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DLT 673-1999《火力发电厂用水处理001×7强酸性阳离子交换树

放大字体??缩小字体 发布日期:2015-11-18??来源:中国亚博体育官网首页网??作者:[db:作者]
核心提示:  国家电力公司热工研究院王广珠汪德良部林崔焕芳吴文1目的意义离子交换树脂是火力发电厂广泛使用的一种水处理材料,在实际运用中,随着时间的延长,离子交换树脂受到各种物理和化学因素的影响,导致其内在的理化

  国家电力公司热工研究院王广珠汪德良部林崔焕芳吴文1目的意义离子交换树脂是火力发电厂广泛使用的一种水处理材料,在实际运用中,随着时间的延长,离子交换树脂受到各种物理和化学因素的影响,导致其内在的理化和工艺性能下降,继而直接反映其处理水量的下降和出水水质的恶化,对安全经济运行非常不利。那么在什么情况下所用离子交换树脂由于其理化和工艺性能下降而应报废,报废标准应如何制定将非常重要。

  由于离子交换树脂的品种多,设备型式也较多,引起不同品种树脂理化性能劣化的原因也有所不同,在首次涉及离子交换树脂报废标准制定工作时,我们首先针对的是使用量大,使用时间最长的单床001X7强酸阳离子交换树脂。

  2制定标准主要内容的依据在使用过程中离子交换树脂的理化性能是逐渐劣化的,对001x7强酸性离子交换树脂劣化的主要依据为:含水量逐步增加。含水量的增加标志其结构开始受到破坏,大分子链开始断链。当含水量增加到一定程度,其交联的网状结构解体比较严重,颗粒很快就不能保持其固体的一切特性,最后导致软化。

  体积交换容量逐步降低。在理化性能逐渐劣化过程中,引起的运行费用上升已超过购买新树脂的费用。

  铁污染程度逐步加重。铁污染引起再生次数或周期再生用酸量的增加。

  颗粒的完整性逐步破坏。圆球状的树脂颗粒破碎为若干个不规则的碎块,再破碎为若干个不规则的碎片直至粉末。

  由此当出现下述现象之一时,可以考虑离子交换树脂的报废:(1)离子交换树脂的工作交换容量下降,经济上已经不合理。(2)离子交换树脂颗粒破碎使床层压降增加到运行出水流量低于设计值。(3)离子交换树脂内在结构破坏导致出水水质不合格。

  3主要试验验证的分析及技术经济论证3.1含水置与工作交换容置下降的关系判断001X7强酸性阳离子交换树脂是否报废,最根本的问题是判断该树脂是否还能安全经济运行。

  如果阳离子交换树脂大分子链开始发生氧化断链,其结构就开始受到破坏。这一过程是渐进的,加速的。表征断链程度的特性指标是含水量,断链程度越大,含水量就越大。为此研究了在树脂结构破坏过程中含水量增大的特征。

  首先制备出不同含水量的凝胶型强酸性阳离子交换树脂,按DL519的规定方法测定其含水量,按ASTM规定的方法(进水水质为50mmol/L的Na-C1溶液,其余条件同ASTM规定的方法)测定其工作交换容量。测定结果见表一:表1含水置上升与工作交换容量关系测定结果(测定型:Na型)序号含水量%工交下降%将表一中工作交换容量下降百分数与含水量间关系作图如下:坳图由可知当含水量开始增加,工作交换容量的下降逐渐增大。当含水量增大至57%左右时,其工作交换容量下降幅度达到最大。当含水量增大至61%时,其工作交换容量下降幅度逐渐减小。当含水量增大至70%时,树脂实际上已经软化,无法测定其工作交换容量。由此得出当001X7强酸阳离子交换树脂的含水量达到60%以后,其结构破坏严重,不能保持其固体的特性。因此确定其为报废指标。

