一種凝結(jié)水精處理陰陽樹脂新型組合方式及應(yīng)用

鄧世松

(大唐湘潭發(fā)電有限責(zé)任公司，湖南湘潭 411102)

目前常用的凝結(jié)水處理離子交換樹脂在使用過程中會(huì)發(fā)生破碎，造成樹脂損耗。因此，選擇合適樹脂的是一項(xiàng)重要工作，通常應(yīng)用的大孔型樹脂的交聯(lián)度比凝膠型樹脂的大，機(jī)械強(qiáng)度高，抗氧化性好，其孔徑在20～100 nm以上，離子交換反應(yīng)速度快，抗有機(jī)物的污染能力強(qiáng)，但其交換容量較低。凝膠型樹脂孔徑平均為1～2 nm，交換容量高，但其抗氧化性和機(jī)械強(qiáng)度差。

國內(nèi)凝結(jié)水精處理樹脂設(shè)計(jì)選型時(shí)通常采用2種組合方式:一種是均粒凝膠型強(qiáng)酸性陽樹脂和均粒凝膠型強(qiáng)堿性陰樹脂組合，另一種是均粒大孔型強(qiáng)酸性陽樹脂和均粒大孔型強(qiáng)堿性陰樹脂組合。這2種組合方式在實(shí)際使用過程中均出現(xiàn)年樹脂補(bǔ)充率較高的情況。文中提出一種新型的組合方式，并在湘潭電廠300 MW機(jī)組實(shí)用中取得較好效果。

1 精處理的運(yùn)行狀況

湘潭電廠300 MW機(jī)組1997年投產(chǎn)，凝結(jié)水精處理采用美國IWT公司的均粒凝膠型強(qiáng)酸性陽樹脂 (IWTC361PS)和均粒凝膠型強(qiáng)堿性陰樹脂(IWTA464PS)組合方式，陰陽樹脂比例采用2∶3，再生系統(tǒng)采用美國USF公司的高塔完全分離技術(shù)，可達(dá)到陽中陰和陰中陽0.04%，單臺(tái)混床周期制水量可達(dá)到20～30萬t，但在使用過程中，發(fā)現(xiàn)樹脂破損率較高，每年樹脂補(bǔ)充率為3%，運(yùn)行近10年左右。在運(yùn)行中存在以下情況:

(1)樹脂的機(jī)械性能下降，破碎樹脂增多。樹脂分離后陽樹脂中的陰樹脂達(dá)到3%，陰樹脂中的陽樹脂達(dá)到2%，影響了陰陽樹脂的再生效果，從而影響了混床投運(yùn)后的出水水質(zhì)，降低了混床的運(yùn)行周期制水量，從平均60 d降低到20～25 d，再生頻繁，酸堿耗量大。

(2)樹脂受鐵的污染，工作性能下降。2007年8月11日取樣化驗(yàn)，與新樹脂相比體積交換容量下降率大于25%，其中陽樹脂含鐵量12 120.3 μg/g，參考DL/T673－1999《火力發(fā)電廠水處理用001*7強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)》，該陽樹脂已達(dá)到了報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)。

(3)由于使用年限長(zhǎng)，離子交換樹脂的大分子鏈氧化斷鏈，磺酸在高溫分解，以硫酸根離子狀態(tài)進(jìn)入水中，對(duì)水汽系統(tǒng)產(chǎn)生腐蝕。在2號(hào)機(jī)大修中檢查汽輪機(jī)動(dòng)、靜葉片上和鍋爐四管都有不少硫酸鹽垢，說明樹脂劣化釋放的硫酸根離子對(duì)水汽系統(tǒng)產(chǎn)生了腐蝕，長(zhǎng)期下去，對(duì)機(jī)組危害極大。

(4)運(yùn)行中采取多種措施，但效果不佳。從2005年10月后，精處理每次再生陰陽樹脂分別空氣擦洗達(dá)到20～30次，但隨著精處理陰陽樹脂被鐵污染越來越嚴(yán)重，使得精處理混床的除鐵能力下降很多，甚至出現(xiàn)精處理出口鐵含量超過入口的鐵含量的情況。

(5)混床出水漏氯離子。在混床出水氫電導(dǎo)率≤0.1 μs/cm的情況下，混床出氯離子為5～8 μg/L。

因此，該組合方式的樹脂運(yùn)行不到10年就出現(xiàn)樹脂老化，達(dá)到報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)，需進(jìn)行樹脂更換。

2 樹脂組合方式的選擇

為實(shí)現(xiàn)既保證樹脂有大的交換容量、混床運(yùn)行周期長(zhǎng)，又保證樹脂的高強(qiáng)度、混床樹脂補(bǔ)充率低的目標(biāo)，經(jīng)充分調(diào)研，選用了一種新的樹脂組合方式，即采用均粒凝膠型強(qiáng)酸性陽樹脂和均粒大孔型強(qiáng)堿性陰樹脂的新組合，這樣兼顧了凝膠型陽樹脂的高交換容量和大孔型陰樹脂的高機(jī)械強(qiáng)度。同時(shí)，新組合還必須滿足原精處理樹脂完全分離技術(shù)的要求。原技術(shù)采用分離罐，利用樹脂的比重差、顆粒度 (特別是顆粒粒度的均勻性)在水力反洗的條件下，造成陰、陽樹脂不同的臨界沉降速度，通過調(diào)節(jié)反洗時(shí)反洗強(qiáng)度，使陰陽樹脂分離。因此，在選擇樹脂前需要綜合考慮樹脂的粒度、強(qiáng)度、化學(xué)反應(yīng)速度和水力特性的問題，包括:

