您所在位置:首页>技术转移

电厂凝结水处理用高速混床树脂再生动态监测方法

　　申请日2013.08.26

　　公开(公告)日2013.12.11

　　IPC分类号G01N33/00; C02F1/42; B01J49/00

　　摘要

　　本发明提供了一种电厂凝结水处理用高速混床树脂再生动态监测方法，其特征在于，所述方法包括在阳树脂进酸再生期间，监测洗脱液中钠离子、铵离子的含量;以及，在阴树脂进碱再生期间，监测洗脱液中磷酸根离子和/或活性硅离子的含量。本发明方法在最优再生参数条件下对树脂进行再生后，不仅可以节约再生成本，节约水资源，同时能改善混床出水的水质，降低热力系统的腐蚀，具有显著的经济效益和社会效益。

　　权利要求书

　　1.一种电厂凝结水处理用高速混床树脂再生动态监测方法，其特征在于，所述 方法包括在阳树脂进酸再生期间，取样监测洗脱液中钠离子、铵离子的含量;以及， 在阴树脂进碱再生期间，取样监测洗脱液中磷酸根离子和/或活性硅离子的含量。

　　2.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述方法还包括在阳树脂进 酸再生期间，以及，在阴树脂进碱再生期间，在取样后分别监测其pH值及电导率。

　　3.根据权利要求1或2所述的监测方法，其特征在于，对于阳树脂进酸再生， 通过调整进酸时间、进酸浓度和/或进酸流量，使洗脱液中钠离子、铵离子的含量分 别小于其最高值的1%。

　　4.根据权利要求3所述的监测方法，其特征在于，使用origin软件，根据阳树 脂洗脱液中钠离子、铵离子的含量来计算阳树脂进酸再生时进酸时间、进酸浓度和/ 或进酸流量。

　　5.根据权利要求4所述的监测方法，其特征在于，阳树脂进酸再生的条件为： 进酸时间为55min，进酸浓度为3.5%，进酸流量为8t/h。

　　6.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，对于阴树脂进碱再生，通过 调整进碱时间、进碱浓度和/或进碱流量，使洗脱液中磷酸根离子和/或活性硅离子的 含量分别小于其最高值的5%。

　　7.根据权利要求6所述的监测方法，其特征在于，使用origin软件，根据阴树 脂洗脱液中磷酸根离子和/或活性硅离子的含量来计算阴树脂进碱再生时进碱时间、 进碱浓度和/或进碱流量。

　　8.根据权利要求7所述的监测方法，其特征在于，所述阴树脂进碱再生条件： 控制进碱时间为80min，进碱浓度为3.5%，进碱流量为7t/h。

　　9.根据权利要求1～8任意一项所述的监测方法，其特征在于，在阳树脂进酸再 生期间，所述取样为每5min取样洗脱液一次。

　　10.根据权利要求1～8任意一项所述的监测方法，其特征在于，在阴树脂进碱再 生期间，所述取样为每5min取样洗脱液一次。

　　说明书

　　一种电厂凝结水处理用高速混床树脂再生动态监测方法

　　技术领域

　　本发明涉及电厂凝结水的处理领域，具体的说，涉及一种电厂凝结水处理用高速 混床树脂再生动态监测方法。

　　背景技术

　　在火力发电的生产过程中，作为发电机组工作介质的水在热力系统中是循环使用 的，高质量的水汽品质是热力设备安全经济运行的重要条件之一，尤其是高速机组。 因此，作为给水重要组成部分的汽轮机凝结水进行净化处理是必要的。火力发电厂的 汽轮机凝结水是蒸汽在汽轮机中做完功以后冷凝形成的。通常来说，凝结水应该是很 纯净的，但实际上在凝结水形成过程中或水汽循环过程中因某些原因会受到一定程度 的污染，增加了凝结水中的溶解盐类和固体微粒。消除污染源虽然是防止凝结水污染 的根本办法，但完全消除是不可能的，因此凝结水精处理就成为高参数火力发电机组 水处理的一项重要任务。

　　凝结水精处理系统主要是前置过滤器与高速混床的串连，混床内装有阳树脂和阴 树脂的混合树脂。凝结水中的阳离子与阳树脂反应而被除去，阴离子与阴树脂反应而 被除去。树脂失效后，阳树脂用酸再生，阴树脂用碱再生。

　　目前，很多电厂的凝结水精处理系统高速混床中的树脂再生参数大多是调试期间 根据理论计算出来的，而在运行期间当电厂水汽品质、树脂量等条件发生变化时，没 有合理的调整手段。由于各电厂凝结水中水质成分组成不同、杂质离子含量不同，因 此对于参考其他运行电厂的数据并不能保证再生参数条件的最优。

