离子交换设备的制作方法
【专利摘要】本发明的目的在于限制压力损失，并且将由离子交换器处理的水平滑地排出到离子交换设备外部。离子交换设备(1)包括具有内部空间(2)的外部容器(3)，和离子交换器支撑单元(4)，该离子交换器支撑单元将内部空间(2)的至少一部分分成上部空间(2a)和下部空间(2b)，并且能够支撑将要装载在上部空间(2a)中的离子交换器。离子交换器支撑单元(4)的上表面的至少一部分包括至少一个筛网，所述至少一个筛网包括通路，该通路在支撑离子交换器的同时使由离子交换器处理的水循环到下部空间(2b)中。
【专利说明】罔子交换设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种离子交换设备，特别地，涉及一种安装在热电厂或核电厂的冷凝水处理系统中的脱盐塔或再生塔的结构。
【背景技术】
[0002]在热电厂或核电厂中，蒸汽发生器等从供给的水中产生蒸汽，并且所产生的蒸汽驱动涡轮机，以便产生电力。，用于驱动涡轮机的蒸汽在蒸汽通过冷凝器等冷凝以后由冷凝水处理系统处理，并且冷凝水被再次供给到蒸汽发生器等。在可以处理大量的冷凝物的前提下，需要安装在热电厂或核电厂中的冷凝水处理系统，以去除冷凝水中的可溶解的杂质(离子杂质)和稳定地确保用于发电设施所需的水质。离子杂质在正常操作过程中产生。然而，当用来作为用于冷凝器的冷却水的海水或湖水等由于意外泄漏而流入冷凝水系统时，也产生离子杂质。
[0003]通常情况下，冷凝水处理系统具有去除在冷凝物中的离子杂质的脱盐塔。图1A至图1C示出通常使用的现有脱盐塔的示例。图1A是一般用在压水反应堆核电厂或用在热电厂中的脱盐塔IOla的剖视图。专利文献I中也公开了一个示例。图1B是一般是用在沸水反应堆核电厂中的脱盐塔IOlb的剖视图。这些脱盐塔一般都设置有其中装载阳离子交换树脂和阴离子交换树脂的混合床式树脂装载层121a，121b。
[0004]在图1A中所示的脱盐塔IOla中，离子交换树脂装载在脱盐塔IOla的下部空间中。冷凝水进口管111a，即，用于待软化冷凝水的进口管，被连接到脱盐塔IOla的上部。用于冷凝水的水收集管123，即，在冷凝水被软化后收集冷凝水的管，设置在离子交换树脂的树脂装载层121A中。水收集管123由多个环形管形成，并且具有形成在其上的多个水收集开口。水收集管123可以由滤布覆盖。水收集管123被连接到出口管115a，出口管115a通过脱盐塔IOla的底部延伸到脱盐塔IOla的外侧。
[0005]在如图1B中所示的脱盐塔IOlb中，用于离子交换树脂的支撑板104设置在脱盐塔IOlb的下部空间中。离子交换树脂装载在支撑板104上方。支撑板104以下的空间没有装载离子交换树脂，用作用于收集被软化的冷凝水的空间。下部空间被连通到出口管115b，出口管115b通过脱盐塔IOlb的底部延伸到脱盐塔IOlb的外侧。图1C是在图1B中的部分“A”的放大图。支撑板104具有形成在其上的多个开口 104a，并且每个开口 104a设置有帽状过滤器135。还如在专利文献2和3中公开的，过滤器135具有过滤器部件135b，过滤器部件135b围绕轴135a圆周地布置，并且通过螺母(未显示)与固定夹具135c —起固定到支撑板104。支撑部件104可以是平的，但是代替地，可以形成向下弯曲凹状，以减少弯曲应力，如图1B中由虚线所示。
[0006]专利文献I JP10-351297A
[0007]专利文献2: JP9-24215A
[0008]专利文献3 JP7-2414069A
[0009]专利文献4:W02010/16410
【发明内容】
[0010]要解决的技术问题
[0011]对于这种离子交换设备来说，将由离子交换器处理的水平滑地排出到设备的外部是困难的。在图1A中显示的脱盐塔中，水流过水收集管123。在如图1B中所示的脱盐塔中，水从过滤器的两侧流过过滤器135。换句话说，由于用于被处理的水的流动路径的有限的横截面，压力损失倾向于增大。
[0012]鉴于上述问题提出本发明，并且本发明的目的在于提供一种离子交换设备，其具有低的压力损失，并且能够将由离子交换器处理的水平滑地排出到设备的外部。
[0013]技术方案
[0014]根据本发明的一个实施例的一种离子交换设备，包括:具有内部空间的外部容器;和离子交换器支撑件，该离子交换器支撑件将所述内部空间的至少一部分分成上部空间和下部空间，并且能够支撑将装载在上部空间中的离子交换器。离子交换器支撑件的上表面的至少一部分由至少一个筛网制成。筛网支撑离子交换器并且具有允许由离子交换器处理的水流入下部空间的流动路径。
[0015]离子交换器支撑件的上表面的至少一部分由具有允许被处理的水流入下部空间的流动路径的至少一个筛网制成。因此，可以容易地确保流动路径的横截面，并且可以减小压力损失。
[0016]有益效果
[0017]因此，根据本发明，可以提供一种离子交换设备，其具有低的压力损失，并且能够通过离子交换器将水平滑地排出到设备的外部。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1A是现有技术的脱盐塔的示例的剖视图。
[0019]图1B是现有技术的脱盐塔的示例的剖视图。
