本實用新型涉及鍋爐補(bǔ)給水制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種制備鍋爐補(bǔ)給水的處理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

中國的電力工業(yè)在上海起步，到1936年已有5家發(fā)電廠，裝機(jī)總?cè)萘窟_(dá)266.2MW。截至2008年底，全國電力裝機(jī)容量為792.53GW，發(fā)電量為34334億kW·h，皆居世界第二位。其中，火電裝機(jī)容量為601.32GW，占總裝機(jī)容量的75.87％，發(fā)電量為27793億kW·h，占全部發(fā)電量的80.95％。這表明了，火力發(fā)電仍將是我國主導(dǎo)的發(fā)電方式，并且這種模式將在今后持續(xù)相當(dāng)長的一段時間。

火力發(fā)電需要使用鍋爐進(jìn)行熱量交換，保證鍋爐水汽品質(zhì)，減少爐管的腐蝕、結(jié)垢、積鹽，對于機(jī)組經(jīng)濟(jì)、安全運行意義重大。

自20世紀(jì)40年代發(fā)明了離子交換樹脂后，鍋爐補(bǔ)給水的制備是以離子交換樹脂的離子交換反應(yīng)為基礎(chǔ)的。傳統(tǒng)的“陽床+陰床”離子交換工藝不能直接滿足鍋爐補(bǔ)給水的水質(zhì)要求，需要再次對產(chǎn)水進(jìn)行深度處理。因此，出現(xiàn)了“陽床+陰床+混床”處理工藝，“混床”是進(jìn)行深度處理的步驟，也稱為純水拋光。經(jīng)過混床拋光處理后產(chǎn)生的超純水，水質(zhì)完全滿足超高壓亞臨界鍋爐的補(bǔ)給水水質(zhì)。然而，混床再生是一個極大的難題，因為陽陰樹脂混合填裝在同一個離子交換設(shè)備中，每次混床再生的時候均需要對設(shè)備中的樹脂進(jìn)行分層處理。同時，為了確保具有良好的再生效率，通常會采用大劑量的再生藥劑，由此產(chǎn)生了大量的難處理酸堿廢液，增加了額外的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。同時，基于穩(wěn)定供水的需求，工廠內(nèi)需要儲存一定量的化學(xué)藥品，而偏遠(yuǎn)地區(qū)的藥品運輸成本往往很高。另外，此工藝對操作人員的素質(zhì)要求很高，特別是混床的再生，需要經(jīng)驗豐富的操作人員才能勝任，再生過程中產(chǎn)生的任何不良因素，都會導(dǎo)致制備的超純水不達(dá)標(biāo)。并且，由于混床的特殊性，相關(guān)設(shè)備以及材料的投資成本是比較高昂的，很多混床的專用樹脂無法進(jìn)行再生，更換費用巨大。

從20世紀(jì)60年代開始，反滲透(Reverse Osmosis，RO)技術(shù)這一新型除鹽方式日臻完善，為制備電廠鍋爐補(bǔ)給水提供了一種新的方法。從20世紀(jì)70年代開始，鍋爐補(bǔ)給水制備工藝變更為“RO+混床”，出水品質(zhì)與“陽床+陰床+混床”處理工藝相當(dāng)。但是，仍需使用“混床”，混床的技術(shù)難點依然存在。

從20世紀(jì)90年代開始，“混床”逐漸被由電滲析(ED)技術(shù)發(fā)展起來的電除鹽(EDI)技術(shù)取代，即出現(xiàn)了“RO+EDI”處理技術(shù)，這是一種可連續(xù)運行、無酸堿再生、經(jīng)濟(jì)環(huán)保的除鹽水制備系統(tǒng)。而當(dāng)傳統(tǒng)的預(yù)處理步驟被超濾(UF)和/或微濾(MF)替代時，即出現(xiàn)了“UF+RO+EDI”處理工藝，也就是集成膜處理系統(tǒng)(Integrated Membrane System，IMS)，也稱為全膜處理系統(tǒng)。全膜處理系統(tǒng)的出水電導(dǎo)率可達(dá)0.057-0.067μS/cm，出水水質(zhì)完全滿足電廠鍋爐補(bǔ)給水的要求，是一種環(huán)保型的除鹽系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的離子交換除鹽技術(shù)相比，全膜處理法具有連續(xù)生產(chǎn)、出水水質(zhì)穩(wěn)定、無人值守、不用酸堿、設(shè)備緊湊、運行經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點，是鍋爐補(bǔ)給水處理的發(fā)展方向。然而，目前EDI膜無法做到100％自主國產(chǎn)，國外商家的膜組件價格普遍較高，更換費用高，維修繁瑣，只能返廠處理。同時，全膜處理法的RO工藝中包括一級RO和二級RO，兩級反滲透工藝，對電能的消耗比較多，進(jìn)一步提升了運行成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型的目的在于提供一種制備鍋爐補(bǔ)給水的處理系統(tǒng)，該處理系統(tǒng)雜質(zhì)脫除率高、設(shè)備占地面積小、自動化程度高、運行成本低。

