1、第三章第三章 电厂锅炉补给水处理技术电厂锅炉补给水处理技术l内容提要：内容提要：扼要介绍火电厂水汽循环系统及水处扼要介绍火电厂水汽循环系统及水处理的重要性，着重讨论制备锅炉补给水的理的重要性，着重讨论制备锅炉补给水的预处理和离子交换的原理，主要工艺及设预处理和离子交换的原理，主要工艺及设备；凝结水的净化处理；锅炉水的处理原备；凝结水的净化处理；锅炉水的处理原理和技术；循环冷却水系统及处理原理、理和技术；循环冷却水系统及处理原理、工艺和主要设备。工艺和主要设备。目录目录第一节第一节 火力发电厂中水处理的作用火力发电厂中水处理的作用第二节第二节 水的预处理水的预处理第三节第三节 水的离子交换处理水
2、的离子交换处理第四节第四节 凝结水的净化处理凝结水的净化处理第五节第五节 锅内处理锅内处理第六节第六节 冷却水处理冷却水处理第一节第一节 火力发电厂中水处理的作用火力发电厂中水处理的作用 火力发电厂是利用燃料燃烧产生的热能火力发电厂是利用燃料燃烧产生的热能转变成电能的，这种能量的转换是通过水来转变成电能的，这种能量的转换是通过水来实现的。因此，水在火力发电厂中起着极重实现的。因此，水在火力发电厂中起着极重要的作用，水处理是火力发电厂生产过程的要的作用，水处理是火力发电厂生产过程的不可缺少的组成部分。不可缺少的组成部分。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
3、要作用 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 火力发电厂的水汽循环系统可分为火力发电厂的水汽循环系统可分为凝汽凝汽和和凝凝汽兼供热汽兼供热两种形式。两种形式。凝汽式凝汽式是指只发电不供热的凝汽式发电厂的是指只发电不供热的凝汽式发电厂的水汽循环系统，这种系统正常运行的锅炉补给水水汽循环系统，这种系统正常运行的锅炉补给水量很小，一般为锅炉蒸发量的量很小，一般为锅炉蒸发量的24%。凝汽兼供热式凝汽兼供热式是指除发电外，兼向附近工业是指除发电外，兼向附近工业区、生活区供热的水汽循环系统，锅炉补给水量区、生活区供热的水汽循环系统，锅炉补给水量要大得多，如热力发电厂水汽循环系统。要大得多，如
4、热力发电厂水汽循环系统。热力发电厂水汽循环系统主要流程见热力发电厂水汽循环系统主要流程见图图3-13-1。图图3-1 3-1 热力发电厂水汽循环系统主要流程热力发电厂水汽循环系统主要流程 实际运行中，任何水汽循环系统都要有一部实际运行中，任何水汽循环系统都要有一部分汽水损失，大致有如下几个方面：分汽水损失，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：如汽包锅炉的排污，各种排汽损失如汽包锅炉的排污，各种排汽损失锅炉锅炉安全门、过热器放汽门、汽轮机轴封、抽汽器、安全门、过热器放汽门、汽轮机轴封、抽汽器、除氧器等的排汽，各种水箱的溢流和管道的跑冒除氧器等的排汽，各种水箱的
5、溢流和管道的跑冒滴漏等等。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。根据水在水汽循环系统中所经历的过程，我根据水在水汽循环系统中所经历的过程，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)生水生水 生水是未经处理的天然水，如地下水、江河生水是未经处理的天然水，如地下水、江河水、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 生水经水处理车间净化后，用于补充发电厂生水经水处理车间净化后，用于补
