[摘　要] 　介绍凝结水精处理系统体外再生高速混床树脂输送的技术和经验。对树脂的流动性能、混床
底部出水结构、水力输送进水位置、进水比例以及气力输送等进行了分析,并结合实际给出了最佳选择。

[关键词]  　电厂;凝结水处理;体外再生;高速混床;树脂;输送
　　

                在体外再生型凝结水处理系统中,树脂作为被转移的对象在混床及各再生设备间进行来回输送。如果输送得不彻底,将会造成混床间树脂量不均匀,并且会带来阳阴树脂的体积比失调、混床的出水水质变差等一系列不良后果。混床树脂输送率小于97  %  ,就会对氢型混床的运行周期产生影响;小于99.  9  %  ,就会对氨化混床的出水水质和运行周期产生影响。有些电厂无法进行氨化运行,主要的原因就是树脂输送率未达到要求,因此有必要分析树脂输送不彻底的原因。树脂在水中的流动性能(树脂流动性能)  ,直接影响树脂的输送率,它与树脂在水中的比例、是否夹有空气、管道阻力等有很大关系,并与设备内部结构、出脂管的位置有关。提高树脂的输送率以保证树脂的彻底输送需要运行技巧。
1  　树脂的流动性能
1.  1  　树脂在水中的流动能力
                树脂在水中的流动能力可用树脂颗粒在水中的休止角表示,休止角的大小因测量方法不同而稍有差异。一般情况下,当粒状物料的休止角小于30°时较易流动,大于30°时其流动能力将受到一定的限制。在试验室条件下,可以采用容器倾斜法测试不同类型树脂的休止角,即在一装有除盐水的圆柱体中加入树脂样,使树脂完全沉浸于水中,然后逐渐倾斜圆柱体,至树脂层表面有树脂颗粒流动为止,此时树脂层表面与水平面所形成的夹角即称为树脂的休止角。
                树脂休止角的大小与树脂密度、粒度、形状及阳阴树脂颗粒间的静电效应等因素有关。对于凝结水处理系统中应用的D001  、D201  普通型树脂,其休止角一般为23°～27°;对于高速混床专用D001MB、D201MB型树脂(粒度性能较好)  ,其休止角通常为21°～24°。通常阴树脂的流动性能较阳树脂好,而混合树脂较单纯的阳、阴树脂的流动能力差。粒度分布较均匀的D001MB、D201MB  型树脂的流动性能较粒度分布较差的D001  、D201  型树脂好。树脂颗粒的流动能力还与树脂层的压实程度有关,例如将混匀的树脂层敲实后,可测得树脂对应的休止角增大2°～4°。在树脂的实际传送过程中发现,当水从上部进入,树脂由下部送出时,由于底部树脂含水量较少,比较密实,所以输送速度慢,阻力大;而水从下部进入,将这部分树脂托起,并将树脂稀释,传送起来阻力就小得多;如果水的比例合适,输脂管线长、弯头多也无大碍。
1.  2  　输脂管道的材料与布置
              用喷塑管作树脂的输送管,运行一段时间后管内的喷塑层会脱落,其碎片会卡在床内的进脂支管中,引
起堵塞。有的输脂管的法兰口处有衬胶,衬胶脱落也会将输脂管堵塞。因此,对于包括法兰在内的树脂输
送管管系,均应采用不锈钢材质。在树脂输送管道的布置方面,应尽量避免采用过多的弯头,尤其是90°的
直角弯头。
1.  3  　树脂夹带空气的影响
                树脂层进空气会导致树脂部分失水,基本丧失流动性,其可能由树脂管无水或水不满造成,多见于没有
预先大流量冲洗树脂管后的第一次树脂传输。如果将树脂沥干,也就是湿态树脂状态,由于树脂颗粒间水分
的表面张力作用,树脂休止角视粘结情况一般在60°～120°之间,其流动性非常差。树脂层带气同一般阴、阳离子交换器床内的情况相似,当水被排完后,如果从下部进水,流量稍大,就会导致夹杂空气的树脂层呈柱塞状上升。当树脂管发生树脂失水堵塞之后,由于树脂间摩擦力很大,极难疏通。曾经发生过有近50  m管段被堵实的情况,而造成堵塞的原因是输脂前未将该管段灌水,且输脂方法是上部进水下部输脂。有的树脂管线高于混床和再生系统,成n  字形。当管线一端有空气时,空气就会在树脂管最高处形成空气柱,在输脂速度慢时经过这部分的树脂内的水就很容易与树脂分开,从而使树脂停留在这个部位。当树脂积累到一定程度,就会造成堵塞。为此,可将树脂管线的标高设计在混床和再生系统进脂管高度以下,避免自然落