本實用新型的目的采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種制備鍋爐補(bǔ)給水的處理系統(tǒng)，包括原水箱、初級除鹽系統(tǒng)和深度除鹽系統(tǒng)；所述深度除鹽系統(tǒng)包括淺層陽床、淺層陰床和深度除鹽產(chǎn)水箱；所述原水箱、所述初級除鹽系統(tǒng)、所述淺層陽床、所述淺層陰床和所述深度除鹽產(chǎn)水箱通過產(chǎn)水管道依次連通。

優(yōu)選的，所述初級除鹽系統(tǒng)包括依次連通的預(yù)處理系統(tǒng)、一級反滲透系統(tǒng)和初級除鹽產(chǎn)水箱。

優(yōu)選的，所述預(yù)處理系統(tǒng)包括依次連通的超濾系統(tǒng)和預(yù)處理產(chǎn)水箱；或者，所述預(yù)處理系統(tǒng)包括依次連通的微濾系統(tǒng)和預(yù)處理產(chǎn)水箱；又或者，所述預(yù)處理系統(tǒng)包括依次連通的多介質(zhì)過濾器和預(yù)處理產(chǎn)水箱。

優(yōu)選的，所述深度除鹽系統(tǒng)還包括再生系統(tǒng)；所述再生系統(tǒng)包括淺層陽床再生液箱和淺層陰床再生液箱；所述深度除鹽產(chǎn)水箱通過第一再生管道依次與所述淺層陽床再生液箱、所述淺層陽床連通，且通過第二再生管道依次與所述淺層陰床再生液箱、所述淺層陰床連通。

優(yōu)選的，所述深度除鹽系統(tǒng)還包括循環(huán)系統(tǒng)，所述循環(huán)系統(tǒng)包括循環(huán)水箱；所述循環(huán)水箱通過循環(huán)管道依次與所述淺層陽床和所述淺層陰床循環(huán)連通。

優(yōu)選的，所述深度除鹽系統(tǒng)中所述產(chǎn)水管道的水流方向如下：從所述淺層陽床的頂部流進(jìn)底部流出，然后從所述淺層陰床的頂部流進(jìn)底部流出；所述第一再生管道的水流方向如下：從所述淺層陽床的底部流進(jìn)頂部流出；所述第二再生管道的水流方向如下：從所述淺層陰床的底部流進(jìn)頂部流出；所述循環(huán)管道的水流方向如下：從所述淺層陽床的頂部流進(jìn)底部流出，然后從所述淺層陰床的頂部流進(jìn)底部流出。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型的有益效果在于：

(1)本實用新型所提供的制備鍋爐補(bǔ)給水的處理系統(tǒng)，利用淺層床技術(shù)進(jìn)行深度除鹽，與傳統(tǒng)離子交換技術(shù)中的精制水系統(tǒng)(混床系統(tǒng))相比，淺層床的操作更簡單，設(shè)備為撬裝結(jié)構(gòu)，組裝簡單方便，且能夠?qū)崿F(xiàn)全自動運行。淺層床樹脂的再生需要消耗的藥劑少，出水水質(zhì)更穩(wěn)定，且離子交換技術(shù)中再生不良的問題，該系統(tǒng)通過循環(huán)系統(tǒng)得到解決。另外，淺層床技術(shù)設(shè)備投資成本較低，設(shè)備穩(wěn)定性能高，出水水質(zhì)好，完全可以取代混床和EDI技術(shù)，作為鍋爐補(bǔ)給水深度除鹽(精制處理/純水拋光)的新技術(shù)。

