凝结水处理中汽轮机油对阴树脂的污染及复苏工艺 5页

第24卷第3期电力科学与技术学报V01．24No．32009年9月J0URNALOFEIECTRICPOWERSCⅡ￡NCEANDTECI-INOLOGYSep．2009凝结水处理中汽轮机油对阴树脂的污染及复苏工艺徐玲，马永红，彭祥维，王凤宾(湖北华电襄樊发电有限公司，湖北襄樊441141)摘要：汽轮机油泄漏进入凝结水系统会对精处理混床树脂造成污染，对此，给出汽轮机油对阴树脂的污染与复苏系列试验结果．试验内容包括：在20，3O，4o℃条件下，分别用不同浓度汽轮机油(30，50，100，300，500，1000，2000，5000，10000mg／L)浸泡阴树脂，检测其工作交换容量变化情况；在相同的条件下进行复苏处理，比较再生后的复苏效果．在浸泡时间(6，12，24h)、浸泡温度及浸泡液pH值(7，8，9)变化时考察阴树脂的污染与复苏情况，比较使用不同复苏液时的复苏效果．结果表明：随着油浓度增大、溶液pH值降低及浸泡时间加长，使得阴树脂污染加重、复苏程度降低．复苏液10％NaC1+2％NaOH+3％NaPO+0．2％OP一10具有较好复苏效果．关键词：阴树脂；汽轮机油；凝结水处理；污染与复苏中图分类号：TM621文献标识码：A文章编号：1673-9140(2009)03-0077-05Anionexchangeresinpollutionbytuebineoilandit’SrecoveryincondensatewatertreatmentsystemXULing，MAYong—hong，PENGXiang-wei，WANGFeng—bin(HubeiHuadianXiangfanPowerGenerationCompanyLimited，Xiangfan441141，China)Abstract：Theanionexchangeresinincondensatepolishingequipmentispollutedbytheturbineoilleakedintothecondensatewatertreatmentsystem．Experimentalresultsforthepollutionanditsrecoveryarepresentedinthispaper．Theworkexchangecapacityvarietyofthepolutedandrecoveredanionex—changeresinisinvestigatedatdiferenttemperature(2O，3O，40℃)anddiferentoilconcentration(30，50，100，300，500，1000，2000，5000，10000mg／L)respectively．Thepollutionandrecoverydegreeisevaluatedatdifferentimmersedtime(6，12，24h)anddifferentsolutionpHvalue(7，8，9)respective-ly．Thecomparisontestsfordifferentrecoverysolutionarealsocarriedout．Experimentresultsshowthattheanionexchangeresinpollutionwillincreaseandtherecoverydegreewildecreasewiththeturbineoil收稿日期：2009-05-27基金项目：湖南省自然科学基金(09JJ)，湖南省教育厅科技项目(o4C109)通讯作者：徐玲(1977一)，女，工程师，主要从事火力发电厂电厂化学方面的技术研究；E—mall：xul@xfd．corn\n78电力科学与技术学报2009年9月concentrationincreasing，theimmersedtimeextendingandthesolutionpHvaluedecreasing．Therecov—erysolutionwith10％NaCl+2％NaOH+3％Na3PO4+0．2％OP-IOhasgoodregenerationeficiency．