电厂锅炉补给水处理处理技术.pptx

第一节第一节 火力发电厂用水概论火力发电厂用水概论 火火力力发发电电厂厂是是利利用用燃燃料料燃燃烧烧产产生生的的热热能能转转变变成成电电能能的的，这这种种能能量量的的转转换换是是通通过过水水来来实实现现的的。因因此此，水水在在火火力力发发电电厂厂中中起起着着极极重重要要的的作作用用，水水处处理理是是火火力力发发电电厂厂生生产产过过程程的的不可缺少的组成部分。不可缺少的组成部分。天然水概述天然水概述 火力发电厂的水汽循环系统火力发电厂的水汽循环系统 水处理的重要作用水处理的重要作用 u天然水概述天然水概述天然水中的杂质天然水中的杂质 水水中中所所含含的的杂杂质质按按其其在在水水中中存存在在的的状状态态可可以以分分为为三三类类：悬悬浮浮物物质质、溶溶解解物物质质和和胶胶体体物物质质。悬悬浮浮物物质质是是由由大大于于分分子子尺尺寸寸的的颗颗粒粒组组成成的的，它它们们靠靠浮浮力力和和粘粘滞滞力力悬悬浮浮于于水水中中。溶溶解解物物质质则则由由分分子子或或离离子子组组成成，它它们们被被水水的的分分子子结结构构所所支支承承。胶胶体体物物体体则则介介于于悬悬浮浮物物质质与与溶溶解解物物质质之之间间，这这三三种种杂杂质质的尺度为：的尺度为：天然水中几种主要化合物：天然水中几种主要化合物：碳酸化合物、碳酸化合物、硅酸化合硅酸化合物、铁的化合物。物、铁的化合物。水质指标水质指标 水水质质是是指指水水和和其其中中所所含含杂杂质质共共同同表表现现出出来来的的物物理理、化化学学和和生生物物学学的的综综合合特特征征。各各项项水水质质指指标标则则表表示示水水中中杂杂质质的的种种类类、成成分分和和数数量量，是是判判断断水水质质的的具具体体衡衡量量标标准准。水水质质分分为为物物理理的的、化化学学的的和和生生物物的的三三类。类。（一）物理性水质指标（一）物理性水质指标 1、感感官官物物理理性性状状指指标标，如如温温度度、色色度度、嗅嗅和和味味、浑浊度、透明度等。浑浊度、透明度等。2、其其它它的的物物理理性性水水质质指指标标，如如总总固固体体、悬悬浮浮固固体体、溶解固体、可沉固体、电导率（电阻率）等。溶解固体、可沉固体、电导率（电阻率）等。（二）化学性水质指标（二）化学性水质指标 1、一般化学性水质指标，如：、一般化学性水质指标，如：pH、碱度、硬度、碱度、硬度、各种阳离子、各种阴离子、总含盐量，一般有机物各种阳离子、各种阴离子、总含盐量，一般有机物质等。质等。2、有毒的化学性水质指标，如：各种重金属、氰化、有毒的化学性水质指标，如：各种重金属、氰化物、多环芳烃、各种农药等。物、多环芳烃、各种农药等。3、氧平衡指标，如溶解氧（、氧平衡指标，如溶解氧（DO）、化学需氧量）、化学需氧量（COD）、生化需氧量（）、生化需氧量（BOD）、总需氧量）、总需氧量（TOD）等。）等。（三）生物学水质指标（三）生物学水质指标 一般包括细菌总数、总大肠杆菌群数、各种病一般包括细菌总数、总大肠杆菌群数、各种病原细菌病毒等。原细菌病毒等。电厂用水的水质指标电厂用水的水质指标表征水中悬浮物及胶体的指标表征水中悬浮物及胶体的指标-浊度浊度表征水中溶解盐类的指标表征水中溶解盐类的指标-溶解固体、电导率溶解固体、电导率表征水中结垢物质的指标表征水中结垢物质的指标-硬度硬度表征水中碱性物质的指标表征水中碱性物质的指标-碱度碱度表示水中有机物的指标表示水中有机物的指标-化学耗氧量（化学耗氧量（COD）、生）、生 物需氧量（物需氧量（BOD）u火力发电厂的水汽循环系统火力发电厂的水汽循环系统 火火力力发发电电厂厂的的水水汽汽循循环环系系统统可可分分为为凝凝汽汽和和凝凝汽汽兼供热兼供热两种形式。两种形式。凝凝汽汽式式是是指指只只发发电电不不供供热热的的凝凝汽汽式式发发电电厂厂的的水水汽汽循循环环系系统统，这这种种系系统统正正常常运运行行的的锅锅炉炉补补给给水水量量很小，一般为锅炉额定蒸发量的很小，一般为锅炉额定蒸发量的24%。凝凝汽汽兼兼供供热热式式是是指指除除发发电电外外，兼兼向向附附近近工工业业区区、生生活活区区供供热热的的水水汽汽循循环环系系统统，锅锅炉炉补补给给水水量量要要大大得多，如热力发电厂水汽循环系统。得多，如热力发电厂水汽循环系统。凝汽式发电厂水汽循环系统主要流程见图凝汽式发电厂水汽循环系统主要流程见图3-13-1。