[0020]图1C是现有技术的脱盐塔的示例的剖视图。
[0021]图2是根据本发明的第一实施例的脱盐塔的剖视图。
[0022]图3是离子交换器支撑件的分解透视图。
[0023]图4是由示于图3中的虚线所示的区域中的离子交换器支撑件的局部分解透视图。
[0024]图5是示出筛网和第一筛网支撑板的开口之间的位置关系的平面视图。
[0025]图6A是示出用于筛网和第一筛网支撑板的分离形态的示意图。
[0026]图6B是示出用于筛网和第一筛网支撑板的分离形态的示意图。
[0027]图6C是示出用于筛网和第一筛网支撑板的分离形态的示意图。
[0028]图6D是示出用于筛网和第一筛网支撑板的分离形态的示意图。
[0029]图6E是示出用于筛网和第一筛网支撑板的分离形态的示意图。
[0030]图7是离子交换器支撑件的剖视图。
[0031]图8是离子交换器支撑件(第一筛网支撑板)的底视图。
[0032]图9是空气供给装置的另一个示例的剖视图。[0033]图10是根据本发明的第二实施例的脱盐塔的离子交换器支撑件的透视图。[0034]图11是示于图10中的离子交换器支撑件的局部剖视图。[0035]图12是根据本发明的第三实施例的脱盐塔(冷凝水脱盐塔)的局部剖视图。[0036]图13是示出了对于示于图12中的脱盐塔的离子交换器支撑件的修改的示意图。[0037]图14A是根据本发明的另一个实施例的离子交换器支撑件的剖视图。[0038]图14B是根据本发明的另一个实施列的离子交换器支撑件的剖视图。[0039]图14C是根据本发明的另一个实施列的离子交换器支撑件的剖视图。[0040]图14D是根据本发明的另一个实施列的离子交换器支撑件的剖视图。[0041]图14E是根据本发明的另一个实施列的离子交换器支撑件的剖视图。[0042]图14F是根据本发明的另一个实施列的离子交换器支撑件的剖视图。[0043]图14G是根据本发明的另一个实施列的离子交换器支撑件的剖视图。[0044]图14H是根据本发明的另一个实施列的离子交换器支撑件的剖视图。[0045]图141是根据本发明的另一个实施列的离子交换器支撑件的剖视图。[0046]图14J是根据本发明的另一个实施列的离子交换器支撑件的剖视图。[0047]图14K是根据本发明的另一个实施列的离子交换器支撑件的剖视图。[0048]图14L是根据本发明的另一个实施列的离子交换器支撑件的剖视图。[0049]图14M是根据本发明的另一个实施列的离子交换器支撑件的剖视图。[0050]图14N是根据本发明的另一个实施列的离子交换器支撑件的剖视图。[0051]图140是根据本发明的另一个实施列的离子交换器支撑件的剖视图。[0052]图14P是根据本发明的另一个实施列的离子交换器支撑件的剖视图。[0053]图14Q是根据本发明的另一个实施列的离子交换器支撑件的剖视图。[0054]图14R是根据本发明的另一个实施列的离子交换器支撑件的剖视图。[0055]图14S是根据本发明的另一个实施列的离子交换器支撑件的剖视图。[0056]图14T是根据本发明的另一个实施列的离子交换器支撑件的剖视图。
【具体实施方式】
[0057]根据本发明的离子交换设备通常可以用于脱盐塔(脱盐设备)，该脱盐塔用于处理发电设备中的冷凝水。根据本发明的离子交换设备还可以用于再生塔(再生设备)，该再生塔在离子交换器被用来处理发电设备中的冷凝水以后用来再生离子交换器。此外，该离子交换设备可以适用于保持离子交换器的每一种容器，并且可以适用于离子交换器被从保持离子交换器的离子交换器容器转移到其中的每一种容器。接下来，将主要描述用于脱盐塔的离子交换设备的实施例。
[0058]图2是根据本发明的第一实施例的脱盐塔的剖视图。脱盐塔I具有外部容器3，外部容器3具有内部空间2。脱盐塔I还具有离子交换器支撑件4，离子交换器支撑件4将内部空间2分隔成上部空间的2a和下部空间2b。离子交换器支撑件4可以在其延伸为平滑表面的上表面4a上支撑被装载在上部空间2a中的离子交换器。示于图2中的离子交换器装载层21表示其中装载离子交换器的空间。
[0059]可以根据冷凝水的质量选择离子交换器。离子交换器的示例包括粒状离子交换树脂(以下简称为离子交换树脂)、离子交换纤维和单片式多孔离子交换器。其中，离子交换树脂是优选的，因为它是最常见的，因为它具有优异的离子去除能力和高的离子交换能力，并且因为它很容易再生。离子交换树脂的示例包括阴离子交换树脂和阳离子交换树脂。阴离子交换树脂的示例包括强碱性阴离子交换树脂和弱碱性阴离子交换树脂。阳离子交换树脂的示例包括强酸性阳离子交换树脂和弱酸性阳离子交换树脂。可以只采用一种类型的离子交换树脂，并且可替代地，也可以使用多于一种类型的离子交换树脂的组合。接下来将基于离子交换树脂进行说明。
[0060]可以根据冷凝水的质量和所需的去离子水的质量来确定用于装载离子交换树脂的形态。用于装载离子交换树脂的形态的示例包括阴离子交换树脂单床、阳离子交换树脂单床、阴离子交换树脂和阳离子交换树脂的混合床、以及阴离子交换树脂和阳离子交换树脂的多个床。特别地，阴离子交换树脂和阳离子交换树脂的混合床是优选的，因为其可以有效地去除是冷凝水中的离子杂质的阳离子成分和阴离子成分。