Keywords：anionexchangeresin；turbineoil；condensatewatertreatmentsystem；pollutionandrecovery凝结水精处理是当代大型火力发电厂的必备设施，是保证凝结水水质及给水水质的重要措施，其主要作用体现在2个方面：①当凝汽器换热管发生大漏时，凝结水精处理能赢得不致污染系统水质的停离机时间，换热管发生小漏时，可维持一段运行时间；子一交②清除系统中的腐蚀产物和杂质，缩短机组的启动换柱冲洗时间．但在许多电厂运行中，由于操作与设备原因，汽轮机油会泄漏到凝结水精处理混床中，造成树图1树脂工作交换容量测定装置脂的油污染现象¨’2J．本文就汽轮机油对凝结水精Figure1Measuringdeviceforworkingexchange处理系统阴树脂的污染情况与复苏方法进行了系列capacityofanionexchangeresin试验，探讨了油污染机理及其影响因素，验证了一些1．3试验内容与结果复苏液的使用效果．I)阴树脂在不同油浓度与不同温度下污染与复苏情况．1试验与结果将30mL阴树脂分别浸泡在不同浓度汽轮机油溶液(30，50，100，300，500，1000，2000，5000，101．1仪器与药品000mg／L)中；分别在20，30，40℃条件下，于恒温水试验仪器：pNa计；pH计；电导率仪；电子天平；浴振荡器中各振荡12h；测定污染下阴树脂的工作恒温水浴振荡机．交换容量．再用200mL10％NaC1+2％NaOH+3％试验药品：40号汽轮机油；非离子表面活性剂Na。PO+0．2％OP一10的复苏液浸泡上述阴树脂；在OP-IO(化学纯)；NaC1，NaOH，Na3PO4，CaC12，HC1，同样温度条件下各振荡6h；用4％NaOH溶液逆流再AgNO，无水乙醇，均为分析纯；强碱型苯乙烯系阴生浸泡过的阴树脂；分别测定复苏后树脂的工作交换离子交换树脂．容量(mmol／L)．试验结果见表1及如图2，3所示．。1．2试验方案表1阴树脂在不同油浓度下污染与复苏情况分别测定不同温度、不同油浓度、不同pH值及Table1Pollutionandrecoveryofanionexchange不同复苏液条件下阴树脂油污染后、复苏后工作交resinatdiferent0i】c0ncentrations换容量，由此评定阴树脂的污染和复苏情况．为确保工作交换容量／(mmol／L)油浓度／试验条件的一致性，实验中浸泡阴树脂的油溶液体20℃30℃40℃(mg／L)积固定为450mL，树脂体积为30mL(量筒敲实)，污染后复苏后污染后复苏后污染后复苏后振荡速度为100rpm；工交试验中进水水质(分析纯CaC1：加除盐水配制)、运行流速、再生液体积、再生液浓度以及再生流速相同l-3』．树脂工作交换容量测定试验装置由高位水箱、离子交换柱、流量调节阀及出水检测仪器(pH计、电导率仪等)等组成，如图1所示；树脂浸泡试验在恒温水浴振荡机上进行．根据试验结果，试验所用强碱型苯乙烯系阴离子交换树脂工作交换容量为560mmo[L／I．\n第24卷第3期徐玲，等：凝结水处理中汽轮机油对阴树脂的污染及复苏工艺79成，树脂的骨架是由高分子所组成的基体，具有庞大的空间结构，支撑整个化合物，它保证离子交换树脂宝星不溶于各种溶剂．这种骨架是一种疏水性物质，油类衄物质也是疏水性物质，同是疏水性物质，相互之间有很强的范德华吸附，于是油类物质很容易包裹在树脂表面形成一层膜状物，造成对树脂颗粒内部空间H的堵塞；同时油污染物还会造成树脂抱团的现象，破坏正常的水流情况，也使树脂工作交换容量下油的浓度／(rag／L)降．图2阴树脂在不同油浓度下污染后工作交换容量2)阴树脂在不同浸泡时间下污染与其复苏Figllre2Workingexchangecapacityofanionexchange情况．resinunderdifferentoilconcentration在温度为30℃、油浓度为10000mg／L时对阴树脂进行12h浸泡(于恒温水浴振荡器中振荡)，然星后对污染后的阴树脂用200mL10％NaC1+2％三NaOH+3％Na3PO4+O．2％OP一10复苏液分别进行删6，12，24h振荡复苏处理，再测定阴树脂的工作交换容量，试验结果见表2．