一种精处理系统树脂再生度检测及切床反馈系统及方法与流程

1.本发明属于发电机组精处理运行工艺领域，涉及一种精处理系统树脂再生度检测及切床反馈系统及方法。

背景技术：

2.由于精处理系统可以有效除去凝结水中的杂质离子和腐蚀产物，为了满足运行水质要求，保障机组运行安全，绝大多数300mw以上的火力发电机组以及核电机组均设置凝结水精处理系统。目前电力行业精处理系统运行工艺尚存在诸多技术缺陷：
3.1)精处理系统高速混床高速混床中失效的阳、阴树脂需进入再生系统进行再生。由于再生剂浓度、再生剂用量、分离效果、冲洗时长等工艺的偏差，甚至一些无法明确的再生剂偏流、树脂量损失等异常情况，树脂再生度无法定量分析并且难以保证一致；
4.2)为了保障精处理出水水质，精处理系统安装(氢)电导率表、ph表、钠表、硅表等在线监测仪表，当以上指标出现异常时，运行人员认为高速混床失效并执行切床操作。以上监测系统采用大量仪表，系统复杂，维护工作量大，并且ph表、钠表、硅表等监测仪表准确性较差，无法准确反映精处理水质，切床过早不利于机组经济化运行，而切床过晚又容易导致水质超标，从而引发热力设备发生腐蚀、结垢、积盐等问题。
5.3)目前绝大多数电厂精处理系统采用氢型方式运行，运行周期一般在5～7天，频繁再生树脂导致再生剂用量大、废水排放量大、树脂流失率大等问题，不利于机组经济化和环保化运行。而对于凝结水水质良好的机组，在保障树脂再生度的基础上，完全可实现铵型运行方式，铵型方式运行周期可达30天以上，再生次数可大幅降低，有效达到节能降耗的目的。