(2)本實用新型所提供的制備鍋爐補(bǔ)給水的處理系統(tǒng)，淺層床內(nèi)樹脂填充高度低、且樹脂的填充量少，樹脂在工作過程中流速是傳統(tǒng)樹脂床的3-5倍，同樣的產(chǎn)水量，而設(shè)備體積更小，占地面積為傳統(tǒng)的40％，能夠減少資金投入，且使得系統(tǒng)的組裝模式更靈活。

(3)本實用新型所提供的制備鍋爐補(bǔ)給水的處理系統(tǒng)，僅利用最易吸附以及洗脫的樹脂表層交換基團(tuán)(≤20％的總交換容量)，樹脂的體積變化小，破碎率低，交換速度更快，洗脫效率高；采用逆流再生模式，節(jié)約再生藥劑，減少再生廢液，廢液量僅為傳統(tǒng)的50％，且得到更高的再生效率。

(4)本實用新型所提供的制備鍋爐補(bǔ)給水的處理系統(tǒng)，運行周期短，樹脂填裝量少，吸附當(dāng)量利用率低，淺層樹脂床的運行周期為20分鐘左右，而傳統(tǒng)的樹脂運行周期在12小時左右。更高頻率的運行再生周期意味著更強(qiáng)大的抗污染能力。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例所提供的制備鍋爐補(bǔ)給水的處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型實施例所提供的制備鍋爐補(bǔ)給水的處理系統(tǒng)中再生系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實用新型實施例所提供的制備鍋爐補(bǔ)給水的處理系統(tǒng)中循環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為一般淺層床設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：11、原水箱；21、超濾系統(tǒng)；22、預(yù)處理產(chǎn)水箱；23、一級反滲透系統(tǒng)；24、初級除鹽產(chǎn)水箱；31、淺層陽床；32、淺層陰床；33、深度除鹽產(chǎn)水箱；34、淺層陽床再生液箱；35、淺層陰床再生液箱；36、循環(huán)水箱；40、淺層床；41、圓筒。

具體實施方式

下面，結(jié)合附圖以及具體實施方式，對本實用新型做進(jìn)一步描述：

如圖1所示，一種制備鍋爐補(bǔ)給水的處理系統(tǒng)，包括原水箱11、初級除鹽系統(tǒng)和深度除鹽系統(tǒng)；所述深度除鹽系統(tǒng)包括淺層陽床31、淺層陰床32和深度除鹽產(chǎn)水箱33；原水箱11、所述初級除鹽系統(tǒng)、淺層陽床31、淺層陰床32和深度除鹽產(chǎn)水箱33通過產(chǎn)水管道依次連通。

而所述初級除鹽系統(tǒng)包括依次連通的預(yù)處理系統(tǒng)、一級反滲透系統(tǒng)23和初級除鹽產(chǎn)水箱24。其中，所述預(yù)處理系統(tǒng)包括依次連通的超濾系統(tǒng)21和預(yù)處理產(chǎn)水箱22；或者，超濾系統(tǒng)21可以用微濾系統(tǒng)或多介質(zhì)過濾器替代。

其中，淺層床是一種基于離子交換的技術(shù)，它通過裝置內(nèi)的陽離子樹脂或陰離子樹脂進(jìn)行離子交換，從而實現(xiàn)水的凈化除鹽。如圖4所示，為一般淺層床設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖。淺層床40一般設(shè)置為圓筒形，圓筒41里面填充陽離子樹脂或陰離子樹脂，圓筒41的頂部和底部采用平面端蓋板密封，在端蓋板的下方一般依次設(shè)置有分水板和篩網(wǎng)，分水板使得流體均勻的分布，篩網(wǎng)用于防止樹脂顆粒逃逸。圓筒41內(nèi)樹脂的填充高度一般不超過60厘米，筒體直徑可根據(jù)處理水量的大小進(jìn)行調(diào)整，而其材質(zhì)可采用不銹鋼、碳鋼+襯膠或其他耐腐蝕性的材質(zhì)制成，配套的管材管件可采用高純度UPVC、不銹鋼、碳鋼+襯膠等耐腐蝕的材質(zhì)制成。