[0061] 脱盐塔I的外部容器3具有容器主体3a和可以被安装在容器主体3a上的上盖3b。容器主体3a和上盖3b形成压力容器的一部分。因此，容器主体3a优选地具有圆筒形形状，并且上盖3b优选地通过抵抗内部压力的诸如螺栓之类的装置安装在容器主体3a上。上盖3b可拆卸地(能够去除地)安装在容器主体3a上，但是代替地，可以通过只允许打开和关闭上盖3b的铰链或类似物被连接。冷凝水进口管11可拆卸地连接到上盖3b。冷凝水出口管15连接到容器主体3a的底部。
[0062]脱盐塔I具有定位在内部空间2中的离子交换器支撑件4。图3示出离子交换器支撑件4的分解透视图，并且图4示出由示于图3中的虚线所示的区域中的离子交换器支撑件的部分分解透视图。
[0063]离子交换器支撑件4具有支撑离子交换器4的圆形筛网5和定位在筛网5下面并支撑筛网5的圆形第一筛网支撑板6。筛网5具有比容器主体3a的内径略小的外径，使用筛网5形成离子交换器支撑件4的上表面4a的整个区域。在本实施例中，离子交换器支撑件4的上表面4a，即筛网5的上表面5a，是平坦的。
[0064]筛网5由多个线状部件5b和多个支撑杆5c制成，所述多个线状部件5b彼此分开定位并且在一个方向上延伸，所述多个支撑杆5c垂直于线状部件5b延伸并且支撑线状部件5b。线状部件5b和支撑杆5c由金属或树脂制成，并且通过适当手段彼此固定，例如在它们由金属制成时通过焊接彼此固定，例如在它们由树脂制成时通过粘接剂彼此固定。只要可以固定线状部件5b，线状部件5b和支撑杆5c可以不互相垂直，并且可以以任何角度交叉。
[0065]线状部件5b的横截面中没有被特别地限制，但是特别优选的是一个侧边向上的三角形横截面，或较长侧边向上的梯形横截面。由于线状部件5b之间的间距在上侧较小和在下侧较大，因此能够防止杂质被夹在线状部件5b之间的空间中。线状部件5b还可以具有诸如本垒形状、半圆形形状或半椭圆形形状之类的横截面。线状部件5b之间在其上表面处的间距d被选择为使得离子交换树脂不流动通过该间距。然而，希望根据所需的流速、压力损失等等来确定该间距，因为该间距影响离子交换器支撑件4的开口比。
[0066]筛网5并不局限于上述结构，并且可以使用不同的配置，只要筛网5支撑离子交换树脂和具有允许冷凝水通过的开口或流动路径。筛网的示例包括金属丝网，如编织金属丝网和冲压出的金属丝网。[0067]由于筛网5是圆形板，该圆形板具有与容器主体3a的内径几乎相同的外径，因此流动路径22可以形成在筛网5的整个表面上。在如图1A所示的现有技术中配置中，流动路径的横截面由环状的水收集管的开口限制，因为只有有限数量的开口可以形成在仅有限数量的环形水收集管上。其结果是，在水收集管中产生大的压力差。当水收集管覆盖有滤布时，产生较大的压力差。大的压差增加泵压头和操作成本，尤其是当以高流速供给冷凝水时。增加的泵压头进一步增加包括离子交换设备的系统的设计压力，从而增加整个工厂成本。在如图1B所示的现有技术配置中，流动路径的横截面由过滤器的流动路径的横截面限制，并且因为所述过滤器被布置的密度是有限的，产生类似的问题。本实施例是有效的，特别是当以高的流速处理冷凝水时，因为流动路径的横截面的限制是小的。
[0068]第一筛网支撑板6具有与筛网5几乎相同的外径。由于除了在筛网5和离子交换树脂处产生的压力差负荷以外，第一筛网支撑板支撑筛网5和离子交换树脂的自重，第一筛网支撑板6优选由金属制成。第一筛网支撑板6可以与筛网5 —体地形成或能够从筛网5拆卸地形成。
[0069]第一筛网支撑板6具有多个开口 6a。图5显示形成筛网5的线状部件5b和支撑杆5c两者与第一筛网支撑板6的开口 6a之间的位置关系。如从图4和5中可以理解，冷凝水通过由离子交换器支撑件4支撑的离子交换树脂，通过相邻的线状部件5b之间的空间5d，进入相邻的支撑杆5c之间的空间5e，流入第一筛网支撑板6的开口 6a，并且然后流入下部空间2b。如在图5中所示，由相邻的支撑杆5c界定的每个空间5e，无一例外地，都连接到至少一个开口 6a，使得进入由相邻的支撑杆5c界定的空间5e的冷凝水被排放到下部空间2b。开口 6a可以在超过一个空间5e之上延伸，如图5所示，但是代替地，可以仅连通到一个空间5e。因此，筛网5和第一筛网支撑板6具有允许使用离子交换树脂处理的水流入下部空间2b中的流动路径22。被排放到下部空间2b的冷凝水被引导到脱盐塔I的底部，并且然后从定位在脱盐塔I的底部处的冷凝水出口管15排出到脱盐塔I的外部。
[0070]参看图2，离子交换器支撑件4被支撑在容器主体3a的内周面上。根据本实施例，离子交换器支撑件4还由圆柱形支撑部件8支撑。支撑部件8定位在内部空间2中，其下端固定到外部容器3的底部。支撑离子交换树脂的离子交换器支撑件4经受大的弯曲应力。离子交换器支撑件4在离子交换器支撑件4的中心和外周之间的中间部分处由支撑部件8支撑，使得离子交换树脂和离子交换器支撑件4的自重的一部分转移到外部容器3的底部。因此，离子交换器支撑件4的壁厚度可以被减小。支撑部件8在其侧表面上具有开口 8a，从而允许水和空气通过开口 8a。优选根据在支撑部件8的内部空间和外部空间中流动的水和空气的流量来确定开口 8a的大小。具有诸如正方形截面的多边形横截面的柱状部件，可以用来代替圆柱形支撑部件8。代替地，大量的柱状支撑可以沿圆周布置。