6、充发电厂水汽损失的水，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 各种用汽设备、蒸汽管道中凝结的蒸汽凝结各种用汽设备、蒸汽管道中凝结的蒸汽凝结水，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 它是生产或生活用户返回的蒸汽凝结水，简它是生产或生活用户返回的蒸汽凝结水，简称返回水。称返回水。(6)(6)给水给水 给水是指进入锅炉的水，对于热电厂，它包给水是指进入锅炉的水，对于热电厂，它包括汽
7、轮机凝结水、锅炉补给水、疏水和返回水。括汽轮机凝结水、锅炉补给水、疏水和返回水。(7)(7)锅炉水锅炉水 锅炉水又叫炉水，是指锅炉本体的蒸发系统锅炉水又叫炉水，是指锅炉本体的蒸发系统中流动的水。中流动的水。(8)(8)冷却水冷却水 是指用作冷却介质的水，在电厂中主要指在是指用作冷却介质的水，在电厂中主要指在凝汽器中用于冷却汽轮机排汽的水。凝汽器中用于冷却汽轮机排汽的水。u水处理的重要作用水处理的重要作用 在火力发电厂的热力系统中，水的品质是影响在火力发电厂的热力系统中，水的品质是影响热力设备安全、经济运行的重要因素。热力设备安全、经济运行的重要因素。天然水中含有许多杂质。若把这些水不经净化天然
8、水中含有许多杂质。若把这些水不经净化处理就引入热力设备，将会由于汽水品质不良引起处理就引入热力设备，将会由于汽水品质不良引起各种危害，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 结垢极易发生在热负荷较高的部位，如锅炉的结垢极易发生在热负荷较高的部位，如锅炉的炉管、各种热交换器。水垢的导热性比金属差几百炉管、各种热交换器。水垢的导热性比金属差几百倍，结垢的金属管壁就会产生过热，强度下降，引倍，结垢的金属管壁就会产生过热，强度下降，引起管道的损坏。冷却水处理不当，会使凝汽器铜管起管道的损坏。冷却水处理不当，会使凝汽器铜管结垢，降低换热效率，从而降低汽轮机出
9、力。结垢，降低换热效率，从而降低汽轮机出力。腐蚀腐蚀 水质不良会引起热力设备的腐蚀，主要是水质不良会引起热力设备的腐蚀，主要是电化电化学腐蚀学腐蚀，容易发生在给水管道、省煤器、水冷壁、，容易发生在给水管道、省煤器、水冷壁、过热器、汽轮机和凝汽器等经常与水接触的金属部过热器、汽轮机和凝汽器等经常与水接触的金属部位。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 含有大量杂质的蒸汽通过过热器和汽轮机时，含有大量杂质的蒸汽通过过热器和汽轮机时，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。过热器的积盐有可能引起爆管，汽轮机的积盐将大过
10、热器的积盐有可能引起爆管，汽轮机的积盐将大大降低汽轮机的出力。大降低汽轮机的出力。因此，为了保证安全、经济运行，各电厂对锅因此，为了保证安全、经济运行，各电厂对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 净化生水的目的是制备所需质量的锅炉补给水，净化生水的目的是制备所需质量的锅炉补给水，这个处理过程也叫做炉外水处理。包括预处理，软这个处理过程也叫做炉外水处理。包括预处理，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
11、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 天然水中的杂质与水质指标天然水中的杂质与水质指标一、天然水的特点一、天然水的特点二、杂质的分类二、杂质的分类 在水处理工艺中，我们通常按这些杂质颗粒的大小。将其分成三类：悬浮物、胶体和溶解物质。1.悬浮物：悬浮物是颗粒粒径约在10-4mm
