一种制备锅炉补给水的处理系统的制作方法

本实用新型涉及锅炉补给水制备技术领域，尤其涉及一种制备锅炉补给水的处理系统。

背景技术：

中国的电力工业在上海起步，到1936年已有5家发电厂，装机总容量达266.2MW。截至2008年底，全国电力装机容量为792.53GW，发电量为34334亿kW·h，皆居世界第二位。其中，火电装机容量为601.32GW，占总装机容量的75.87％，发电量为27793亿kW·h，占全部发电量的80.95％。这表明了，火力发电仍将是我国主导的发电方式，并且这种模式将在今后持续相当长的一段时间。

火力发电需要使用锅炉进行热量交换，保证锅炉水汽品质，减少炉管的腐蚀、结垢、积盐，对于机组经济、安全运行意义重大。

自20世纪40年代发明了离子交换树脂后，锅炉补给水的制备是以离子交换树脂的离子交换反应为基础的。传统的“阳床+阴床”离子交换工艺不能直接满足锅炉补给水的水质要求，需要再次对产水进行深度处理。因此，出现了“阳床+阴床+混床”处理工艺，“混床”是进行深度处理的步骤，也称为纯水抛光。经过混床抛光处理后产生的超纯水，水质完全满足超高压亚临界锅炉的补给水水质。然而，混床再生是一个极大的难题，因为阳阴树脂混合填装在同一个离子交换设备中，每次混床再生的时候均需要对设备中的树脂进行分层处理。同时，为了确保具有良好的再生效率，通常会采用大剂量的再生药剂，由此产生了大量的难处理酸碱废液，增加了额外的经济负担。同时，基于稳定供水的需求，工厂内需要储存一定量的化学药品，而偏远地区的药品运输成本往往很高。另外，此工艺对操作人员的素质要求很高，特别是混床的再生，需要经验丰富的操作人员才能胜任，再生过程中产生的任何不良因素，都会导致制备的超纯水不达标。并且，由于混床的特殊性，相关设备以及材料的投资成本是比较高昂的，很多混床的专用树脂无法进行再生，更换费用巨大。

从20世纪60年代开始，反渗透(Reverse Osmosis，RO)技术这一新型除盐方式日臻完善，为制备电厂锅炉补给水提供了一种新的方法。从20世纪70年代开始，锅炉补给水制备工艺变更为“RO+混床”，出水品质与“阳床+阴床+混床”处理工艺相当。但是，仍需使用“混床”，混床的技术难点依然存在。

从20世纪90年代开始，“混床”逐渐被由电渗析(ED)技术发展起来的电除盐(EDI)技术取代，即出现了“RO+EDI”处理技术，这是一种可连续运行、无酸碱再生、经济环保的除盐水制备系统。而当传统的预处理步骤被超滤(UF)和/或微滤(MF)替代时，即出现了“UF+RO+EDI”处理工艺，也就是集成膜处理系统(Integrated Membrane System，IMS)，也称为全膜处理系统。全膜处理系统的出水电导率可达0.057-0.067μS/cm，出水水质完全满足电厂锅炉补给水的要求，是一种环保型的除盐系统。与传统的离子交换除盐技术相比，全膜处理法具有连续生产、出水水质稳定、无人值守、不用酸碱、设备紧凑、运行经济等优点，是锅炉补给水处理的发展方向。然而，目前EDI膜无法做到100％自主国产，国外商家的膜组件价格普遍较高，更换费用高，维修繁琐，只能返厂处理。同时，全膜处理法的RO工艺中包括一级RO和二级RO，两级反渗透工艺，对电能的消耗比较多，进一步提升了运行成本。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种制备锅炉补给水的处理系统，该处理系统杂质脱除率高、设备占地面积小、自动化程度高、运行成本低。

本实用新型的目的采用以下技术方案实现：

一种制备锅炉补给水的处理系统，包括原水箱、初级除盐系统和深度除盐系统；所述深度除盐系统包括浅层阳床、浅层阴床和深度除盐产水箱；所述原水箱、所述初级除盐系统、所述浅层阳床、所述浅层阴床和所述深度除盐产水箱通过产水管道依次连通。