[0071]为了去除异物和清洗的目的，期望定期进行离子交换器支撑件4，特别是筛网5的维护。可以很容易地进行离子交换器支撑件4的维护，因为离子交换器支撑件4具有简单的结构，筛网5和第一筛网支撑板6组装在这种结构中。筛网5和第一筛网支撑板6也可以很容易地一起或单独地从脱盐塔I去除。
[0072]此外，筛网5和/或第一筛网支撑板6可以具有可分离的结构。可分离的结构可以提高可维护性。图6A至6E示意地显示筛网5和第一筛网支撑板6的分离形态。如图6A和图6B分别地所示，筛网5和第一筛网支撑板6可以被分离。第一筛网支撑板6可以被分离成两个半圆形的内部部分601a, 601b和环形的外部部分602。第一筛网支撑板6优选地被分离，使得内部部分601a，601b的外周和环状外部部分602的内周由支撑部件8支撑。筛网5可以被分离成两个内部部分501a，501b和8个外部部分502a至502h，两个内部部分501a，501b具有与第一筛网支撑板6的两个内部部分601a，601b相同的形状和尺寸，8个外部部分502a至502h被平均地分离成扇形状。通过将筛网5的内部部分501a与第一筛网支撑板6的内部部分601a结合在一起，并且通过将筛网5的内部部分501b与第一筛网支撑板6的内部部分601b结合在一起,可维护性被进一步改善。
[0073]代替地，如图6C所示，筛网5和/或第一筛网支撑板6可以根据通过中心的线被分离成具有相同形状的多个部分。代替地，如图6D所示，筛网5和/或第一筛网支撑板6可以由多条平行线分离成多个部分。代替地，如图6E所示，筛网5和/或第一筛网支撑板6可以被分离成同心圆。被分离部分的数量没有限制，但是4个至18个是优选的。当第一筛网支撑板6具有可分离结构时，优选地设置支撑第一筛网支撑板6的梁部件(图中未显示)O
[0074]喷淋管12在内部空间2中延伸，喷淋管12在筛网5的上表面5a的至少一部分上或者优选地整个区域上喷水。喷淋管12具有这样的结构，其中喷射喷嘴以预定间距布置在环形管上。喷射喷嘴优选是完顶体喷射类型，因为这种类型容易地确保所需的流量，并且具有宽的喷射范围。代替地，喷射喷嘴可以是直线类型、扇形类型、空心圆锥类型或扁平喷射类型。离子交换树脂可以被流体化，并且通过将喷淋水喷射在筛网5的整个区域上，去除后残留的离子交换树脂的量可以减少。
[0075]在内部空间2在冷凝水进口管11的正下方还设置有流量调节板9。流量调节板9是大致圆形板部件，该大致圆形板部件具有许多开口并且将通过冷凝水进口管11流入的冷凝水均匀地分配到离子交换器装载层21。
`[0076]离子交换树脂的再生需要去除和装载离子交换树脂。为了去除离子交换树脂，设置了离子交换树脂去除管13。去除管13在外部容器3的靠近离子交换器支撑件4的上表面4a(靠近离子交换器装载层21的底部)的侧壁处开口。为了装载离子交换树脂，用于装载离子交换树脂的离子交换树脂装载管14被设置在离子交换器装载层21的上方。
[0077]一般情况下，树脂去除端口定位在树脂装载层的最低部分处。在如图1A中所示的示例中，树脂去除端口(去除管113a)定位在脱盐塔IOla的最下部分处。在如图1B所示的示例中，树脂去除端口(去除管113b)定位在支撑板104的正上方。然而，树脂由非常细的颗粒制成并且趋于保留在脱盐塔中。在如图1A所示的示例中，树脂倾向于保留在环形水收集管123附近。在如图1B所示的示例中，树脂倾向于保留在过滤器135附近。此外，如果吸附杂质的树脂保留在装树脂层的最低部分处，则所述杂质可能会在水流动时被不利地排出。因此，需要提高收集树脂的效率。
[0078]筛网5的上表面5a对应于离子交换器支撑件4的上表面4a，从而形成离子交换器支撑件4的上表面4a。离子交换器被支撑在延伸为平滑表面的上表面上。延伸为平滑表面的该表面的轮廓不存在凹凸(irregularities)。具体而言,离子交换器支撑件4具有支撑离子交换器的筛网5，并且筛网5的上表面4a形成离子交换器支撑件4的上表面5a的至少一部分。换句话说，筛网5的上表面4a匹配离子交换器支撑件4的上表面5a。由于筛网5的上表面5a,即，离子交换器支撑件4的上表面4a,是不存在凹凸(free of irregularities)的光滑平面，因此可以在去除离子交换树脂时不阻止离子交换树脂的运动，并且离子交换树脂可以被顺畅地排出。离子交换树脂可以在离子交换器支撑件的上表面上移动，而没有被凹凸阻挡，并且与现有技术相比，能够提高收集效率。
[0079]此外，在图1A所示的示例中，其中水收集管123沿着脱盐塔IOla的底部三维地定位，在水收集管123和脱盐塔IOla的底部之间需要用于安装水收集管123的空间。在这个空间里还装载了离子交换树脂。但是，脱盐后的水或软化水通过在水收集管123上方的离子交换树脂主要流入水收集管123。因此，装载在这个空间中的离子交换树脂不能令人满意地提供脱盐功能，并且考虑到设计，被视为对脱盐没有贡献的不起作用的树脂125a。在如图1B所示的示例中，过滤器135定位成使得它们从支撑部分104突出。离子交换树脂还装载在过滤器135的侧面处，但是脱盐后的水主要从过滤器135的上方流入过滤器135。因此，装载在过滤器135的侧面处的离子交换树脂没有令人满意地提供脱盐功能，并且考虑到设计，被视为对脱盐没有贡献的不起作用的树脂125b。因此，这两种传统配置都导致不起作用的树脂，并且需要改善操作成本。
