陰陽樹脂分離裝置的製作方法
2023-07-28 14:25:36
專利名稱：陰陽樹脂分離裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型是一種陰陽樹脂分離裝置，具體的說，是一種凝結水精除鹽用的陰陽樹脂分離裝置。
背景技術：
高參數大型火力發電廠和核電站二迴路的凝結水需要極高的品質，但熱力系統微量的滲漏、系統內金屬管道受到緩慢化學腐蝕等原因，會汙染凝結水，因此必須處理。採用裝有陰、陽離子交換樹脂混合的設備(俗稱混床)，對凝結水進行精除鹽可以滿足處理要求。
樹脂經過長時間運行後，離子交換基團失去與水中溶解鹽分進行交換能力，需要用酸鹼對陰、陽樹脂分別進行再生，才能恢復樹脂除鹽能力，因此，再生程度如何，決定混床精除鹽的效果。
陽樹脂用酸再生，陰樹脂用鹼再生，混合樹脂必須先分離，才能分別進行再生。本實用新型就是一種將陰陽樹脂進行分離的裝置。
混合樹脂分離效果好壞，直接影響再生程度，從而影響混床精除鹽效果。目前，所有的樹脂物理分離方式，都是利用陰、陽樹脂密度差進行，即利用了陽樹脂較重，而陰樹脂較輕。如採用化學法，即採用密度合適的化學藥品進行分離，如一定濃度的氫氧化鈉水溶液，理論上可以達到最大的分離度，實現陰、陽樹脂的「徹底」分離，但會汙染樹脂和環境，且費用昂貴，因此已基本不被採用。運用水力反洗原理，採用設計合理的分離設備，可以達到與化學法同樣高的樹脂分離效果，滿足凝結水精除鹽的要求。
混雜在樹脂層中的固體雜質，會對樹脂分離產生幹擾，直接影響分離效果。這種固體雜質不可避免，來自於熱力系統的腐蝕，在新建機組中，系統不可能衝洗徹底，會殘留有固體雜質。通常，上述雜質的密度都大於樹脂。破碎的樹脂也會影響樹脂分離，特別是破碎陽樹脂，其溼密度與陰樹脂相當，混雜在陰樹脂層中，造成陰陽樹脂分離不徹底。樹脂的破碎也是不可避免的，樹脂長時間運行後會老化，自然破損，樹脂擦洗、輸送過程中，樹脂顆粒之間碰撞、外力作用，也會導致樹脂破碎。為了達到滿意的樹脂分離效果，樹脂分離裝置必須具有消除上述影響的能力。
凝結水離子交換精除鹽一般選用專用離子交換樹脂，具有較好的化學穩定性和優良的離子交換性能，其密度具有合適的差異(一般陰樹脂較陽樹脂略輕)，陰陽樹脂外觀顏色也有差異，但都不透明。目前，已有的採用水力進行樹脂分離的分離、輸送的設備，都利用了上述陰、陽樹脂的特性，但都存在一些不足1.有些分離裝置為圓柱形分離塔，其不足之處在於樹脂反洗分離所需要的流速應在陰陽樹脂反洗託起流速之間，即臨界流速附近，而不同的樹脂臨界流速是不同的；水溫的變化，以及樹脂汙染後密度會有變化，臨界流速相應也會變化。圓柱形分離塔不能適應這些變化，因此，分離效果受到影響。同時，由於上部空間不足，排水裝置設計又不盡合理，沒有反洗去除固體汙染雜質和破碎樹脂的能力。
