电厂化学水处理之凝结水处理

第五章凝结水处理

火力发电厂锅炉的给水由汽轮机凝结水和锅炉补给水组成。凝结水是锅炉给水的主要

组成部分，它的量占锅炉给水总量的90$以上。由此可知，给水质量在很大程度上取决于凝

结水的水质。因此对给水质量要求很高的现代高参数机组，除了锅炉补给水需进行净化处理

外，凝结水也需进行净化处理。由于这是对含杂质很低的水进行深度处理，因此又称凝结水

精处理。

第一节概述

一、凝结水的污染

火力发电厂的汽轮机凝结水是蒸汽在汽轮机中作完功以后冷凝形成的。照理，凝结水应

该是很纯净的，但实际上在形成过程中因某些原因会受到一定程度的污染，这些原因大致有

以下几方面。

1.凝汽器漏冷却水

凝结水污染的主要原因之一是冷却水从汽轮机凝汽器不严密的部位漏至凝结水中。凝汽

器不严密部位通常是在凝汽器铜管与管板的连接处，因为在汽轮机的长期运行过程中，由于

工况的变动必然会使凝汽器内产生机械应力，所以即使凝汽器的制造和安装质量教好，在使

用中仍然会发生铜管与管板的连接处严密性降低，冷却水漏入凝结水中的现象。

根据对许多大型机组的凝汽器所做的检查得知，汽轮机凝结水受冷却水污染的现象不可

能完全消除。在正常运行情况下，有少量冷却水渗漏到凝结水中的现象称为凝汽器渗漏，严

密性很好的凝汽器可以做到渗漏量为汽轮机额定负荷时凝结水量的0.0035ko.01%,一般为

o.oro.05%。

当凝汽器的铜管因制造缺陷或腐蚀而出现裂纹、穿孔或破损时，或者当铜管与管板的固

接不良或遭到破坏时，则的冷却水漏到凝结水中量会显著的增大，这种现象称为凝汽器渗漏。

当冷却水漏入凝结水中时，该冷却水中各种杂质都将随之混入凝结水中。凝结水因漏入冷却

水而增加的含盐量与凝汽器泄露率和冷却水含盐量密切用关.凝汽器泄漏对凝结水的污染程

度还与汽轮机的负荷有关，因为汽轮机的负荷很低时，凝结水量大为减少，但漏入的冷却水

不因负荷的变化有多大变化，所以凝结水水质的恶化更为明显。

2.金属腐蚀产物的污染

发电厂水汽系统的设备和管道，不可避免地要发生腐蚀，机组启动时，在水和蒸汽的冲

刷下，这些腐蚀产物会进入凝结水中，腐蚀产物的主要成分是铁和铜的氧化物，其生成与许

多因素有关，如：机组负荷的变化、设备停用期间保护的好坏、凝结水的pH值、给水的溶

解氧及C0?含量等。在这些因素中，凝结水中铁铜受机组负荷变化的影响最为敏感，因为负

荷的变化会促进设备及管壁上腐蚀产物的脱落，导致凝结水铁铜含量明显升高。测定数据表

明，机组启动过程中铁铜含量比正常运行值要高十几倍甚至几十倍，致使长时间的冲洗才能

达到正常值。

凝结水中金属腐蚀产物进入锅炉后，将在冷水壁管中沉积，并进一步诱发腐蚀，所以凝

结水中的腐蚀产物必须予以清除。

此外，在补给水处理系统运行不当或事故情况下，也偶而会带入溶解盐类，但在正常情

况下，由锅炉补给水带入的溶解盐类是很微少的。

综上所述，在机组运行的过程中，凝结水会受到一定程度的污染，为此凝结水精处理就

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成为高参数火力发电厂水处理的一项重要任务。

二、凝结水处理的目的

随着锅炉机组参数的提高，给水水质对机组安全运行越来越重要，所要求的给水水质

也越来越高，直流锅炉及亚临界压力及以上汽包锅炉的凝结水水质标准列于表27。从这些

标准的数值来看，在机组的长期运行中，要想稳定地达到这些要求，不对汽机凝结水进一步

处理是很难实现的。

根据凝结水被污染引入杂质的类别，所以凝结水处理的目的是：

（1）去除凝结水中的金属腐蚀产物：

（2）去除凝结水中的微量溶解盐类。

表2-1亚临界机组凝结水水质标准

锅炉参数硬度溶氧电导率SiO?Na'

(umol/L)(ug/L)(25℃,H'uS/cm)(ug/L)(ug/L)

