摘 要：

空冷技術(shù)是一種節(jié)水型火力發(fā)電技術(shù)，其在我國(guó)發(fā)電企業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，但是由于空冷機(jī)組空冷器金屬表面積巨大，導(dǎo)致凝結(jié)水中含有大量鐵離子以及其他污染物，因此凝結(jié)水精處理是空冷機(jī)組高效運(yùn)行的關(guān)鍵。選擇什么型號(hào)的樹脂是凝結(jié)水精處理的重要步驟，為此，從樹脂熱穩(wěn)定性、理化性能以及工業(yè)應(yīng)用三個(gè)方面對(duì)凝結(jié)水精處理系統(tǒng)樹脂的性能進(jìn)行了分析，以此為優(yōu)化凝結(jié)水精處理系統(tǒng)的運(yùn)行提供了參考。

關(guān)鍵詞：

冷空機(jī)組；凝結(jié)水精處理；樹脂；實(shí)驗(yàn)

中圖分類號(hào)：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：16723198（2015）16021602

0 引言

我國(guó)屬于水資源極度匱乏的國(guó)家，為了節(jié)約水資源越來(lái)越多的火力發(fā)電機(jī)組開始使用空冷技術(shù)，空冷機(jī)組投入生產(chǎn)之后，其主要是依靠凝結(jié)水運(yùn)作，但是由于受到空冷機(jī)組金屬腐蝕的影響，導(dǎo)致凝結(jié)水中含有大量的鐵離子以及其他污染物，這些污染物影響著空冷機(jī)組的使用，因此對(duì)凝結(jié)水進(jìn)行精處理是提高空冷機(jī)組工作效益的主要手段。目前對(duì)空冷機(jī)組凝結(jié)水精處理的工藝主要是陰陽(yáng)分床系統(tǒng)、粉末樹脂覆蓋過(guò)濾器系統(tǒng)。采取離子交換樹脂對(duì)凝結(jié)水進(jìn)行精處理，往往會(huì)因?yàn)槟Y(jié)水的水溫超過(guò)了強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂可能承受的范圍，導(dǎo)致凝結(jié)水精處理的效果不理想。因此需要我們根據(jù)凝結(jié)水精處理系統(tǒng)樹脂的耐溫性能進(jìn)行分析。

1 凝結(jié)水精處理的概述

樹脂是凝結(jié)水精處理的重要材料，實(shí)現(xiàn)陽(yáng)離子交換樹脂的耐溫性是滿足凝結(jié)水精處理的必然要求。基于空冷機(jī)組凝結(jié)水精處理的要求，我們選擇的強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂要求進(jìn)水溫度要低于45℃，不得高于65℃，一旦進(jìn)水溫度超過(guò)了極限就會(huì)加速交換樹脂的理化性能，影響凝結(jié)水的質(zhì)量。根據(jù)工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，能夠滿足凝結(jié)水精處理的商業(yè)化強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂為Ⅰ型凝膠型或大孔型苯乙烯系強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂。因此根據(jù)《火力發(fā)電廠水處理用離子交換樹脂驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》、《火電廠水處理用離子交換樹脂選用導(dǎo)則》的相關(guān)要求，陰樹脂耐溫性要在95℃的恒溫中保持交換樹脂100h，并且交換樹脂的強(qiáng)堿基團(tuán)下降率不能超過(guò)13%。因此在空冷機(jī)組凝結(jié)水精處理的過(guò)程中，我們選擇樹脂時(shí)應(yīng)該滿足以下特點(diǎn)：一是要保持交換樹脂理化性能的良好性，能夠在恒溫中保持基本性能不發(fā)生降低；二是交換樹脂的耐溫性要達(dá)到一定的要求，并且其耐溫性越高越好。