图图3-1 3-1 凝汽式发电厂水汽循环系统主要流程凝汽式发电厂水汽循环系统主要流程 根根据据水水在在水水汽汽循循环环系系统统中中所所经经历历的的过过程程，我我们赋予这些水以不同的名称。们赋予这些水以不同的名称。(1)(1)原水原水 原原水水是是未未经经处处理理的的天天然然水水，如如地地下下水水、江江河河水、水库湖泊水等等。水、水库湖泊水等等。(2)(2)锅炉锅炉补给水补给水 原原水水经经水水处处理理车车间间净净化化后后，用用于于补补充充发发电电厂厂水汽损失的水，叫锅炉补给水。水汽损失的水，叫锅炉补给水。(3)(3)汽轮机汽轮机凝结水凝结水 蒸汽在汽轮机中做功后在凝汽器中冷凝的水。蒸汽在汽轮机中做功后在凝汽器中冷凝的水。(4)(4)疏疏水水 各各种种用用汽汽设设备备、蒸蒸汽汽管管道道中中凝凝结结的的蒸蒸汽汽凝凝结结水，一般汇集到输水箱，也有的并入凝结水系统。水，一般汇集到输水箱，也有的并入凝结水系统。(5)(5)返回返回凝结水凝结水 它它是是生生产产或或生生活活用用户户返返回回的的蒸蒸汽汽凝凝结结水水，简简称称返回水。返回水。(6)(6)给水给水 给给水水是是指指进进入入锅锅炉炉的的水水，对对于于热热电电厂厂，它它包包括括汽轮机凝结水、锅炉补给水、疏水和返回水。汽轮机凝结水、锅炉补给水、疏水和返回水。(7)(7)锅炉水锅炉水 锅锅炉炉水水又又叫叫炉炉水水，是是指指锅锅炉炉本本体体的的蒸蒸发发系系统统中中流动的水。流动的水。(8)(8)冷却水冷却水 是是指指用用作作冷冷却却介介质质的的水水，在在电电厂厂中中主主要要指指在在凝凝汽器中用于冷却汽轮机排汽的水。汽器中用于冷却汽轮机排汽的水。实实际际运运行行中中，任任何何水水汽汽循循环环系系统统都都要要有有一一部部分分汽水损失汽水损失，大致有如下几个方面：，大致有如下几个方面：(1)(1)系统内水汽循环损失：系统内水汽循环损失：如如汽汽包包锅锅炉炉的的排排污污，各各种种排排汽汽损损失失锅锅炉炉安安全全门门、过过热热器器放放汽汽门门、汽汽轮轮机机轴轴封封、抽抽汽汽器器、除除氧氧器器等等的的排排汽汽，各各种种水水箱箱的的溢溢流流和和管管道道的的跑跑冒冒滴漏等等。滴漏等等。(2)(2)对外供汽损失对外供汽损失 对非生产、生活供汽大部分不能返回。对非生产、生活供汽大部分不能返回。(3)(3)厂内其它用汽损失厂内其它用汽损失 如采暖、生活用汽等等。如采暖、生活用汽等等。u水处理的重要作用水处理的重要作用 在在火火力力发发电电厂厂的的热热力力系系统统中中，水水的的品品质质是是影影响响热力设备安全、经济运行的重要因素。热力设备安全、经济运行的重要因素。天天然然水水中中含含有有许许多多杂杂质质。若若把把这这些些水水不不经经净净化化处处理理就就引引入入热热力力设设备备，将将会会由由于于汽汽水水品品质质不不良良引引起起各种危害，主要是热力设备的各种危害，主要是热力设备的结垢、腐蚀和积盐结垢、腐蚀和积盐。结垢结垢 结结垢垢极极易易发发生生在在热热负负荷荷较较高高的的部部位位，如如锅锅炉炉的的炉炉管管、各各种种热热交交换换器器。水水垢垢的的导导热热性性比比金金属属差差几几百百倍倍，结结垢垢的的金金属属管管壁壁就就会会产产生生过过热热，强强度度下下降降，引引起起管管道道的的损损坏坏。冷冷却却水水处处理理不不当当，会会使使凝凝汽汽器器铜铜管管结垢，降低换热效率，从而降低汽轮机出力。结垢，降低换热效率，从而降低汽轮机出力。腐蚀腐蚀 水水质质不不良良会会引引起起热热力力设设备备的的腐腐蚀蚀，主主要要是是电电化化学学腐腐蚀蚀，容容易易发发生生在在给给水水管管道道、省省煤煤器器、水水冷冷壁壁、过过热热器器、汽汽轮轮机机和和凝凝汽汽器器等等经经常常与与水水接接触触的的金金属属部部位。腐蚀将大大减少设备的使用年限。位。腐蚀将大大减少设备的使用年限。积盐积盐 含含有有大大量量杂杂质质的的蒸蒸汽汽通通过过过过热热器器和和汽汽轮轮机机时时，杂质会沉积下来，这叫做杂质会沉积下来，这叫做过热器、汽轮机的积盐过热器、汽轮机的积盐。过过热热器器的的积积盐盐有有可可能能引引起起爆爆管管，汽汽轮轮机机的的积积盐盐将将大大大降低汽轮机的出力。大降低汽轮机的出力。因因此此，为为了了保保证证安安全全、经经济济运运行行，各各电电厂厂对对锅锅炉用水的水质都规定了严格的要求。炉用水的水质都规定了严格的要求。火力发电厂水处理工作的主要内容大致如下：火力发电厂水处理工作的主要内容大致如下：(1)(1)净化净化生水生水 净净化化生生水水的的目目的的是是制制备备所所需需质质量量的的锅锅炉炉补补给给水水，这这个个处处理理过过程程也也叫叫做做炉炉外外水水处处理理。