15.68-18.62MPa20.3330W0.3保证炉水Si0?合WO

格

三、凝结水处理的适用范围和系统组成

1、结水处理应考虑的因素

汽轮机凝结水是否要进行处理，取决于多方面的因素，综合起来有以下几个方面：

（1）锅炉的炉型和机组的参数；

（2）冷却系统特性和冷却水水种类（淡水、苦咸水或海水）；

（3）凝汽器的结构及铜管的管材；

（4）机组的负荷特性，即基本负荷还是调峰负荷。

2.适用范围

凝结水是否需要处理以及处理量多少，均与锅炉的型式（汽包炉'直流炉）、参数、有

无分离装置、凝汽器的结构特点（冷却方式、冷却水含盐量等）以及机组运行特性（带基本负

荷、尖峰负荷、启停次数等）有关。

（1）直流炉。超临界压力直流炉给水水质要求较高，因此，对它的凝结水需要进行全部

处理。

高压和亚临界压力直流炉的给水，一般只需要进行部分处理；至于处理量的多少，取决

于锅炉有无汽水分离器、凝汽器有无泄漏的可能以及运行的启停次数等。

（2）汽包炉。对于装有汽水分离装置和给水清洗装置的超高压锅炉的给水，其凝结水是

否需要处理，可根据所使用冷却水的情况而定：如果冷却水是淡水，一般其凝结水不需要处

理；如果冷却水是海水或苦咸水，一般其凝结水需要进行处理，处理量为50~100$。

3.凝结水处理系统的组成

结水处理系统由过滤和除盐两部分组成。过滤主要用来去除水中的金属腐蚀产物，除盐

用丁除去水中的溶解盐类，在除盐装置除水管上应安装树脂捕捉器，用以截留混床可能漏出

的破碎树脂。

出于对机组安全经济性考虑，在火力发电厂亚临界压力及以上参数的汽包锅炉机组及直

流锅炉机组中，设置凝结水精处理已成为一种普遍发展的趋势。

第二节凝结水过滤

清除凝结水中的杂质，主要采用两种方法：过滤法和混合离子交换法。

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一、过滤法。凝结水中所含的悬浮物和金属腐蚀

产物，可在混床除盐前用过滤方法除去，以保证混床

设备的有效运行。目前，电厂中使用的过滤设备，有

覆盖过滤器和电磁过滤器两种。

1.覆盖过滤器。凝结水处理的前置过滤设备，多

采用纤维素（纸粉）覆盖过滤器。它的作用是除掉凝结

水中的铁、铜氧化物和一些机械杂质，以保护混床不

受污染。

（1）结构。覆盖过滤器可分为本体和过滤元件两

部分，in®13-11所示。

第一部分是过滤器本体。它是由上封头8和筒体

9组成。

上封头的顶部中间位置为出水管，与出水管相连

处装有出水集水漏斗3,集水漏斗上部为空气集聚区，

做为反洗爆膜用。图13-11覆盖过滤器结构

过滤器的筒体是由圆筒和锥体焊接而成的。圆筒1—水分配罩：2一滤元：3—集水漏斗：

4一放气管：5一取样管及压力表：6—取

四面上下对称共开有八个窥视孔7。在锥体进口上端样糟：7—观察孔：8一上封头；9一木体

装有蘑菇形水分配器1,分配器上开有透水孔，可使

水流均匀平稳上升。

第二部分过滤元件。过滤元件是由滤元2、多孔

板和定位圈网组成。

滤元是由不锈钢或工程塑料（聚飒）制成的管件，管件外表有许多条凸齿和齿槽。在每条

齿槽中开有许多直径为3亳米的小孔，而这些小孔的齿槽的上下部位是不均匀分布的。上部

的孔距大，孔数少；下部的孔距小，也数多。要过滤的水就是从这些小孔进入滤元管内，再

流向出水集水漏斗。此外，在滤元凸齿上刻有螺纹，并沿着螺纹绕有直径为64毫米的不锈

钢丝，丝距为0.3毫米。

多孔板是用上下面均衬有橡胶的钢板制成，钢板上有许多孔，滤元的上端就吊装在多孔

板的孔上。这样，多孔板既可以起固定滤元的作用，又可以起划分过滤区和出水区的作用。

定位圈网是用2亳米厚的扁网焊成，网的圈数与多孔板的孔数相对称。滤元的下端就固

定在圈网上，以减少滤元的运行中的摆动。

（2）运行操作。覆盖过滤的运行操作，分为：铺膜,过滤和反冲爆膜。

1）铺膜。先有铺料箱内放入一定量的水，再加入滤料，并搅拌成2$左右的悬浊液。然

后利用铺料泵把滤料悬浊液打入灌满水的过滤器内，当此悬浊液流经滤元时，就有一部分滤

料铺在滤元上，其余悬浊液乂回到铺料箱内。这样反复循环铺料，就能在滤元上铺一层滤膜。

一般滤膜厚度为3~5亳米，

铺膜的流速应先慢后快：铺膜开始阶段的流速，应保持在2.5~3.0米/时；待滤膜初步

形成后，可逐步提高流速至5~10米/时。这可以起压实滤膜的作用。

正常情况下，滤料成谟时间为15~20分钟，从铺膜开始到压实完结约需30~40分钟。

2）过滤。当膜铺完后，将铺料循环系统转换至过滤运行，应保持过滤器内有水流动，

以防止滤膜因失水而脱落，投入运行前，应排掉系统内和设备内的死角所沉积的滤料，待出

水合格后，即可投入运行，

运行初期，滤膜阻力很小，过滤器的出、入口之间的压差为0广05公斤/厘米，随着

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电磁过滤器的除铁效果与机组运行工况、启动前机组停用保护状况等因素有关。机组在