[0080]根据本实施例，由于筛网5的上表面5a匹配离子交换器支撑件4的上表面4a，不起作用的离子交换的量可以被减少并且使用离子交换器的效率能够提高。
[0081]离子交换器支撑件4的上表面可以具有向下弯曲的凹表面(上表面4b)，即，碗状形状，如由图2中的虚线所示。在这种情况下，用于离子交换树脂的去除管13’可以连接到凹表面的最低部分，并且可以通过离子交换器支撑件4延伸到脱盐塔I的外侧。筛网5和第一筛网支撑板6两者形成为大致相同的形状，即，向下弯曲的碗状形状。由于弯曲应力因为碗状形状而被减小，因此可以省略支撑部件8。当然，也可以提供支撑部件8。由于离子交换器支撑件4的上表面4b是不存在凹凸的平滑凹表面，因此当去除树脂时，离子交换树脂的运动不会被阻挡。另外，用于离子交换树脂的去除管13’定位在凹表面的最低部分处。因此，可以进一步平滑地去除离子交换树脂。
[0082]图7是离子交换器支撑件4的剖视图。第一筛网支撑板6设置有多个管17。管17可以通过焊接等固定到第一筛网支撑板6，或者可以可拆卸地安装在第一筛网支撑板6上。图8是离子交换器支撑件4(第一筛网支撑板6)的底视图，其中开口 6a未被图示。管18被布置在较低空间2b中。管I将从外部容器3的外部供给的空气分配到筛网5上的多个点，特别地分配到多个管17。管18是空气供给装置，该空气供给装置由连接到空气供给源(未显示)的主管18a和从主管18a分支的多个分支管18b构成。每一个管17连接到主管18a或一个分支管18b，使得空气从空气供给源供给到管17。阀18c设置在主管18a上。当处理冷凝水时，阀18c关闭，从而防止被处理的冷凝水流入空气供给源。所述管的配置并不限于此。代替地，所述管可以具有其中具有不同的直径的环形管同心地定位以彼此连接的配置。管17可以连接到开口 6a。在这种情况下，管17在冷凝水流动时用作冷凝水的流动路径，在供给空气时用作空气供给装置。
[0083] 当去除离子交换树脂时，打开阀18c，使得向上空气流被供给到在筛网5上的多个点，即供给到多个管17。空气在管17中流动，然后在相邻支撑杆5c之间的空间5e中流动，并且最后在相邻的线状部件5b之间的开口 5d(在图7中未显示)中流动。空气通过开口5d,在筛网5的上表面5a处向上转向，使得空气从筛网5上的多个点排出。由于筛网5具有相当大量的线状部件5b，因此空气流基本上从筛网5的上表面5a的整个区域均匀地排出。因此，离子交换树脂被从筛网5的上表面5a提升，并且与从上方供给的喷射水一起平滑地移动到脱盐塔I的外部。
[0084]也可以使用环状管作为在图1A中显示的现有技术配置中的空气供给源。然而，空气只能从环状管供给，并且因此难以均匀地供给空气到离子交换树脂。空气可以被相对均匀地供给在示于图1B中的现有技术配置中，但是不能令人满意地流化离子交换树脂的最低层，因为空气不能被直接地供给到支撑板104和离子交换树脂之间的接触界面。在本实施例中，能够更均匀地供给空气到 离子交换树脂的最低层。
[0085]可以使用上述空气供给装置来反冲洗离子交换树脂。反冲洗是离子交换树脂浸在水中的同时从下面的离子交换器支撑件4供给向上气流的操作。所供给的空气在通过离子交换器支撑件4时变成气泡，并且在离子交换器装载层21内上升。同时，气泡的向上流动执行离子交换树脂的空气洗涤清洗，使得附着到离子交换树脂的表面的物质被剥离。
[0086]图9示出空气供给装置的另一个示例。通向下部空间2b的空气供给喷嘴16设置在外部容器3的侧表面(或底部)上。在下部空间2b中延伸的多个管27被设置在离子交换器支撑件4的第一筛网支撑板6上。这些管27可以通过焊接等固定到第一筛网支撑板6，如在上述实施例中一样，或者可以可拆卸地安装在第一筛网支撑板6上。管27具有如在图7和图8中所示的管17大致相同的结构，但是开口 27a形成在每一个管27的侧表面的一部分上。从空气供给喷嘴16供给的空气保留在第一筛网支撑板6的下表面附近，根据开口27a的压力损失形成空气层，从而空气从开口 27a流入管27中(参考图9中所示的箭头)。特别地，当空气供给喷嘴16在外部容器3的侧表面处开口时，管27的下端优选地定位在空气供给喷嘴16的下端以下，以防止从空气供给喷嘴16供给的空气集中在特定管27处。
[0087]当去除离子交换树脂时，空气从空气供给喷嘴16供给到下部空间2b。下部空间2b充满水，如残留水和喷射水。因此，所供给的空气保持在第一筛网支撑板6的下表面6b附近。通过适当地调整空气的流量，形成与第一筛网支撑板6的下表面6b的几乎整个区域接触空气层22。空气层22中的空气通过每根管27的开口 27a流入管27，沿着与在上述实施例中的路径相同的路径流动，并且然后以向上的空气流中从筛网5的上表面5a排出。
[0088]图10是根据本发明的第二实施例的脱盐塔的离子交换器支撑件的透视图。图11是离子交换器支撑件的局部剖视图。根据本实施例，离子交换器支撑件34具有彼此分开定位的多个筛网35。每一个筛网35由类似于第一实施例中的线状部件和支撑杆的线状部件35b和支撑杆35c形成，并且每一个筛网35形成为圆形形状。筛网35由盘形筛网支撑部件35d支撑，支撑部件35d在底部的中心处具有开口 35e。如上所述，具有与管17或27相同的结构的管37连接到开口 35e。管37可以通过焊接等固定到筛网支撑部件35d，或者可以可拆卸地安装在筛网支撑部件35d上。管37优选地被构造为用作冷凝水的流动路径和空气的供给路径两者。