包包括括预预处处理理，软软化或除盐。化或除盐。(2)(2)高参数机组或直流锅炉的凝结水净化。高参数机组或直流锅炉的凝结水净化。(3)(3)对给水的除氧、加药。对给水的除氧、加药。(4)(4)汽包锅炉的锅内水处理。汽包锅炉的锅内水处理。(5)(5)冷却水的处理。冷却水的处理。(6)(6)热电厂对返回水的除油、除铁。热电厂对返回水的除油、除铁。(7)(7)热力系统的水汽质量监督。热力系统的水汽质量监督。(8)(8)锅炉锅炉及其他热力设备的清洗。及其他热力设备的清洗。第二节第二节 补给水的预处理补给水的预处理 天然水中常含有大量的悬浮物和胶态杂质。电天然水中常含有大量的悬浮物和胶态杂质。电厂水处理的第一步就是要除去这些杂质，即厂水处理的第一步就是要除去这些杂质，即预处理预处理。预处理是以除去水中悬浮物、胶体物质和部分有机预处理是以除去水中悬浮物、胶体物质和部分有机物为目的的。它包括悬浮物的自然沉降、混凝处理、物为目的的。它包括悬浮物的自然沉降、混凝处理、沉淀软化和过滤等内容。沉淀软化和过滤等内容。水的混凝处理水的混凝处理 水的沉淀软化水的沉淀软化 水的过滤处理水的过滤处理 水的吸附处理水的吸附处理u水的混凝处理水的混凝处理 胶胶态态杂杂质质和和一一部部分分粒粒径径小小的的悬悬浮浮物物，由由于于沉沉降降速速度度小小，以以至至于于相相当当长长时时间间仍仍滞滞留留于于水水中中，而而且且这这部部分分杂杂质质也也不不能能用用过过滤滤的的方方法法除除去去。因因此此实实际际应应用用中中，通通常常是是加加入入一一种种称称之之为为混混凝凝剂剂的的化化学学药药剂剂，使使水水中中微微小小的的悬悬浮浮物物以以及及胶胶体体结结合合成成大大的的混混凝凝体体，并并在重力作用下沉淀出来。在重力作用下沉淀出来。混凝处理原理混凝处理原理 混混凝凝剂剂通通过过压压缩缩胶胶体体的的双双电电层层，使使其其厚厚度度减减薄薄；并并与与胶胶体体发发生生电电中中和和，削削弱弱了了胶胶体体因因带带电电而而存存在在的的静静电电斥斥力力；还还有有吸吸附附架架桥桥作作用用、网网捕捕作作用用卷卷扫扫水水中中的悬浮物共同沉淀。的悬浮物共同沉淀。现在以现在以Al2(SO4)3为例，简要说明混凝过程。为例，简要说明混凝过程。Al2(SO4)3投投入入水水中中，首首先先发发生生的的是是它它的的电电离离和和 水水 解解。当当 pH1，有利于交换反应的进行。，有利于交换反应的进行。平衡常数平衡常数 以以H型阳离子交换树脂与水中型阳离子交换树脂与水中Na+进行交换为例，进行交换为例，加以讨论：加以讨论：RH+Na+RNa+H+如如果果此此反反应应不不伴伴随随有有反反应应物物质质的的吸吸附附或或解解吸等过程，则可得如下平衡常数式吸等过程，则可得如下平衡常数式 （3-2）式中：式中：RNa,RH,Na+,H+为各相应物质的物质量浓度；为各相应物质的物质量浓度；fRNa,fRH,fNa+,fH+为各相应物质的活度系数。为各相应物质的活度系数。由由于于K值值要要受受吸吸附附和和解解吸吸过过程程的的影影响响，而而且且还还因因离离子子交交换换树树脂脂相相中中的的离离子子活活度度系系数数现现在还无法测定。在还无法测定。选择性系数选择性系数 （3-3）这里，这里，用来代表用来代表 ，它称为选择性系数。，它称为选择性系数。此系数只表示离子交换平衡时，各种离子间一种量的此系数只表示离子交换平衡时，各种离子间一种量的关系，没有更多的物理化学意义。关系，没有更多的物理化学意义。选择性系数可以进行换算：选择性系数可以进行换算：1.等价离子等价离子 KAB=KACKBC2.不等价离子不等价离子 KAB=KAC（KBC）2 A2价价 B、C1价价v离子交换软化系统离子交换软化系统 如如果果经经预预处处理理后后的的清清水水，仅仅仅仅需需要要除除去去Ca2+、Mg2+（即即软软化化），可可以以采采用用钠钠离离子子交交换换法法。如如果果不不仅仅要要求求除除去去Ca2+、Mg2+，还还要要求求除除去去碱碱度度，则则采用氢采用氢钠离子交换法。钠离子交换法。Na离子交换软化离子交换软化 钠离子交换过程如下式表示：钠离子交换过程如下式表示：2RNa+Ca2+（Mg）R2Ca（Mg）+2Na+钠离子交换剂层中离子分布示意见图钠离子交换剂层中离子分布示意见图3-10。