正常运行条件下，除铁效率在90舟以上，出口含铁量为10ppb以下。

电磁过滤器的设备小、效率高、操作简单，可用于较高温度的水处理。因此，它可以设

置在除氧器以后。目前，这种设备在我国电厂中已开始用做凝结水处理的前置过滤器。

二、混合离子交换法

凝结水是由蒸汽凝结而成，虽然它的水质纯度比较高，但是仍然不能满足高参数锅炉或

直流炉对给水水质的要求。为了进一步除去凝结水中的盐类，常采用混合床离子交换器（即

混床）处理。

目前，在我国凝结水处理系统中，主要是采用H—0H型混床。在用NH,或N2H4处理给水

的发电厂中，从运行的经济性考虑也有用NH4-OH型混床的。

1.NH4一OH型混床。阳树脂为RNk阴树脂为ROH的混床，叫做铁-氢氧型混床（NHLOH

型混床）O

（1）为什么要采用NH,.-OH型混床。在热力发电厂中为防止汽水系统的腐蚀，常分别在

化学补给水管和除氧器下降管的部位向水中加入N&或N,H,（联氨）。这些挥发性药品除一部

分发生作用外，其余部分均以N&的形式进入凝结水中。当这种含NH3的凝结水，通过氢-氢

氧型混床时，便同RH树脂发生下列反应：

RH+NH；-*RNHu+H*

混床中RH树脂，全部转换为RNH,以后，凝结水中的NH；就要穿过树脂层随水流出。由于

出水中有NH；,就会使水的导电度升高。当出水导电度超过标准时，H-OH型混床应停止运行。

显然凝结水中NH3含量较高时，H-OH型混床运行周期很短，再生次数频繁，酸、碱耗大。为

了防止汽、水系统的腐蚀，又不得不向给水中再加州3,这样运行很不经济。

为了延长混床的运行周期，降低水处理成本，当混床运行到RH树脂全部转换为RNH,时，

继续运行。此时交换器内的阳树脂为RNH,型；因为凝结水中酸根含量很少，所以交换器内

的阴树脂绝大部分仍是ROH。在这种情况下，混床即为NH「OH型混床。这种混床运行时，其

反应按下式讲行：

RN&+Na'TRNa+NH；

ROH+HSiOJ->RHSi03+0H

从上述交换反应中可以看出，采用NH「OH型混床运行时，有两个特点：一是出口水中

含有加3（或NH,OH）,因而给水系统中不需要再加氨；二是正常情况下，凝结水中的Na等金

属离子和HSiO三等酸根离子含量很少，所以NH「OH型混床运行周期长。一般NH「OH型混床

比H-OH型混床运行周期增加5~10倍。

（2）NH「OH型混床树脂的再生问题。铉-氢氨型混床的设备和运行操作；与一般混床基

本相同。但是，NH.-OH型混床树脂的再生效果要求较高。为此，我们着重讨论一下NH.-OH

型混床树脂的再生问题。

用NH「OH型混床处理凝结水，要求树脂再生必须彻底。实验和理论计算表明，再生后

的阳树脂中RNa树脂的残留量应在0.5$以下（或者是RN%树脂应在99.5%以上）；再生后的

阴树脂中RCI树脂残留量应在5席以下（或者是ROH树脂应在95%以上）。否则，出水多含量和

导电度都会较高。

NH「OH型混床树脂再生的顺序为：首先是阴、阳树脂分层，然后阴、阳树脂分别再生，

最后分别对阴、阳树脂进行氨循环。

第一步是使阴、阳树脂分层彻底，如果分层不彻底，当阴树脂用NaOH再生时，混杂在

阴树脂中的阳树脂，就会转变为RNa树脂，当阳树脂用HCI再生时，混杂在阳树脂中的阴树

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脂，就会转变为RCI树脂，这样就会降低树脂再生效果。因此，阴、阳树脂分层是否彻底,

是提高树脂再生效果的关键问题。

阴、阳树脂分层有许多方法，这里我们介绍体外再生浮选法。这种方法是将失效的树脂

从运行的交换器内转移到专用的再生器（体外再生器）内，然后向再生器内通入10~16%的氢

氧化钠溶液（其比重为浸泡，由于阴树脂的比重小于1.11,所以阴树脂浮起，由

于阳树脂比重大于1.2,所以阳树脂沉在NaOH溶液底部。待阴、阳树脂彻底分层后，将上

部的阴树脂送至阴再生器内，然后对阴树脂进行清洗。

第二步是阳树脂的酸再生。先清洗阳树脂，然后将盐酸（或硫酸）再生液通过被NaOH溶

液转成为RNa的树脂层，使RNa树脂转变为RH树脂，然后清洗阳树脂。

第三步是用0.5~1.0%的氨水，分别对阴再生器内的ROH树脂层和阳再生器内的RH树脂

层进行循环处理，使阴树脂层中混有少量的RNa树脂转变为RNH,,使RH树脂转变为RNH,树

脂。这一步通常称为氨化处理。

用NH.-OH型混床运行时，凝结水中不应漏入生水。因为生水含盐量大，会使混床出水

中的NH；增多，引起汽水系统中铜部件的腐蚀。另外，还应有备用的H-OH型混床，用以调

节NH-OH型混床处理后的凝结水的pH值。

2.无前置空气擦洗混床。目前，我国凝结水处理系统中已开始采用无前置体外再生空

气擦洗高流速混床。这种混床内装的是我国生产的大孔型阴、阳树脂。混床前取消了过滤设

备，运行流速为120米/时左右。无前置混床既能除掉凝结水中氧化铁等悬浮物，又能除掉

水中可溶性的盐类，出水水质较好。用这种设备处理水，在正常情况下，出水导电度为

0.09~1.0微姆/厘米，含钠量为2~3亳克/升，SiOz含量约为5微克/升，含铁量约为5微克

/升。

无前置空气擦洗混床与一般体外再生混床相比，在结构上是相同的，仅是在树脂再生操

作中增加了空气擦洗的工艺，也就是在每次再生前，均对树脂进行空气擦洗，以例清除树脂

表面的氧化铁等悬浮物。

空气擦洗是在再生器内进行的。当树脂从运行的交换器内全部转移到再生器内以后，将

再生器内的水位降至树脂层上200毫米左右，关闭排水门按以下步骤进行空气擦洗：

（1）全开进空气门，鼓入压缩空气2分钟左右，关闭进空气门；

（2）开进水门和排水1,以每小时20~30米的流速，从上至下的淋洗树脂3~5分钟。

重复上述空气擦洗操作，直至淋洗排水澄清为止。

无前置高流速混床，由于取消了前置过滤器，因而简化了凝结水处理系统，减少了设

备操作，也减少了系统的阻力，节省了动力消耗。

第三节凝结水混床系统及运行

一、混床与热力系统的连接方式

由于树脂使用温度的限制，凝结水混床在热力系统中一般都设置在凝结水水泵之后、低

压加热器之前，这里水温不超过60,能满足树脂正常工作的基本要求。

1.低压凝结水混床与热力设备的连接方式

在该系统中，混床连接在凝结水泵与凝结水升压泵之间，如图3-1所示。由于凝结水

泵在1-1.3MPa压力下运行，所以混床是在较低压力下工作的，为了能将经混床处理后的水

再经过低压加热器送入除氧器，需在混床之后设置凝结水生压泵。此外，在该系统中，为了

便于凝汽器热井及除氧器水位的调节，系统中还设置密封式补水箱，除盐水先补进水箱中，

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再送入凝汽器，当除氧器水位高时，部分凝结水可以返回到补水箱。