2.有些分離裝置為上部圓柱形、底部倒錐體結構，其反洗進水採用蜂窩多孔結構，樹脂輸送採用插入樹脂層底部的輸送管輸出，其不足之處是底部倒錐體結構雖然有利於樹脂輸送，但插入的樹脂輸送管破壞了樹脂輸送時樹脂流動的穩定，其擾動性使得樹脂輸送時極易將陽樹脂留在陰樹脂層，造成樹脂的交叉汙染；蜂窩多孔結構使得汙染物和破碎樹脂很容易堵塞孔道，並且不易清除。同時，也存在上部反洗空間不夠和排水裝置設計不盡合理的缺陷，不具有反洗去除汙染雜質和破碎樹脂的能力。
3.有些分離裝置採用了上部倒錐體結構，或者採用上部、下部同時倒錐體的結構，但由於樹脂料位計設置不合理，如採用超聲波式，不直觀、易損壞，或者採用光電開關，容易受到環境光線、灰塵影響，不能正確判斷樹脂界面信號和環境影響的錯誤信號之間的差別，易發生信號誤報，產生自動控制誤動作。
4.已有的所有再生裝置，樹脂反洗流量都是通過調試時肉眼觀察上部樹脂層界面確定的，費時、不準確，在水溫變化或者樹脂密度變化後，反洗流量不能自動適應，造成反洗和分離效果不佳。
5.在採用側位輸送陰樹脂的分離塔方案中，輸送陰樹脂時，都是設定時間控制，而為了保證樹脂輸送徹底，只有人為延長輸送時間，不僅浪費時間，同時增大能源和除鹽水消耗，極不經濟。
發明內容
本實用新型解決的技術問題就是現有的凝結水精除鹽陰陽樹脂分離塔，在樹脂遭受汙染以致抱團後，不能很好地分離的問題，尤其不能很好地去除混雜在樹脂層中的汙染雜質以及運行過程中產生的破碎陽樹脂的問題。
本實用新型所述陰陽樹脂分離裝置，包括塔體，塔體上、下端接上、下兩封頭；在上封頭上開有進氣口、排氣口；在下封頭上開有反洗進水口；在塔體上部開有反洗出水口、進水口；在塔體中部開有樹脂進口；在塔體中部的下方接有陰樹脂排出管；在塔體內下部有設置有裝有水帽的出水板，在出水板上接有伸出下封頭的陽樹脂排出管；從塔體中部向上是一段下小上大的倒錐形塔體，倒錐形塔體上部到上封頭之間是一直段塔體。
倒錐形塔體、以及與倒錐形塔體相連的直段塔體的設置，擴大了樹脂反洗空間，使得陰樹脂能較長時間在頂部保持合理的反洗強度，從而實現上部雜質和破碎樹脂的充分排出。
作為改進，在所述陰樹指排出管上設置有檢測該管內是否有陰樹脂的陰樹脂輸送傳感器；所述陰樹脂輸送傳感器可為光電開關，它利用陰樹脂非透光、除鹽水透光的差別，檢測陰樹脂排出管內是否有陰樹脂。
陰樹脂輸送傳感器，採用光電開關，外加非透明防護罩(防止自然光幹擾)改造，利用陰樹脂不透光、除鹽水能透光的差別，發出陰樹指排出管內是否有樹脂的信號，確定陰樹脂輸送的終點，實現自動控制。
作為另一種改進，在所述陽樹脂排出管上設置有檢測該管內是否有陰樹脂混雜在陽樹脂中的陽樹脂輸送傳感器；所述陽樹脂輸送傳感器為光電開關，它通過測量陽樹脂排出管中的樹脂顏色變化，監督陽樹脂輸出送是否正常，即陽樹脂內無混雜的陰樹脂而輸出正常時，顏色不會變化；陽樹脂內有陰樹脂而輸出不正常時，顏色變淺。
陽樹脂輸送傳感器利用陰樹脂與陽樹脂有色差原理，採用具備區別不同顏色的通用型光電開關，外加非透明防護罩(防止自然光幹擾)改造，測量輸送過程中的樹脂顏色變化，監督陽樹脂輸送是否正常。陽樹脂輸送傳感器的光電開關可以設定不同顏色作為開或關信號，陽樹脂輸送正常時，顏色不會變化，均為較深的陽樹脂顏色。而當陽樹脂輸送異常時，會有顏色較淺的陰樹脂混合在其中，陽樹脂輸送傳感器發出信號，證明樹脂輸送工藝系統發生異常，終止輸送，實現陽樹脂輸送工藝的自診斷。在發生這種異常後，部分陰樹脂停留在陽樹脂輸送管內，通過閥門切換，重新經過樹脂進口返回塔體，重新進行分離、輸送，以實現全過程的智能化監督和自動運行。