水水通通过过一一个个钠钠离离子子交交换换器器叫叫一一级级钠钠离离子子交交换换，出出水水残残留留硬硬度度可可满满足足低低压压锅锅炉炉要要求求，如如果果要要求求进进一一步步降降低低残残留留硬硬度度，可可采采用用二二级级钠钠离离子子交交换换，即即将两个钠离子交换器串联。将两个钠离子交换器串联。图图3-10 3-10 钠离子交换剂层中离子分布示意图钠离子交换剂层中离子分布示意图氢氢钠离子交换法钠离子交换法 为为了了弥弥补补钠钠离离子子交交换换不不能能除除碱碱的的缺缺点点，可可以以在在出出水中加酸，如加水中加酸，如加H2SO4。NaHCO 3+H2SO4Na 2 SO4+2CO2+2H 2 O 生生成成的的CO2由由除除碳碳器器除除去去，但但这这种种方方法法却却增增加加了了水水的的含含盐盐量量。因因此此火火电电厂厂中中更更多多地地采采用用氢氢钠钠离离子子交交换换的方法。的方法。采采用用阳阳树树脂脂的的H离离子子交交换换和和Na离离子子交交换换联联合合处处理理，它它们们除除具具有有交交换换水水中中硬硬度度的的能能力力外外，还还可可以以利利用用H离离子子交交换换出出水水中中的的酸酸中中和和Na离离子子交交换换出出水水中中的的碱碱度度，这这就就是是阳阳离离子子交交换换树树脂脂的的HNa离离子子交交换换软软化化降降碱碱工工艺。艺。氢离子交换剂层中离子分布示意见图氢离子交换剂层中离子分布示意见图3-11。图图3-113-11 氢离子交换剂层中离子分布示意氢离子交换剂层中离子分布示意强酸阳树脂的强酸阳树脂的HNa离子交换离子交换 氢氢钠离子交换系统有钠离子交换系统有串联串联和和并联并联两种方式。两种方式。(1)并联并联H-Na离子交换系统离子交换系统 如如图图3-12，该该系系统统进进水水分分别别入入H型型交交换换器器的的强强酸酸性性出出水水中中和和Na型型交交换换器器出出水水的的碱碱度度。然然后后利利用用H交交换换器器出出水水中中的的H2SO4,HCl来来中中和和Na交交换换器器出出水水中中的的HCO3-，以以降降低低水水的的碱碱度度。反反应应生生成成的的CO2和和经经H离离子子交交换换反反应应产产生生的的CO2由由除除碳碳器器脱脱除除，从从而而达达到到软软化化降降碱碱的目的。的目的。图图3-123-12 并联并联H-Na离子交换系统离子交换系统(3)串联串联H-Na离子交换系统离子交换系统 如如图图3-13，该该系系统统用用H型型交交换换器器的的出出水水，中中和和另另一一部部分分原原水水的的碱碱度度，然然后后进进入入除除碳碳器器除去除去CO2，最后用泵打入最后用泵打入Na型交换器。型交换器。除除碳碳器器置置于于Na型型交交换换器器之之前前，是是为为防防止止CO2进入进入Na型交换器，重新生成型交换器，重新生成NaHCO3。与与并并联联系系统统相相同同的的是是，串串联联系系统统也也必必须须调调整整进进入入H型型交交换换器器的的水水量量，维维持持中中和和后后出出水一定的残留碱度。水一定的残留碱度。使使用用弱弱碱碱性性树树脂脂的的H-Na离离子子交交换换系系统统采采用用串联串联的方式。的方式。图图3-13 串联串联H-Na离子交换离子交换系统系统弱酸树脂和强酸树脂的弱酸树脂和强酸树脂的HNa离子交换离子交换 此此工工艺艺只只按按串串联联方方式式组组成成系系统统，如如图图3-14所示。所示。在在此此系系统统中中，弱弱酸酸树树脂脂H型型运运行行，强强酸酸树树脂脂Na型型运运行行。原原水水先先后后全全部部经经过过H、Na两两个个交交换换器器，水水经经弱弱酸酸H交交换换器器除除去去了了其其中中的的碳碳酸酸盐硬度，交换产生的盐硬度，交换产生的CO2在除碳器中脱除。在除碳器中脱除。交交换换器器中中树树脂脂失失效效后后，H交交换换器器用用酸酸液液再再生，生，Na交换器用交换器用NaCl溶液再生。溶液再生。图图3-14 弱酸树脂和强酸树脂的弱酸树脂和强酸树脂的HNa软化降碱系统软化降碱系统1-1-弱酸弱酸H交换器；交换器；2-除碳器，除碳器，3-水箱；水箱；4-水泵；水泵；5-强碱强碱Na交换器交换器v离子交换除盐系统离子交换除盐系统 水水的的离离子子交交换换软软化化和和除除碱碱，一一般般只只适适用用于于高高压压以以下下的的锅锅炉炉，随随着着高高温温高高压压锅锅炉炉的的迅迅速速发发展展，单单纯纯的的软软化化、除除碱碱已已不不能能满满足足锅锅炉炉和和机机组组对对水水质质的的要要求求和和安安全全运运行行，而而必必须须把把水水中中的的溶溶解解盐盐全全部部除除尽尽。这这样，就发展了离子交换除盐工艺。样，就发展了离子交换除盐工艺。