[0089]离子交换器支撑件34还具有第二筛网支撑板36。第二筛网支撑板36是类似于第一筛网支撑板6的圆形部件，并且具有筛网支撑部件35d可以插入其中的多个开口 36a。当筛网35被安装在其上的筛网支撑部件35d插入开口 36a中时，筛网35的上表面35a与第二筛网支撑板36的上表面36a平齐。因此，多个筛网35由相应开口 36a支撑，并且每一个筛网35匹配第二筛网支撑板36的上表面36a，使得筛网35的上表面35a形成离子交换器支撑件34的上表面34a的一部分。本实施例可以优选地用作示于图1B的现有技术配置的改进。
[0090]根据本实施例，第二筛网支撑板36可以形成向下弯曲的碗状形状。在这种情况下，筛网35优选地沿着第二筛网支撑板36的上表面36a倾斜，使得第二筛网支撑板36的上表面36a变成平滑曲面。
[0091]根据本实施例中，也可以设置参照图7至9说明的空气供给装置。
[0092]图12是根据本发明的第三实施例的脱盐塔41的局部剖视图。根据本实施例的脱盐塔41是在内部空间的一部分中具有过滤器部分的冷凝水脱盐塔。具体而言，脱盐塔41的内部空间由内壁42分隔成径向内部部分和径向外部部分。该内部部分是容纳过滤器元件50和形成滤波器部分的过滤器室43。该外部部分是形成脱盐部分的脱盐室44。在下面的实施例中，水在它被离子交换树脂处理之前通过过滤器部分。然而，水也可以在被离子交换树脂处理之后通过过滤器部分。
[0093]根据本实施例，具有大致圆筒形形状的内壁42设置成与外部容器45同心。内壁42垂直地延伸到外部容器45的底部。脱盐室44的下部是装载有离子交换树脂的离子交换树脂装载层46。内壁42的下端的整个圆周达到外部容器45的底部，因而将内壁42的内部与内壁的外部完全地隔开。与此相反，内壁42的上端终止在内部空间中。因此，过滤器室43通过定位在内壁42上方的外部容器45的上部空间47连通到脱盐室44。
[0094]内壁42可以具有比外部容器45更薄的结构。这是因为在本实施例中，过滤器室43定位在脱盐室44的内侧上，内壁42位于过滤器室43和脱盐室44的内侧之间，并且实际上内壁42只经受对应于在过滤器室43和脱盐室44中产生的压力损失的压力差。因此，内壁42的材料可以被减少，并且从而可以降低冷凝水脱盐塔的设备成本。
[0095]内壁42在形状方面具有高的自由度，并且根据需要，可以很容易地具有多边形的横截面，如三角形横截面、矩形横截面、六边形横截面或八角形横截面，因为其只经受小的压力差。然而，内壁42优选具有圆筒形横`截面或圆筒形横截面的多边形横截面，以确保克服压力差的耐压性和用于离子交换树脂的冲洗水的平滑流动，这将在后面被描述。
[0096]分隔板48被支撑在内壁42的上端上。分隔板48覆盖内壁42的内部空间，从而限定过滤器室43的顶表面。限定过滤器室43的底部的分配板49固定在内壁42的下部上。例如，分配板49是具有与过滤器元件50—样多的通孔49a的圆形部件。分配板49下方的空间是其中设置进口喷嘴52的外部容器45的中心底部区域。进口喷嘴52连接到冷凝水被供给到其中的进口管51。中空纤维隔膜模块特别优选地用作过滤器元件50。冷凝水通过进口喷嘴52流入外部容器45，然后穿过中空纤维隔膜进入其内侧(中空纤维膜的内孔)。此后，冷凝水从每个中空纤维隔膜的上端通过出口端口流入上部空间47。
[0097]具有与脱盐室44相同横截面的环形离子交换器支撑件53设置在外部容器45的侧壁和内壁42的外表面之间。离子交换器支撑件53周向地和连续地延伸，其外周边沿着外部容器45的侧壁延伸，并且其内周边沿着内壁42延伸。离子交换器支撑件53的内周边通过焊接等固定到内壁42的下部。离子交换器支撑件53限定脱盐室44的底部，并且在其上表面上支撑离子交换器，形成离子交换树脂装载层46。离子交换器支撑件53的下面的空间是外部容器45的外周底部区域，在该外周底部区域中设置有出口喷嘴64，出口管62连接到出口喷嘴64。
[0098]离子交换器支撑件53可以具有与在第一实施例中离子交换器支撑件和第二实施例中的离子交换器支撑件相同的构造。在前者的情况下，环形筛网被设置在环形离子交换器支撑板上。在这种情况下，筛网优选地具有可分离的结构，以方便热交换器支撑53的维护。特别优选的是，环形筛网被分成具有相同形状的多个扇形部件。在后一种情况下，许多开口设置在环形离子交换器支撑板上，并且许多圆形筛网经由所述开口设置在离子交换器支撑板上。在这种情况下，特别优选的是，环形离子交换器支撑板设置被分离成具有相同形状的多个扇形部件的筛网，以方便热交换器支撑53的维护。
[0099]在本实施例中还可以设置如上所述的空气供给装置。在图12中所示的实施例中，空气供给喷嘴57设置在外部容器45的侧壁上。当离子交换树脂被去除并且被反冲洗时，空气供给喷嘴57供给空气到离子交换器支撑件53以下的空间。离子交换器支撑件53具有类似于管27的管58。