  为了使复杂的工作交换容量的测定用含水量的测定代替,得出工作交换容量下降百分数与含水量关系的回归方程:(相关系数=这种树脂的含水量为0.45~0.5)。

  3.2体积交换容置和工作交换容置下降的关系实际运行中直接反映树脂性能降低的现象是周期制水量下降,也就是离子交换树脂的工作交换容量的下降。凝胶型强酸阳离子交换树脂在使用中如果发生污染、氧化断链,将影响体积交换容量的下降,从而使工作交换容量下降,通过试验研究得出工作交换容量下降与体积交换容量的关系。见表二的测定结果(试验条件同表一):表2体积交换容量下降与工作交换容置关系测定结果(测定型:Na型)序号体积交换容量%工交下降%将表二中工作交换容量下降百分数与体积交换容量下降百分数作图,结果如下:体积交换容量下降百分数%工作交换容置下降和休积交换容置的关系由可知当体积交换容量减少25%时工作交换容量下降加快。为此确定其为报废指标。同时得出工作交换容量下降和体积交换容量下降的关系式(相关系数=0.9771)如下:3.3铁污染程度和工作交换容置下降的关系凝胶型强酸阳离子交换树脂在使用中主要受到铁的污染,污染达到一定程度后造成:出水水质变差、工作交换容量下降、酸耗增大、清洗水耗增加。

  分别测定一系列受不同程度铁污染的001x7强酸性阳离子交换树脂,按ASTM规定的方法(进水水质:NaCl=50mmol/L,其余条件同ASTM规定的方法)测定工作交换容量,结果见表三:表3工作交换容置下降和含铁量的关系序号树脂中铁含/ig/g(湿)工交下降%将表三中的数据做图如下:由图得出当体积交换容量降低25%时树脂中的含铁量约为9500网/8(湿),因此确定其为报废指标。

  工作交换容量和含铁量的关系3.4圆球率下降对设备出力的影响圆球率是反应运行树脂破碎程度的一项重要指标。圆球率越低,设备出力也越低。将一系列不同圆球率的001x7离子交换树脂样品在不同压差下,进行设备出力的测试(树脂层高800mm),结果如表四:表4圆球率与设备出力的关系序号有效粒径mm均一系数圆球率%进出口压差MPa出力下降%进出口压差MPa出力下降%进出口压差MPa出力下降%由表四可知,当圆球率为75%时,800mm篼的树脂层引起设备出力下降27%~29%,应通过树脂反洗后,圆球率为80%做为树脂的报废指标。

  4判断树脂报废的经济论证7强酸性离子交换树脂是否报废,根本问题是判断该树脂是否经济运行,当树脂的性能劣化到运行费用的增加超过更换树脂的费用,这样的树脂应该报废。

  在树脂理化性能逐渐劣化过程中,通过改变树脂的再生次数,或增加再生剂量,来维持运行,由此引起运行费用增大,则应和购买新树脂进行经济比较,通过研究,得出以下两个公式:(1)增加再生次数的回收年限的计算(2)增加周期再生用酸量的回收年限的计算v―交换器装载树脂的体积,m3;P―树脂的装载密度,t/m3(―般取值s―树脂的价格,元/t;a―年制水量,m3/年;b―周期制水量,m3/周期;Sl―酸的价格(以100%计)元/t;82―碱的价格(以100%计)元/t;Z―中和系数(每中和1摩尔酸耗用碱的摩尔数,视排放处理方式而异);111―酸的摩尔质量,g/mol;mgj―碱的摩尔质量,g/mol;n―设备的年再生次数,次/年;f一进水硬度分率,它等于进水硬度和进水总阳离子的摩尔比值;5与国外现行同类标准对比根据资料阅的结果,发现ASTM上有一篇相关的标准,标准题目为<离子交换树脂的污染和降级检验导则》(d5217―91),但该标准没有给出相应的报废标准指标。在国外相关研究的报导与本标准的对比如表1.表1本标准与国外有关报导对比本标准国外研究报导报废标准回收年限含水量>60困球率<80%体积交换容量下降Y=34酌情处理含水量>60%破碎率>20%交换容童<2.4mol/kg污染:含铁量>7500纯念(湿)含水童:超过同牌号树脂最大含水量3%园球率<80%交换容童:损失新树脂交换容量10%铁污染:250300ppm换树脂在现场运行中观察到的问题》143届国际水会议文集第545―553《离子交

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