(1)樹脂的粒度?；旌虾蟮臉渲硐氲牧６仁窃诟吡魉傧虏恢劣诋a(chǎn)生過高的阻力，并且還要能得到高質(zhì)量的出水、大的交換容量和較強(qiáng)的截污能力。粒度均勻而產(chǎn)生的優(yōu)點(diǎn):a．低的運(yùn)行壓差。因?yàn)闃渲６染鶆?，樹脂即使很緊密地堆積在一起，仍然有很大的空隙體積，運(yùn)行時(shí)阻力小。b．低的樹脂損耗。因?yàn)樵诜聪磿r(shí)，有些樹脂容易損失，尤其粒度小的陰樹脂反洗時(shí)首先通過交換器頂部的反洗口流失。

對(duì)樹脂的粒徑的要求，一般可歸納為:

a．按設(shè)計(jì)規(guī)程選擇樹脂粒徑。陽樹脂:0.63～0.81 mm，陰樹脂:0.45～0.71 mm。組成混床的陽、陰樹脂的粒徑差的絕對(duì)值≯0.10 mm，均一系數(shù)≯1.2(此數(shù)值越小越好)。根椐這個(gè)要求，羅姆哈斯的均粒凝膠型強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂Amberjet 1500H的粒徑為0.60～0.70 mm，均勻系數(shù)≤1.10;羅姆哈斯的均粒大孔型強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂Amberjet 9800的粒徑為0.55～0.75 mm，均一系數(shù)≤1.20，其陽陰樹脂有效粒徑之差的絕對(duì)值≯0.10 mm，滿足此要求。

b．對(duì)陽樹脂中的細(xì)顆粒的比例應(yīng)嚴(yán)格控制，否則會(huì)造成分離困難。陽樹脂Amberjet 1500H＜0.425 mm的小顆粒含量≯0.5%;陰樹脂Amberjet 9800＜0.450 mm的小顆粒含量≯1.0%。

(2)樹脂的機(jī)械強(qiáng)度。大孔樹脂的耐滲透壓沖擊性要比凝膠樹脂優(yōu)異得多，大孔樹脂本身存在大孔，增加了樹脂的初始面積，使整個(gè)顆粒膨脹率更為均勻，因此，大孔樹脂就能“頂住”由于膨脹與收縮所產(chǎn)生的應(yīng)力。其次，由于精處理混床樹脂再生都需轉(zhuǎn)移至再生系統(tǒng)，來回輸送，樹脂與管道產(chǎn)生摩擦。因此，樹脂要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，耐磨性好，不易破碎。羅姆哈斯大孔型陰樹脂Amberjet 9800獨(dú)特的均孔結(jié)構(gòu)使其具有優(yōu)異的機(jī)械和抗?jié)B透壓化學(xué)穩(wěn)定性，其強(qiáng)滲磨圓球率≥90%。

(3)由于原分離罐尺寸是根椐陽、陰樹脂比例來設(shè)計(jì)，因此，更換新的陰陽樹脂比例仍然要按2∶3來設(shè)計(jì)。

綜上所述，湘潭電廠樹脂更換采用了羅姆哈斯的均粒凝膠型強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂Amberjet 1500H和羅姆哈斯的均粒大孔型強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂Amberjet 9800。

3 應(yīng)用效果

(1)樹脂更換后，湘潭電廠300 MW機(jī)組凝結(jié)水精處理近2年來沒有補(bǔ)充樹脂。

(2)樹脂分離后陽樹脂中的陰樹脂和陰樹脂中的陽樹脂均＜0.1%，適應(yīng)原樹脂分離技術(shù)。

(3)單臺(tái)混床一般正常周期可達(dá)到30萬t水，混床出水水質(zhì)好，在混床出水氫電導(dǎo)率≤0.1 μs/cm情況下，混床出水氯離子＜1 μg/L。

(4)一般系統(tǒng)進(jìn)出水水質(zhì)情況見表1，2。

表1 系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)

表2 系統(tǒng)出水水質(zhì)

4 結(jié)論

(1)采用均粒凝膠型強(qiáng)酸性陽樹脂和均粒大孔型強(qiáng)堿性陰樹脂的新組合，兼顧了凝膠型陽樹脂的高交換容量和大孔型陰樹脂的高機(jī)械強(qiáng)度，從而保證混床的長(zhǎng)周期制水和出水水質(zhì)。

(2)該種組合方式是精處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)補(bǔ)充，其性價(jià)比最高，樹脂年補(bǔ)充率可大大降低。