电厂凝结水精处理用离子交换树脂应用的发展
何艳红
罗门哈斯中国研发中心 （上海 201707）
[摘 要] 主要介绍了电厂凝结水精处理树脂的应用现状及最新发展状况，对于凝结水精处理系统用树脂最重要的特性是阳树脂的高交换容量及优异的抗氧化性能，阴树脂优异的抗污染性能，使凝结水精处理运行达到一个更高的水平。因此凝胶型阳树脂搭配大孔阴树脂是凝结水精处理应用的趋势。
[关键词] 电厂，凝结水精处理，树脂，发展
Abstract: This papermainly introduced the current status and development trends in future of power plant
condensate polishing resin. The key points are the importance of higher capacity and anti-oxidation stability of
cation resin, also anti-fouling capability of anion resin. So gel cation together withmR anion is the trend for
condensate polishing plant resin selection.
1 电厂凝结水精处理树脂状况
目前很多核电站凝结水精处理系统树脂采用的是交联度（DVB）10%甚至更低的凝胶型阳树脂和凝胶型阴树脂的混合，或传统的大孔阳树脂与大孔阴树脂的组合。
在使用过程中出现最多的问题是：
交联度10%的阳树脂抗氧化性能偏弱，对于大容量火电机组或核电机组安全性不够，因为一旦阳树脂被氧化，会释放聚苯乙烯磺酸盐，在高温高压下会分解为硫酸根离子，这是直接增加水汽系统内硫酸根离子的来源之一。
凝胶型阴树脂抗污染能力差，容易被铁络合物和有机物质污染，导致树脂的动力学性能变差，离子平衡泄漏量增加。
大孔阳树脂交换容量相对凝胶型阳树脂要低，这样在H/OH 型运行状态下运行周期相对要短，再生频率高，再生费用相对要高。
2 电厂凝结水精处理树脂新的要求
基于高参数火电机组及核电机组发展越来越快，对水汽品质的要求越来越高，对应用于凝结水精处理系统中的树脂，要求也越来越高：
首先阴阳混合树脂必须具有优异的反洗分离性能和更明显的色差，以保证再生时阴阳树脂的彻底分离，输送时最大程度上减少交叉污染。
阴阳树脂都应具有优异的机械稳定性和抗渗透压稳定性，以保证再生操作中树脂的完好性和延长树脂的使用寿命。
阳树脂具有高的工作交换容量和优异的抗氧化性能，以尽可能延长运行周期和保持低的有机磺酸盐的释放。
阴树脂具有很好的抗污染性能，优异的动力学性能以确保最佳的出水水质。
3.凝结水精处理用阳树脂的发展
针对阳树脂主要是最大程度提高其交换容量和抗氧化性能。

从表1 和图1 可以看出，凝胶型阳树脂体积全交换容量和工作交换容量相对大孔树脂要高，特别是目前全球最新的凝胶型阳树脂C 体积全交换容量和工作交换容量相对大孔树脂A增加约40%，且再生剂用量越多，工作交换容量优势越明显。
图2 是对比不同阳树脂的抗氧化性能试验装置简单流程，进水含3mg/LH2O2 和一些催化物质铁，以加强氧化环境，交换床内模拟凝结水精处理混床树脂装填情况，包括树脂比例，装填层高等，运行温度也模拟凝结水精处理实际运行温度，含氧化物质的水循环强化氧化树脂后阳树脂的内部链键会断裂，即脱落出聚苯乙烯磺酸盐，可以通过TOC 检测出来。抗氧化能力越好的树脂，树脂性能越稳定，脱落的聚苯乙烯磺酸盐就会越少。

试验动态运行25h 后检测出水中TOC 含量，图3 是不同交联度（DVB）含量的阳树脂经强化氧化后的试验结果曲线。

由以上对阳树脂的强氧化试验结果可以看出，阳树脂的交联度（DVB）含量越高，其抗氧化性能越好。交联度（DVB）含量为16%的产品C 的抗氧化稳定性与大孔阳树脂一样优异。
4 凝结水精处理用阴树脂的发展
针对阴树脂主要是提高其抗污染能力和动力学性能，这些性能主要与离子交换的表面特性有关。阴树脂动力学性能的好坏可以用物质传递系数（MTC）进行衡量，试验方法参考ASTM D6302-98。
表2 是新旧几代典型阴树脂相关主要特征的简单比较：

在电厂特别是核电站水汽系统中对硫酸根的控制非常重要，硫酸根的存在会对蒸汽发生器会产生腐蚀作用，对于精处理系统中的阳树脂首先必须能做到不释放硫酸根，因为系统中可能存在的微量H2O2 以及微量腐蚀产物铁的存在起到进一步的催化作用，在凝结水系统的高温作用下，阳树脂就会降解释放聚苯烯磺酸盐低聚物，这些聚苯烯磺酸盐直接泄漏到锅炉中，在锅炉的高温高压下全部变成硫酸根，严重恶化系统水汽品质。
同时阴树脂必须具有很好的动力学性能以去除水中可能存在的硫酸根离子。目前很多电厂凝结水精处理系统发生问题的原因是因为混床阴树脂去除硫酸根的动力学性能变差引起的，而此时阴树脂表面可能已经发生了污染，这种污染也可能是由于阳树脂的氧化和热应力而释放低聚物，从而污染阴树脂所至。
在以上对阳树脂的抗氧化性能试验（参考图2）中，不同的阳树脂是和同一种阴树脂混合进行试验的，以验证不同量的阳树脂的低聚物释放对阴树脂动力学性能的影响。试验结束后将混床树脂移出，分离出其中阴树脂并测试其动力学性能。测试结果如图4 所示。