H表2阴树脂在不同浸泡时间下污染与其复苏情况Table2Pollutionandrecoveryofanionexchange油的浓度／(mg／L)resinatdifferentimmersedtimes图3阴树脂在不同油浓度下污染后的复苏效果工作交换容量／(mmol／h)Figure3Recoveryefficiencyofanionexchange时间／hresinunderdifferentoilconcentration污染后复苏后从图2可知：阴树脂油污染随着汽轮机油浓度增大，阴树脂的工作交换容量逐步减小，污染逐步加重．在同一油浓度下，随着温度的升高，其工交也是逐步变小，说明温度升高，油污染程度也是逐步加大由表2可知：6h复苏效果最差，12h复苏效果的．最好．复苏时间短对阴树脂中油的去除效果不好，但图3表明：在油浓度为30mg／L时，经过10％只延长复苏时间复苏效果也不一定好．原因可能为NaCl+2％NaOH+3％Na3PO4+O．2％OP-10复苏液阴树脂在高浓度油污染下或在较长时内油污染下，处理后，其工交基本恢复；在油浓度为50mg／L、温阴树脂内部受到严重污染，即使长时间复苏也很难度分别为2O，30℃时其工交恢复度为93％，LEI40oC将油彻底除去，不能恢复到阴树脂最初的工交．时其工交仅恢复到原来的87％．当油浓度超过3)阴树脂在不同pH值下污染与复苏情况．50mg／L时，随着油浓度增大，所能恢复的工交逐步在温度为30clC、油浓度为10000mg／L时，用减少；且温度越高，其受污染后工交恢复的程度越低pH值分别为7，8，9的复苏溶液对阴树脂进行24h(如温度为40℃、油浓度为10000mg／L时，工交仅浸泡(于恒温水浴振荡器中振荡)，再测定阴树脂的为30mg／L时的49％)．因此，高温、高浓度下受油污工作交换容量，试验结果见表3．染的阴树脂有一定不可逆性．从表3可以看出：在相同的油浓度下，pH值增凝胶型离子交换树脂是一类在交联的大分子主大，污染程度减小．在相同的复苏条件下，阴树脂的链上带有许多化学基团的功能高分子化合物，具有复苏效果也呈上升趋势．这与碱有除油效果，可降低网状结构，其分子结构由骨架与交换基团两部分组油污与溶液之间的表面张力，使油污易于乳化有关．\n电力科学与技术学报2009年9月表3阴树脂在不同pH值下污染与复苏情况机物，增大有机物的溶解度和迁出动力．用10％Table3PollutionandrecoveryofanionexchangeNaCl+2％NaOH+3％Na3PO4+0．2％OP一10的复resinatdiferentpHvalues效果次于用有机溶剂，用表面活性剂可以改善有机工作交换容量／(mmolfh)pH物的亲水性．因为加入30％乙醇费用太高，故推荐污染后复苏后采用10％NaCl+2％NaOH+3％NaPO4+O．2％OP—lO复苏液作为实用的有效复苏液．表5不同复苏液对污染阴树脂的复苏情况Table5Recoveryofanionexchangeresin4)不同油污染时间对阴树脂工作交换容量的withdiferentrecoverysolution影响．复苏液工作交换容量／(mmoVh)在温度为3O℃、油浓度为10000mg／L时，对污染后复苏后阴树脂分别进行12，24，48h的浸泡，对污染和复苏后阴树脂的工作交换容量进行对比分析，结果见表4．表4不同油污染时间对阴树脂工作交换容量的影响Table4Workingexchangecapacityofpollutedanionexchangeresinatdiferentimmersedtimes工作交换容量／(mm。L／h)2分析污染时问／h污染后复苏后强碱阴树脂具有疏水性和多孑L性，表面带正电荷，汽轮机油具有疏水性、带有负电荷，因此，强碱阴树脂与汽轮机油之间有很强的范德华吸附．油分子在范德华力和静电引力的推动下，逐渐向强碱阴树从表4可以看出：在24～48h之间时，油污染脂骨架靠近，距离越近，两种作用力越大．范德华力最严重，当大于48h的时候，污染基本不增加．油污是主要的作用力，静电引力是它的推动力．离子交换染时间越短，复苏效果越好，油的去除率越高．原因力不能洗脱树脂吸附的汽轮机油，只有使树脂体积可能是因为当污染时间较短的时候，汽轮机油并没收缩，压缩树脂孔径，才能使从树脂中洗脱出油成为有完全污染阴树脂，阴树脂的结构保持完好，去除离可能．