技术实现要素：

6.本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种精处理系统树脂再生度检测及切床反馈系统及方法，该系统及方法能够准确检测树脂再生度，继而准确时间切床操作。
7.为达到上述目的，本发明所述的精处理系统树脂再生度检测及切床反馈系统包括阳树脂提取及储存罐、阴树脂提取及储存罐、树脂再生度检测柱、再生度检测药剂储罐、水中氯离子检测系统、水中钠离子检测系统、第一电导率电极、电再生阳离子交换装置、第二电导率电极及数据采集、处理、反馈集成系统；
8.阳树脂提取及储存罐的出口及阴树脂提取及储存罐的出口与树脂再生度检测柱的入口相连通，树脂再生度检测柱的出口与水中氯离子检测系统的入口及水中钠离子检测系统的入口相连通，再生度检测药剂储罐的出口与树脂再生度检测柱的入口相连通；
9.精处理出水管道与电再生阳离子交换装置的入口相连通，电再生阳离子交换装置的入口处设置有第一电导率电极，电再生阳离子交换装置的出口处设置有第二电导率电极，水中氯离子检测系统、水中钠离子检测系统、第一电导率电极、第二电导率电极及电再
生阳离子交换装置与数据采集、处理、反馈集成系统相连通。
10.再生度检测药剂储罐的出口经第一电磁两通阀与树脂再生度检测柱的入口相连通。
11.树脂再生度检测柱的顶部出口处设置有第二电磁两通阀。
12.还包括第一电磁三通阀，阳树脂提取及储存罐的出口与第一电磁三通阀的第一个开口相连通，阴树脂提取及储存罐的出口与第一电磁三通阀的第二个开口相连通，第一电磁三通阀的第三个开口与树脂再生度检测柱的入口相连通。
13.还包括第二电磁三通阀，树脂再生度检测柱的出口与第二电磁三通阀的第一个开口相连通，第二电磁三通阀的第二个开口与水中氯离子检测系统的入口相连通，第二电磁三通阀的第三个开口与水中钠离子检测系统的入口相连通。
14.阳树脂提取及储存罐及阴树脂提取及储存罐均设置有树脂界面检测器。
15.树脂再生度检测柱中设置有磁力搅拌装置。
16.本发明所述的处理系统树脂再生度检测及切床反馈方法包括以下步骤：
17.1)阳树脂提取及储存罐输出的阳树脂及阴树脂提取及储存罐输出的阴树脂进入树脂再生度检测柱中进行树脂迁移，其中，树脂迁移过程排出的空气及水经树脂再生度检测柱的顶部出口排出；
18.3)迁移完成后，再生度检测药剂储罐向树脂再生度检测柱中输入再生度检测药剂，树脂再生度检测柱输出的迁移产物及再生度检测药剂分别进入到水中氯离子检测系统及水中钠离子检测系统中，通过水中氯离子检测系统及水中钠离子检测系统分别检测出水的氯离子浓度及钠离子浓度；
19.4)数据采集、处理、反馈集成系统根据水中氯离子检测系统及水中钠离子检测系统的检测结果分别计算阴树脂及阳树脂的再生度，再根据阴树脂及阳树脂的再生度和精处理出水的钠离子及氯离子控制指标计算精处理出水超标时对应的ph值；
20.与此同时，数据采集、处理、反馈集成系统根据第一电导率电极及第二电导率电极检测的数据计算精处理出水的ph值，当精处理出水的ph值大于等于精处理出水超标时对应的ph值时，则执行切床操作。
21.本发明具有以下有益效果：
22.本发明所述的精处理系统树脂再生度检测及切床反馈系统在具体操作时，利用再生度检测药剂储罐、水中氯离子检测系统及水中钠离子检测系统相配合，准确检测再生后树脂的再生度，运行人员可明确树脂的处理能力，无需再采用多台仪表监测精处理出水的多个指标，另外，本发明仅在精处理出水处安装一台计算型ph表即可，该仪表监测精处理出水的电导率及氢电导率，ph通过电导率、氢电导率信号计算获得，大大降低仪表投资、运行成本以及人工维护工作量，电导率测量准确度高，可准确反馈切床节点；最后，本发明基于明确的树脂再生度，只要再生度达到要求，精处理可采用铵型或半铵型运行，运行周期可大幅提高，实现机组经济化和环保化运行，有效达到节能降耗的目的。
附图说明
23.图1为本发明的结构示意图。
24.其中，1为阳树脂提取及储存罐、2为阴树脂提取及储存罐、3为第一电磁三通阀、4
为树脂再生度检测柱、5为第二电磁两通阀、6为再生度检测药剂储罐、7为第一电磁两通阀、8为第二电磁三通阀、9为水中氯离子检测系统、10为水中钠离子检测系统、11为第一电导率电极、12为电再生阳离子交换装置、13为第二电导率电极、14为数据采集、处理、反馈集成系统。
