空冷机组凝结水处理树脂耐热性实验研究

李婉

摘 要：针对空冷机组夏季高温凝结水对强碱阴树脂造成损害的问题，在实验室条件下，对凝结水精处理使用的大孔强碱阴树脂的耐热性能进行了测定。采用静态浸泡受热实验方法，分别测定不同温度下新阴树脂受热一定时间后强碱基团的下降率得到不同温度下树脂强基下降率随时间的变化规律。

关键词：空冷机组;高温凝结水;强碱阴树脂

1 研究现状及趋势

空冷机组汽轮机工况受外界气象条件影响较大，汽轮机尾部参数变化大，年平均背压高，所以凝结水温较高[1]。夏季高温时期，直接空冷机组凝结水水温超过离子交换树脂，特别是强碱性阴离子交换树脂的可能承受范围，使阴离子交换树脂性能大多数不能满足直接空冷机组凝结水处理的要求，影响精处理系统的长期正常运行。

因此，根据凝结水精处理需要有足够的过滤截污能力和耐高水温适应性的要求，及空冷機组凝结水的特点，对所用离子交换树脂的理化性能和前置过滤器滤元材质耐温性能进行实验研究，是改善超临界机组给水水质、保证机组安全经济运行的重要手段之一。

由于阴树脂在高温的条件不能正常使用，在实际生产中，关于这个问题，不同的厂采取的应对措施不同，主要有：

（1）采用阳阴分床系统，其目的也是为了在凝结水温高时能够使空冷机组凝结水处理系统退出运行。其中，有些电厂提出凝结水温大于65℃时阴床退出运行，75℃时阳床退出运行的运行方式。这一做法忽视了空冷机组凝结水处理的重要作用。

（2）采用混床，但需间断运行。由于混床中的阳、阴树脂装在同一个容器内，不能单独将某种树脂退出运行。为了保护阴树脂只能在65℃将混床退出运行，这也是混床不适用于高温凝结水处理的主要原因。

为了保护阴树脂不受高温凝结水的损害，已经直接影响到凝结水处理方式的选择和设备的运行。必须进行高温凝结水对阴树脂影响程度的研究[2]。

2 树脂性能测定恒温受热处理方法

2.1  测定受热前浸泡液的pH和DD

受热处理前，测定实验室制除盐水的pH和DD，以保证除盐水的质量，减少对实验的干扰。

2.2  耐热性能测试

本次实验中所用的树脂选择实验室前期已测出有机物溶出多、强基下降快的某型号树脂作为受试大孔颗粒阴树脂。依据DL/T 953-2005《水处理用强碱性阴离子交换树脂耐热性能测试方法》，对其新树脂的耐热性能进行测试。

计算强碱性基团下降率P。

2.3  不同温度下的恒温受热实验

本次实验设定水浴温度及树脂受热时间如下表2.1。

每达到预定时间，将树脂取出，按照GB/T 5760《氢氧型阴离子交换树脂交换容量测定方法》规定的方法，测定受热后树脂的强碱性基团交换容量。

3 实验结果

（1）高温会对新树脂产生影响，表现在树脂的强基下降，降解速率如下表3.1。温度越高，新树脂的强基下降的速率越快。由此可见，高温会影响新树脂的使用寿命。

（2）使用过一段时间的旧树脂，在高温下仍然会发生降解。但是旧树脂的情况较为复杂。综合来看，旧树脂的强基降解速率比新树脂的强基降解速率慢。可能是新树脂在高温下结合不紧密的基团迅速降解，旧树脂已经经过一系列高温反应，树脂所剩结构框架比较稳定，所以后期降解较慢。

（3）将55℃～75℃的新树脂的强基下降的速率拟合作图，得到如图3.1所示曲线，其线性较好，较为理想。由此可猜想，推论树脂在温度为55℃～75℃时，强基下降速率随温度的变化成线性增加。

将50℃～80℃的新树脂的强基下降的速率拟合作图，得到如图3.2所示曲线，其线性关系稍差。由此可扩大温度范围猜想，推论树脂在温度为50℃～80℃时，强基下降速率随温度的变化成线性增加。

（4）通过实验分析，可总结出各测试温度，恒温受热100h下强基下降率如表3.3所示，对树脂的半寿命进行估计如表3.4所示。

经过以上两表的总结可以发现。树脂在75℃、80℃是，温度对于树脂的伤害几乎相等，且损害较大。

4 结束语

本次实验温度是根据实际生产实际中，电厂凝结水的温度设置的温度范围，最高温度为95℃。然而实际生产中一般不会达到如此高温，实验有必要以此温度为基础，根据电厂夏季时段的温度，对温度为50℃～80℃时树脂的性能。从而得到树脂性能随温度变化的规律。根据这一规律同电厂的实际情况，测试树脂使用的最高温度和其使用寿命。同过50℃～80℃的短周期恒温受热测试，发现温度与强基降解速率有线性关系。温度越高，强基降解的速度越快。在50℃时，降解速度较为缓慢。

参考文献

[1]韩隶传.粉末树脂过滤器的应用及其存在问题的探讨[J].热力发电，2007，36（7））：77

[2]崔焕芳，王广珠，彭章华等.强碱性阴离子交换树脂耐热性能测试方法研究[J].热力发电，2005，34（4）：41-43，53.

[3]张澄信，游吉吉，钱勤等.强碱阴离子交换树脂耐热性能测定方法的研究[J].华北电力技术，2001，（7）：17-20.

[4]韩隶传，和慧勇.高温凝结水对凝结水处理的影响[J].热力发电，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.

注释

[1]梁楷楹.600MW直接空冷机组凝结水精处理分床系统应用实例[J].工业水处理，2010，30（9）：90-92.

[2]韩隶传，和慧勇.高温凝结水对凝结水处理的影响[J].热力发电，2009，38（12）：16-19.DOI：10.3969/j.issn.1002-3364.2009.12.016.