NaOH使油成离子态，有利于分子扩散．污染子的能力也很高，所以也比较容易复苏．当污染时间强碱阴树脂洗脱油的效果与树脂体积变化成正较长时，汽轮机油对阴树脂的破坏程度要大，阴树脂比】．受到了严重的污染，从而使阴树脂的工作交换容量汽轮机油的去除率与树脂体积的变化有关，树大大的下降，并且一般的复苏也不能使阴树脂恢复脂体积收缩越多，洗脱汽轮机油的效果就越好．树脂到很高的离子去除能力．体积变化是由于树脂交换基团结合的反粒子对树脂5)阴树脂在不同复苏液下复苏情况．膨胀度的影响引起的，同时与复苏液的组成密切相在温度为3Oc《=、油浓度为10000mg／L时对阴关．由于汽轮机油主要是以范德华力吸附到阴离子树脂进行24h浸泡(恒温振荡)，然后用4种不同的树脂上去的，各种类型复苏液以破坏范德华力，挤复苏液分别对阴树脂进行复苏(恒温振荡)，再生后压、剥离油类物质；或通过改善树脂亲水性来解离有测定阴树脂的工作交换容量，试验结果见表5．机物；或通过增大油的溶解度和迁出动力，使油与树从表5可以看出：在相同的条件下，用10％脂解离，达到复苏树脂的目的．在复苏过程中，污染NaCl+2％NaOH+3％NaPO+30％乙醇复苏效果最物与树脂作用力减弱程度、解离产物从树脂孔道及好，有机溶剂有利于解离污染物结构，挤压、剥离有时迁出程度等决定了复苏效果．\n第24卷第3期徐玲，等：凝结水处理中汽轮机油对阴树脂的污染及复苏工艺HAOShu—hong，SHANGYu—zhen．DiscussiononResinIronPoilu—tionResuscitationTreatmentofCondensatePolishing[J]．ShanxiE—3结论lectriePower，2007，26(3)：23-24．[7]李伟光，陈志强，张险峰，等．强酸性阳树脂复苏试验研究[J]．1)在温度、油污染时间以及复苏时问相同的条工业用水与废水，2006，37(6)：51-54．件下，树脂的工作交换容量随着油浓度的增大而减LIWei—guang，CHENZhi—qiang，ZHANGXian—feng，eta1．Testof小，复苏效果变差．regenerationofstrongacidcationresin[J]．IndustrialWater＆2)在油浓度和油污染时间相同的条件下，树脂Wastewater，2006，37(6)：51．54．[8]武福平．受严重污染的强碱阴树脂复苏实验研究[J]．甘肃科的工作交换容量随着温度的升高而降低，温度越高，学学报，2006，I8(4)：102—105．树脂污染越严重，工作交换容量恢复度越低．WUFu—ping．Anexperimentalstudyontherecoveryofanion—ex—3)按10％NaCI+2％NaOH+3％Na3PO4+0．2％changeresinseriouslypolluted[J]．JournalofGansuSciences，OP一10组成的复苏液经济实用且复苏效果好．2006，18(4)：102—105．4)提高复苏溶液pH值可以提高复苏效果．[9]朱志平，汪红梅，周琼花．锅炉给水中杂质对炉水pH值的影响研究[J]．电力科学与技术学报，2007，22(1)：56-60．ZHUZhi~ping；WANGHong—mei；ZHOUQiong—hua．Theimpurity参考文献：infeedwaterhowtoafecttheboilerwaterpHvalue[J]．Journalof[1]郑卫，叶玉兰，李俊．超临界机组水处理系统油污染复苏处理ElectricPowerScienceandTechnology，2007，22(1)：56-60．[J]．广东电力，2008，21(7)：66-69．[10]汪红梅，朱志平，马丽，等．磷酸盐处理汽包锅炉水缓冲强度的ZHENGWei，YEYu—lan，LIJun．Treatmentofpollutionofwater计算[J]．长沙理工大学学报(自然科学版)，2006，3(4)：91．treatmentsystemforsupercriticalpressureunit[J]．GuangdongE—96．