差导致的失水;另一方面注意气力输送完后的管路冲洗。如输脂管已成“n”字形,则传脂时应注意满水位输送,如混床向再生系统的阳再生塔输脂,如果混床和阳再生塔都是满水位,空气就无法进入输脂管。
2  　混床树脂的送出
2.  1  　混床底部出水结构型式
              体外再生型混床底部出水装置的结构型式大致可分为两类,即平板多孔板水帽型和穹形多孔板水帽型。前者多配有旋流水管,辅助树脂送出;后者底面周边向树脂输出口中心倾斜5°～  15°,  树脂输出口直径100  mm。由于凝结水处理混床底部的截面积较大,加上床内的树脂经运行压实后流动性较差,使得混床树脂送出困难,故一般在平板多孔板水帽型床内设置旋流进水装置。旋流水管安装在混床底部,要在管中采取加装滤网之类的措施,以防止混床运行时床内树脂倒灌造成旋流水管堵塞。
2.  2  　混床树脂水力送出技巧
2.  2.  1  　进水方式
              目前混床树脂的送出一般采用水力输送。对于精处理,如果用混床上部进水把树脂向下压送,因为出脂
管是在配水装置的中部,所以水流过的地方就会将树脂带出,而混床配水装置周边的树脂则无法带出,最后残留的树脂会堆积起来,呈空心椎状。残留在混床外径部分的树脂都在下窥视孔以上,即高于400  mm  ,残
留量相当大。如果只由混床底部进水,利用水力将床内的树脂搅动后压出,输送比较完全,但仍留有一部分
阴树脂,它们会漂浮在混床内(因阴树脂较轻)  ,呈紊动状态,特别是在混床不满水输送的情况下更为明显。
经分析认为,适合的水力输送方法应为上下同时进水,把底部四周的树脂向中间推送,使周边的树脂输送完
全。
2.  2.  2  　上下进水比例
              水力输脂上下进水比例实际上是靠上下输水管径控制。从正常输送的情况来看,3.  8  m3  的树脂且上下同时进水时,一般用水量在(6～9)  t  时就可将床内树脂输送完全,此工况曾用在渭河电厂和伊朗阿拉克电
厂。当上/  下部进水管径为d80  mm/  d80  mm  或d80  mm/  d65  mm  ,总流量为50  t/  h  时得出上述结果。而在石嘴山电厂,  当上/  下部进水管径为d80  mm/d40  mm时效果较差,树脂送出时浓稠。曾在蒲城电厂试用上/  下部进水管径d80  mm/  d50  mm  ,树脂也能送净,但时间稍长些。从以上对比来看,上/  下部进水管径d80  mm/  d80  mm  或d80  mm/  d65  mm  的配比较好。当然,如果配水装置是平面多孔板加水帽结构,下部进水管应更粗些。
3  　气力输送
                一般利用压缩空气输送树脂,分为上部进气和下部进气2  种。上部进气类似于上部进水,将混床内原
存的水和树脂一起向下压出,目的主要是为了将混床内反冲起来并处于悬浮状态的少量树脂送出。事实上
在水力送脂的后期,由于水流的带动作用,送脂初期扰动的树脂颗粒已逐渐沉降下来,因而在气力送脂时,悬
浮于水中的树脂颗粒通常极少,只有在气送树脂临近结束时,从树脂管监视窗中才会观察到有一些树脂送
出。这是由于气送后期床内水面下降,水的波动使与水面接触的那部分树脂随水面的下降而下滑到水中,
并随水流被气力压出,但最后还有较多残脂。水力输送后残留在床底的树脂是难以被气流带出的,至于气送后期能送出一部分残脂,可以认为这种输送对混床底部残存树脂的减少有一些帮助,但很有限。下部进气则是从混床下部进压缩空气,排空气门关闭。压缩空气向上升的过程中将树脂搅起,这些气会聚留在混床上部,并使床体带压,将树脂和水压出。所以这种方法集松动树脂层和送脂于一体,是另一种比较好的输送方法。但底部进气输送无法改变树脂和水的比例,所以如果水的比例太低时,因传输摩擦阻力大,就不能采用。
              下部进气输送要求气源压力稳定,且压力不能太低,否则传输速度慢。为了满足输送和混脂用气的不
同要求,底部进压缩空气的管线应设计成并联的2  个减压阀,在树脂用气减压阀管线上加一道门。这样混
