一种凝结水精处理阴阳树脂新型组合方式及应用

邓世松

(大唐湘潭发电有限责任公司，湖南湘潭 411102)

目前常用的凝结水处理离子交换树脂在使用过程中会发生破碎，造成树脂损耗。因此，选择合适树脂的是一项重要工作，通常应用的大孔型树脂的交联度比凝胶型树脂的大，机械强度高，抗氧化性好，其孔径在20～100 nm以上，离子交换反应速度快，抗有机物的污染能力强，但其交换容量较低。凝胶型树脂孔径平均为1～2 nm，交换容量高，但其抗氧化性和机械强度差。

国内凝结水精处理树脂设计选型时通常采用2种组合方式:一种是均粒凝胶型强酸性阳树脂和均粒凝胶型强碱性阴树脂组合，另一种是均粒大孔型强酸性阳树脂和均粒大孔型强碱性阴树脂组合。这2种组合方式在实际使用过程中均出现年树脂补充率较高的情况。文中提出一种新型的组合方式，并在湘潭电厂300 MW机组实用中取得较好效果。

1 精处理的运行状况

湘潭电厂300 MW机组1997年投产，凝结水精处理采用美国IWT公司的均粒凝胶型强酸性阳树脂 (IWTC361PS)和均粒凝胶型强碱性阴树脂(IWTA464PS)组合方式，阴阳树脂比例采用2∶3，再生系统采用美国USF公司的高塔完全分离技术，可达到阳中阴和阴中阳0.04%，单台混床周期制水量可达到20～30万t，但在使用过程中，发现树脂破损率较高，每年树脂补充率为3%，运行近10年左右。在运行中存在以下情况:

(1)树脂的机械性能下降，破碎树脂增多。树脂分离后阳树脂中的阴树脂达到3%，阴树脂中的阳树脂达到2%，影响了阴阳树脂的再生效果，从而影响了混床投运后的出水水质，降低了混床的运行周期制水量，从平均60 d降低到20～25 d，再生频繁，酸碱耗量大。

(2)树脂受铁的污染，工作性能下降。2007年8月11日取样化验，与新树脂相比体积交换容量下降率大于25%，其中阳树脂含铁量12 120.3 μg/g，参考DL/T673－1999《火力发电厂水处理用001*7强酸性阳离子交换树脂报废标准》，该阳树脂已达到了报废标准。

(3)由于使用年限长，离子交换树脂的大分子链氧化断链，磺酸在高温分解，以硫酸根离子状态进入水中，对水汽系统产生腐蚀。在2号机大修中检查汽轮机动、静叶片上和锅炉四管都有不少硫酸盐垢，说明树脂劣化释放的硫酸根离子对水汽系统产生了腐蚀，长期下去，对机组危害极大。

(4)运行中采取多种措施，但效果不佳。从2005年10月后，精处理每次再生阴阳树脂分别空气擦洗达到20～30次，但随着精处理阴阳树脂被铁污染越来越严重，使得精处理混床的除铁能力下降很多，甚至出现精处理出口铁含量超过入口的铁含量的情况。

(5)混床出水漏氯离子。在混床出水氢电导率≤0.1 μs/cm的情况下，混床出氯离子为5～8 μg/L。

因此，该组合方式的树脂运行不到10年就出现树脂老化，达到报废标准，需进行树脂更换。

2 树脂组合方式的选择

为实现既保证树脂有大的交换容量、混床运行周期长，又保证树脂的高强度、混床树脂补充率低的目标，经充分调研，选用了一种新的树脂组合方式，即采用均粒凝胶型强酸性阳树脂和均粒大孔型强碱性阴树脂的新组合，这样兼顾了凝胶型阳树脂的高交换容量和大孔型阴树脂的高机械强度。同时，新组合还必须满足原精处理树脂完全分离技术的要求。原技术采用分离罐，利用树脂的比重差、颗粒度 (特别是颗粒粒度的均匀性)在水力反洗的条件下，造成阴、阳树脂不同的临界沉降速度，通过调节反洗时反洗强度，使阴阳树脂分离。因此，在选择树脂前需要综合考虑树脂的粒度、强度、化学反应速度和水力特性的问题，包括:

(1)树脂的粒度。混合后的树脂理想的粒度是在高流速下不至于产生过高的阻力，并且还要能得到高质量的出水、大的交换容量和较强的截污能力。粒度均匀而产生的优点:a．低的运行压差。因为树脂粒度均匀，树脂即使很紧密地堆积在一起，仍然有很大的空隙体积，运行时阻力小。b．低的树脂损耗。因为在反洗时，有些树脂容易损失，尤其粒度小的阴树脂反洗时首先通过交换器顶部的反洗口流失。

对树脂的粒径的要求，一般可归纳为:

a．按设计规程选择树脂粒径。阳树脂:0.63～0.81 mm，阴树脂:0.45～0.71 mm。组成混床的阳、阴树脂的粒径差的绝对值≯0.10 mm，均一系数≯1.2(此数值越小越好)。根椐这个要求，罗姆哈斯的均粒凝胶型强酸性阳离子交换树脂Amberjet 1500H的粒径为0.60～0.70 mm，均匀系数≤1.10;罗姆哈斯的均粒大孔型强碱性阴离子交换树脂Amberjet 9800的粒径为0.55～0.75 mm，均一系数≤1.20，其阳阴树脂有效粒径之差的绝对值≯0.10 mm，满足此要求。

b．对阳树脂中的细颗粒的比例应严格控制，否则会造成分离困难。阳树脂Amberjet 1500H＜0.425 mm的小颗粒含量≯0.5%;阴树脂Amberjet 9800＜0.450 mm的小颗粒含量≯1.0%。

(2)树脂的机械强度。大孔树脂的耐渗透压冲击性要比凝胶树脂优异得多，大孔树脂本身存在大孔，增加了树脂的初始面积，使整个颗粒膨胀率更为均匀，因此，大孔树脂就能“顶住”由于膨胀与收缩所产生的应力。其次，由于精处理混床树脂再生都需转移至再生系统，来回输送，树脂与管道产生摩擦。因此，树脂要有足够的机械强度，耐磨性好，不易破碎。罗姆哈斯大孔型阴树脂Amberjet 9800独特的均孔结构使其具有优异的机械和抗渗透压化学稳定性，其强渗磨圆球率≥90%。

(3)由于原分离罐尺寸是根椐阳、阴树脂比例来设计，因此，更换新的阴阳树脂比例仍然要按2∶3来设计。

综上所述，湘潭电厂树脂更换采用了罗姆哈斯的均粒凝胶型强酸性阳离子交换树脂Amberjet 1500H和罗姆哈斯的均粒大孔型强碱性阴离子交换树脂Amberjet 9800。

3 应用效果

(1)树脂更换后，湘潭电厂300 MW机组凝结水精处理近2年来没有补充树脂。

(2)树脂分离后阳树脂中的阴树脂和阴树脂中的阳树脂均＜0.1%，适应原树脂分离技术。

(3)单台混床一般正常周期可达到30万t水，混床出水水质好，在混床出水氢电导率≤0.1 μs/cm情况下，混床出水氯离子＜1 μg/L。

(4)一般系统进出水水质情况见表1，2。

表1 系统进水水质

表2 系统出水水质

4 结论

(1)采用均粒凝胶型强酸性阳树脂和均粒大孔型强碱性阴树脂的新组合，兼顾了凝胶型阳树脂的高交换容量和大孔型阴树脂的高机械强度，从而保证混床的长周期制水和出水水质。

(2)该种组合方式是精处理系统设计的一个补充，其性价比最高，树脂年补充率可大大降低。