具体实施方式
25.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
26.在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
27.参考图1，本发明所述的精处理系统树脂再生度检测及切床反馈系统包括阳树脂提取及储存罐1、阴树脂提取及储存罐2、第一电磁三通阀3、树脂再生度检测柱4、第二电磁两通阀5、再生度检测药剂储罐6、第一电磁两通阀7、第二电磁三通阀8、水中氯离子检测系统9、水中钠离子检测系统10、第一电导率电极11、电再生阳离子交换装置12、第二电导率电极13及数据采集、处理、反馈集成系统14；
28.阳树脂提取及储存罐1的出口与第一电磁三通阀3的第一个开口相连通，阴树脂提取及储存罐2的出口与第一电磁三通阀3的第二个开口相连通，第一电磁三通阀3的第三个开口与树脂再生度检测柱4的入口相连通，树脂再生度检测柱4的出口与第二电磁三通阀8的第一个开口相连通，第二电磁三通阀8的第二个开口与水中氯离子检测系统9的入口相连通，第二电磁三通阀8的第三个开口与水中钠离子检测系统10的入口相连通，再生度检测药剂储罐6的出口经第一电磁两通阀7与树脂再生度检测柱4的入口相连通，树脂再生度检测柱4的顶部出口与第二电磁两通阀5相连通；
29.精处理出水管道与电再生阳离子交换装置12的入口相连通，电再生阳离子交换装置12的入口处设置有第一电导率电极11，电再生阳离子交换装置12的出口处设置有第二电导率电极13，第一电导率电极11、第二电导率电极13及电再生阳离子交换装置12与数据采集、处理、反馈集成系统14相连通。
30.本发明的具体工作过程为：
31.1)失效的阳、阴树脂完成再生工序后，阳树脂提取及储存罐1从再生系统阳塔中提取100ml再生后的阳树脂并储存备用，阴树脂提取及储存罐2从再生系统阴塔中提取100ml再生后的阴树脂并储存备用，其中，树脂提取过程提取的是含水树脂，树脂与水的体积比为1:1，阳树脂提取及储存罐1和阴树脂提取及储存罐2均设置有树脂界面检测器，以保障提取100ml树脂后提取过程完成并关闭；
32.2)打开第一电磁三通阀3及第二电磁两通阀8(此时7、8处于关闭状态)，阳树脂提取及储存罐1输出的阳树脂与阴树脂提取及储存罐2输出的阴树脂以5ml/min的流速进入树脂再生度检测柱4中，其中，采用较低的流速以及树脂再生度检测柱4中含有的磁力搅拌装置搅拌，利于阳树脂与阴树脂混合均匀，树脂迁移过程需要排出的空气和水经第二电磁两通阀5排出，树脂迁移过程完成后关闭第一电磁三通阀3及第二电磁三通阀8；
33.3)打开第一电磁两通阀7及第二电磁三通阀8，再生度检测药剂储罐6以25ml/min的流速向树脂再生度检测柱4中输入再生度检测药剂，树脂再生度检测柱4输出的混合树脂及再生度检测药剂经第二电磁三通阀8进入到水中氯离子检测系统9及水中钠离子检测系统10，通过水中氯离子检测系统9及水中钠离子检测系统10分别检测出水的氯离子浓度及钠离子浓度。
34.需要说明的是，再生度检测药剂储罐6中的再生度检测药剂采用20～50μg/l浓度的nacl溶液，另外，需要说明的是，再生度检测药剂可采用任意中性盐溶液，只需将水中氯离子检测系统9及水中钠离子检测系统10更换为相应的阴离子检测系统及阳离子检测系统即可。
35.4)根据水中氯离子检测系统9及水中钠离子检测系统10的检测结果分别计算阴树脂及阳树脂的再生度；具体计算过程为：
36.阳树脂吸附钠离子反应式为：
37.rh+na
+
→
rna+h
+
38.阴离子吸附氯离子反应式为：
39.roh+cl-→
rcl+oh-40.根据质量作用定律，当上述反应达到平衡时，则有：
41.[rna]/[rh]＝k1[na
+
]/[h
+
]
[0042]
[rcl]/[roh]＝k2[cl-]/[oh-]
[0043]
其中，k1及k2分别为阳树脂吸附和阴树脂吸附反应的平衡常数，该平衡常数与中性盐离子成分相关，其中，k1＝1.5，k2＝11.1。
[0044]
树脂再生度检测柱4输出的水为中性，ph为7，因此[h
+
]＝[oh-]＝10-7
mol/l。
[0045]
根据以上计算过程，阳树脂再生度为：
[0046]
z1＝1/(k1[na