12、以上的微粒2.胶体：胶体是颗粒粒径在10-6一10-4mm之间的微粒 3.溶解物质：在水中呈真溶液状态的物质有离子和分子，其颗粒粒径不大于10-6mm。天然水中的溶解物质大都为离子和一些溶解气体.a.呈离子状态的杂质 b.溶解气体 三、水质指标水质指标可以分为两种类型。一种是明确表示水中某些具体物质含量的指标通常叫做成分性指标。另一种类型称为技术性指标，它是一种指标来表示水中某一类物质总的含量或者是某一类物质的某种性质 u表示水中悬浮物及胶体的指标 1、悬浮物 按定义水中悬浮物是指水中颗粒粒径大于0.1m的固体。2、浊度 浊度是用水的某种光学性质来表征水中悬浮物和胶体等粗分散颗粒对水清晰透明的
13、影响程度。3、透明度 表示水透明程度的指标 u表示水中溶解性物质的指标及相互关系表示水中溶解性物质的指标及相互关系 1、含盐量 含盐量表示水中所含盐类的总和，可以通过水质的全分析，用计算法求得。2、蒸发残渣与溶解固形物 蒸发残渣可近似表示溶解固形物的量 3、灼烧残渣、矿物残渣和有机物 A灼烧残渣可近似表示矿物残渣的量 B灼烧残渣和矿物残渣的差值可近似表示有机物的量 4、电导率 电导率是测定水中溶解盐类多少的一种指标.表示电导率的单位为西厘米(S/cm)，它是电阻率单位欧厘米(cm)的倒数。实用上，由于水的电导率常常很小，所以经常用S/cm单位，它是S/cm的1106。u表示水中易结垢物的指标表
14、示水中易结垢物的指标 1、硬度 对于天然水来说，这些物质主要是钙、镁离子，所以通常把硬度看作是这两种离子。因此，总硬度(或简称硬度)就表示钙、镁离于含量之和，)21()21(22MgcCacH 2、碳酸盐硬度(HT)碳酸盐硬度是指水中与碳酸氢盐、碳酸盐相结合的钙、镁的量。碳酸盐硬度又叫暂时硬度。3、非碳酸盐硬度(HF)水的总硬度和碳酸盐硬度之差就是非碳酸盐硬度，它们是指水中与氯化物和硫酸盐结合的钙、镁的量。水沸腾时不能除去又称为永久硬度 u表示水中碱性物质的指标表示水中碱性物质的指标碱度碱度 碱度是水中能与强酸中氢离子反应的物质的量。讲完了硬度与碱度，我们来看一下两者之间的关系 H=HCa+H
15、Mg=HT+HF 在碱性水中，碱度硬度H=HT，HF=0 在非碱性水中，碱度硬度，A=HT，HF0u表示水中酸性物质的指标表示水中酸性物质的指标酸度酸度 酸度是指水中能与强碱（如NaOH、KOH等）中氢氧根离子反应的物质的量。在天然水中，酸度有H2CO3和HCO3的盐类。在水净化过程中，有时还可能出现强酸。水中既存在酸度又可同时存在碱度。酸度与pH值的区别：u表示水中有机物的指标表示水中有机物的指标 1耗氧量 利用耗氧量来表征有机物多少的原理是基于有机物具有可氧化的共性。用COD来表示。常用的高锰酸钾指数法 和重铬酸钾法 通常高锰酸钾指数用于地表水和饮用水中有机物的测量，而重铬酸钾法则主要用于
16、工业废水、生活污水等含有机物较多的水样的测量。2生化需氧量 生化消氧量表示用微生物氧化水中有机物所消耗的氧量，通常用符号“BOD”表示 3、总有机碳 总有机碳(TOC)，是以碳的含量友示水体中有机物质总量的综合指标。u表示水中有机物的指标表示水中有机物的指标 四、天然水中主要化合物四、天然水中主要化合物（一）碳酸化合物（二）硅酸化合物（三）铁的化合物（四）氮的化合物五、天然水按水质指标进行分类五、天然水按水质指标进行分类第三节第三节 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。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，即电厂水处理的第一