　　对于发表的论文或公开出版的专著的经验数据，其主要是通过理论计算及推导得 来的，其主要是一个参考作用，也不能保证在各个电厂均能达到最优化。

　　树脂厂家在出厂前进行的小型模拟试验而得出的再生参数条件，由于其采用的均 为新树脂，同时其水质条件不同，其得出的数据与现场运行的树脂再生时的参数条件 可能存在一定的差距。

　　此时会产生两种情况：一种是再生过程中进酸碱浓度、时间、流量等参数不足， 另一种是再生过程中进酸碱浓度、时间、流量等参数过量。前者会造成树脂再生不彻 底，而解决这一问题的主要手段就是靠提高树脂的再生频率，这将导致凝结水精处理 系统再生用盐酸、氢氧化钠、除盐水量较大，并且树脂频繁输送导致树脂磨损大，造 成精处理设备运行费用较高，同时也影响了设备的正常运行，甚至造成水汽品质合格 率较低。后者会造成再生资源的浪费，提高了再生成本。

　　发明内容

　　本发明的目的在于提供一种电厂凝结水处理用高速混床树脂再生动态监测方法。

　　为达上述目的，一方面，本发明提供了一种电厂凝结水处理用高速混床树脂再生 动态监测方法，所述方法包括将在阳树脂进酸再生期间，取样监测洗脱液中钠离子、 铵离子的含量;以及，在阴树脂进碱再生期间，取样监测洗脱液中磷酸根离子和/或 活性硅离子的含量。

　　根据本发明的具体实施方案，其中优选还包括在阳树脂进酸再生期间，以及，在 阴树脂进碱再生期间，在取样后分别监测其pH值及电导率。

　　根据本发明的具体实施方案，其中优选所述方法包括，在阳树脂进酸再生期间， 监测洗脱液中钠离子、铵离子的含量，直至钠离子、铵离子含量分别小于其最高值的 1%;

　　根据本发明的具体实施方案，其中优选使用origin软件，根据阳树脂洗脱液中钠 离子、铵离子的含量来计算阳树脂进酸再生时进酸时间、进酸浓度和/或进酸流量。

　　根据本发明的具体实施方案，其中优选阳树脂进酸再生的条件为：进酸时间为 55min，进酸浓度为3.5%，进酸流量为8t/h。

　　根据本发明的具体实施方案，其中进一步优选所述方法包括，在阴树脂进碱再生 期间，监测洗脱液中磷酸根离子和/或活性硅离子的含量，直至磷酸根离子和/或活性 硅离子的含量分别小于其最高值的5%。

　　根据本发明的具体实施方案，其中优选使用origin软件，根据阴树脂洗脱液中磷 酸根离子和/或活性硅离子的含量来计算阴树脂进碱再生时进碱时间、进碱浓度和/或 进碱流量。

　　根据本发明的具体实施方案，其中优选所述阴树脂进碱再生条件：控制进碱时间 为80min，进碱浓度为3.5%，进碱流量为7t/h。

　　根据本发明的具体实施方案，其中进一步优选在阳树脂进酸再生期间，所述取样 为每5min取样洗脱液一次。

　　根据本发明的具体实施方案，其中进一步优选在阴树脂进碱再生期间，所述取样 为每5min取样洗脱液一次。

　　具体实施时，洗脱液中所述各离子浓度的最高值是在监测过程中确定。通常，随 着洗脱时间的延长，洗脱液中所述各离子浓度呈先升高后降低的趋势。

　　对本发明的技术方案做具体阐述如下：据统计，目前大部分电厂精处理高速混床 均采用氢型运行后自然转型为铵型混床运行的方式。

　　当高速混床为铵型运行时，以除去水中NaCl为例，其交换反应式为：

　　上述反应的最终产物为NH4OH，其反应的完全程度与混床出水pH值和树脂中 离子的组成有关。

　　按质量作用定律：

　　$K_{N{H}_4^{+}}^{{\mathrm{Na}}^{+}}=\frac{\left[\mathrm{RNa}\right]}{\left[{\mathrm{RNH}}_4\right]}\frac{\left[{\mathrm{NH}}_4^{+}\right]}{\left[{\mathrm{Na}}^{+}\right]}=0.75---\left(3\right)$