2.中压凝结水混床与热力系统连接方式

为了解决由于凝结水泵压力较低而出现的问题，可以将水泵的压力升至4MPa,从而取消

凝结水升压泵和补给水箱，凝结水泵将水送入混床处理后，借助剩余水头再将水经低压加热

器送至除氧器。在该系统中，凝结水混床在较高压力下运行，故称中压凝结水混床系统，与

热力系统的连接方式如图

二、凝结水混床系统

我厂凝结水精处理采用中压凝结水混床系统，系统的流程为：凝结水T凝结水泵T混床

一轴封冷却器T低压加热器。每台机组配二台体外再生空气擦洗高速混床系统，精处理设备

按2X50$配置，凝结水100舟处理。凝结水混床系统如图

1.高速混床

高速混床为垂直压力容器，采用碳钢焊制，橡胶衬里。内部结构如图。混床上部的水分

配装置使进水经挡板反溅至交换器的顶部，再通过进水挡圈和布水板止的水帽，使水流均匀

地流入树脂层，保证了良好的进水分配效果。混床底部的集水装置采用双盘碟型设计，盘上

安装有双流速水帽，出水经水帽流入混床的出水管。另外，混床内还设置有压力平衡管，可

平衡床内的压差。我厂凝结水混床直径为2200mm,流速100720m/h,单台出力380-456m3/h,

设计压力3.5MPa,计温度55℃,阳、阴树脂体积比3:2,树脂层总高度为1000mm。

2.脂捕捉器

混床出口安装有直径为500mm的树脂捕捉器，用于截留混床出水可能带有的破碎树脂。

树脂捕捉器为碳钢衬胶设备，设计压力3.5MPa,设计温度＜55℃。内部滤元采用1Cr18Ni9Ti

不锈钢材料制成。树脂搏捉器配备有差压变压器，具有差压显示和报警功能，并配有冲洗滤

元的管道系统。

3.旁路

高速混床系统进、出水母管间设有DN300可调节电动蝶阀旁路。当其中一台混床失效停

运时，旁路门自动开启50%流量的开度，当两台混床同时运行时，旁路能自动关闭。当系

统压差超过设定值（0.35MPa）时或凝结水温超过设定值（50C）时，旁路阀门自动全开，

同时关闭混床进出水阀门，上述值恢复正常时，旁路阀门自动关闭，混床重新投入运行。

4,再循环单元

混床系统中设有再循环单元，以供混床投运初期出水不合格时再循环处理。再循环单元

由小159X4.5管路、再循环泵进水阀，IH1150-315型再循环泵'再循环泵出口阀和混床进

水阀组成。

三、凝结水混床运行方式

机组在正常运行情况下，二台混床处于连续运行状态，凝结水经处理后进入热力系统。

当一台混床出水不合格（电导率＞0.2uS/cm）或进口压力差超过0.35MPa时，将旁路伐打开

50%流量的开度，同时将该混床退出运行。将失效树脂送至再生系统，并将贮丛塔中已再生

清洗并经混合后的树脂送入该混床中。

在混床投运初期，如果出水水质不能满足要求，则通过再生单元，用再循环泵将出水送

回该混床进行循环处理，直至出水电导率合格，即可打开该混床出水阀，并随即调节旁路流

量或关闭旁路阀。

凝结水混床失效标准：电导率＞0.2uS/cm或混床出口压差＞0.35MPa。此外，当混床进水

温度高于50℃时，为了保护树脂，此时旁路阀自动打开，同时关闭混床入口阀，停止混床。

混床运行操作由十个步骤构成一个循环。这十个步屏是：

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（1）升压；（2）循环正洗；（3）运行；（4）卸压；（5）树脂送出；（6）树脂送入；