+
]/[h
+
]+1)
[0047]
阴树脂再生度为：
[0048]
z2＝1/(k2[cl-]/[oh-]+1)
[0049]
5)根据gb/t 12145-2016要求，精处理出水的钠离子及氯离子控制指标分别为2μg/l及1μg/l，再生度检测系统将再生度检测结果传输至数据采集、处理、反馈集成系统14中，数据采集、处理、反馈集成系统14根据以上控制指标及再生度检测结果计算处理出水超标时对应的ph值，当出水ph达到计算值时，即可执行切床操作。
[0050]
实施例一
[0051]
根据树脂再生度测量过程，水中氯离子检测系统9及水中钠离子检测系统10分别检测树脂再生度检测柱4出水的氯离子及钠离子浓度分别为1μg/l和2μg/l，数据采集、处理、反馈集成系统14计算得到该批阳、阴树脂再生度分别为43.4％及24.2％。
[0052]
当该树脂用于凝结水精处理时，精处理出水钠离子及氯离子浓度分别达到2μg/l
及1μg/l时，则对应的ph分别为：
[0053]
ph1＝-lg([h
+
])＝-lg{k1z1[na
+
]/(1-z1)}＝7
[0054]
ph2＝-lg([h
+
])＝-lg(10-14
/[oh-])＝14-lg{k2z2[cl-]/(1-z2)}＝7
[0055]
根据以上结果，树脂再生度偏低，当精处理出水ph为7时，出水钠离子及氯离子含量已达到标准要求值，因此精处理只能按照氢型方式运行，当出水电导率达到0.15μs/cm时，则需要进行切床操作。
[0056]
根据该实施例中的计算结果，当阳树脂再生度低于43.4％、阴树脂再生度低于24.2％时，精处理出水水质超标，因此当系统检测到树脂再生度不足时，应调整再生工艺继续对阳、阴树脂进行再生。另外，若精处理要以半氨型或铵型方式运行，延长精处理运行周期，阳、阴树脂的再生度应分别显著高于43.4％和24.2％。
[0057]
实施例二
[0058]
某发电机组为了实现精处理系统铵型运行方式，延长精处理混床运行周期，达到经济化运行及节能降耗的目的，需要将阳、阴树脂的再生度提高至一定程度，根据该机组运行工艺，凝结水ph一般在9.0～9.4之间，为保障精处理出水ph达到9.4时仍然不会漏钠漏氯(钠离子、氯离子含量不超标)，阳、阴树脂再生度需要达到较高水平，再生度要求值计算过程及结果为：
[0059]
铵型运行过程阳树脂吸附过程为：rnh4+na
+
＝rna+nh
4+
。
[0060]
阳树脂再生度z3＝1/(k3[na
+
]/[nh
4+
]+1)＝99.7％。式中k3为铵型运行时阳树脂吸附反应的平衡常数，为0.75。
[0061]
铵型运行过程阴树脂吸附过程同氢型运行：roh+cl-＝rcl+oh-rcl+oh-。
[0062]
阴树脂再生度z2＝1/(k2[cl-]/[oh-]+1)＝98.8％。
[0063]
因此，当数据采集、处理、反馈集成系统14检测到阳、阴树脂再生度分别达到99.7％及98.8％及以上时，则精处理系统即可实现铵型运行，当检测到再生度达不到该要求时，可进一步进行再生工艺，直到再生度达到要求，即可将阳、阴树脂混合后输送至高速混床中进行备用。
[0064]
实施例三
[0065]
某电厂某次树脂再生后，根据树脂再生度测量系统测定的阳、阴树脂再生度分别为97％和95％，若投运该树脂，精处理运行可实现半氨型运行方式，根据精处理出水ph指标是否超过计算值来判定是否进行切床运行操作：
[0066]
根据铵型运行阳树脂再生度计算公式z3＝1/(k3[na
+
]/[nh
4+
]+1)，可推导计算当精处理出水钠离子超标时对应的水质ph1。
[0067]
ph1＝-lg([h+])＝-lg(10-14/[oh-])＝14+lg{k3z1[na
+
]/(1-z3)}＝8.3
[0068]
根据铵型运行阴树脂再生度计算公式z2＝1/(k2[cl-]/[oh-]+1)，可推导计算当精处理出水氯离子超标时对应的水质ph2。
[0069]
ph2＝-lg([h+])＝-lg(10-14/[oh-])＝14+lg{k2z2[cl-]/(1-z2)}＝8.8
[0070]
因此，为了保障精处理出水水质不超标，精处理出水ph应控制再8.3以下，当出水ph检测结果超过8.3时，需要进行且床处理。