离子交换除盐原理离子交换除盐原理 水水的的离离子子交交换换除除盐盐(又又叫叫化化学学除除盐盐)，在在火火电电厂厂中中普普遍遍采采用用的的是是：将将预预处处理理后后的的清清水水，通通过过H型型阳阳离离子子交交换换器器，使使阳阳离离子子转转换换成成H+，然然后后通通过过除除碳碳器器除除去去二二氧氧化化碳碳，再再通通过过OH型型阴阴离离子子交交换换器器使使阴阴离离子转换成子转换成OH，并立即与，并立即与H+结合成水。结合成水。这样，就得到含盐量极低的纯水。这样，就得到含盐量极低的纯水。主系统主系统组成除盐系统的原则组成除盐系统的原则 采采用用阳阳、阴阴离离子子交交换换器器组组成成主主系系统统时时，通通常常参参照照下下面面的的原则：原则：(1)(1)第一个交换器应是第一个交换器应是H H型交换器。型交换器。(2)(2)要求除硅时在系统中应设强碱要求除硅时在系统中应设强碱OHOH交换器。交换器。(3)(3)水质要求高时应设混床。水质要求高时应设混床。(4)(4)除除碳碳器器应应设设在在H H交交换换器器之之后后，强强碱碱OHOH交交换换器器之之前前，以以保证除硅效果。保证除硅效果。(5)(5)当当原原水水中中强强酸酸阴阴离离子子含含量量较较高高时时在在系系统统增增设设弱弱碱碱OHOH交交换换器器，利利用用弱弱碱碱树树脂脂交交换换容容量量大大、容容易易再再生生的的特特点点，提提高高系系统的经济性。弱碱统的经济性。弱碱OHOH交换器应放在强碱交换器应放在强碱OHOH交换器之前。交换器之前。(6)(6)当当原原水水碳碳酸酸盐盐硬硬度度比比较较高高时时，除除盐盐系系统统中中增增设设弱弱酸酸H H交换器，弱酸交换器，弱酸H H交换器应置于强酸交换器应置于强酸H H交换器之前。交换器之前。(7)(7)强强、弱弱型型树树脂脂联联合合应应用用时时，视视情情况况可可采采用用双双层层床床、双双室双层床、双室双层浮动床或复床串联。室双层床、双室双层浮动床或复床串联。(8)(8)除硅必须采用强碱性阴树脂。除硅必须采用强碱性阴树脂。常用的离子交换除盐系统常用的离子交换除盐系统一级复床除盐一级复床除盐 将将预预处处理理后后的的清清水水，一一次次顺顺序序通通过过H型型和和OH型型交交换换器器的的系系统统叫叫一一级级复复床床除除盐盐系系统统，如如图图3-14。一一级级复复床床除除盐盐系系统统的的运运行行监监督督，是是分分别别监监督督H型型和和OH型交换器的出水。型交换器的出水。混合床除盐混合床除盐 混混合合床床是是在在一一个个交交换换器器内内，把把已已再再生生好好的的H型型和和OH型型离离子子交交换换树树脂脂按按一一定定比比例例混混合合均均匀匀，所所以以混混床就相当于一个多级复床。床就相当于一个多级复床。混混床床的的优优势势在在于于水水的的阳阳、阴阴离离子子交交换换是是交交错错进进行行，出出水水水水质质好好而而且且水水质质稳稳定定；由由于于交交换换未未期期，出出水水电电导导率率上上升升很很快快，终终点点容容易易判判断断；运运行行周周期期也也较较长。缺点是树脂的损耗大；再生操作比较复杂。长。缺点是树脂的损耗大；再生操作比较复杂。图图3-153-15 一级复床除盐系统一级复床除盐系统再生系统再生系统 离离子子交交换换除除盐盐装装置置的的再再生生剂剂是是酸酸和和碱碱，再再生生系系统统包包括括再再生生剂剂的的贮贮存存、溶溶解解、计计量量、配配置置和和输输送送。再再生生剂剂有有食食盐盐、盐盐酸酸、硫硫酸酸、烧碱等。烧碱等。酸酸、碱碱在在厂厂内内的的输输送送方方式式有有多多种种，如如压压力力法法、真真空空法法、泵泵、喷喷射射器器和和人人工工等等。而而发发电电厂厂中中对对酸酸、碱碱的的用用量量一一般般比比较较大大，故故不不常常采采用用这这种种方方法法，常常用用的的是是压压力力法法、真真空法、泵、喷射器等。空法、泵、喷射器等。盐酸配制和输送系统盐酸配制和输送系统 盐酸配制、输送系统见图盐酸配制、输送系统见图3-163-16。该该系系统统是是将将贮贮酸酸池池或或汽汽车车来来酸酸用用酸酸泵泵打打入入高高位位贮贮槽槽，然然后后依依靠靠重重力力自自动动流流入入计计量量箱，再生时用喷射器按所需浓度打入系统。箱，再生时用喷射器按所需浓度打入系统。碱液配制和输送系统碱液配制和输送系统 该系统和图该系统和图3-163-16类似。类似。