（7）排水；（8）树脂混合；（9）沉降;（10）充水。

下面依次介绍每一步操作及作用。

1.升压

混床由备用状态表压力为零生到凝结水压力的过程称升压。为使混床压力平稳逐渐上升,

专设（1/2）小管径升压进水管，以保证小流量进水。若直接从进水主管（4）219X7）进水，

因流量大进水太快，会造成压力聚增，可能引起设备机械损坏。所以升压阶段禁止从主管道

进水升压。当床内压力升至与凝结水压力相等时，再切换至主管进水。

2.循环正洗

同补给水混床一样，凝结水混床再生混合好的树脂在投运前需要经过正洗出水水质才能

合格。不同之处是，凝结水混床正洗出水不直接排放而是经过专用再循环单元送回混床对树

脂进行循环清洗，直至出水水质合格。正洗循环使用，可节省大量凝结水，减少水耗。

3.运行

运行是指混床除腐蚀产物和除盐制水的阶段，合格的混床出水经加氨调节pH值后送入

热力系统。

运行过程中应注意监测各种运行参数，当出现下列情况之一者，则停止混床运行：

<1）出水水质超过SD163-85规定的数值；

（2）混床进水压力大于3.5MPa；

（3）凝结水水温高于50；

（4）进入混床的凝结水铁含量大于1000ug/L；

（5）配套机组停止运行。

第（1）种情况是混床正常失效停运，出水水质不合格表明混床需要再生；其它为混床

非正常停运或非失效停运，遇到这些情况时，混床只需停匀不需要再生，等情况恢复正常后

又继续启动运行。

混床失效停运须经下述4-10步操作，才能重新回到备用状态。

4.卸压

混床必须将压力降至零后，才能解列退运行。卸压是用排水方法将床内压力降下来，直

至与大气压平衡。

5.树脂送出

是指将混床失效树脂外移至体外再生系统。其方法是启动冲洗水利用冲洗将混床中失效

树脂送到体外再生系统的分离塔中。

6.树脂送入

混床中失效树脂全部移至分离塔以后,再将树脂贮存塔中经再生清洗并混合好的树脂入

混床。

7.排水

树脂在送入混床过程中会产生一定程度的分层，为保证混床出水水质，需要在混床内通

入压缩空气进行第二次混合。但是水送树脂完成后，混庆中树脂表面以上有较多的积水，若

不排除，会影响混合效果。因为停止进气后，阳阴树脂会由于沉降速度不同而重新分开。为

了保证树脂混合效果，必须先将这部分积水放至树脂层面以上约100-200mm处。

8.树脂混合

用压缩空气搅动树脂层，打乱阳、阴树脂的分层排列状态，达到阳数值与阴数值的均匀

混合。

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9.沉降

被搅动均匀的树脂自然沉降。

10.充水

充水就是将床内充满水。因为树脂沉降后，树脂层以上只有100-200mm深的水层，如果

不将上部空间充满水，运行启动过程中树脂层中容易脱水而进入空气。

至此，混床进入备用状态。

第四节混床树脂的分离及体外再生

凝结水混床常采用体外再生方式，体外再生系统有三个主要功能:一是分离阴、阳树脂，

二是空气擦洗树脂除去金属腐蚀产物，三是对失效树脂进行再生和清洗。

体外再生系统中包括下述子系统：

（1）用于树脂分离、再生、贮存的系统；

（2）用于酸碱贮存、计量、投加的酸、碱系统；

（3）用于树脂反洗、清洗、输送及稀释再生剂的自用水系统；

（4）用于擦洗树脂、混合树脂的压缩空气系统。

本章首先介绍混床树脂的分离，然后详细介绍我厂混床体外再生的有关内容。

一、混床树脂的分离

提高混床树脂再生度的前提之一就是再生前将阴、阳树脂完全分离，这是混床能否在运

行由H/0H型转为NH4/0H型运行的关键。下面简要介绍目前较为常见的几种树脂分离技术。

1.中间抽出法

当失效的混合树脂在分离塔（兼作阳再生塔）中反洗分层后，在阳阴树脂的分界面处会

有一层混脂层，将混脂层上部的阴树脂送出至阴再生塔后，再将中间的混脂层（约占混床树

脂总体积的15-20$）从分离塔中抽出，送入混脂塔内，在下一次的再生中参与树脂的分离，

阳树脂留在分离塔中进行再生。

2.二次分离法

混床失效树脂在阳再生塔反洗再生分层后，将上部的混脂和阴树脂层一起送入阴再生塔

中。当阴再生塔进碱再生后，混杂在阴树脂层中的阳树脂会转变为钠型，从而使阳树脂与阴

树脂的密度差增大，可在阴再生塔中进行一次反洗分离。

3.锥形分离法

混床失效树脂在锥形分离塔（兼作阳再生塔）内反洗分层后，从锥形分离塔底部送出阳

树脂，在树脂输送的过程中利用树脂输送管上的检测仪器来检测阴树脂的界面，当阳树脂输

送完毕后，再将混树脂送入混脂罐，待下次再参与树脂的分离。阴树脂留在分离塔中进行再

生。由于树脂分离塔的底部为一锥形体，树脂分离界面处的树脂很少，从而减少了中间混合

树脂的数量，提高了阳、阴树脂的分离效果。

4.完全分离法

完全分离法又称高塔分离法（Fullsep）,是美国U.S.F集团推出的一种树脂分离方法。

该塔的特点是塔的下部为一个直径较小的长筒体，上部为直径扩大的锥体，其独特的结构符

合阳、阴树脂分离的水力学要求，从而保证了在失效树脂的分离过程中阳树脂层可充分膨胀,

而阴树脂也不会从分离塔的上部被冲出，这样可以使阳、阴树脂得到完全的分离。我厂凝结

水混床体外再生系统中采用的就是这种分离工艺。

二、混床的体外再生

9

1.系统

我厂本期二台机组的四台混床共用一套体外再生系统，如图4-1所示。该系统为三塔

式系统，由树脂分离塔（SPT）.阴树脂再生塔（ART）、阳树脂再生/混合/贮存塔（CRT）,以

及罗茨风机组组成，为低压系统。在与混床有联系的管路上安装了安全阀门，以防止中压系

统的压力进入再生系统。

2.设备简介

（1）树脂分离塔。分离塔的作用是：空气擦洗树脂除去腐蚀产物；水反洗使阴、阳树脂

分离；暂时贮存未完全分开的“界面树脂”，以待下次分离。

分离塔采用碳钢制，橡胶衬里。其结构特点在于上大下小，下部是一个细长的筒体，直