凝結(jié)水精處理的主要目的就是降低或者杜絕因?yàn)槟鳚B漏或者泄漏、金屬腐蝕產(chǎn)物的污染以及鍋爐補(bǔ)給水帶來(lái)的雜質(zhì)，導(dǎo)致空冷機(jī)組的運(yùn)行效果受到影響。隨著空冷機(jī)組設(shè)備的精密度不斷提高，對(duì)水質(zhì)的要求也在不斷的提高，以直流鍋爐為例，直流鍋爐在運(yùn)行的過(guò)程中，由于沒(méi)有水循環(huán)，這樣水在受熱面受熱之后就會(huì)直接變成蒸汽，而一旦水質(zhì)存在雜質(zhì)，那么部分雜質(zhì)就會(huì)沉淀在受熱面上，而另一部分則會(huì)被帶入汽輪機(jī)中，影響空冷機(jī)組的運(yùn)行。

2 離子交換樹脂耐溫性能實(shí)驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)首先選擇三組陰離子交換樹脂和六組陽(yáng)離子交換樹脂六種具有代表性的陰離子交換樹脂分別為：德國(guó)進(jìn)口凝膠Ⅰ型苯乙烯系強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂（S1）、國(guó)產(chǎn)凝膠Ⅰ型苯乙烯系強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂（S2）、德國(guó)進(jìn)口大孔Ⅰ型苯乙烯系強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂（S3）、國(guó)產(chǎn)大孔Ⅰ型苯乙烯系強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂（S4）、德國(guó)進(jìn)口大孔Ⅱ型苯乙烯系強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂（S5）、德國(guó)進(jìn)口丙烯酸系強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂（S6），根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)要求準(zhǔn)備相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)器材，并且根據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)方法對(duì)上述幾種樹脂理化性能進(jìn)行試驗(yàn)。為了更加全面反映交換樹脂的性能，本文從短周期耐溫實(shí)驗(yàn)和長(zhǎng)周期耐溫實(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面入手。

2.1 短周期耐溫實(shí)驗(yàn)

基于強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂在95℃恒溫水浴中持續(xù)恒溫100h，并且其強(qiáng)堿基團(tuán)下降率不超過(guò)13%的要求，設(shè)置了70℃、75℃以及80℃的耐高溫性能實(shí)驗(yàn)。將6種實(shí)驗(yàn)材料按照相同的容量置于帶蓋聚丙烯杯中，并且加入相應(yīng)的純凈水，經(jīng)過(guò)95℃的恒溫處理之后，觀察其變化：一是交換樹脂強(qiáng)堿基團(tuán)下降率最大的為S5，最小的為S3；二是經(jīng)過(guò)95℃恒溫處理之后，S1、S2、S3的強(qiáng)堿基團(tuán)下降率都符合要求。

2.2 陰、陽(yáng)離子交換樹脂動(dòng)態(tài)長(zhǎng)周期實(shí)驗(yàn)

基于空冷機(jī)組進(jìn)水溫度較高的現(xiàn)實(shí)考慮，為滿足凝結(jié)水精處理的要求，我們又必須選擇具有耐高溫的樹脂，也就是當(dāng)凝結(jié)水的溫度不超過(guò)95℃的情況下，樹脂的理化性能仍然保持相應(yīng)的性能或者相應(yīng)的變化很小。首先按照實(shí)驗(yàn)步驟，選擇相應(yīng)的陰陽(yáng)交換樹脂，并且分別裝填于六個(gè)離子交換柱內(nèi)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的動(dòng)態(tài)循環(huán)之后，其實(shí)驗(yàn)理化性能實(shí)驗(yàn)的結(jié)果如下：一是陽(yáng)離子交換樹脂在動(dòng)態(tài)運(yùn)行過(guò)程中，交換樹脂的外觀變化不大，而且隨著溫度的升高，陽(yáng)離子交換樹脂濕真密度就會(huì)越?。ㄒ?jiàn)表1），根據(jù)空冷機(jī)組要求陽(yáng)離子交換樹脂濕真密度的要求，小于該要求的交換樹脂是不適用于凝結(jié)水精處理系統(tǒng)的；二是陽(yáng)離子的強(qiáng)堿基團(tuán)的下降率變化不高。由此可見(jiàn)陽(yáng)離子交換樹脂的理化性能受到溫度變化的影響比較小，因此陽(yáng)離子交換樹脂能夠滿足凝結(jié)水處理的要求。