[0100]限定脱盐室44的顶表面的流量调节板54在外部容器45的侧壁和内壁42的外表面的之间设置在离子交换器支撑件53上方。流量调节板54是类似于离子交换器支撑件53的环形结构，在外部容器45的侧壁和内壁42之间周向地和连续地延伸，其中外周边沿外部容器45的侧壁延伸，内周边沿内壁42延伸。流量调节板54定位略低于隔板48。因此，退出过滤器室43的冷凝水从分隔板48的出口流出来，然后溢出进入定位在分隔板48的外侧的流量调节板54中。流入流量调节板54的冷凝水被分配，并且暂时保留在流量调节板54的上表面上，使得水位变得平坦。流量调节板54a具有多个开口，并且暂时保留在流量调节板54的上表面上的几乎相同量的冷凝水从每个开口滴落到脱盐室44中。
[0101]设置用于去除离子交换树脂的去除管61，以去除离子交换树脂。去除管61在离子交换器支撑件53的上表面处开口并且向下延伸。代替去除管61，可以设置去除管61’。去除管61’在外部容器45的靠近离子交换器支撑件53的上表面(靠近离子交换树脂装载层46的底部)的侧壁处开口。在这种情况下，在外部容器45的侧壁处开口的冲洗喷嘴56优选地设置在离子交换器支撑件53上方。当离子交换树脂被去除时，冲洗喷嘴56供给被从外部容器45的侧壁水平地供给、并且沿着离子交换器支撑件53的上表面在圆周方向上冲走离子交换树脂的水流。喷淋管63类似于在第一实施例中的设置在脱盐室的上部中的喷淋管。
`[0102]为了装载离子交换树脂，用于装载离子交换树脂的离子交换树脂装载管55L设置在流量调节板54下面和离子交换树脂装载层46上方。离子交换树脂装载管55在脱盐室44的上部处开口。为了尽可能平坦地装载离子交换树脂，也可以设置树脂表面平坦化喷嘴59。树脂表面平坦化喷嘴59在脱盐室44的横向侧在外部容器45处开口，如由图12中的虚线所示，并且基本上在水平方向上供给空气流。
[0103]空气供给管65和空气排出管60设置在外部容器45的侧壁上。空气供给管65连通到过滤器室43下面的空间，空气排出管60连接到过滤器室43的上部。在反冲洗过滤器元件50时，空气供给管65和空气排出管60在过滤器室43中产生气流。
[0104]如图13所示，离子交换器支撑件53的上表面可以朝向离子交换树脂去除管61向下倾斜。由于离子交换器支撑件53的上表面是不存在凹凸的光滑表面，并且由于产生重力的影响，因此可以很容易地收集离子交换树脂。倾斜的离子交换器支撑件也可以被应用到第一和第二实施例。
[0105]已使用冷凝水处理系统的脱盐塔的示例来描述本发明，但是如上所述，本发明也可以被应用到再生塔中。再生塔具有与如图2中所示的脱盐塔相同的基本结构。再生塔的内部装载有从脱盐塔收集的用过的离子交换树脂。注入代替冷凝水的酸或碱性试剂，使得用过的离子交换树脂基于离子交换的原理再生。再生塔具有与脱盐塔相同的离子交换器支撑件，并且可以具有与上述实施例相同的结构。
[0106]特别地，阴离子交换树脂和阳离子交换树脂可以被一起装载在再生塔中，并且它们可以基于比重的差异被分离。在这种情况下，空气流可以被从离子交换器支撑件的下面供给，以便进行类似于反冲洗的操作。根据本发明，由于空气流可以被均匀地供给到离子交换树脂，分离效率得到改善。
[0107]此外，本发明可以不仅适于用于发电厂的冷凝水处理系统，而且还适于用于水处理的每一种类型的离子交换设备。
[0108]根据本发明，离子交换器支撑件的上表面优选是平面或向下突出的凹曲面。然而，如图14A至14H所示，离子交换器支撑件的上表面上可以稍微不平坦。这些附图显示离子交换器支撑件的示意性剖视图，其中阴影部分形成为筛网4。图14A示出向上方突出的中央部，并且突出的上表面作为筛网。图14B示出向下方突出的中央部，并且凹部的上表面作为筛网。图14C示出中央部向上突出，并且突出的上表面和侧表面作为筛网。图14D示出中央部向下方突出，并且凹部的上表面和侧表面作为筛网。图14E示出中央部向上突出，并且整个上表面作为筛网。图14F示出中央部向下方突出，并且整个上表面作为筛网。图14G示出中央部向上突出并且整个上表面和侧表面作为筛网。图14H示出中央部向下突出，并且整个上表面和侧表面作为筛网。
[0109]如图141至14L所示，离子交换器支撑件的上表面可以是弯曲的。图141示出中央部向上突出，并且整个上表面用作筛网。图14J示出中央部向下突出，并且整个上表面作为筛网。图14K示出中央部向上突出，并且中央凸部的上表面作为筛网。图14L示出中央部向下突出，并且中央凹部的上表面作为筛网。
[0110]如图14M到14T所示，离子交换器支撑件的上表面可以具有圆锥形形状或截头圆锥形形状。图14M示出，圆锥体的中央部向上突出，并且中央凸部的上表面作为筛网。图14N示出，圆锥体的中央部向下突出，并且中央凹部的上表面作为筛网。图140示出，圆锥体的中央部向上突出，并且整个上表面用作筛网。图14P示出圆锥体的中央部向下突出，并且整个上表面作为筛网。图14Q示出圆形截头圆锥体的中心部向上突出，并且中央突出的上表面作为筛网。图14R示出圆形截头圆锥体的中央部向下突出，并且中央凹部的上表面作为筛网。图14S示出圆形截头圆锥体的中央部向上突出，并且整个上表面作为筛网。图14T示出圆形截头圆锥体的中央部向下方突出，并且整个上表面作为筛网。