优选的，所述初级除盐系统包括依次连通的预处理系统、一级反渗透系统和初级除盐产水箱。

优选的，所述预处理系统包括依次连通的超滤系统和预处理产水箱；或者，所述预处理系统包括依次连通的微滤系统和预处理产水箱；又或者，所述预处理系统包括依次连通的多介质过滤器和预处理产水箱。

优选的，所述深度除盐系统还包括再生系统；所述再生系统包括浅层阳床再生液箱和浅层阴床再生液箱；所述深度除盐产水箱通过第一再生管道依次与所述浅层阳床再生液箱、所述浅层阳床连通，且通过第二再生管道依次与所述浅层阴床再生液箱、所述浅层阴床连通。

优选的，所述深度除盐系统还包括循环系统，所述循环系统包括循环水箱；所述循环水箱通过循环管道依次与所述浅层阳床和所述浅层阴床循环连通。

优选的，所述深度除盐系统中所述产水管道的水流方向如下：从所述浅层阳床的顶部流进底部流出，然后从所述浅层阴床的顶部流进底部流出；所述第一再生管道的水流方向如下：从所述浅层阳床的底部流进顶部流出；所述第二再生管道的水流方向如下：从所述浅层阴床的底部流进顶部流出；所述循环管道的水流方向如下：从所述浅层阳床的顶部流进底部流出，然后从所述浅层阴床的顶部流进底部流出。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型所提供的制备锅炉补给水的处理系统，利用浅层床技术进行深度除盐，与传统离子交换技术中的精制水系统(混床系统)相比，浅层床的操作更简单，设备为撬装结构，组装简单方便，且能够实现全自动运行。浅层床树脂的再生需要消耗的药剂少，出水水质更稳定，且离子交换技术中再生不良的问题，该系统通过循环系统得到解决。另外，浅层床技术设备投资成本较低，设备稳定性能高，出水水质好，完全可以取代混床和EDI技术，作为锅炉补给水深度除盐(精制处理/纯水抛光)的新技术。

(2)本实用新型所提供的制备锅炉补给水的处理系统，浅层床内树脂填充高度低、且树脂的填充量少，树脂在工作过程中流速是传统树脂床的3-5倍，同样的产水量，而设备体积更小，占地面积为传统的40％，能够减少资金投入，且使得系统的组装模式更灵活。

(3)本实用新型所提供的制备锅炉补给水的处理系统，仅利用最易吸附以及洗脱的树脂表层交换基团(≤20％的总交换容量)，树脂的体积变化小，破碎率低，交换速度更快，洗脱效率高；采用逆流再生模式，节约再生药剂，减少再生废液，废液量仅为传统的50％，且得到更高的再生效率。

(4)本实用新型所提供的制备锅炉补给水的处理系统，运行周期短，树脂填装量少，吸附当量利用率低，浅层树脂床的运行周期为20分钟左右，而传统的树脂运行周期在12小时左右。更高频率的运行再生周期意味着更强大的抗污染能力。

附图说明

图1为本实用新型实施例所提供的制备锅炉补给水的处理系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所提供的制备锅炉补给水的处理系统中再生系统的结构示意图；

图3为本实用新型实施例所提供的制备锅炉补给水的处理系统中循环系统的结构示意图；

图4为一般浅层床设备的结构示意图；

图中：11、原水箱；21、超滤系统；22、预处理产水箱；23、一级反渗透系统；24、初级除盐产水箱；31、浅层阳床；32、浅层阴床；33、深度除盐产水箱；34、浅层阳床再生液箱；35、浅层阴床再生液箱；36、循环水箱；40、浅层床；41、圆筒。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述：

如图1所示，一种制备锅炉补给水的处理系统，包括原水箱11、初级除盐系统和深度除盐系统；所述深度除盐系统包括浅层阳床31、浅层阴床32和深度除盐产水箱33；原水箱11、所述初级除盐系统、浅层阳床31、浅层阴床32和深度除盐产水箱33通过产水管道依次连通。