　　$K_{{\mathrm{OH}}^{-}}^{{\mathrm{Cl}}^{-}}=\frac{\left[\mathrm{RCl}\right]}{\left[\mathrm{ROH}\right]}\frac{\left[{\mathrm{OH}}^{-}\right]}{\left[{\mathrm{Cl}}^{-}\right]}=11.1---\left(4\right)$

　　如要求混床的出水水质为Na+<1μg/L和Cl-<1μg/L，则可按上式计算必要的树 脂再生度。

　　$K_{N{H}_4^{+}}^{{\mathrm{Na}}^{+}}=\frac{\left[\mathrm{RNa}\right]}{\left[{\mathrm{RNH}}_4\right]}\frac{\left[{\mathrm{NH}}_4^{+}\right]}{\left[{\mathrm{Na}}^{+}\right]}---\left(5\right)$

　　移项得$\frac{\left[{\mathrm{RNH}}_4\right]}{\left[\mathrm{RNa}\right]}=\frac{1}{K_{{\mathrm{NH}}_4^{+}}^{{\mathrm{Na}}^{+}}}\frac{\left[{\mathrm{NH}}_4^{+}\right]}{\left[{\mathrm{Na}}^{+}\right]}---\left(6\right)$

　　将[RNa]=1–[RNH4]，代入式(6)得：

　　$\frac{\left[{\mathrm{RNH}}_4\right]}{1-\left[{\mathrm{RNH}}_4\right]}=\frac{1}{K_{{\mathrm{NH}}_4^{+}}^{{\mathrm{Na}}^{+}}}\frac{\left[{\mathrm{NH}}_4^{+}\right]}{\left[{\mathrm{Na}}^{+}\right]}---\left(7\right)$

　　如混床出水的pH为9时，则$\left[{\mathrm{OH}}^{-}\right]={[\mathrm{NH}}_4^{+}]=1\times {10}^{-5}\mathrm{mol}/L.$

　　要求出水$\left[{\mathrm{Na}}^{+}\right]=1\mathrm{\mu g}/L={10}^{-6}g/L=\frac{1\times {10}^{-6}}{23}=4.35{\times 10}^{-8}\mathrm{mol}/L,$将上述数据及 $K_{{\mathrm{NH}}_4^{+}}^{{\mathrm{Na}}^{+}}=0.75$代入式(7)，得

　　$\frac{\left[{\mathrm{RNH}}_4\right]}{1-\left[{\mathrm{RNH}}_4\right]}=\frac{1}{0.75}\frac{[10\times {10}^{-6}]}{[4.35\times {10}^{-8}]}=307$

　　[RNH4]=307(1-[RNH4])

　　$\left[\mathrm{RN}{H}_4\right]=\frac{307}{308}=0.9967$

　　即要求阳树脂的再生度达到99.67%。

　　$K_{{\mathrm{OH}}^{-}}^{{\mathrm{Cl}}^{-}}=\frac{\left[\mathrm{RCl}\right]}{\left[\mathrm{RoH}\right]}\frac{\left[{\mathrm{OH}}^{-}\right]}{\left[{\mathrm{Cl}}^{-}\right]}---\left(8\right)$

　　移项得$\frac{\left[\mathrm{ROH}\right]}{\left[\mathrm{RCl}\right]}=\frac{1}{K_{{\mathrm{OH}}^{-}}^{{\mathrm{Cl}}^{-}}}\frac{\left[{\mathrm{OH}}^{-}\right]}{\left[{\mathrm{Cl}}^{-}\right]}---\left(9\right)$

　　将[RCl]=1–[ROH]，代入式(13)

　　$\frac{\left[\mathrm{ROH}\right]}{1-\left[\mathrm{ROH}\right]}=\frac{1}{K_{{\mathrm{OH}}^{-}}^{{\mathrm{Cl}}^{-}}}\frac{\left[{\mathrm{OH}}^{-}\right]}{\left[{\mathrm{Cl}}^{-}\right]}---\left(10\right)$

　　如要求出水$\left[{\mathrm{Cl}}^{-}\right]=1\mathrm{\mu g}/L=1{\times 10}^{-6}g/L=\frac{1.5\times 10^{-6}}{35.5}=2.8\times 10^{-8}\mathrm{mol}/L,$将上述数据 及$K_{{\mathrm{OH}}^{-}}^{{\mathrm{Cl}}^{-}}=11.1$代入式(10)，得

　　$\frac{\left[\mathrm{ROH}\right]}{1-\left[\mathrm{ROH}\right]}=\frac{1}{11.1}\times \frac{10\times {10}^{-6}}{2.8\times {10}^{-8}}=32.18$