[0111]在图14A至14T中，高度差h优选尽可能地小，以增强离子交换器支撑件的收集效率，并且减少不起作用的离子交换的量。具体而言，高度差h优选地等于或小于离子交换器支撑件的厚度的两倍。
[0112]附图标记说明
[0113]I脱盐塔
[0114]2内部空间
[0115]3外部容器
[0116]4，34离子交换器支撑件[0117]4a，34a离子交换器支撑件的上表面[0118]5，35筛网[0119]5a, 35a筛网的上表面[0120]5b，35b线状部件[0121]5c, 35c支撑杆[0122]6第一筛网支撑板[0123]8支撑部件[0124]21离子交换树脂装载层[0125]36第二筛网支撑板[0126]36a第二筛网支撑板的上表面[0127]37管
【权利要求】
1.一种离子交换设备，包括:具有内部空间的外部容器；和离子交换器支撑件，该离子交换器支撑件将所述内部空间的至少一部分分成上部空间和下部空间，并且能够支撑将要装载在所述上部空间中的离子交换器，其中离子交换器支撑件的上表面的至少一部分由至少一个筛网制成，所述至少一个筛网支撑离子交换器并且具有允许由离子交换器处理的水流入所述下部空间中的流动路径。
2.根据权利要求1所述的离子交换设备，其中离子交换器支撑件的上表面是平面。
3.根据权利要求1所述的离子交换设备，其中离子交换器支撑件的上表面是向 下突出的凹曲面。
4.根据权利要求1所述的离子交换设备，其中离子交换器支撑件的上表面具有等于或小于离子交换器支撑件的厚度的两倍的高度差。
5.根据权利要求1所述的离子交换设备，进一步包括:用于离子交换器的去除端口，去除端口定位在离子交换器支撑件的上表面上，并且其中离子交换器支撑件的上表面朝向去除端口向下倾斜。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的离子交换设备，其中离子交换器支撑件包括形成离子交换器支撑件的上表面的整个区域的筛网和支撑筛网的筛网支撑板。
7.根据权利要求6所述的离子交换设备，其中筛网的至少一部分和筛网支撑板的至少一部分一体地形成。
8.根据权利要求6所述的离子交换设备，其中筛网、或筛网支撑板、或筛网和筛网支撑板两者是可分离的。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的离子交换设备，其中离子交换器支撑件包括筛网支撑板和多个筛网，其中每个筛网形成离子交换器支撑件的上表面的一部分，并且其中筛网支撑板具有支撑相应的筛网的多个开口。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的离子交换设备，其中筛网包括:多个线状部件，所述多个线状部件彼此分开定位并且在一个方向上延伸；和多个支撑杆，所述多个支撑杆延伸以与所述多个线状部件交叉并支撑所述多个线状部件。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的离子交换设备，还包括:空气供给装置，该空气供给装置将向上空气流供给到至少一个筛网上的多个点。
12.根据权利要求11所述的离子交换设备，其中空气供给装置具有定位在所述下部空间中的管，该管将从外部容器的外部供给的空气分配到所述多个点。
13.根据权利要求11所述的离子交换设备，其中空气供给装置包括:空气供给喷嘴，该空气供给喷嘴设置成穿过外部容器并且在所述下部空间处开口 ；和多个管，所述多个管从离子交换器支撑件延伸到所述下部空间，并且其中每一个管连接到筛网并且具有设置在该管的侧表面的一部分上的开口。
14.根据权利要求13所述的离子交换设备，其中所述多个管与离子交换器支撑件成一体。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的离子交换设备，其中离子交换器支撑件被支撑在外部容器的内周面上并且还由至少一个支撑部件支撑，其中支撑部件定位在所述内部空间中并且在支撑部件的下端处固定到外部容器的底部。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的离子交换设备，还包括用于在筛网的上表面上喷射水的装置。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的离子交换设备，还包括:过滤器部，该过滤器部定位在所述内部空间的一部分中，并且在水由离子交换器处理之前或之后允许所述水从中穿过。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的离子交换设备，其中离子交换设备用于处理发电厂中的冷凝水。
19.根据权利要求1至16中的任一项所述的离子交换设备，其中离子交换设备用于再生用来处理发电厂中的冷凝水的离子交换器。
【文档编号】B01J49/00GK103534212SQ201280023683
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2012年5月1日 优先权日:2011年5月17日
【发明者】余田充, 菅野干雄, 斋木一彦, 松谷礼生, 西川和宏 申请人:奥加诺株式会社