见，在精处理设备调试过程中确　

定ＳＰＴ界面感应器的位置是非常关键的。　

１．２树脂污染　树脂污染主要表现为阴、阳树脂颜色变深明　

显、抱团严重、在ＳＰＴ中难以进行分层、分层界面　不清晰。这时如果按照通常的步序操作，很可能　

导致分离效果差、树脂交叉污染严重。通常失效　

树脂在ＳＰＴ中进行“空气擦洗＋底部排水”，达数　十次之多，方能除去污染物，其原因在于污染后的　树脂全部集中于ＳＰＴ中，底部排水时上层污染物　又被树脂层截留，无法排除。该方法反洗时消耗　

的水量大。此外，当树脂被油污染时，树脂常处于　悬浮或漂浮状态，该方法处理效果甚微。　此时，可直接将ＳＰＴ中的全部树脂送往ＡＲＴ　

和ＣＲＴ中。具体操作如下：打开ＳＰＴ阴树脂输出　门向ＡＲＴ输送树脂，至无树脂送出为止；关闭阴　树脂输出门，打开底部树脂输出门将全部树脂送　

往ＣＲＴ。接着ＣＲＴ进酸、ＡＲＴ进碱，浓度控制在　２％～４％，当液位淹没树脂后，停止进酸碱，开始　浸泡。浸泡时问３０　ｍｉｎ。然后，启动罗茨风机，同　

时对ＡＲＴ、ＣＲＴ进行空气擦洗。带酸碱进行空气　擦洗的同时，进行底部进水，中部排水，进水流量　控制以不超过再生流量且不跑树脂为限。待到中　

排出水无污物时，停止罗茨风机，关闭底部进水，　进行压力排水。当发现底部排水较浑浊时，可进　行数次“空气擦洗＋底部排水”操作，以排除　ＡＲＴ、ＣＲＴ中比重较大的污染物。处理好的树脂　

全部送人ＳＰＴ进行分离。分离后阴、阳树脂无需　反洗和擦洗，可直接进行再生。　“带酸碱空气擦洗＋反洗”法主要优点：（１）　由于树脂同时在ＡＲＴ和ＣＲＴ中进行处理，树脂　

层高大大降低，易于搅动，罗茨风机无超压现象；　（２）在酸碱作用下，树脂表面的污染物易于剥除；　（３）污染物不断从中排流出，树脂层截留作用大　

为降低；（４）冲洗水泵、罗茨风机无需反复启停；　（４）污染物清除耗时短，水耗少、清洗终点易于把　握；（５）经过“带酸碱空气擦洗＋反洗”后，ＳＰＴ中　树脂易于分离；（６）分离后树脂可直接进行再生。　

对于机组启动初期，高速混床运行压差上升　较快，此时可以直接将高速混床中的树脂输送到　ＡＲＴ和ＣＲＴ中（ＣＲＴ中树脂量可多于ＡＲＴ）进行　

“空气擦洗＋反洗”或“带酸碱空气擦洗＋反洗”。　虽然“带酸碱空气擦洗＋反洗”较传统的“空　气擦洗＋底部排水”在去除污染物方面更具优　

势，但是增加了酸碱耗。此外，新方法的使用在是　否加剧树脂破碎、损耗以及降低树脂性能等方面　还有待进一步评估。因为空气管道一般都是不锈　

钢材质，应避免酸碱对进空气管道的腐蚀，只有待　罗茨风机启动后，才可打开底部进风门。新方法　

在多个电厂试用后，并未出现空气管道腐蚀现象。　对于新建机组调试过程中，如精处理使用国　产启动树脂，新方法无疑会节约大量的调试时间。　

对于粒径分布较宽的国产启动树脂，在反洗过程　

中有些树脂容易损失，粒度小的阴树脂反洗时首　华北电力技术　ＮＯＲＴＨ　ＣＨＩＮＡ　ＥＬＥＣＴＲＩＣ　ＰＯＷＥＲ　１５　

先跑掉。阴树脂的损失意味着阴离子交换能力的　

损失，因为比较小的、比较容易损失的阴离子交换　树脂往往承担了树脂床中大部分的交换能力。此　

外，要保证出水品质，混床中的阳、阴树脂的比例　必须保持一定。阴树脂的损失实际上使系统中的　交换能力失去了平衡。鉴于以上，作为技术人员　

必须在新方法和传统方法之间进行多方面的　权衡。　目前，国内在离子交换树脂性能诊断方面的　

研究并不多见，将树脂性能与精处理分离再生工　艺进行关联分析则更为鲜见。如何更好地发挥树　脂性能，优化树脂分离再生工艺，还需进行更深入　的研究。　

通常失效树脂在ＳＰＴ中进行分离，该程序对　流量的控制仅仅包含一组“一次分离”和“二次　

分离”参数的设定。不同设备厂家在分离流量的　变化控制方面几乎一致，即流量参数（通常利用　阀门开度调节流量）按设定时间不断减小。在关　于失效树脂污染程度的判断方面，软件设定上均　

未见涉及。例如，高速混床退出运行后的失效树　脂其污染程度远比由于再生失败而需重新分离的　树脂污染程度大。针对这两种情况，应用同一组　

流量控制参数显然不是一种好的选择。　为了描述树脂污染程度及相应的流量参数，　

软件设计上可以为用户提供一个接口，以便针对　不同的树脂污染等级分别进行设定，见图２。当　

树脂污染轻微时，选择树脂污染等级“轻微”，则　树脂分离参数自动变更为相应的值，从而使得高　塔分离程序适应性和操作性更强。　酸碱浓度计很可能未能安装或无法完全投用，此　

时就必须考虑再生酸碱浓度的控制问题。即便在　仪器仪表均能正常工作的情况下，提供酸碱浓度　的验证方法也是有必要的。　

１．３．１　电导率与酸碱浓度换算　

一个溶液的导电能力决定于其中所含离子的　

数目、价数和移动速率。在一定温度下，水的电导　率取决于它的离子组成和离子含量，根据水中各　种离子的浓度，可以计算水的电导率。反之，根据　

电导率也可以推算出某些离子或成分的含量。由　于电导率与电解质浓度具有对应关系，酸碱浓度　计将这种关系固化到仪器中，从而实现浓度测量。　如９１２５Ｃ一酸碱浓度计内置曲线，见表１。　表１　ＨＣＩ盐酸曲线（０％～１８％）　

电导率／浓度对应关系　温度校正　

／ｆ　Ｓ电￣导ｃｍ率，）　浓度／％　浓度／％　系数　

０　Ｏ．１９　Ｏ．４４　Ｏ．７０　０　８２　０．８５　０　２　５　ｌ０　ｌ５　ｌ８　Ｏ