图图3-163-16 盐酸配制、输送系统盐酸配制、输送系统运行中的离子交换反应及水质变化运行中的离子交换反应及水质变化除去水中阳离子的交换反应除去水中阳离子的交换反应 强强酸酸性性阳阳树树脂脂的的SO3H基基团团对对水水中中所所有有阳阳离离子子均均有有较强的交换能力。较强的交换能力。实实际际上上，含含有有多多种种离离子子的的水水通通过过强强酸酸性性H型型阳阳树树脂脂层层时时，尽尽管管通通水水初初期期水水中中阳阳离离子子都都参参于于交交换换，但但之之后后由由于于水水中中Ca2+、Mg2+等等高高价价离离子子已已在在水水流流的的上上游游处处被被交交换换，并并等等量量转转为为Na+，所所以以沿沿水水流流方方向向最最前前沿沿的的离离子子交交换换仍仍是是H型树脂与水中型树脂与水中Na+的交换。的交换。经经H离离子子交交换换后后，水水中中各各种种阳阳离离子子都都被被交交换换成成H+，其其中中的的碳碳酸酸盐盐转转变变成成弱弱酸酸H2CO3（即即CO2+H2O）,中中性性盐盐转变成相应的强酸。转变成相应的强酸。一一级级复复床床除除盐盐系系统统中中的的H离离子子交交换换，还还可可以以包包括括弱弱酸酸树树脂脂的的H离离子子交交换换，构构成成强强酸酸树树脂脂和和弱弱酸酸树树脂脂联联合合应应用用的的形式。形式。脱脱除除CO2 水水经经H离离子子交交换换后后，阴阴离离子子转转变变成成相相应应的的酸酸。其其中中的的HCO3-转转变变成成了了游游离离CO2，连连同同进进水水中中原原有有的的游游离离CO2，可可很很容容易易地地由由除除碳碳器器除除掉掉，以以减减轻轻OH交交换换器器的的负负担担，这这就就是是在在离离子子交交换换除除盐盐系系统统中设置除碳器的目的。中设置除碳器的目的。除去水中阴离子的交换反应除去水中阴离子的交换反应 在在一一级级复复床床除除盐盐系系统统中中，强强碱碱OH交交换换器器是是用用来来除除去去水水中中OH-以以外外所所有有阴阴离离子子的的。强强碱碱OH交交换换器器总总是是设设置置在在H交交换换器器和和除除碳碳器器之之后后，此此时时水水中中阴阴离离子子以以酸酸的的形形式式存存在在，因因此此强强碱碱OH离离子子交交换换实实质上是质上是OH型树脂。型树脂。运行监督运行监督流量和进出口压力差流量和进出口压力差进水水质进水水质出水水质出水水质交换器的再生交换器的再生强酸强酸H交换器的再生交换器的再生 为为了了防防止止用用H2SO4再再生生时时在在树树脂脂层层中中析析出出CaSO4沉沉淀淀可可以采用以下再生方式：以采用以下再生方式：（1）用低浓度的）用低浓度的H2SO4 溶液进行再生溶液进行再生 再再生生溶溶液液浓浓度度通通常常为为0.5%2.0%，这这种种方方法法比比较较简简单单，但但要要用用大大量量稀稀的的H2SO4，再再生生时时间间长长、自自用用水水量量大大，再再生生效果也差。效果也差。（2）分步再生）分步再生 先先用用低低浓浓度度的的H2SO4 溶溶液液以以高高流流速速通通过过交交换换液液，然然后后用较高浓度的用较高浓度的H2SO4 溶液以较低的流速通过交换器。溶液以较低的流速通过交换器。分步再生可分为二步法、三步法、四步法。分步再生可分为二步法、三步法、四步法。此此外外，也也可可采采用用将将H2SO4 浓浓度度不不断断增增大大的的办办法法，以以达达到先稀后浓的目的。到先稀后浓的目的。强碱强碱OH交换器的再生交换器的再生 失失效效的的强强碱碱阴阴树树脂脂一一般般都都采采用用NaOH再再生生。为为了了有有效效除除硅硅，强强碱碱OH交交换换器器除除了了再再生生剂剂必必须须用用强强碱碱（NaOH、KOH）外外，还还必必须须满满足足以以下下条条件件：再再生生剂剂用用量量应应充充足足、提提高高再再生生液液温温度度、增增加加接接触触时时间。间。当当再再生生剂剂用用量量达达到到某某一一定定值值后后，硅硅的的洗洗脱脱效效果果才才明明显显，因因此此增增加加再再生生剂剂用用量量，不不仅仅能能提提高高除除硅硅效效果果，而而且且能能提提高高树树脂脂的的交交换换容容量量；提提高高再再生生温温度度，可可以以改改善善对对硅硅的的置置换换效效果果，并并缩缩短短再再生生时时间间；提提高高再再生生接接触触时时间间是是保保证证硅硅酸酸型型树树脂脂得得到到良良好好再再生生的的一一个重要条件。个重要条件。再再生生剂剂不不纯纯度度也也对对强强碱碱性性阴阴树树脂脂的的再再生生效效果果影影响很大。响很大。技术经济指标技术经济指标1.出水水质出水水质2.水耗水耗 离离子子交交换换器器失失效效后后，须须经经过过反反洗洗、再再生生、置置换换、正正洗洗等等，这这些些操操作作都都要要消消耗耗一一定定的的水水量量。