17、步就是要除去这些杂质，即预预处理处理。它包括悬浮物的自然沉降、混凝处理、沉。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。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 给水系统给水系统u水的混凝处理水的混凝处理 胶态杂质和一部分粒径小的悬浮物，由于沉降速度小，胶态杂质和一部分粒径小的悬浮物，由于沉降速度小，以至于相当长时间仍滞留于水中，而且这部分杂质也不能以至于相当长时间仍滞留于水中，而且这部分杂质也不能用过滤的方法除去。因此实际应用中，通常是加入一种称用过滤的方法除去。因此实际应用中，通常是加入一种称之为混凝剂的化学药剂，使它们相
18、互吸附粘结成较大的絮之为混凝剂的化学药剂，使它们相互吸附粘结成较大的絮状物，然后从水中沉降分离。状物，然后从水中沉降分离。混凝处理原理混凝处理原理.胶核胶核.swf.胶体的脱稳胶体的脱稳加电解加电解质质.swf 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投入水中，首先发生的是它的电离和水解。当投入水中，首先发生的是它的电离和水解。当pHAl3+Ca2+Mg2+K+=NH4+Na+Li+SO42-NO3-Cl-HCO3-HSiO3-*H和OH的交换选择性与树脂交换基团酸、碱性的强弱有关。对于强酸阳树脂：H+Li+而对于弱酸阳树脂：H+Fe3+
19、当OH离子交换树脂失效后，用碱进行再生时，即对于进水是浓碱溶液、阴离子的选择性顺序为：据此，可以推知，强碱性OH型阴树脂对于水中常见阴离子的吸着顺序，遵循以下三条规律：(1)在强弱酸混合的溶液中，易吸取强酸的阴离子。(2)浓溶液与稀溶液相比，前者利于低价离子被吸取，后者利于高价离子被吸取。(3)在浓度和价数等条件相同的情况下，选择性系数大的易被吸取。(5)(5)交换容量交换容量 离子交换树脂的交换容量表示其可交换离子量的多少。离子交换树脂的交换容量表示其可交换离子量的多少。有两种表示法：有两种表示法：质量表示法质量表示法(单位质量树脂吸着能力单位质量树脂吸着能力)和和体体积表示法积表示法(单位
20、体积吸着能力单位体积吸着能力)。在表示交换容量时，为了统一起见，一般阳离子交换树脂在表示交换容量时，为了统一起见，一般阳离子交换树脂以以Na型为准型为准(也有以也有以H型为准的型为准的)，阴离子交换树脂以，阴离子交换树脂以Cl型型为准。为准。全交换容量全交换容量(Q)此指标表示离子交换树脂中所有活性基团的总量。此指标表示离子交换树脂中所有活性基团的总量。中性盐分解容量中性盐分解容量 树脂能与中性盐进行交换反应的交换容量。表示强碱树脂能与中性盐进行交换反应的交换容量。表示强碱基团量的多少。基团量的多少。弱酸（碱）基团交换容量弱酸（碱）基团交换容量 两者之差两者之差离子交换平衡离子交换平衡 离子交
21、换也是一种化学反应，存在交换平衡。RA+B-RB+A+离子交换选择系数为：KAB=RBA+/RAB+该值越大，有利于交换反应的进行。(1)平衡常数 以H型阳离子交换树脂与水中Na+进行交换为例，加以讨论：RH+Na+RNa+H+如果此反应不伴随有反应物质的吸附或解吸等过程，则可得如下平衡常数式 由于K值要受吸附和解吸过程的影响，而且还因离子交换树脂相中的离子活度系数现在还无法测定。(2)选择性系数 这里，用来代表 ，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关系，没有更多的物理化学意义。选择性系数可以进行换算：1.等价离子 KAB=KACKBC2.不等价离子 KAB=KA