對於上面所述的任一種陰陽樹脂分離裝置，在上封頭上設置有反洗樹脂料位傳感器，反洗時，它可檢測塔體內樹脂膨脹的高度。
反洗樹脂料位傳感器的設置，使反洗流量實現自動控制，並且不再受到樹脂密度差異和反洗水粘滯度的影響。其安裝最好採用垂直向下方向，以避免反洗水流對探頭的損壞。
對於上面所述的任一種陰陽樹脂分離裝置，在塔體下部的外表面裝有可測定塔體內的樹脂界面高低的樹脂料位傳感器，與樹脂料位傳感器相對的塔體表面裝有透視鏡。
樹脂料位傳感器利用光電測距原理以及透視鏡和除鹽水透明而樹脂不透明的特性，測量樹脂界面與樹脂料位計之間的距離，並設定在工藝範圍內的數值為有效監督終點，儀表故障或者環境幹擾產生的信號都不可能產生設定範圍內數值，從而不會作為樹脂輸送終點信號採用，進而實現輸送終點監督的智能化診斷。
對於上面所述的任一種陰陽樹脂分離裝置，在上封頭上的進氣口、排氣口合二為一；在塔體上部的反洗出水口、進水口合二為一。這種設置除了減少設備開孔保證強度外，在進水和進氣時，可以進行吹洗，防止堵塞，保證長期可靠運行。
對於上面所述的任一種陰陽樹脂分離裝置，在塔體內上部設置有與反洗出水口相通的出水管，在出水管上連接有繞絲管；所述繞絲管分布在出水管上部和下部。繞絲管屬於現有技術，它是在水管內或水管口設置有絲網，尺寸小於絲網縫隙寬度的雜質可以穿過絲網，尺寸大於絲網縫隙寬度的雜質不能穿過絲網。
在反洗維持階段，密度較重的雜質逐步沉降至罐體底部，破碎的陰樹脂和密度較輕的汙染雜質逐步漂浮至最上層的陰樹脂表面，通過在出水管的上部的繞絲管和反洗出水口排至罐體外。設置在出水管的下部的繞絲管，使得夾雜在陰樹脂層中間的雜質和破碎樹脂，特別是破碎陽樹脂，能夠順利去除。繞絲管的絲網縫隙寬度可以讓細碎樹脂和雜質通過，但不會使完整的樹脂流失。
本實用新型裝置具有合理的反洗、去汙和分離結構，可將混床內的樹脂用水力徹底分離，以實現分別再生的目標，是一種凝結水精除鹽深層處理的專用設備；可以實現智能化全自動樹脂反洗、分離、輸送功能，並且可以在限定範圍內實現陰、陽樹脂比例調節；即使在樹脂受到重度汙染時，也能實現全自動分離和輸送。
圖1是本實用新型一種實施例的機構示意圖；圖2是圖1中的Y部放大圖；圖3是圖1中的X部放大圖；圖4是圖1中的U部放大圖；圖5是圖4中的Z部放大圖；圖6是圖5中左視圖。
圖中1、陽樹脂輸送傳感器；2、反洗進水/出水水帽；3、出水/排脂板；4、排氣濾網；5、反洗樹脂料位計；6、繞絲管；7、進水/反洗出水管；8、螺栓；9、軸套壓緊塊；10、樹脂料位計壓條；11、樹脂料位計；12、陰樹脂輸送傳感器；13、下封頭；14、下直段塔體；15、倒錐形塔體；16、上直段塔體；17、上封頭；18、透視鏡；19、法蘭；20、凸圓；21、螺栓組件；22、防護罩；23、光電開關；24、滑杆；f1-f8、視鏡。