通通常常，将将每每次次上上述述操操作作所所耗耗水水的的体体积积与与树树脂脂体体积积之之比比，称称为为水水耗耗。水水耗耗的的多多少少主主要要是是由由正洗水量决定的。正洗水量决定的。3.工作交换容量和再生剂比耗的影响因素工作交换容量和再生剂比耗的影响因素 影影响响因因素素有有水水质质条条件件、运运行行条条件件、再再生生条条件件以以及及树树脂脂层层高高度度。其其中中水水质质条条件件包包括括进进水水离离子子总总浓浓度度、强强酸酸阴阴离离子子浓浓度度分分率率、进进水水硬硬度度分分率率以以及及钙钙硬硬和和总总硬硬度度的的比比值值；运运行行条条件件包包括括流流速速、水水温温以以及及终终点点时时Na+浓浓度度；再再生生条条件件包包括括再再生生剂剂用用量量、再生流速、再生液浓度等。再生流速、再生液浓度等。工工作作交交换换容容量量和和再再生生剂剂比比耗耗是是两两个个重重要要的的技技术术经经济济指指标标。在在进进水水水水质质和和运运行行条条件件不不变变的的情情况况下下，工工作作交交换换容容量量越越大大，周周期期制制水水量量也也越越多多。比比耗耗越越高高，再再生生剂剂的的利利用用率就越低，经济性越差。率就越低，经济性越差。第五节第五节 离子交换装置及运行管理离子交换装置及运行管理 离离子子交交换换装装置置按按运运行行方方式式不不同同可可分分为为固固定定床床和和连连续续床床。固固定定床床离离子子交交换换器器是是火火力力发发电电厂厂水水处处理理中中应用最广泛的一种装置。应用最广泛的一种装置。v固定床离子交换装置固定床离子交换装置 固固定定床床离离子子交交换换是是把把离离子子交交换换树树脂脂固固定定在在一一个个装置装置(称固定床称固定床)中，水流经树脂完成交换过程。中，水流经树脂完成交换过程。完成离子交换过程的设备，叫做完成离子交换过程的设备，叫做离子交换器离子交换器。固固定定床床离离子子交交换换，按按其其再再生生方方式式不不同同，可可分分为为顺流再生顺流再生、逆流再生固定床和分流再生式逆流再生固定床和分流再生式。顺流再生离子交换器顺流再生离子交换器 顺流再生顺流再生是指运行时水流方向和再生液流动方是指运行时水流方向和再生液流动方向一致，通常都是自上而下的。向一致，通常都是自上而下的。离子交换离子交换单元装置单元装置阴、阳离子阴、阳离子交换柱交换柱混合离子混合离子交换柱交换柱固定式固定式固定式固定式移动式移动式流动式流动式移动式移动式顺流再生顺流再生固定床固定床逆流再生逆流再生固定固定双层床双层床二塔式移二塔式移动床动床三塔式移三塔式移动床动床流动床流动床体内再生体内再生混合床混合床阴树脂再阴树脂再生混合床生混合床体外再生体外再生混合床混合床移动式混移动式混合床合床浮动床浮动床双室双层双室双层流动床流动床 交交换换器器是是一一个个密密封封的的圆圆柱柱体体，设设有有进进水水装装置置，进进再再生生液液装装置置、排排水水装装置置，装装有有一定高度的离子交换树脂。一定高度的离子交换树脂。进再生液装置示意见图进再生液装置示意见图3-173-17。图图3-173-17 进再生液装置示意图进再生液装置示意图图图3-18 顺流再生离子交换器的内部结构顺流再生离子交换器的内部结构1-进水装置；进水装置；2-再生液分配装置；再生液分配装置；3-树脂层；树脂层；4-排水装置排水装置图图3-19 顺流再生离子交换器的管路系统顺流再生离子交换器的管路系统顺流再生离子交换器的运行顺流再生离子交换器的运行 顺流再生离子交换器的运行通常分为五步，从顺流再生离子交换器的运行通常分为五步，从交换器失效后算起：交换器失效后算起：反洗、进再生液、置换、正洗反洗、进再生液、置换、正洗和制水和制水。这五个步骤，组成交换器的一个运行循环，。这五个步骤，组成交换器的一个运行循环，称运行周期。称运行周期。1.反洗反洗 反洗的目的是：松动树脂层；清除树脂上层中反洗的目的是：松动树脂层；清除树脂上层中的悬浮物、碎粒。的悬浮物、碎粒。1.进再生液进再生液 再生是离子交换器运行操作中很重要的一环。再生是离子交换器运行操作中很重要的一环。影响再生效果的因素很多，如：再生剂的种类、纯影响再生效果的因素很多，如：再生剂的种类、纯度、用量、浓度、流速、温度等。度、用量、浓度、流速、温度等。3.置换置换 使再生液全部通过树脂层，须用水按再生液流使再生液全部通过树脂层，须用水按再生液流过树脂的流程及流速通过交换器，这一过程称为置过树脂的流程及流速通过交换器，这一过程称为置换。