空冷機組凝結水處理樹脂耐熱性實驗研究

李婉

摘 要：針對空冷機組夏季高溫凝結水對強堿陰樹脂造成損害的問題，在實驗室條件下，對凝結水精處理使用的大孔強堿陰樹脂的耐熱性能進行了測定。采用靜態浸泡受熱實驗方法，分別測定不同溫度下新陰樹脂受熱一定時間后強堿基團的下降率得到不同溫度下樹脂強基下降率隨時間的變化規律。

關鍵詞：空冷機組;高溫凝結水;強堿陰樹脂

1 研究現狀及趨勢

空冷機組汽輪機工況受外界氣象條件影響較大，汽輪機尾部參數變化大，年平均背壓高，所以凝結水溫較高[1]。夏季高溫時期，直接空冷機組凝結水水溫超過離子交換樹脂，特別是強堿性陰離子交換樹脂的可能承受范圍，使陰離子交換樹脂性能大多數不能滿足直接空冷機組凝結水處理的要求，影響精處理系統的長期正常運行。

因此，根據凝結水精處理需要有足夠的過濾截污能力和耐高水溫適應性的要求，及空冷機組凝結水的特點，對所用離子交換樹脂的理化性能和前置過濾器濾元材質耐溫性能進行實驗研究，是改善超臨界機組給水水質、保證機組安全經濟運行的重要手段之一。

由于陰樹脂在高溫的條件不能正常使用，在實際生產中，關于這個問題，不同的廠采取的應對措施不同，主要有：

（1）采用陽陰分床系統，其目的也是為了在凝結水溫高時能夠使空冷機組凝結水處理系統退出運行。其中，有些電廠提出凝結水溫大于65℃時陰床退出運行，75℃時陽床退出運行的運行方式。這一做法忽視了空冷機組凝結水處理的重要作用。

（2）采用混床，但需間斷運行。由于混床中的陽、陰樹脂裝在同一個容器內，不能單獨將某種樹脂退出運行。為了保護陰樹脂只能在65℃將混床退出運行，這也是混床不適用于高溫凝結水處理的主要原因。

為了保護陰樹脂不受高溫凝結水的損害，已經直接影響到凝結水處理方式的選擇和設備的運行。必須進行高溫凝結水對陰樹脂影響程度的研究[2]。

2 樹脂性能測定恒溫受熱處理方法

2.1? 測定受熱前浸泡液的pH和DD

受熱處理前，測定實驗室制除鹽水的pH和DD，以保證除鹽水的質量，減少對實驗的干擾。

2.2? 耐熱性能測試

本次實驗中所用的樹脂選擇實驗室前期已測出有機物溶出多、強基下降快的某型號樹脂作為受試大孔顆粒陰樹脂。依據DL/T 953-2005《水處理用強堿性陰離子交換樹脂耐熱性能測試方法》，對其新樹脂的耐熱性能進行測試。

計算強堿性基團下降率P。

2.3? 不同溫度下的恒溫受熱實驗

本次實驗設定水浴溫度及樹脂受熱時間如下表2.1。

每達到預定時間，將樹脂取出，按照GB/T 5760《氫氧型陰離子交換樹脂交換容量測定方法》規定的方法，測定受熱后樹脂的強堿性基團交換容量。

3 實驗結果

（1）高溫會對新樹脂產生影響，表現在樹脂的強基下降，降解速率如下表3.1。溫度越高，新樹脂的強基下降的速率越快。由此可見，高溫會影響新樹脂的使用壽命。

（2）使用過一段時間的舊樹脂，在高溫下仍然會發生降解。但是舊樹脂的情況較為復雜。綜合來看，舊樹脂的強基降解速率比新樹脂的強基降解速率慢。可能是新樹脂在高溫下結合不緊密的基團迅速降解，舊樹脂已經經過一系列高溫反應，樹脂所剩結構框架比較穩定，所以后期降解較慢。

（3）將55℃～75℃的新樹脂的強基下降的速率擬合作圖，得到如圖3.1所示曲線，其線性較好，較為理想。由此可猜想，推論樹脂在溫度為55℃～75℃時，強基下降速率隨溫度的變化成線性增加。

將50℃～80℃的新樹脂的強基下降的速率擬合作圖，得到如圖3.2所示曲線，其線性關系稍差。由此可擴大溫度范圍猜想，推論樹脂在溫度為50℃～80℃時，強基下降速率隨溫度的變化成線性增加。

（4）通過實驗分析，可總結出各測試溫度，恒溫受熱100h下強基下降率如表3.3所示，對樹脂的半壽命進行估計如表3.4所示。

經過以上兩表的總結可以發現。樹脂在75℃、80℃是，溫度對于樹脂的傷害幾乎相等，且損害較大。

4 結束語

本次實驗溫度是根據實際生產實際中，電廠凝結水的溫度設置的溫度范圍，最高溫度為95℃。然而實際生產中一般不會達到如此高溫，實驗有必要以此溫度為基礎，根據電廠夏季時段的溫度，對溫度為50℃～80℃時樹脂的性能。從而得到樹脂性能隨溫度變化的規律。根據這一規律同電廠的實際情況，測試樹脂使用的最高溫度和其使用壽命。同過50℃～80℃的短周期恒溫受熱測試，發現溫度與強基降解速率有線性關系。溫度越高，強基降解的速度越快。在50℃時，降解速度較為緩慢。

參考文獻

[1]韓隸傳.粉末樹脂過濾器的應用及其存在問題的探討[J].熱力發電，2007，36（7））：77

[2]崔煥芳，王廣珠，彭章華等.強堿性陰離子交換樹脂耐熱性能測試方法研究[J].熱力發電，2005，34（4）：41-43，53.

[3]張澄信，游吉吉，錢勤等.強堿陰離子交換樹脂耐熱性能測定方法的研究[J].華北電力技術，2001，（7）：17-20.

[4]韓隸傳，和慧勇.高溫凝結水對凝結水處理的影響[J].熱力發電，2009，38（12）：16-19.DOI：10.3969/j.issn.1002-3364.2009.12.016.

[5]E.W.Baumann.Thermal Decomposition of Amberlite IRA-400[J].JOUENAL OF CHEMICAL AND ENGINEERING DATA，1960.

注釋

[1]梁楷楹.600MW直接空冷機組凝結水精處理分床系統應用實例[J].工業水處理，2010，30（9）：90-92.

[2]韓隸傳，和慧勇.高溫凝結水對凝結水處理的影響[J].熱力發電，2009，38（12）：16-19.DOI：10.3969/j.issn.1002-3364.2009.12.016.