凝结水精处理混床氨化运行原理及应用

凝结水精处理混床氨化运行原理及应用 摘要：为提高混床运行周期、减少运行成本，国外大部分电厂大机组凝结水精处理混床都采用氨化运行，而国内电厂由于设备选型、树脂、酸碱再生剂选择没有达到氨化运行要求、运行人员没有进行严格培训，使得凝结水精处理混床多数采用氢型运行。 本文着重论述氨化混床运行原理及本厂实际应用。关键词：原理 优点 应用正文：1 氨化混床运行原理凝结水的pH值一般在9.09.4之间，水中绝大部分离子为NH4+，其NH4+是由给水、凝结水为调节锅炉给水pH值而加入一定的氨形成。只有给水、炉水保持较高pH值，才不至于使热力系统设备及管道腐蚀。凝结水精处理混床运行方式分为氢型运行(H+/OH-)和氨化运行(NH4+OH-)。H+OH-型混床反应的产物为H2O，其反应式如下：RSO3H+RNOH+NaClRSO3Na+RNCl+H2O至于NH4+OH-型混床，离子交换反应产物为NH4OH，反应式如下：RSO3NH4+RNOH+NaClRSO3Na+RNCl+NH4OH因NH4OH的电离度比H2O大得多，因此逆反应倾向比较大，出水中容易发生Na+和Cl-漏过现象。氨化运行是阳树脂在运行一段时间后，阳树脂呈RSO3NH4形态，同时用来转换水中阳离子，但转换Na+能力明显降低，水中NH4+又保留下来。氨化混床运行三个阶段：第一阶段为H+OH-运行方式，混床投入运行后，吸收凝结水中的阳、阴离子，出水质量与氢型混床相同。运行时间根据进水pH值决定，一般为78d。有些电厂在氢运行时，运行周期达到11 d。第二阶段为氨化阶段。此阶段指从氨穿透开始直至阳树脂完全被氨化。在此阶段，净化混床出水中氨泄漏量逐渐上升，pH值、电导率也随之上升，Na+泄漏也逐渐上升，但不超过1 gL。如果混合树脂的分离及再生不好，残留的Na+没全部除去，这些残留钠将在此阶段释放出，而使净化混床出水的钠泄漏增大，甚至超出标准，本阶段的运行时间长短与第一阶段相似。第三阶段为NH4+OH-运行方式。在这一阶段中，树脂处于与进水离子完全平衡状态。在阶段的呈钠型阳树脂的质量分数初期可能出现一个漏Na+量稍高于1 gL的小尖峰，以后又恢复并一直稳定在0.5 gL左右。这个小尖峰是残留的钠型树脂被完全氨化而置换出来的Na+所引起的，一般控制在小于5 gL，是净化混床进入NH4+OH-方式运行的标志。此阶段净化混床出水含氨量与进水相同，pH值随含氨量的不同而为9.39.5，电导率为66.5 Scm，运行时间为3040 d。2 氨化运行基本要求 2.1 阳、阴树脂再生度混床内的阳、阴树脂再生度最低值需根据凝结水pH值确定，见表1。表1 氨化混床正常运行所要求的树脂再生度2.2 提高阴、阳树脂再生度的方法提高阴、阳树脂分离率，使得阴阳树脂不会在再生时出现交叉污染。首先应选择质量、性能优良的树脂，选择均粒树脂，要求阳、阴树脂均一系数不大于1.1；树脂要求强度高，耐冲击，树脂不易破碎，强渗磨圆球率不小于90；阴、阳树脂有效粒径之差的绝对值小于0.1mm；树脂粒径、工交符合国家验收标准。要保证树脂输送彻底(即失效树脂和再生好树脂输送完全)。树脂输送管道在设计时最好采用双管，使得树脂送出、送入完全分开，且树脂输送管不宜过长，不允许有死角，采用弯曲半径大的弯头，树脂输送管还应设计反冲洗水。阴、阳树脂分离要彻底，再生前阳、阴树脂分离率要保证为阴中阳小于0，15，阳中阴小于3。近年来国内凝结水精处理大多采用先进的分离技术，如英国KENNICOTT公司锥斗分离法(ConesepS)和美国USFILTER公司高塔分离法(FullSep)。树脂再生所用的酸、碱必须达到一定的纯度3，才能保证树脂达到一定的再生度，凝结水精处理的再生剂质量要求见表2。表2 氨化运行再生药剂的质量要求3混床氨化运行注意事项3.1 确定氨化混床的适用范围实践证明氨化混床可以适应机组短期停运后启动的水质工况，但在凝汽器泄漏及机组长期停运启动时，应将氨化混床撤出运行系列，投入备用的氢型混床。3.2 运行转型过程中的水质控制运行氨化床以H+OH-型方式投运，利用凝结水中的氨在运行过程中进行转型。运行氨化床在转型过程中，当入口水质超过允许值时(如Na+含量过高)，转型后的盐型树脂量(如RNa型)将超过氨化混床的允许值，从而也可导致氨化混床的失效。转型阶段，混床入口水含Na+量的极限允许值可按下式计算：(Na+)r=5.88210(6-pH)KNH4Na(Na+)q(NH3)r式中：(Na+)r转型阶段氨化混床入口水Na+的质量浓度允许值，lgL；(Na+)q氨化混床出水Na+的质量浓度控制值，lgL；(NH3)r氨化混床入口水NH3的质量浓度，gL；KNH4Na选择分数；pH氨化混床运行pH值；RNaRNH4一定出水水质条件下，氨化混床要求阳树脂型态的比值。表31是按上式计算的，不同出水控制值下，氨化混床转型期间入口水Na+含量的极限值。表3 氨化混床转型期间入口水Na+含量的极限值4 氨化混床运行优点混床运行周期长，再生次数少，运行人员劳动强度降低。酸碱耗少，具有明显的经济效益。避免氨被混床去除造成的浪费。5 氨化混床运行缺点 5.1 由于混床长时间的运行，使得树脂比较脏，增加了树脂清洗力度。5.2 对进水水质波动的适应性差、树脂置换钠离子的能力显著降低、除硅能力差。6 实际应用元宝山发电厂三期600MW机组凝结水处理采用管式过滤器+混床单处理方式，采用氢型混床时运行时间只有7-8天，不但浪费酸碱，还大大增加了人员，增加了体外再生的次数，后改用氨化运行后，运行时间大大增长，节约了酸碱消耗。具体措施如下：6.1 阴阳树脂分层 我厂体外再生阴阳树脂分离在分离塔内进行，传阴脂时留下一部分阴脂（约5-10cm）不传出,传阳脂时同样留下大部分的阳树脂，这样就避免了阳中有阴、阴中有阳现象的发生，避免了交叉污染。大大提高了阴阳树脂的分离虑。6.2 采用高纯度的再生液，尽量采用高纯度的再生液，可以尽量避免再生液所含杂质对阴阳树脂的污染。6.3