22、C（KBC）2 A2价 B、C1价NaHKRHNaRNaHffKffu水的离子交换软化和除碱水的离子交换软化和除碱 如果经预处理后的清水，仅仅需要除去如果经预处理后的清水，仅仅需要除去Ca2+、Mg2+（即软化），可以采用（即软化），可以采用钠离子交换法钠离子交换法。如果。如果不仅要求除去不仅要求除去Ca2+、Mg2+，还要求除去碱度，则，还要求除去碱度，则采用采用氢氢钠离子交换法钠离子交换法。钠离子交换法钠离子交换法 钠离子交换过程如下式表示：钠离子交换过程如下式表示：钠离子交换剂层中离子分布示意见钠离子交换剂层中离子分布示意见图图3-93-9。水通过一个钠离子交换器叫水通过一个钠离子交换器
23、叫一级钠离子交换一级钠离子交换，出水残留硬度可满足低压锅炉要求，如果要求进出水残留硬度可满足低压锅炉要求，如果要求进一步降低残留硬度，可采用一步降低残留硬度，可采用二级钠离子交换二级钠离子交换，即，即将两个钠离子交换器串联。将两个钠离子交换器串联。2222()()2RNaCaMgR Ca MgNa图图3-9 3-9 钠离子交换剂层中离子分布示意钠离子交换剂层中离子分布示意氢氢钠离子交换法钠离子交换法 为了弥补钠离子交换不能除碱的缺点，可以为了弥补钠离子交换不能除碱的缺点，可以在出水中加酸，如加在出水中加酸，如加H2SO4。生成的生成的CO2由除碳器除去，但这种方法却增由除碳器除去，但这种方法却
24、增加了水的含盐量。因此火电厂中更多地采用氢加了水的含盐量。因此火电厂中更多地采用氢钠离子交换的方法。钠离子交换的方法。(1)(1)氢氢钠离子交换原理钠离子交换原理 当采用强酸性当采用强酸性H离子交换树脂时，交换过程离子交换树脂时，交换过程为：为：Ca (HCO3)2 Ca 2H2CO3 2RH+Mg Cl2 R2 Mg+2HCl Na2 SO4 Na2 H2SO43242422222NaHCOH SONa SOCOH O 因此，因此，H型交换器产生了强酸，并且强酸酸型交换器产生了强酸，并且强酸酸度与进水中强酸阴离子的量相当。度与进水中强酸阴离子的量相当。氢离子交换剂层中离子分布示意见氢离子交换
25、剂层中离子分布示意见图图3-103-10。如果我们利用如果我们利用H型交换器出水的强酸中和型交换器出水的强酸中和Na型交换器出水的碱度，生成的型交换器出水的碱度，生成的CO2用除碳器除去，用除碳器除去，这样就达到软化和除碱的目的。这样就达到软化和除碱的目的。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。(2)(2)并联并联H-Na离子交换系统离子交换系统 如如图图3-113-11，该系统进水分别入，该系统进水分别入H型交换器的型交换器的强酸性出水中和强酸性出水中和Na型交换器出水的碱度。型交换器出水的碱度。图图3-103-10 氢离子交换剂层中离子分布示意氢离子交
26、换剂层中离子分布示意图图3-113-11 并联并联H-Na离子交换系统离子交换系统(3)(3)串联串联H-Na离子交换系统离子交换系统 如如图图3-123-12，该系统用，该系统用H型交换器的出水，中型交换器的出水，中和另一部分原水的碱度，然后进入除碳器除去和另一部分原水的碱度，然后进入除碳器除去CO2，最后用泵打入，最后用泵打入Na型交换器。型交换器。除碳器置于除碳器置于Na型交换器之前，是为防止型交换器之前，是为防止CO2进入进入Na型交换器，重新生成型交换器，重新生成NaHCO3。与并联系统相同的是，串联系统也必须调整与并联系统相同的是，串联系统也必须调整进入进入H型交换器的水量，维持中