径1300mm,高4464mm，上部是一个直径逐渐扩大的倒锥体，直径最大处为2100mm,设备总

高度为8611mm。塔体上设有失效树脂进口和阴、阳树脂出口，以及进水口和排水口（兼作

反洗进水和进压缩空气）。塔体上还设有上入孔、侧入孔，沿塔高共设有7个视孔，用于观

察塔内树脂状态。体内有布水装置和孔板水帽式排水装置，设计压力为0.69MPa。分离塔结

构如图4-2所示

分离塔的特殊结构能起到以下作用：

①反洗时水流呈均匀的柱状流动

②塔内没有会引起搅动和影响树脂分离的中间集管装置，所以反洗、沉降及愉送树脂时

能将内部搅动减到最小

③将分离塔的断面减小，使高度和直径的比例更加合理，减少了树脂混脂区的容积。

④上部倒锥体提供了阳树脂充分膨胀，而阴树脂又不被冲走的空间；下部的细长筒体使

阴阳树脂界面处有近1米高的隔离树脂层保留在分离塔中，从而保证了阴阳树脂的彻底分离,

分离后阴、阳树脂的混脂率都在0.1%以下。

⑵阴树脂再生塔。阴树脂再生塔的作用是对阴树脂进行空气擦洗及再生。该塔为碳钢制

作，橡胶衬里的圆筒形结构。阴再生塔直径1200mm,高度4809mm。塔体设上入孔、侧入

孔各一个，沿塔高1303mm、2283mm、3841mm三处设有视孔，进碱装置为母管支管型式。

（3）阳树脂再生/混合/贮存塔。该塔的作用是：

①对阳树脂进行空气擦洗及再生

②阴阳树脂在此塔内进行混合

③贮存已混合好的备用树脂

阳树脂再生/混合/贮存塔直径1500mm,高度为4859mm,在2514mm、3385mm、4018

mm处设有视孔、进酸装置为母管支管型式。

阴再生塔及阳再生塔的集水装置都采用了双盘碟型装置，过滤盘上固定着数量不等的双

流速水帽。碟形的塔底结构有利于底部树脂的流动，而过滤盘上安装的双流水帽可贴近过滤

盘基础座处射出的高流速反洗水，因而可彻底搅动塔底的述职。止匕外，双盘碟形集水装置无

水流死角，塔内不会隐藏再生液。

3.工作过程

（D分离树脂。失效混床中的树脂送到分离塔后，先进行一次空气擦洗，使较重的腐

蚀产物从混床中分离出来，出水至上而下冲洗除去。再用水反洗，使阴、阳树脂分离。

待树脂分离沉降后，上部的是被分离的阴树脂，通过位于分离塔侧壁上的喷嘴被输送到

阴树脂再生塔。下部的阳树脂用水力通过位于分离塔底部的出脂管被送到阳树脂再生塔，阳

树脂的送出量是由位于分离塔侧壁上适当位置的讯号来控制的。中部为未能完成分离的“界

面树脂”留在分离塔中，参与下次分离。界面树脂区内树脂的比例为阴树脂约25%,阳树脂

10

约75%o

（2）空气擦洗。进行空气擦洗以去除树脂层中的金属腐蚀产物，这一过程主要是在再生

塔中进行的。

从分离塔分别送出已分离的失效树脂至阴、阳树脂苒生塔后，在每个塔中注水至树脂层

高度，然后由再生塔下部通入低压空气对树脂进行擦洗，使杂质从树脂表面分离。在空气擦

洗的同时，从再生塔底部的集水装置进水，使塔内水位上升，并使树脂膨胀至50$处，此时

关闭塔顶的排气阀。从而在塔内形成一个圆顶帽形空气室。然后停止进空气和水，同时开启

上部再生液分配装置排水湖及底部集水装置排水阀,使带有杂质的水从上、下两处急流排出。

一般较大颗粒的杂质从塔底部排出，而细小的杂质从上部再生液分配装置排出。由于再生液

分配装置及集水装置的缝隙恰比树脂颗粒略小，因此能在冲洗时防止树脂流失。

冲洗结束后，开排气阀使塔内压力降低，进水使水位回升至树脂层高度处，再生重复下

一次擦洗及冲洗，直到树指被擦洗干净。

（3）树脂的再生。树脂擦洗干净后，接着分别对阴树脂再生塔和阳树脂再生塔中的树脂

进行再生、清洗，之后将阴树脂送入阳树脂再生/混合/贮存塔，用压缩空气混合后备用。

4.操作步骤

凝结水体外再生操作土补给水混床复杂，这里从失效混床树脂送入树脂分离塔之后开始,

叙述再生操作的原则性步骤。

（1）分离塔中失效树脂的擦洗、分离及送出。

①分离塔的水排至树脂层以上约100mm处,启动罗茨风机对树脂进行空气擦洗10min,

并用水自上而下淋洗树脂层5min。

②树脂分离塔的顶部通入空气进行顶压排水，使水位降至树脂层一定的高度。

③启动反冲洗水泵，由下而上对分离塔中树脂进行反洗。反洗初期，采用50m/h（超过

了两种树脂的临界沉降速度）的高流速将整个树脂层快速提升到树脂分离塔上部的锥体部分。

调整阀门的开度，使反洗的流速先降至阳树脂的临界沉降速度以下，然后再降至阴树脂的临

界沉降速度以下，使树脂沉降分层。

④分离塔中阴树脂由阴树脂出脂管送至阴再生塔,直到分离塔阴树脂出口底线界面以

上树脂输送完。

⑤对分离塔内的树脂进行第二次分离后，下部的阳树脂由底部出脂管送至阳再生塔，

直到树脂界面至液位开关处为止。混脂层留在分离塔中参加下次失效树脂的分离。

（2）阴再生塔中阴树脂的擦洗及再生

①水至阴树脂层以上约100mm或中部排水阀不出水为止。

②由阴再生塔下部交错进气、泄压对阴树脂进行擦洗至树脂清洗干净。

③由阴再生塔上部进压缩空气吹洗器壁。

④阴再生塔进水至诲位信号显示，接着进稀碱液一一置换一一清洗。

⑤最后清洗至阴再生塔出水电导率不大于10uS/cm。

（3）阳再生塔中阳树脂的擦洗和再生。与阴再生塔中阴树脂的擦洗及再生步骤相同。

（4）阴树脂输送至阳再生塔及阴阳树脂的混合、贮存

①将阴再生塔内的阴树脂水力输送到阳再生塔，由视孔检查证实阴树脂已彻底输送完

为止。

②冲洗树脂输送管道。

③阳再生塔重力排水至树脂层以上约100mm处或中部排水阀不出水为止。

④阳再生塔下部进压缩空气，进行阴阳树脂混合。

II

⑤阳再生塔进水对混合树脂进行最终漂洗至出水电导率不大于0.2uS/cm漂洗结束。

当漂洗出水的电导率大于0.2uS/cm时需将树脂从阳再生塔送回分离塔,重新进行分离、

擦洗和再生操作。

四、凝结水处理系统