產(chǎn)水過程中，需要進(jìn)行精制處理的水，從初級除鹽產(chǎn)水箱24經(jīng)水泵打入淺層陽床31，從淺層陽床31流出的水進(jìn)入淺層陰床32，淺層陰床32的出水即為超純水，進(jìn)入深度除鹽產(chǎn)水箱33中儲存?zhèn)溆?。而水流方向?yōu)選為上進(jìn)下出，即從淺層陽床31的頂部流進(jìn)底部流出，然后從淺層陰床32的頂部流進(jìn)底部流出。

具體原理如下：含有鹽分的水，在淺層陽床31中去除殘余的陽離子，釋放出等電荷的氫根離子，隨后在淺層陰床32中去除殘余的陰離子，釋放出等電荷的氫氧根離子。氫離子和氫氧離子結(jié)合形成水。具體的化學(xué)方程式如下所示：

淺層陽床：R-H+Na⁺→R-Na+H⁺ R為樹脂基團(tuán)

淺層陰床：R-OH+Cl^-→R-Cl+OH^- R為樹脂基團(tuán)

氫、氫氧根結(jié)合成水過程：H⁺+OH^-→H₂O。

如圖2所示，該制備鍋爐補(bǔ)給水的處理系統(tǒng)還包括再生系統(tǒng)；所述再生系統(tǒng)包括淺層陽床再生液箱34和淺層陰床再生液箱35；深度除鹽產(chǎn)水箱33通過第一再生管道依次與淺層陽床再生液箱34、淺層陽床31連通，且通過第二再生管道依次與淺層陰床再生液箱35、淺層陰床32連通。

淺層床的再生過程具體如下：圓筒41內(nèi)陽離子樹脂/陰離子樹脂吸附飽和后，需要進(jìn)行再生，淺層陽床31用鹽酸再生，淺層陰床32用液堿再生。分別從深度除鹽產(chǎn)水箱33中抽取適量水進(jìn)入淺層陽床再生液箱34和淺層陰床再生液箱35，以用于稀釋再生用的化學(xué)藥品，再生管道的流向為下進(jìn)上出，即從樹脂床的底部進(jìn)，頂部出。再生后的酸堿廢液單獨收集，進(jìn)行后續(xù)的處理。

如圖3所示，該制備鍋爐補(bǔ)給水的處理系統(tǒng)還包括循環(huán)系統(tǒng)，所述循環(huán)系統(tǒng)包括循環(huán)水箱36；循環(huán)水箱36通過循環(huán)管道依次與淺層陽床31和淺層陰床32循環(huán)連通。

淺層床的循環(huán)過程具體如下：淺層床經(jīng)過再生后，需要進(jìn)行循環(huán)凈化處理，此時不進(jìn)行產(chǎn)水過程。循環(huán)的作用是去除淺層床中因再生而殘留的氯化鈉。循環(huán)管道的流向是上進(jìn)下出，即從樹脂床的頂部進(jìn)，底部出。從系統(tǒng)中單獨設(shè)置的循環(huán)水箱36內(nèi)抽取水，從樹脂床頂部進(jìn)入，底部出水，然后再次回到循環(huán)水箱36，循環(huán)過程中不產(chǎn)生水，也不消耗水，循環(huán)水箱36中的純水不做更換處理。循環(huán)結(jié)束后，進(jìn)入產(chǎn)水過程。

本實用新型實施例所提供的制備鍋爐補(bǔ)給水的處理系統(tǒng)，利用淺層床技術(shù)進(jìn)行深度脫鹽，與傳統(tǒng)離子交換技術(shù)中的精制水系統(tǒng)(混床系統(tǒng))相比，淺層床的操作更簡單，設(shè)備為撬裝結(jié)構(gòu)，組裝簡單方便，且能夠?qū)崿F(xiàn)全自動運行。淺層床樹脂的再生需要消耗的藥劑少，出水水質(zhì)更穩(wěn)定，且離子交換技術(shù)中再生不良的問題，該系統(tǒng)通過循環(huán)系統(tǒng)得到解決。另外，淺層床技術(shù)設(shè)備投資成本較低，設(shè)備穩(wěn)定性能高，出水水質(zhì)好，完全可以取代混床和EDI技術(shù)，作為鍋爐補(bǔ)給水深度除鹽(精制處理/純水拋光)的新技術(shù)。

對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思，做出其它各種相應(yīng)的改變以及形變，而所有的這些改變以及形變都應(yīng)該屬于本實用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。