27、和后出水一定的型交换器的水量，维持中和后出水一定的残留碱度。残留碱度。使用弱碱性树脂的使用弱碱性树脂的H-Na离子交换系统采用离子交换系统采用串串联联的方式。的方式。图图3-12 串联串联H-Na离子交换离子交换系统系统除碳器除碳器 除碳器的作用是除去除碳器的作用是除去CO2。原水中碳酸盐碱度，经过原水中碳酸盐碱度，经过H离子交换，即转离子交换，即转化为化为H2CO3并存在平衡并存在平衡 pH下降，平衡右移，有利于下降，平衡右移，有利于H2CO3的分解。的分解。由于由于H型交换器出水型交换器出水pH较低，使较低，使CO2从水中游离，从水中游离，如果我们能降低水面上如果我们能降低水面上CO2的分
28、压，即可使的分压，即可使CO2从从水中逸出，这就是除碳器的工作原理。水中逸出，这就是除碳器的工作原理。常用的鼓风式除碳器的结构如常用的鼓风式除碳器的结构如图图3-133-13。32322HHCOH COCOH O图图3-133-13 鼓风式除碳器鼓风式除碳器H-OH离子交换法离子交换法 如果既要去除水中阳离子又要去除水中阴离子，则可以用氢氢氧离子交换法。2H2CO3 2 RHCO3 2ROH+2 HCl 2RCl +2H20 H2SO4 R2SO4 2 H2SiO3 2 RHSiO3u离子交换除盐系统离子交换除盐系统一级复床除盐一级复床除盐 将预处理后的清水，一次顺序通过将预处理后的清水，一次
29、顺序通过H型和型和OH型交换器的系统叫一级复床除盐系统，如型交换器的系统叫一级复床除盐系统，如图图3-143-14。一级复床除盐系统的运行监督，是分别监督一级复床除盐系统的运行监督，是分别监督H型和型和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 混合床是在一个交换器内，把已再生好的混合床是在一个交换器内，把已再生好的H H型和型和OHOH型离子交换树脂按一定比例混合均匀，所型离子交换树脂按一定比例混合均匀，所以混床就相当于一个多级复床。以混床就相当于一个多级复床。混床的优势在于水的阳、阴离子交换是交错混床的优势在于水的阳、阴离子交换是交错进行，出水水质好而且水质稳定；由于交换未期
30、，进行，出水水质好而且水质稳定；由于交换未期，出水电导率上升很快，终点容易判断；运行周期出水电导率上升很快，终点容易判断；运行周期也较长。缺点是树脂的损耗大；再生操作比较复也较长。缺点是树脂的损耗大；再生操作比较复杂。杂。图图3-143-14 一级复床除盐系统一级复床除盐系统常见的化学除盐主系统及其选择常见的化学除盐主系统及其选择 采用阳、阴离子交换器组成主系统时，通常采用阳、阴离子交换器组成主系统时，通常参照下面的原则：参照下面的原则：(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)弱酸性阳树脂；适用于处理碱度大或碳弱酸性阳树脂；适用于处理碱度大或碳酸盐硬度
31、大的水。酸盐硬度大的水。(3)(3)弱碱性阴树脂；是用于处理强酸阴离子弱碱性阴树脂；是用于处理强酸阴离子含量大的水。含量大的水。(4)(4)除硅必须采用强碱性阴树脂。除硅必须采用强碱性阴树脂。(5)(5)水质要求高时应设混床。水质要求高时应设混床。(6)(6)除碳器应置于强碱性阴树脂之前，以保除碳器应置于强碱性阴树脂之前，以保证除硅效果。证除硅效果。u离子交换装置及其运行离子交换装置及其运行 离子交换装置按运行方式不同可分为固定床离子交换装置按运行方式不同可分为固定床和连续床。和连续床。固定床离子交换装置固定床离子交换装置 固定床离子交换固定床离子交换是把离子交换树脂固定在一是把离子交换树脂固