表1 陰樹脂理化性能測(cè)試結(jié)果

2.3 陰離子交換樹脂動(dòng)態(tài)周期實(shí)驗(yàn)

相比陽(yáng)離子交換樹脂，陰離子交換樹脂在經(jīng)過(guò)高溫運(yùn)行之后其外觀變化性比較明顯，比如S1由開始之前的淡黃色逐漸呈現(xiàn)為粉白色。而且陰離子交換樹脂的含水質(zhì)量與運(yùn)行濕度的關(guān)系不明顯。另外在經(jīng)過(guò)高溫運(yùn)行之后，強(qiáng)堿基團(tuán)下降率會(huì)出現(xiàn)明顯的變化，由此可知陰離子交換樹脂的耐溫性能比較差。以70℃，3種陰離子交換樹脂的強(qiáng)堿基團(tuán)為例，強(qiáng)堿基團(tuán)下降率為：S3>S1>S2（見(jiàn)圖1）。

圖1 70℃時(shí)陰離子交換樹脂的濕真強(qiáng)堿基團(tuán)下降率

由此可見(jiàn)，S1的體積交換容量最大，但是其受到高溫的影響比較大，而S2雖然在常溫下的交換容量比較小但是同樣其受到高溫的影響也比較小，因此在選擇使用陰離子交換樹脂時(shí)，一定要根據(jù)不同的應(yīng)用情況，選擇合適的陰離子交換樹脂，比如在短時(shí)間的高溫環(huán)境下，我們應(yīng)該選擇S1；長(zhǎng)時(shí)間在高溫下運(yùn)行，建議使用S2。

3 運(yùn)用灰色層次分析理論評(píng)價(jià)離子交換樹脂

灰色層次分析理論有效的解決了傳統(tǒng)模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)結(jié)果所存在的片面性、隨機(jī)性以及局限性的問(wèn)題，灰色關(guān)聯(lián)分析是灰色理論的重要組成部分，也是該理論的核心，因此其應(yīng)用與對(duì)交換樹脂的分析具有重要的意義。本文根據(jù)電廠空冷機(jī)組陰離子樹脂的實(shí)際應(yīng)用情況，從陰離子樹脂的理化性能、熱穩(wěn)定性能以及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用等三個(gè)方面對(duì)樹脂進(jìn)行評(píng)價(jià)。

經(jīng)過(guò)系列計(jì)算可知：

僅從熱穩(wěn)定性能評(píng)價(jià)結(jié)果來(lái)看，德國(guó)進(jìn)口大孔Ⅰ型苯乙烯系強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂（S3）是最佳的；

僅從陰樹脂理化性能來(lái)看，德國(guó)進(jìn)口大孔Ⅰ型苯乙烯系強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂（S3）是首選，除此之外德國(guó)進(jìn)口凝膠Ⅰ型苯乙烯系強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂（S1）也相對(duì)較好；

僅從工業(yè)應(yīng)用方面來(lái)看，德國(guó)進(jìn)口凝膠Ⅰ型苯乙烯系強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂（S1）是最佳的。

可見(jiàn)從不同方面評(píng)價(jià)陰離子交換樹脂的優(yōu)劣會(huì)得到不同結(jié)果，故在評(píng)價(jià)陰離子交換樹脂時(shí)需要全面衡量、綜合考慮各方面因素。最后由總評(píng)價(jià)結(jié)果可以看出三種陰離子交換樹脂的優(yōu)劣依次為：S1、S3、S2，因此，空冷機(jī)組凝結(jié)水精處理應(yīng)優(yōu)選德國(guó)進(jìn)口凝膠Ⅰ型苯乙烯系強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂（S1）。

4 結(jié)束語(yǔ)

加大對(duì)空冷機(jī)組凝結(jié)水精處理樹脂耐溫性能的實(shí)驗(yàn)，是提高空冷機(jī)組應(yīng)用效率，實(shí)現(xiàn)發(fā)電廠可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。因此要加大對(duì)新型凝結(jié)水精處理系統(tǒng)樹脂的研發(fā)，積極研制既能保持強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂的特性，又能耐高溫的陰離子交換樹脂，以此推動(dòng)空冷技術(shù)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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