lectricPower，2008，21(7)：66-69．WANGHong—mei，ZHUZhi—ping，MALi，eta1．Calculationfor[2]张翠玲，任学昌．不同复苏方法对阴树脂复苏效果的影响研究buferintensityofdrum—boilerwaterbyphosphatetreatment[J]．[J]．环境科学与管理，2008，33(1)：74-75．JournalofChangshaUniversityofScienceandTechnology(NaturalZHANGCui·ling，RENXue—chang．StudyontherecoveryefectsofScience)，2006，3(4)：91-96．anionresinbydiferentrecoverymethods[J]．EnvironmentalSci—[11]徐爱春，徐兵华，张金岐．树脂污染原因分析及复苏处理enceandManagement，2008，33(1)：74-75．[J]．大氮肥，2005，28(3)：184．186．[3]朱志平，王丽英．十八胺对阴树脂的污染及对策[J]．热力发XuAi—chun，XuBing—hua，ZhangJin—qi．Analysisofthecauses电，2001，30(2)：57-58．ofresinpollutionandtheregenerationofthepollutedresin[J]．ZHUZhi—ping，WANGLi—ying．OctadecylamineinducedpolutionScaleNitrogenousFertilizerIndustry，2005，28(3)：184一toanionresinandcountermeasures[J]．ThermalPowerGeneration，l86．200l，30(2)：57-58．[12]郑成远．离子交换树脂污染的诊断及处理方法[J]．冶金动[4]朱志平；朱蓓蕾．十八胺(ODA)对阳树脂的污染与复苏研究力，2007，25(2)：4245．[J]．长沙电力学院学报(自然科学版)，2000，15(3)：74-76．ZHENGCheng—yuan．DiagnosisanddisposalmethodsofpollutionZHUZhi-ping；ZHUBei—lei．Studyaboutoctadecylamine(ODA)：ofionexchangeresin[J]．MetallurgicalPower，2007，25(2)：42—howtofoulthecationexchangeresinandhowtorecoverthem[J]．45．JournalofChangshaUniversityofElectricPowner(NaluralSci—[13]李金龙．离子交换树脂的污染分析与复苏方法[J]．化学工程ence)，2000，15(3)：74-76．师，2004，18(9)：52-53．[5]张翠玲，郝火凡，赵保卫，等．阳离子交换树脂的污染及复苏LIJin—long．Analysisandresuscitationmethodofpollutingion—ex—方法研究[J]．甘肃科学学报，2007，19(4)：71-73．changeresin[J]．ChemicalEngineer，2004，18(9)：52-53．ZHANGCui—ling，HAOHuo—fan，ZHAOBan-wei，eta1．AStudy[14]刘新崽．阴树脂污染分析及复苏处理[J]．韶关学院学报，onpollutionandrecoveryofcationexchangesresin[J]．Journalof2002，23(9)：66-69．GansuSciences，2007，19(4)：71-73．LIUXin—zai．Thepollutionanalysisandregenerationoftheanion[6]郝树宏，尚玉珍．精处理树脂铁污染复苏处理探讨[J]．山西电exchangeresin[J]．JournalofShaoguanUniversity，2002，23力，2007，26(3)：23_24．(9)：66-69．