床混脂用减压阀后的气源,压力为(0.  1～0.  15)  MPa  ;送脂时用另一减压阀,阀后送脂压力为(0.  3～0.  5)
MPa  。在蒲城电厂调试时采用此法,效果很好。气力输送也可以作为主要的输送方式,但这种输送会有轻微树脂挂壁现象。如果要求的输送率高,就必须在气力输送完成以后,再将混床上满水,把这些挂壁的树脂用水力或气力送出。
                现在气力输送主要用于混床残存树脂的输送,以提高输送率。方法就是将水力输送完后的混床水位放
到低位,然后底部进气,将残存的水和树脂全部送出。这种方法对于出脂管由侧壁进入并向下弯向配水装置
中底部的出脂方式,效果更好,如果再上水,重复使用此办法,树脂输送率就可接近100  %。气力输送还需注意:输送完后必须冲洗树脂管路,使其充满水,以保证输脂管下次的正常使用。
4  　再生器内树脂的送出技术
                再生器底部结构型式对树脂送出效果有一定影响。在体外再生设备中,下部的出水装置一般采用母
支管、平面多孔板水帽及穹形多孔板水帽等型式,再生器的底面由下封头、平板及穹形板等构成。采用上部进水的方式将树脂送出后,对于平面多孔板水帽类型,再生器内残留的树脂层与出水装置几乎持平,即残脂量约有200  L左右;而对于穹形多孔板水帽类型,树脂残留量要少一些,约(100～140)  L  。当再生器采用下部进水的方式送脂时,由于水流经过再生器底部的进水装置后具有扰动作用,加强了底部树脂的流动性,从而使树脂在再生器内的残留量减少,平面多孔板水帽类型再生器内树脂平均残留量为(30～80)  L  ,比上部进水时少得多。因此,要提高再生器内树脂的送出率,应采用下部进水方式送脂,使之对底部的树脂层产生扰动。至于底部反洗进水装置采用穹形多孔板水帽的再生器,由于反洗水流出时对再生器底部的树脂层有较强的扰动作用,故采用下部进水的方式将再生器内的树脂送出后,树脂残留量很小。
5  　树脂分层后单种树脂的送出
                在一些体外再生系统中,对于分离器内反洗分离后的阴树脂及中间混脂层树脂的送出,一般采用由下
往上的方式进行抽取,例如国产T  型塔再生系统,分离器内的阴树脂及混脂的送出装置有的采用支管与分
配器连接的辐射分布型式,其中12  根d34  mm  ×4  mm的支管上各对称地开有7  个d6.  5mm  的通孔(图1  、图
由于输脂支管的分布和上部进水输送模式所限,在将分离器内的阴树脂及混脂送出后,阳树脂层表面的树脂呈高度不一的丘陵状。此外,从输脂支管的开孔情况来说,一方面开孔率较低(0.  22  %)  ,另一方面离树脂送出孔越远的地方,所形成的树脂小丘越高,残存量越大。因而在将分离器内的阴树脂、混脂送出后,保
留下来的阳树脂表面总残留一层(30～50)  mm  厚的阴树脂。
                另一种送脂方式是在分离塔的侧面开1  个输送孔,当由上部进水时,水流会选择阻力最小的路径,输
送后期,由于水流不由上向下流经树脂孔远端再流到树脂孔,所以,在树脂孔远端的树脂就不会受到水力裹挟,也就不会产生流动。送脂结束后,分离塔内树脂的堆积状况将形成如图3  所示的形式。采用从分离器的底部进反洗水将树脂层托起的方法,可改善表层树脂的流动能力,从而将界面层上方的树脂送出,但此种送脂方式的反洗水流量须通过试验确定。
6  　结语
为提高树脂的送出率,需注意以下几点:
　　(1)  混床和再生器底部出水装置应尽量选用下部为穹形孔板加水帽的方式。
              (2)  混床及再生设备的树脂输出管宜在底部中间,设备的底部应有一定的倾角。
              (3)  应采用上下同时进水的水力输脂方式,且注意控制进水比例;如将压缩空气用于混床残存树脂的
输送,应注意及时冲洗输脂管路。
            (4)  应尽量选用粒度分布均匀的树脂。
[参　考　文　献]
[1  ]  　陈孝和.  中压凝结水处理设备的问题及改进[J  ]  .  电站辅
机,  1996  ,  (3)  .
[2  ]  　邹向群.  水力学因素对T  塔型凝结水处理系统的影响行
为研究[D]  .  武汉水利电力大学,硕士学位论文,1999.