具體實施方式
以下結合附圖，對本實用新型所述的陰陽樹脂分離裝置作進一步的闡述。
圖1、2、3中，陰陽樹脂分離裝置包括由下直段塔體14、倒錐形塔體15、上直段塔體16塔體組成的塔體。塔體中部向上是一段下小上大的倒錐形塔體15。
塔體上、下端分別接上封頭17、下封頭13。在上封頭上開有進氣口、排氣口合二為一的進氣/排氣口g，進氣/排氣口g內設置排氣濾網4。在下封頭上開有反洗進水口a；在塔體上部開有反洗出水口、進水口合二為一的進水/反洗出水口b。在塔體內上部設置有與進水/反洗出水口b相通的進水/反洗出水管7，在進水/反洗出水管7上連接有繞絲管6；繞絲管6分布在進水/反洗出水管的上部和下部。這種設置除了減少設備開孔保證強度外，在進水和進氣時，可以對繞絲管6和排氣濾網4進行吹洗，防止堵塞，保證長期可靠運行。
在塔體中部開有樹脂進口c；在塔體中部的下方接有陰樹脂排出管e；在塔體內下部有裝有反洗進水/出水水帽2的出水/排脂板3，在出水/排脂板上接有伸出下封頭13的陽樹脂排出管d。
在陰樹指排出管e上設置有檢測該管內是否有陰樹脂的陰樹脂輸送傳感器12。在陽樹脂排出管d上設置有檢測該管內是否有陰樹脂混雜在陽樹脂中的陽樹脂輸送傳感器1。
在上封頭上設置有反洗樹脂料位傳感器5。反洗樹脂料位傳感器5的安裝採用垂直向下方向，以避免反洗水流對探頭的損壞；同時安裝在上部的繞絲管附近，既是為了滿足捕捉反洗樹脂膨脹高度的要求，同時在繞絲管進水時可以進行衝洗，避免探頭受雜質汙染影響測量。
圖4、5中，在塔體下部的外表面裝有可測定塔體內的樹脂界面高低的樹脂料位傳感器11，與樹脂料位傳感器相對的塔體表面裝有透視鏡18。樹脂料位傳感器11通過樹脂料位計壓條10定位，樹脂料位計壓條10通過螺栓8和軸套壓緊塊9與滑杆25成活動連接。樹脂料位傳感器11可沿滑杆25上下移動，以適應樹脂界面的變化，從而適合陰陽樹脂比例的變化。
樹脂料位傳感器11利用光電測距原理以及視鏡和除鹽水透明而樹脂不透明的特性，測量樹脂面與料位計之間的距離。樹脂料位傳感器11樹脂料位計按水平向下一定角度安裝，B為測量光線與透視鏡18內壁交點，C為測量光線與塔體內壁的交點。樹脂界面D、E分別為通過B、C點的樹脂界面。當樹脂層界面高於樹脂界面D時，樹脂料位傳感器11測量信號為L1，即點A、B之間的距離，而當樹脂界面低於樹脂界面E時，料位計測量信號為L2，即點A、C之間的距離，按工藝要求，設定L1、L2之間某一值作為控制終點，可以實現樹脂輸送自動監督和控制。設定值可以在控制軟體中直觀地調整。通過樹脂料位傳感器11測量信號，可以判斷是否故障如視鏡被灰塵或雜物阻擋，料位計測量信號小於L1；當料位計本身故障時，信號消失；當出現大於L2信號時，樹脂輸送控制系統出現故障，陽樹脂輸送過多。
以往的樹脂料位傳感器即便採用光電信號，但採用光電開關，只有開或關兩種狀態，監督透視鏡處是否有樹脂存在，用於判定樹脂輸送是否到達終點，沒有調節性和可設置性，儀表本身造成的故障信號或者外界灰塵等阻擋光電源產生的信號均為錯誤信號，但與監督樹脂輸送時發出視鏡處是否存在樹脂的開或關信號無法區分，因此極易產生誤報，致使自動控制無法運行。