而所述初级除盐系统包括依次连通的预处理系统、一级反渗透系统23和初级除盐产水箱24。其中，所述预处理系统包括依次连通的超滤系统21和预处理产水箱22；或者，超滤系统21可以用微滤系统或多介质过滤器替代。

其中，浅层床是一种基于离子交换的技术，它通过装置内的阳离子树脂或阴离子树脂进行离子交换，从而实现水的净化除盐。如图4所示，为一般浅层床设备的结构图。浅层床40一般设置为圆筒形，圆筒41里面填充阳离子树脂或阴离子树脂，圆筒41的顶部和底部采用平面端盖板密封，在端盖板的下方一般依次设置有分水板和筛网，分水板使得流体均匀的分布，筛网用于防止树脂颗粒逃逸。圆筒41内树脂的填充高度一般不超过60厘米，筒体直径可根据处理水量的大小进行调整，而其材质可采用不锈钢、碳钢+衬胶或其他耐腐蚀性的材质制成，配套的管材管件可采用高纯度UPVC、不锈钢、碳钢+衬胶等耐腐蚀的材质制成。

产水过程中，需要进行精制处理的水，从初级除盐产水箱24经水泵打入浅层阳床31，从浅层阳床31流出的水进入浅层阴床32，浅层阴床32的出水即为超纯水，进入深度除盐产水箱33中储存备用。而水流方向优选为上进下出，即从浅层阳床31的顶部流进底部流出，然后从浅层阴床32的顶部流进底部流出。

具体原理如下：含有盐分的水，在浅层阳床31中去除残余的阳离子，释放出等电荷的氢根离子，随后在浅层阴床32中去除残余的阴离子，释放出等电荷的氢氧根离子。氢离子和氢氧离子结合形成水。具体的化学方程式如下所示：

浅层阳床：R-H+Na⁺→R-Na+H⁺ R为树脂基团

浅层阴床：R-OH+Cl^-→R-Cl+OH^- R为树脂基团

氢、氢氧根结合成水过程：H⁺+OH^-→H₂O。

如图2所示，该制备锅炉补给水的处理系统还包括再生系统；所述再生系统包括浅层阳床再生液箱34和浅层阴床再生液箱35；深度除盐产水箱33通过第一再生管道依次与浅层阳床再生液箱34、浅层阳床31连通，且通过第二再生管道依次与浅层阴床再生液箱35、浅层阴床32连通。

浅层床的再生过程具体如下：圆筒41内阳离子树脂/阴离子树脂吸附饱和后，需要进行再生，浅层阳床31用盐酸再生，浅层阴床32用液碱再生。分别从深度除盐产水箱33中抽取适量水进入浅层阳床再生液箱34和浅层阴床再生液箱35，以用于稀释再生用的化学药品，再生管道的流向为下进上出，即从树脂床的底部进，顶部出。再生后的酸碱废液单独收集，进行后续的处理。

如图3所示，该制备锅炉补给水的处理系统还包括循环系统，所述循环系统包括循环水箱36；循环水箱36通过循环管道依次与浅层阳床31和浅层阴床32循环连通。

浅层床的循环过程具体如下：浅层床经过再生后，需要进行循环净化处理，此时不进行产水过程。循环的作用是去除浅层床中因再生而残留的氯化钠。循环管道的流向是上进下出，即从树脂床的顶部进，底部出。从系统中单独设置的循环水箱36内抽取水，从树脂床顶部进入，底部出水，然后再次回到循环水箱36，循环过程中不产生水，也不消耗水，循环水箱36中的纯水不做更换处理。循环结束后，进入产水过程。

本实用新型实施例所提供的制备锅炉补给水的处理系统，利用浅层床技术进行深度脱盐，与传统离子交换技术中的精制水系统(混床系统)相比，浅层床的操作更简单，设备为撬装结构，组装简单方便，且能够实现全自动运行。浅层床树脂的再生需要消耗的药剂少，出水水质更稳定，且离子交换技术中再生不良的问题，该系统通过循环系统得到解决。另外，浅层床技术设备投资成本较低，设备稳定性能高，出水水质好，完全可以取代混床和EDI技术，作为锅炉补给水深度除盐(精制处理/纯水抛光)的新技术。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。