凝结水处理系统，基本上由前置过滤器和混床串联组成，其中主要是混床。

前置过滤器如果采用纤维素覆盖过滤器，它的作用是除掉水中的铁、铜氧化物，保证混

床能够有效运行。

混床的作用是除去凝结水中的盐类，当系统中不设前置过滤器时，混床还有清除氧化铁

等悬浮物的作用。

为了截留混床出水中随水流出的破碎树脂，在混床后串联一个由管状滤网构成的树脂捕

捉器，以免树脂随给水进入锅炉。表13-7列出四种凝结水处理设备的布置方式。

表13-7凝结水处理系统

凝结水处理设备的布置特点

系统中设有旁路，处理量可

调节。

设备运行压力高，工作压力

可达25公斤/厘米2

处理量可以调节。

设备运行压力较低，水处理

---系统中增加一台升压泵

,24设有凝结水箱，运行比较安

全，便于控制

凝汽器分段隔板区的水，单

独抽出处理

^9——

注1—凝汽器；

2——凝结水处理设备（曰前置过滤器、混床和树脂捕捉器串联组成或由混床、树脂捕捉^串联组成）；

3—低压加热器；

4------除氧器；

5——凝结水箱。

第五节：本厂凝结水处理设备及系统

一、系统设计说明

1.凝结水精处理系统技术参数：

a）单机凝结水量

正常流量690m7h

最大流量772m3/h

b）每台精处理设备流速

12

正常流速^100m/h

最大流速Wl20n/h

c）凝结水泵压头

运行压力3.OMPa

水泵关闭压力3.8MPa

d）凝结水温度

设计温度55C

运行温度：50C

e）树脂比率

体积比阳：阴=3:2

2.系统设计说明

“高塔分离法”技术的树脂分离工艺不需要化学药品和复杂装置进行阳、阴树

脂分层，仅采用了水力反洗分层，操作简单，可延长树脂使用寿命。

凝结水精处理装置不仅能有效地应付凝汽器的少量泄漏，还具有连续地去除热

力系统运行及机组启、停时所产生的腐蚀产物以及连续地去除凝结水、补给水中带

入的Si（h和其它杂质的功能，另外该系统有助于减少机组启动时冲洗水的损失和使

凝结水含铁量尽早合格，进而对加速机组启动投运具有十分显著的效果。

凝结水精处理系统采用深层混床时，不但要考虑混床本体的设计，树脂的选择

和配比，更应重视树脂分离再生技术的选择。为保证混床正常运行，阳、阴树脂分

离后，保证阳树脂在阴树脂中的含量小于0.1%和阴树脂在阳树脂中的含量（即交叉

污染）小于0.1%。为此，供方采取以下技术措施：

先进的混床内部结构设计，使树脂卸出率大于99.9%o这就大大降低了因残留在混

床内部的失效树脂直接影响混床出水水质的机率；

其次采用“高塔分离法”树脂分离再生技术，它可以使阳阴树脂达到很彻底的分离

水平，是当前有代表性的先进技术。

“高塔分离法”再生系统由树脂分离罐（SPT）、阴树脂再生罐（ART）、阳树脂再

生兼树脂贮存维（CRT）以及有美泵、风机等组成。树脂分离耀（SPT）,由下部直径相

对较小的圆柱形沉降区和上部倒锥形树脂收集区组成。根据均粒阳、阴树脂临界沉

降速度不同的特点，再利用分离罐上部直径大于下部，形成倒锥形的特殊形状，在

上部收集区，水流速度在沿轴线向上方向逐步递减，避免树脂压实，有利于树脂分

层，下部直径相对较小的圆柱形为树脂沉降区。用水力反洗的方法，借水力反洗时

反洗强度的调节，使阳、阴树脂在树脂分离罐内分层和分离。

树脂分离和再生步骤如下所列：

凝结水精处理混床内失效树脂被送入分离罐（S"）中，先进行初步的空气擦洗，

然后再进行反洗分层。先以高速水流（44〜49m/h）由SPT罐下部进入，将失效树脂

全部托起至上部收集区。

第一步树脂的分离和分层

首先使反洗流速降低到阳树脂的临界沉降速度，维持一段时间，使得阳树脂积

聚在上部锥形和下部圆柱的分界面以下，形成阳树脂层，然后再慢慢降低反洗流速

使阳树脂慢慢地整齐地沉降下来。阳树脂层沉降的司时，阴树脂也要开始沉降，当

反洗流速降低到阴树脂临界沉降速度时，仍以此流速维持一段时间，使得阴树脂积

聚在上部锥形和下部圆柱的分界面以下，形成阴树脂层，然后再慢慢降低反洗流速

一直到零，使阴树脂慢慢地整齐地沉降下来。

上述反洗分层操作可重复进行，以使分离罐（SPT）中阳、阴树脂能彻底分层。

13

这种工艺的关键是控制恰当的反洗分层流速以及能使阳、阴树脂分别沉降时的分离

速度。欲掌握分离流速，则必需选用粒度均一的树脂，并预先测定其沉降速度，

为使在SPT罐内获得满意分离效果尚须有：反洗时有均匀的柱状流动；反洗、

沉降、输送树脂时，内部搅动应减到最小，将分离罐的横截面减到最小，以优化高

度与直径比例，减小树脂交叉污染区的体积；选用合适的树脂。

第二步树脂的移送

树脂水力分层后，阴树脂从树脂分离罐（SPT）的阴树脂排出口排出，阴树脂排出

口高出阳、阴树脂交界面，目的是为防止在输送阴树脂时夹带阳树脂，即在树脂分

离罐内留I、一定的混脂层。同样在排出阳树脂时在树脂分离辘内也留卜一定容枳的

混脂层，因此树脂分离罐内树脂层的控制点要高于混脂树脂层的高度，也即在树脂

分离罐底部排出阳树脂时，在树脂层高控制点处设有特殊超声波料位开关与底部阳

树脂排出阀门连锁，当树脂层高低于树脂层高控制点时，关闭底部排脂门，在分离

罐内留下一定量的混合树脂，并和下一批失效树脂一起参加下一次分离。混合树脂

层高约0.90〜1.0米。移送树脂时水分上下两路进入SPT罐以使床层平稳下移。

“完全分离法”再生系统保证阳、阴树脂分离后阳树脂在阴树脂中的含量和阴

树脂在阳树脂中的含量均小于0.1%（一般正常情况可达0.07%）。

第三步阳、阴树脂的擦洗、再牛及夫除碎树脂

阳、阴树脂分别在阳再生罐（CRT）和阴再生罐（ART）中进行擦洗再生。阳、阴树

脂分别移送到CRT和ART后，关闭上部进水阀，经底部排水降低水的高度至树脂层

上方150mm左右，进行空气擦洗，将悬浮物从树脂表面擦洗下来，经重复反洗、空

气擦洗（擦洗次数视树脂受污染情况而定），当树脂擦洗告一段落时，水从底部排水