　　[ROH]=32.18(1-[ROH])

　　[ROH]=0.97

　　即要求阴树脂的再生度为97%。

　　因此为达到精处理出水水质的要求，必须保证阳树脂再生度达到99.7%以上、阴 树脂再生度达到97%以上。

　　精处理树脂再生可以调整的所有参数条件为：阴树脂再生时可以进行调整的不同 再生参数条件分别为进碱时间(min)、置换时间(min)、进碱浓度(%)、进碱流量 (t/h);阳树脂再生时可以进行调整的不同再生参数条件分别为进酸时间(min)、置 换时间(min)、进酸浓度(%)、进酸流量(t/h)。由于置换时仅消耗除盐水，且其用 量不大，只要置换时间能达到一定时间，其变化对试验结果没多大影响，因此，本发 明中没有将置换时间作为正交试验的因素，而是选择进碱时间(min)、进碱浓度(%)、 进碱流量(t/h)，进酸时间(min)、进酸浓度(%)、进酸流量(t/h)作为正交试验的 因素，通过设计一个3因素、3水平的正交试验条件，确定阴、阳树脂再生的不同再 生参数条件。在每次树脂再生过程中，隔5分钟取样再生过程期间阳、阴树脂的洗脱 液。在实验室测试阳树脂再生过程中洗脱液的酸度、钠离子含量、铵离子含量及电导 率等数值;测试阴树脂再生过程中洗脱液的碱度、氯离子含量、磷酸根离子含量、活 性硅含量及电导率等数值。根据每次再生过程的测试数据进行相应的数据处理，摸索 阳、阴树脂再生洗脱液中酸、碱度及杂质离子的变化趋势和规律。通过专用软件对数 据进行曲线拟合和分析，总结出符合再生度要求的阴、阳树脂的最优再生参数条件。

　　阴、阳树脂正交试验条件如下：

　　a阴树脂再生时不同参数条件：3因素分别为进碱时间(min)、进碱浓度(%)、 进碱流量(t/h);3水平分别为进碱时间(t1、t2、t3)、进碱浓度(c1、c2、c3)、进碱 流量(L1、L2、L3)。

　　b阳树脂再生时不同参数条件：3因素分别为进酸时间(min)、进酸浓度(%)、 进酸流量(t/h);3水平分别为进酸时间(t1、t2、t3)、进酸浓度(c1、c2、c3)、进酸 流量(L1、L2、L3)。

　　本发明通过正交试验，得出以下结论：

　　在进酸再生期间，当洗脱液中钠离子、铵离子等杂质离子的含量小于其最高值的 1%时，阳树脂的再生度能达到99.7%以上，此时阳树脂再生度能满足混床出水Na+< 1μg/L要求。

　　在进碱再生期间，当洗脱液中磷酸根离子和/或活性硅等杂质离子的含量小于其 最高值的5%时，阴树脂的再生度能达到97%以上，此时阴树脂再生度能满足混床出 水Cl-<1μg/L要求。

　　本发明的方法可以适用于任何电厂的凝结水处理用高速混床树脂再生。

　　其中对于凝结水高速混床树脂均能适用。

　　根据本发明的具体实施方案，其中优选所述方法包括阳树脂进酸再生期间，控制 进酸时间为55min，进酸浓度为3.5%，进酸流量为8t/h;阴树脂进碱再生期间，控制 进碱时间为80min，进碱浓度为3.5%，进碱流量为7t/h。

　　综上所述，本发明提供了一种电厂凝结水处理用高速混床树脂再生动态监测方 法。本发明的方法具有如下优点：

　　本发明在树脂再生过程中通过动态监测再生洗脱液中各种杂质离子的含量的变 化趋势，并采取正交试验及曲线拟合的方法，可以总结出不同电厂精处理树脂再生时 的最优再生参数条件。通过在优化调整再生参数条件进行再生后，不仅可以节约再生 成本，提高精处理制水周期，更有利于改善精处理的出水水质，降低机组热力系统腐 蚀和结垢的风险。对电厂精处理运行具有重要的指导意义和实用价值。

　　精处理再生过程中对其再生洗脱液进行动态监测试验，可以准确监控阴、阳树脂 再生状态，找到阴、阳树脂再生过程中的最优再生参数条件。在最优再生参数条件下 对树脂进行再生后，不仅可以节约再生成本，节约水资源，同时能改善混床出水的水 质，降低热力系统的腐蚀，具有显著的经济效益和社会效益。

相关推荐

©中国污水处理工程网 版权所有
访问电脑版