32、定在一个装置个装置(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。固定床离子交换，按其再生方式不同，可分固定床离子交换，按其再生方式不同，可分为为顺流再生顺流再生和和逆流再生固定床逆流再生固定床。(1)(1)顺流再生床顺流再生床 顺流再生顺流再生是指运行时水流方向和再生液流动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。方向一致，通常都是自上而下的。离子交换器离子交换器结构结构 交换器是一个密封的圆柱体，设有进水装置，交换器是一个密封的圆柱体，设有进水装置，进再生液装置、排水
33、装置，装有一定高度的离子进再生液装置、排水装置，装有一定高度的离子交换树脂。交换树脂。进再生液装置示意见进再生液装置示意见图图3-153-15。交换器的运行交换器的运行 交换器的运行可分为交换器的运行可分为反洗反洗、再生再生、正洗正洗、交交换换四个步骤。四个步骤。反洗：反洗：用水在与进水相反的方向上通过交换用水在与进水相反的方向上通过交换剂层，使交换剂层松动，清除由于过滤作用而截剂层，使交换剂层松动，清除由于过滤作用而截留在交换剂上的杂质。留在交换剂上的杂质。再生：再生：使失效的交换剂恢复交换能力。使失效的交换剂恢复交换能力。图图3-153-15 进再生液装置示意图进再生液装置示意图 正洗：正
34、洗：清除再生过程中滞留于交换剂层中的清除再生过程中滞留于交换剂层中的再生产物和过剩再生剂。再生产物和过剩再生剂。交换：交换：清洗合格后，交换器即可投入运行。清洗合格后，交换器即可投入运行。(2)(2)逆流再生固定床逆流再生固定床 逆流再生属对流式，即运行时进水和再生时逆流再生属对流式，即运行时进水和再生时进再生剂的方向相对进行的水处理工艺。进再生剂的方向相对进行的水处理工艺。逆流再生原理逆流再生原理 逆流再生时，再生剂自下而上，首先接触的逆流再生时，再生剂自下而上，首先接触的是失效程度最小，又易于再生的是失效程度最小，又易于再生的Na型树脂，因此型树脂，因此底层树脂再生程度较高。另外，下层树脂
35、的再生底层树脂再生程度较高。另外，下层树脂的再生产物产物Na+在上升过程中，对上层树脂中的在上升过程中，对上层树脂中的Ca、Mg有一定的交换能力，使再生剂的利用率提高。有一定的交换能力，使再生剂的利用率提高。这样，尽管上层树脂再生程度差一些，但接这样，尽管上层树脂再生程度差一些，但接触的是含盐量较大的进水，仍可较好地交换。而触的是含盐量较大的进水，仍可较好地交换。而下层树脂再生彻底，将保证出水水质。因此，逆下层树脂再生彻底，将保证出水水质。因此，逆流再生是一种较理想的再生方式，已在电厂广泛流再生是一种较理想的再生方式，已在电厂广泛采用。采用。交换器的结构及运行交换器的结构及运行 逆流再生离子交
36、换器见逆流再生离子交换器见图图3-163-16。它和顺流再它和顺流再生固定床的主要区别在于：在交换剂的表面设有生固定床的主要区别在于：在交换剂的表面设有中间排液装置。中间排液装置。逆流再生操作示意见逆流再生操作示意见图图3-173-17。小反洗：小反洗：进水反洗树脂压实层，清除压实层进水反洗树脂压实层，清除压实层和中间排液装置上的污物，至出水澄清。和中间排液装置上的污物，至出水澄清。放水：放水：小反洗后放掉中间排液装置上部的水。小反洗后放掉中间排液装置上部的水。图图3-163-16 逆流再生离子交换器逆流再生离子交换器图图3-173-17 逆流再生操作示意逆流再生操作示意 顶压：顶压：放水后进
37、压缩空气顶压以防乱层。放水后进压缩空气顶压以防乱层。进再生剂：进再生剂：在顶压情况下进再生剂。在顶压情况下进再生剂。逆流冲洗：逆流冲洗：以进再生剂相同流速，自下而上以进再生剂相同流速，自下而上进纯水冲洗残留废液和再生产物至出水合格。进纯水冲洗残留废液和再生产物至出水合格。小反洗：小反洗：进水反洗树脂压实层中残留再生剂。进水反洗树脂压实层中残留再生剂。正洗：正洗：用水自上而下冲洗，至出水合格后转用水自上而下冲洗，至出水合格后转入正常运行。入正常运行。(3)(3)浮动床浮动床 浮动床是对流再生技术的一种形式。浮动床浮动床是对流再生技术的一种形式。浮动床工作过程示意见工作过程示意见图图3-183-1