下面敘述陰陽樹脂分離的流程。
1、從混床輸送來的樹脂，通過樹脂進口c進入分離裝置，由於重力作用，樹脂沉降後停留在視鏡f5至出水/排脂板3之間的塔體區域內。
2、反洗用除鹽水通過反洗進水口a、反洗進水水帽2進入罐體內，反洗進水水帽2用於分配進水，使反洗水在罐體內截面流速均勻。通過調整反洗進水管路上設置的調節閥，逐步增加反洗水流量，樹脂層逐步膨脹，樹脂表面逐步上升，直至反洗樹脂料位計5發出信號，表示反洗強度達到設定值，停止增加反洗流量，恆定反洗流量不變，繼續維持一段反洗時間。
3、在反洗維持階段，密度較重的雜質逐步沉降至罐體底部，破碎的陰樹脂和密度較輕的汙染雜質逐步漂浮至最上層的陰樹脂表面，通過在反洗出水管7上部連接的繞絲管6和反洗出水口b排至罐體外，少量極輕的雜質通過排氣濾網4和排氣口g排至罐體外。上部的繞絲管6的絲網和排氣濾網4的縫隙寬度可以讓細碎樹脂和雜質通過，但不會使完整的樹脂流失。
4、在反洗維持階段，破碎的細顆粒陽樹脂密度與陰樹脂相近，夾雜在擾動的陰樹脂層中，通過在反洗出水管7下部連接的繞絲管6和反洗出水口b排至罐體外。同樣，下部的繞絲管6的絲網縫隙寬度可以讓細碎樹脂和雜質通過，但不會使完整的樹脂流失。
5、停止反洗進水，保持排氣口g和反洗出水口b開啟狀態，直至反洗出水口b排水乾淨，關閉排氣口g和反洗出水口b，開啟進氣口g，直至壓力與壓縮空氣氣源壓力相同，關閉進氣口g，打開反洗進水口a(此時作排水用)，利用上部壓縮空氣的快速膨脹作用，使罐體內的除鹽水急速通過出水水帽2和反洗進水口a排出罐體外，同時將密度較重、沉降至底部的雜質排出罐體外。出水水帽2為不鏽鋼繞絲結構，不易堵塞。
6、開啟排氣口g，開啟進水口b，使罐體內充滿水。
7、重複第2～6步驟，直至排水清澈。
8、重複步驟2至4，再逐步降低反洗水流量，使樹脂逐步沉降，在逐步沉降過程中，由於陰陽樹脂密度差異，陽樹脂逐步沉降至陰樹脂底部，實現陰陽樹脂分離。沉降後的陰陽樹脂界面在視鏡f3中間。
9、樹脂沉降結束、樹脂層穩定後，開啟進水口b，開啟陰樹脂排出管e，用水力將陰樹脂通過陰樹脂排出管e輸送至陰樹脂再生罐。當陰樹脂輸送結束時，陰樹脂輸送傳感器12的將捕捉到沒有樹脂通過，發出信號，停止陰樹脂輸送。輸送到陰樹脂再生罐內的陰樹脂，用合適濃度的鹼液再生。
10、保持進水口b開啟不變，開啟陽樹脂排出管d，用水力將陽樹脂通過陽樹脂排出管d輸送至陽樹脂再生罐。當陰樹脂輸送結束時，樹脂料位計11捕捉到樹脂界面已經達到設定值，發出信號，停止陽樹脂輸送。輸送到陽樹脂再生罐的陽樹脂，用合適濃度的酸液再生。
11、在陰陽樹脂界面附近的少量混脂(交叉汙染樹脂)停留在樹脂分離塔內，參加下一批樹脂的分離。
通過上述流程，該種樹脂分離裝置，實現了對陰、陽樹脂進行全自動分離、輸送的功能，同時由於2～7步驟的實施，使得破碎樹脂和雜質得以去除，使得分離效果優於一般樹脂分離設備。