装置继续进入再生罐内.并使树脂床层膨胀50舟左右时，关闭再生罐上部的排气阀。

此后继续进气，使再生罐顶部形成一个有压力的（约414KPa）空气室，停止进水及空

气，同时快速打开再生液分配装置上的排水阀和再生罐底部的排水阀，由于再生罐

上部的空气室快速泄压，将水中悬浮物和碎树脂从上述两出口快速排出。再生液分

配装置和再生罐底部出水装置的间隙比破碎树脂大而比整粒树脂小，这种设计能去

除细粒、破碎树脂而截留整粒树脂。重复上述操作一直到树脂基本被清洗干净为止。

这种技术也称为“向下冲洗技术”，国内20多家电厂的凝结水精处理系统均采用该

技术。

再生系统SPT、CRT、ART三罐底部进水装置结构型式为碟形多孔板上装双速水

帽，此水帽反向水流速度远大于正向，据此特性，对完全卸出树脂极为有利。同时

对空气擦洗时去除树脂表面脏物亦有利。

每台机组配备2台凝结水精处理混床。该凝结水精处理混床在进出口压差超标或进水温

度超标或出水导电度超标或出水硅超标或出水钠离子超标时将退出运行。失效的树脂将输送

至再生系统进行物理清洗和彻底的化学再生，备用树脂将输送至精处理混床，当更换树脂后

的精处理混床出水导电度合格后继续投入运行。所有这些操作将由以微处理器为基础的可编

程逻辑控制系统（PLC）自动实现。

凝结水精处理系统按下列水质设计：

进口水质出口水质

项目启动正常运行启动正常运行

总溶解固形物（以CaCCh计）Rg/I《200050〜500W50W5*

总悬浮固体|1g/l100〜200010〜50W15/5*

全铁（以Fe计）ug/lW1000部5〜50W10W5*

14

全铜（以Cu计）ng/l5〜1005〜20/3*

溶解和未溶解的其它金属（以金W40W3

属计）ppb

pH(25℃)9.0-9.49.0-9.4

电导率(25"C)Us/cmW5W0.5<0.2^0.15*

氯离子（以CI计）200**20CW10W1*

钠离子（以Na计）pg/l这W15W5W1*

硅酸根（以SiCh计）ng/lW500W40W20W5*

这个值用于设备规范，而不能以此作为止常值。

“在机组首次启动的几个小时内、这个值可能高达4mg/1。

岬氯根的最高含量出现在凝汽管泄漏时，相当于混床仍保持运行而不被穿透，这要取

决于再生系统的设计能力，

正常运行条件时：在氢型运行条件下，精处理混床的运行周期不小于7天；在氨里运行

条件下，其运行周期不小于30天。

在再生程序步骤中可以提供跳过进酸、进碱步骤的措施，以便在再生罐中反复进行空气

擦洗。

树脂输送和再生系统运行中产生的所有废水送至废水系统进行处理。

2.1凝结水精处理混床设计说明

凝结水精处理混床为压力容器，焊接碳钢制作。其制造、试验、设计和打印记按照压力

容器的最新修订版执行。

每台容器都有一个用标准锻钢制造的、长焊颈的、侧面安装的、直径为500mm的人

孔门，除非有更大的部件进出容器需要。人孔门完整地包括人孔盖、密封垫、螺栓、螺母、

吊杆或钱链。每台容器都配有视镜，视镜由耐腐蚀、耐*击的透明材料制作，并满足设计的

压力和温度的要求。每台容器有两个视镜，一个位于正常运行的树脂层高度，另外一个将监

视树脂的反洗膨胀。所有混床、阳阴树脂再生罐、树脂分离罐等的人孔、窥视镜等内表面与

设备内表面平齐，不残留树脂。

根据需要为每台凝结水精处理混床提供所有必要的连接件。所有连接件为满足设计压

力和温度下的标准法兰。

精处理混床所有内表面的氧化皮和外来污物严格按照表面预处理规范进行喷砂处理，

并在衬里前彻底进行干燥，

除非特别指定，所有容器有两层总厚度为5mm的连续硫化橡胶衬里。衬里翻出连接

件并覆盖住整个法兰面。衬里完整无针孔，并进行20000V电火花检验，为达到前面所要求

的性能，衬胶过程和检验有需方工程师监督。

前面指定的由供方供货的所有内部连接件和精处理混床一起提供。所有的管道有牢固

的支吊架，能经受水和树脂的冲击。

内部分配和收集系统以316不锈钢制作。

内部管道的设计使通过整个交换床的流量均匀地收集和分配，避免在局部产生过高的

流速和偏流。下部排水系统的设计满足在额定容量下均匀地集水。

树脂输送系统的设计保证凝结水精处理混床中99.9%以上的树脂输出。

所有精处理混床内部的所有构件牢固地装配好，以免在装运期间发生松散、丢失或损

坏。所有内部被支撑的设备上用清楚地标明“在试验和运行前拆除内部支撑”字样。

每套凝结水精处理混床完整地包括阀门、表计、内部连接管、各种附件等，按如下条

件设计：

流休凝结水

15

设计流速

正常W100m/h

最大W120m/h

温度

设计55℃

运彳亍50℃

压力

设计3.8MPa

运行：3.OMPa

材料16MnR

衬里两层，总厚度5mm天然橡胶

人孔门直径500mm,不锈钢螺丝（为减少摩擦要加以润滑）侧面安装

连接方式法兰

支架结构钢、钻有地脚螺栓孔的底板

进口分配器

形式多孔板+水帽

材料316不锈钢

下部排水装置

形式蝶型多孔板+双速水帽

材料316不锈钢

双速水帽316不锈钢

每台需要阳树脂体积2.28m3

再生剂31%盐酸（其中S07■好量应W0.007%,Fe含量应W0.08%,

As好量应WO.0001%)

再生剂用量0.90m3(31%)。

阳树脂类型强酸型

每台需要阴树脂体积1.52m”

再生剂30~45%Na0H(其中NaCI含量应WO.005%〜5%,Na£()3含量应

W0.8%,Fez()3含量应W0.01%)

再生剂用量0.75m3(30%)

阴树脂类型强碱型

外部管道尺寸设计依据

正常设计流速1.8〜2.3m/s

最大设计流速2.4〜2.6m/s

视孔数量和尺寸直径100mm,双视镜

每台凝结水精处理混床出口配有树脂捕捉器以防止树脂颗粒进入凝