技术特征：

1.一种精处理系统树脂再生度检测及切床反馈系统，其特征在于，包括阳树脂提取及储存罐(1)、阴树脂提取及储存罐(2)、树脂再生度检测柱(4)、再生度检测药剂储罐(6)、水中氯离子检测系统(9)、水中钠离子检测系统(10)、第一电导率电极(11)、电再生阳离子交换装置(12)、第二电导率电极(13)及数据采集、处理、反馈集成系统(14)；阳树脂提取及储存罐(1)的出口及阴树脂提取及储存罐(2)的出口与树脂再生度检测柱(4)的入口相连通，树脂再生度检测柱(4)的出口与水中氯离子检测系统(9)的入口及水中钠离子检测系统(10)的入口相连通，再生度检测药剂储罐(6)的出口与树脂再生度检测柱(4)的入口相连通；精处理出水管道与电再生阳离子交换装置(12)的入口相连通，电再生阳离子交换装置(12)的入口处设置有第一电导率电极(11)，电再生阳离子交换装置(12)的出口处设置有第二电导率电极(13)，水中氯离子检测系统(9)、水中钠离子检测系统(10)、第一电导率电极(11)、第二电导率电极(13)及电再生阳离子交换装置(12)与数据采集、处理、反馈集成系统(14)相连通。2.根据权利要求1所述的处理系统树脂再生度检测及切床反馈系统，其特征在于，再生度检测药剂储罐(6)的出口经第一电磁两通阀(7)与树脂再生度检测柱(4)的入口相连通。3.根据权利要求2所述的处理系统树脂再生度检测及切床反馈系统，其特征在于，树脂再生度检测柱(4)的顶部出口处设置有第二电磁两通阀(5)。4.根据权利要求1所述的处理系统树脂再生度检测及切床反馈系统，其特征在于，还包括第一电磁三通阀(3)，阳树脂提取及储存罐(1)的出口与第一电磁三通阀(3)的第一个开口相连通，阴树脂提取及储存罐(2)的出口与第一电磁三通阀(3)的第二个开口相连通，第一电磁三通阀(3)的第三个开口与树脂再生度检测柱(4)的入口相连通。5.根据权利要求4所述的处理系统树脂再生度检测及切床反馈系统，其特征在于，还包括第二电磁三通阀(8)，树脂再生度检测柱(4)的出口与第二电磁三通阀(8)的第一个开口相连通，第二电磁三通阀(8)的第二个开口与水中氯离子检测系统(9)的入口相连通，第二电磁三通阀(8)的第三个开口与水中钠离子检测系统(10)的入口相连通。6.根据权利要求1所述的处理系统树脂再生度检测及切床反馈系统，其特征在于，阳树脂提取及储存罐(1)及阴树脂提取及储存罐(2)均设置有树脂界面检测器。7.根据权利要求1所述的处理系统树脂再生度检测及切床反馈系统，其特征在于，树脂再生度检测柱(4)中设置有磁力搅拌装置。8.一种处理系统树脂再生度检测及切床反馈方法，其特征在于，其特征在于，基于权利要求1所述的处理系统树脂再生度检测及切床反馈系统，包括以下步骤：1)阳树脂提取及储存罐(1)输出的阳树脂及阴树脂提取及储存罐(2)输出的阴树脂进入树脂再生度检测柱(4)中进行树脂迁移，其中，树脂迁移过程排出的空气及水经树脂再生度检测柱(4)的顶部出口排出；3)迁移完成后，再生度检测药剂储罐(6)向树脂再生度检测柱(4)中输入再生度检测药剂，树脂再生度检测柱(4)输出的迁移产物及再生度检测药剂分别进入到水中氯离子检测系统(9)及水中钠离子检测系统(10)中，通过水中氯离子检测系统(9)及水中钠离子检测系统(10)分别检测出水的氯离子浓度及钠离子浓度；4)数据采集、处理、反馈集成系统(14)根据水中氯离子检测系统(9)及水中钠离子检测
系统(10)的检测结果分别计算阴树脂及阳树脂的再生度，再根据阴树脂及阳树脂的再生度和精处理出水的钠离子及氯离子控制指标计算精处理出水超标时对应的ph值；与此同时，数据采集、处理、反馈集成系统(14)根据第一电导率电极及第二电导率电极检测的数据计算精处理出水的ph值，当精处理出水的ph值大于等于精处理出水超标时对应的ph值时，则执行切床操作。

技术总结

本发明公开了一种精处理系统树脂再生度检测及切床反馈系统及方法，阳树脂提取及储存罐的出口及阴树脂提取及储存罐的出口与树脂再生度检测柱的入口相连通，树脂再生度检测柱的出口与水中氯离子检测系统的入口及水中钠离子检测系统的入口相连通，再生度检测药剂储罐的出口与树脂再生度检测柱的入口相连通；精处理出水管道与电再生阳离子交换装置的入口相连通，电再生阳离子交换装置的入口处设置有第一电导率电极，电再生阳离子交换装置的出口处设置有第二电导率电极，该系统及方法能够准确检测树脂再生度，继而准确时间切床操作。继而准确时间切床操作。继而准确时间切床操作。