它实际上是再生过程的继续。换。它实际上是再生过程的继续。4.正洗正洗 应用运行时的进水自上而下清洗树脂层，流速应用运行时的进水自上而下清洗树脂层，流速约约1015m/h。5.制水：制水：正洗合格后即可投入制水。正洗合格后即可投入制水。顺流再生离子交换器通常顺流再生离子交换器通常适用范围适用范围：对经济性要求不高的小容量除盐装置；对经济性要求不高的小容量除盐装置；原水水质较好的情况，以及原水水质较好的情况，以及Na+比值较低的水质；比值较低的水质；采用弱酸树脂或弱碱树脂时。采用弱酸树脂或弱碱树脂时。逆流再生离子交换器逆流再生离子交换器 将运行时将运行时水向下流动、再生时再生液向上流动水向下流动、再生时再生液向上流动的对流水处理工艺称逆流再生工艺，采用逆流再的对流水处理工艺称逆流再生工艺，采用逆流再生工艺的装置称逆流再生离子交换器。生工艺的装置称逆流再生离子交换器。逆流再生原理逆流再生原理 逆逆流流再再生生时时，再再生生剂剂自自下下而而上上，首首先先接接触触的的是是失失效效程程度度最最小小，又又易易于于再再生生的的Na型型树树脂脂，因因此此底底层层树树脂脂再再生生程程度度较较高高。另另外外，下下层层树树脂脂的的再再生生产产物物Na+在在上上升升过过程程中中，对对上上层层树树脂脂中中的的Ca、Mg有有一定的交换能力，使再生剂的利用率提高。一定的交换能力，使再生剂的利用率提高。这这样样，尽尽管管上上层层树树脂脂再再生生程程度度差差一一些些，但但接接触触的的是是含含盐盐量量较较大大的的进进水水，仍仍可可较较好好地地交交换换。而而下下层层树树脂脂再再生生彻彻底底，将将保保证证出出水水水水质质。因因此此，逆逆流流再再生生是是一一种种较较理理想想的的再再生生方方式式，已已在在电电厂厂广广泛泛采用。采用。当当流流速速稍稍大大时时，就就会会发发生生和和反反洗洗那那样样使使树树脂脂层层扰扰动动的的现现象象，有有利利于于再再生生的的层层态态会会被被打打乱乱，这这通常称通常称乱层乱层。因因此此在在采采用用逆逆流流再再生生工工艺艺时时，必必须须从从设设备备结结构构和和运运行行操操作作采采取取措措施施，以以防防止止溶溶液液向向上上流流动动时时发生树脂乱层。发生树脂乱层。图图3-20 逆流再生离子交换器结构逆流再生离子交换器结构1-进水装置；进水装置；2-中间排液装置；中间排液装置；3-排水装置；排水装置；4-压脂压脂层；层；5-树脂层；树脂层；图图3-21气顶压逆流再生离子交换器管道系统气顶压逆流再生离子交换器管道系统 逆流再生离子交换器的运行逆流再生离子交换器的运行 它它和和顺顺流流再再生生固固定定床床的的主主要要区区别别在在于于：在在交交换换剂剂的表面设有中间排液装置。的表面设有中间排液装置。下下面面以以采采用用压压缩缩空空气气顶顶压压的的方方法法为为例例说说明明其其再再生操作，如图生操作，如图3-22 所示。所示。1.小反洗小反洗（a）为为了了保保持持有有利利于于再再生生的的失失效效层层不不乱乱,只只对对中中间间排排液液管管上上面面的的压压脂脂层层进进行行反反洗洗，以以冲冲洗洗掉掉运运行行时时积积聚聚在在压压脂脂层层中中的的污污物物。进进水水反反洗洗树树脂脂压压实实层层，清清除除压压实实层层和和中中间间排排液液装装置置上上的的污污物物，至至出出水水澄澄清。清。2.放水放水（b）3.顶压顶压（c）4.进再生液进再生液（d）5.逆流清洗逆流清洗（e）逆逆流流清清洗洗结结束束后后，应应先先关关闭闭进进水水门门停停止止进进水水，然然后后再再停停止止顶顶压压，防防止止乱乱层层。字字逆逆流流清清洗洗过过程程中中，应使气压稳定。应使气压稳定。6.小正洗小正洗（f）小正洗时，水从上部进入，从中间排液管排出。小正洗时，水从上部进入，从中间排液管排出。7.正洗正洗（h）最后按一般运行方式用进水自上而下进行正洗。最后按一般运行方式用进水自上而下进行正洗。图图3-22 逆流再生装置操作过程示意逆流再生装置操作过程示意（a）小反洗；）小反洗；(b)放水；放水；(c)顶压；顶压；(d)进再生液；进再生液；(e)逆流清洗；逆流清洗；(f)小正洗；小正洗；(g)正洗正洗无顶压逆流再生无顶压逆流再生 如如果果将将逆逆流流再再生生离离子子交交换换器器的的中中间间排排液液装装置置上上的的孔孔开开得得足足够够大大，使使这这些些孔孔的的水水流流阻阻力力较较小小，并并且且在在中中间间排排液液装装置置以以上上仍仍装装有有一一定定厚厚度度