粉末树脂覆盖过滤器原理

热力发电 2003.8 韩棣传 (国电热工研究院，陕西西安710032) 收稿日期： 2002-11-11 作者简介：韩棣传，男，教授级高级工程师，1952年北京燕京大学 毕业，一直从事电厂水处理的研究工作。粉末树脂覆盖过滤器(即Powdex,下称粉末树脂过滤器)是20世纪60年 代由纸浆覆盖过滤器(以下简称覆盖过滤器)发展而来的，最初在美国用于火力发 电厂的凝结水处理。由于粉末树脂过滤器具有设备简单、不设置再生系统、操作 方便、投资低等优点,曾在美国的直流炉机组和核电站较多地使用,并取得了较 好的 效果。在20世纪70年代,我国电力系统的水处理工作者曾对粉末树脂过滤器 进行过研究和探讨,得出的结果是：由于该设备使用过的树脂必须弃去,不能再 生和重复使 用,以及粉末树脂价格昂贵,运行费用高,从经济上是不可取的。 因此,其在国内没有推广使用。为了探讨粉末树脂过滤器的适用条件,对该设备进行了一些研究和了解, 现发表看法如下,希望与读者共同探讨。1 粉末树脂过滤器原理粉末树脂过滤器的工作原理包括：过滤、吸附和离子交换作用。(1) 过滤作用 粉末树脂过滤器是从覆盖过滤器发展而来的,其设备结 构、铺膜及运行方式都与覆盖过滤器相同,因此,它具有覆盖过滤器的过滤和吸 附作用。(2) 化学除盐作用 因为使用有离子交换作用的强酸、强碱树脂替代了 覆盖过滤器的纸浆,因此,粉末树脂过滤器具有化学除盐作用。但是,由于每次 铺膜使用树脂的数量很少,所以其离子交换量有限。(3) 吸附能力提高 使用了吸附能力更强的强碱阴树脂替代纸浆作为过 滤介质,对水中悬浮物和胶体硅的去除更为有利。从试验结果可以看出,采用粉 末树脂替代纸浆后，除铁率从60%70%提高到90%，胶体硅的去除率可达 99。2 粉末树脂过滤器的特点(1) 粉末树脂过滤器兼有覆盖过滤器的过滤、吸附特性和离子交换树脂的 作用，因此，对悬浮物、铁、Si02等杂质具有强于覆盖过滤器的作用，其过滤 与吸附能力是深层混床所不及的。(2) 由于粉末树脂的粒径降低到50um以下，大大增加了树脂与水的接触 面积和反应速度。(3) 使用的粉末树脂是制造厂经过彻底再生的，其再生度远高于深层混床 中树脂的再生度。尤其是对阳树脂中的铁、钙、镁等高价离子，深层混床中树脂 的再生度更低。(4) 因为覆盖的粉末树脂只使用1次，所以可以不考虑有机物、腐蚀产物 对树脂的污染，以及强碱树脂的高温降解问题。(5) 粉末树脂的离子交换量过去很少提及，而主要介绍树脂失效度的提高 和反应速度的加快，但是，能够发挥化学除盐作用的还是每次铺膜后树脂所能交 换的离子 量。根据粉末树脂制造厂的介绍，知其是DVB为8%的凝胶树脂；每 克干树脂的全交换容量：阳树脂为4. 8 mmol，阴树脂为3. 6 mmol，每升树脂 的体积交换容量也是(1 7001 800)mmol，与常规树脂相似。由于每次铺膜使用 的阳、阴粉末树脂分别只有（5060）kg，约为深层混床树脂装填量的1/20，故 粉末树脂过滤器 的离子交换量远远小于深层混床，因此，粉末树脂过滤器的化 学除盐作用是很小的。（6）粉末树脂过滤器中树脂量的减少（相对于深层混床），并不直接影响出 水水质，而主要是造成氢型方式运行周期的缩短，因此给粉末树脂过滤器带来如 下问题：1）以氢型方式初投运时，除盐效果好，但是，每次铺膜（氢型阳树脂）的 运行周期只有4 h左右（与凝结水中的含氨量有关，最咼也不超过（68）h），因 此，运行费用过高，生产上无法承受。2）以铵型方式（用铵型阳树脂铺膜或运行中阳树脂从氢型转为铵型）运 行，其运行状况（如出水水质、运行方式等）与深层铵型混床相似，树脂可利用的 交换容量很低。但是，过滤和吸附作用仍然存在，直至铁、SiO2漏过或运行压 差超标。3 粉末树脂过滤器与其它工艺比较因为粉末树脂过滤器同时具有覆盖过滤器的作用和化学除盐作用，因此， 工艺比较应分别进行。（1）过滤除铁作用 粉末树脂过滤器在凝结水处理中的作用主要是过滤 除铁，所以应以除铁效果、运行费用为主要指标，相比较的工艺应为纸浆覆盖过 滤器、管式过滤器以及电磁过滤器等，而不应是深层混床。（2）化学除盐作用 粉末树脂过滤器的化学除盐作用很低，即使是使用 氢型阳树脂，在凝汽器运行正常时，能进行化学除盐的时间也只有几个小时，故 无法与运行周期可达（57）d的深层混床相比，因此，其技术经济效果也无法进 行比较。4 凝结水处理方式的选择 41从使用目的考虑（1）以除盐为主，去除腐蚀产物为辅时，应使用深层混床。（2）以去除腐蚀产物为主，除盐为辅时，应使用粉末树脂过滤器。（3）同时去除凝结水中腐蚀产物和化学除盐时,应使用管式（或覆盖）过滤 器加深层混床。（4）只去除腐蚀产物时：1）机组正常运行中凝结水腐蚀产物多时，应使用纸浆覆盖过滤器；2）机组正常运行中凝结水腐蚀产物少时，应使用管式过滤器。42粉末树脂过滤器的使用条件及适用场合（1）使用条件1）凝汽器基本不泄漏，即凝结水的水质达到处理后的水质标准；2）凝汽器的冷却水含盐量低，即冷却水对凝结水质的影响较小。（2）适用场合1）在凝结水含盐量低，以去除悬浮物和腐蚀产物为主的情况下使用；2）在凝结水水温咼的空冷机组使用；3）海水冷却的机组，不能使用粉末树脂过滤器。