38、8。浮动床本体是钢制圆筒和上下封头，内部装浮动床本体是钢制圆筒和上下封头，内部装有上、下分配装置，床层和水垫层。有上、下分配装置，床层和水垫层。图图3-183-18 浮动床工作示意浮动床工作示意 浮动床的操作过程分落床、再生、置换和正浮动床的操作过程分落床、再生、置换和正洗、成床和顺洗、运行五个步骤。洗、成床和顺洗、运行五个步骤。体外清洗体外清洗是浮动床的明显缺点。是浮动床的明显缺点。(4)(4)混合床混合床 混合床混合床是将再生后的阳、阴离子交换树脂放是将再生后的阳、阴离子交换树脂放在同一个交换器中并混合均匀。在同一个交换器中并混合均匀。混床的设备结构示意见混床的设备结构示意见图图3-193
39、-19。混床的运行分混床的运行分反洗分层反洗分层、再生再生、混合混合、正洗正洗和和交换交换五个步骤，其中反洗分层是运行操作的关五个步骤，其中反洗分层是运行操作的关键。键。混床两步法再生示意见混床两步法再生示意见图图3-203-20。图图3-193-19 混床结构示意混床结构示意图图3-203-20 混床两步法再生示意混床两步法再生示意连续床离子交换装置连续床离子交换装置 连续床离子交换装置可分为连续床离子交换装置可分为移动床移动床和和流动床流动床两类。两类。固定床离子交换技术有两个明显缺陷：固定床离子交换技术有两个明显缺陷：第一，第一，固定床设备体积较大，树脂用量多固定床设备体积较大，树脂用量
40、多；第二，固定床第二，固定床运行是周期性的，不能连续供水。运行是周期性的，不能连续供水。移动床内树脂层是不断移动的，它定期排出一移动床内树脂层是不断移动的，它定期排出一部分失效树脂，同时又补充等量再生好的树脂。部分失效树脂，同时又补充等量再生好的树脂。三塔式移动床是典型的移动床，三塔式移动床是典型的移动床，见见图图3-213-21。流动床运行是完全连续的，但树脂磨损大，再流动床运行是完全连续的，但树脂磨损大，再生剂耗量也大，而且出水水质受进水水质影响较大，生剂耗量也大，而且出水水质受进水水质影响较大，因此目前应用很少。因此目前应用很少。图图3-213-21 三塔式移动床三塔式移动床 总之，各种
41、类型的交换器，各有其特点。总之，各种类型的交换器，各有其特点。从实践看，从实践看，应用最普遍的仍属固定床应用最普遍的仍属固定床，并且可制得纯度很高的水，连续床适用于软并且可制得纯度很高的水，连续床适用于软化处理，当供水量不大，对水质要求又不太化处理，当供水量不大，对水质要求又不太高时，移动床是可行的。流动床应用很少。高时，移动床是可行的。流动床应用很少。u再生系统再生系统 再生系统包括再生剂的贮存、溶解、计量、再生系统包括再生剂的贮存、溶解、计量、配置和输送。再生剂有食盐、盐酸、硫酸、烧碱配置和输送。再生剂有食盐、盐酸、硫酸、烧碱等。现简单介绍盐酸和烧碱的再生系统。等。现简单介绍盐酸和烧碱的再生系统。盐酸配制和输送系统盐酸配制和输送系统 盐酸配制、输送系统见盐酸配制、输送系统见图图3-223-22。该系统是将贮酸池或汽车来酸用酸泵打入高该系统是将贮酸池或汽车来酸用酸泵打入高位贮槽，然后依靠重力自动流入计量箱，再生时位贮槽，然后依靠重力自动流入计量箱，再生时用喷射器按所需浓度打入系统。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3-223-22类似。类似。图图3-223-22 盐酸配制、输送系统盐酸配制、输送系统