權利要求1.陰陽樹脂分離裝置，包括塔體，塔體上、下端接上、下兩封頭；在上封頭上開有進氣口、排氣口；在下封頭上開有反洗進水口；在塔體上部開有反洗出水口、進水口；在塔體中部開有樹脂進口；在塔體中部的下方接有陰樹脂排出管；在塔體內下部有設置有裝有水帽的出水板，在出水板上接有伸出下封頭的陽樹脂排出管；其特徵在於從塔體中部向上是一段下小上大的倒錐形塔體，倒錐形塔體上部到上封頭之間是一直段塔體。
2.根據權利要求1所述的陰陽樹脂分離裝置，其特徵在於在所述陰樹指排出管上設置有檢測該管內是否有陰樹脂的陰樹脂輸送傳感器。
3.根據權利要求2所述的陰陽樹脂分離裝置，其特徵在於所述陰樹脂輸送傳感器為光電開關，它利用陰樹脂非透光、除鹽水透光的差別，檢測陰樹脂排出管內是否有陰樹脂。
4.根據權利要求1所述的陰陽樹脂分離裝置，其特徵在於在所述陽樹脂排出管上設置有檢測該管內是否有陰樹脂混雜在陽樹脂中的陽樹脂輸送傳感器。
5.根據權利要求4所述的陰陽樹脂分離裝置，其特徵在於所述陽樹脂輸送傳感器為光電開關，它通過測量陽樹脂排出管中的樹脂顏色變化，監督陽樹脂輸送是否正常，即陽樹脂內無混雜的陰樹脂而輸出正常時，顏色不會變化；陽樹脂內有陰樹脂而輸出不正常時，顏色變淺。
6.根據權利要求1所述的陰陽樹脂分離裝置，其特徵在於在上封頭上設置有反洗樹脂料位傳感器，反洗時，它可檢測塔體內樹脂膨脹的高度。
7.根據權利要求1所述的陰陽樹脂分離裝置，其特徵在於在塔體下部的外表面裝有可測定塔體內的樹脂界面高低的樹脂料位傳感器，與樹脂料位傳感器相對的塔體表面裝有透視鏡。
8.根據權利要求1所述的陰陽樹脂分離裝置，其特徵在於在上封頭上的進氣口、排氣口合二為一；在塔體上部的反洗出水口、進水口合二為一。
9.根據權利要求1-8中任意一項所述的陰陽樹脂分離裝置，其特徵在於在塔體內上部設置有與反洗出水口相通的出水管，在出水管上連接有繞絲管。
10.根據權利要求9所述的陰陽樹脂分離裝置，其特徵在於所述繞絲管分布在出水管的上部和下部。
專利摘要本實用新型是一種陰陽樹脂分離裝置，解決的是現有的凝結水精除鹽陰陽樹脂分離塔，在樹脂遭受汙染以致抱團後，不能很好地分離的問題。塔包括塔體，塔體上、下端接上、下兩封頭；在上封頭上開有進氣口、排氣口；在下封頭上開有反洗進水口；在塔體上部開有反洗出水口、進水口；在塔體中部開有樹脂進口；在塔體中部的下方接有陰樹脂排出管；在塔體內下部有設置有裝有水帽的出水板，在出水板上接有伸出下封頭的陽樹脂排出管；從塔體中部向上是一段下小上大的倒錐形塔體，倒錐形塔體上部到上封頭之間是一直段塔體。作為改進，還設置有陰樹脂輸送傳感器、陽樹脂輸送傳感器、樹脂料位傳感器。它結構合理，可實現智能化全自動樹脂反洗、分離、輸送功能，可將混床內的樹脂用水力徹底分離，以實現再生的目標。
文檔編號C02F1/42GK2806435SQ20052007024
公開日2006年8月16日 申請日期2005年3月29日 優先權日2005年3月29日
發明者周谷平, 宦國平 申請人:南京中電聯電力集團有限公司