专利名称：阶梯形树脂分离装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及凝结水处理设备，具体是一种凝结水处理设备中的失效树脂的分离再生装置。
凝结水，如超高压大容量火力发电机组的凝结水通常需要使用能交换(去除)水中阳阴离子的体外再生混合床式离子交换器进行处理。混合床式离子交换器内的树脂在使用一定时间后，将失去交换能力而失效，失效的树脂需送至体外再生装置，及时有效地进行再生。再生的过程是，先进行阳阴树脂分离，然后分别用酸碱再生，再生后的阳、阴树脂混合后再送回混合床离子交换器。树脂再生处理的质量好坏，首先取决于能否将阳阴树脂彻底分离。
现有的树脂分离装置(也称分离塔)，有中间抽出式结构、高塔式结构和锥斗式结构。由英国THOMPSON KENNICOTT公司近年推出的锥斗式分离装置见
图1。该装置为上下带封头的容器，其器体顶壁上有排气口9，器体底壁上有阳树脂出口4和下水管5，器体上部为圆筒段7，圆筒段下端接锥斗体8，圆筒段壁上有上水管1和树脂进口2，锥斗体的壁下部有阴树脂出口3，器体底部内有配水器6，配水器可为图示的水帽式结构，也可为分配管等结构。失效树脂由进口2进入器体内，首先自下水管5进水，经分配器分配均匀的水流由下至上对失效树脂进行反洗，树脂随水流松动、并被托起成悬浮状，反洗水流经上水管1排出，经一定时间反洗后，逐步降低进水流速，直至停止进水而静置，在该过程中，密度大的阳树脂首先沉淀于锥斗内，密度小的阴树脂则沉淀于其上部，在阳、阴树脂交接面附近形成阳阴树脂交叉层，称混脂层，即实现阳、阴树脂分离。树脂分离后，自上、下水管同时进水，并开启阳树脂出口4，使阳树脂排至阳树脂再生装置进行再生处理。阳树脂排出后，混脂层和阴树脂随之下移，并由上部进碱，由下部排废液，对阴树脂再生，然后自上水管进水，开启阴树脂出口3，使阴树脂排出，混脂层则留在器体内参加下一周期的分离。树脂分离和树脂排出过程由控制系统来实现。锥斗式结构的树脂分离装置有较好的分离效果，但由于器体下部为锥斗体结构，在阳树脂排出过程中，树脂在锥斗内下移时的流动断面不断变化，树脂层面产生的凹陷、偏流较严重，使已经分离的树脂容易产生较严重的二次混脂污染。
本发明的目的是提供一种阶梯形树脂分离装置，本装置在分离树脂的过程中，进入器体内的反洗水流具有下部流速高于上部流速的两种流速，使树脂能被快速地托起至器体上部，实现快速托起、冲洗，在沉淀分离过程中可获得更好的分离效果和减小棍脂层厚度，在树脂排出过程中可有效减少二次混脂污染。
本发明的目的还在于所提供的阶梯形树脂分离装置能实现阳、阴树脂分离，并能用于树脂再生处理，以及排除碎树脂。
本发明的技术方案见图2，本装置为上下带封头的容器，容器器体顶壁上有排气口9，器体底壁上有阳树脂出口4和下水管5，器体上部为圆筒段7，下部为圆筒段10，两圆筒段之间的连接段为变径段11，圆筒段10的截面积小于圆筒段7的截面积，器体成上大下小的阶梯形，圆筒段7的壁上设上水管1和树脂进口2，圆筒段7的壁下部设阴树脂出口12，器体底部内有配水器6，图示中设在圆筒段7壁上的上水管1或者是设在器体的顶壁上。树脂的分离过程是，失效树脂由进口2进入器体内，由下水管5进水，经配水器自下而上对树脂进行冲洗，并将树脂托起至器体上部成悬浮状，冲洗水流由上水管排出，由于上下两圆筒段的截面积不同，即冲洗水流产生两种水速，在下部的圆筒段10内，由于截面积小，则冲洗的水速快，可将树脂快速托起至器体上部，由于上部的圆筒段7截面积大，冲洗水流通过变径段，水速则相应降低，使被水流托至器体上部成悬浮状的树脂可充分地离散，有利于沉淀时的阳、阴树脂分离；经一定时间的反洗后，逐步降低进水水速，直至停止进水而静置，在该过程中，首先是密度大的阳树脂快速沉淀于下部的圆筒段10内，而密度小的阴树脂，由于变径段11可对其产生一定的阻隔作用，则被较稳定地分隔在器体上部，由于变径段11的横截面积自上而下逐步变小，在降低进水流速的过程中，阳树脂首先有效地沉淀在下部，在进一步降低流速直至关闭进水，则阴树脂沉淀在上部，从而减少阳、阴树脂的模糊接触层厚度，通过合理设置变径段的高度，具有减小混脂层厚度的效果；树脂分离后，通过控制系统对阳、阴树脂进行有序地排出，先由上水管进水，开启阴树脂出口12，将位于器体上部的阴树脂排至阴树脂再生装置进行再生处理，阴树脂排出后关闭出口12，开启阳树脂出口4，将阳树脂排至阳树脂再生装置进行再生处理，阳树脂排送后，混脂层随之下移器体底部，留在器体内参加下一周期的分离。由于在排出树脂时，阳树脂和混脂层是在等截面积的圆筒段10内均匀下移，可有效减少树脂层面凹陷和偏流现象，从而有效减少二次混脂污染。在实际的运行系统中，经分别再生的阳、阴树脂还需在去除碎树脂后进行混合，以供回用。
本发明的进一步方案叙述如下参见图3、图6，将前述方案中设在圆筒段7下部壁上的所述阴树脂出口12改设在圆筒段10的侧壁下部，在圆筒段7的壁上增设接口管13，其他见图示。该方案可满足阳、阴树脂分离和用于阴树脂再生，以及有去除碎树脂的作用。其过程如下，由下水管进水对树陷进行反冲洗，由上水管排出水流，在反冲洗过程中，由接口管13脉冲地(间断地)向外排除碎树脂，然后逐步地降低进水流速，直至停止进水而静置，实现阳、阴树脂分离。分离后，由上水管进水，或者是上、下水管同时进水，并开启阳树脂出口4，将阳树脂排至再生装置进行再生处理，在阳树脂排出后，混脂层和阴树脂随之移至器体下部，然后由接口管13加入碱液，对阴树脂进行再生处理，阴树脂再生后，再由上水管进水，并开启阴树脂出口12，将再生后的阴树脂排送至混合贮存装置，或者是排至阳树脂再生兼混合贮存装置。由所述可知，该方案结构是阶梯形分离装置兼阴树脂再生装置为一体。
另一方案参见图4、图7，与上述方案相同的是在圆筒段7的壁上增设接口管13，比外，在变径段11壁上或者是在与变径段邻近的圆筒段壁上增设接口管14，其他见图示。该方案可满足阳、阴树脂分离和分别用于阳、阴树脂再生处理，以及有去除碎树脂的作用，即集树脂分离、阴树脂再生处理、阳树脂再生处理为一体。其过程是，在由下水管进水对树脂进行反冲洗过程中，接口管13和接口管14均可脉冲式排除碎树脂，从而提高排除碎树脂的效果在树脂沉淀分离后，自下水管5进酸、自接口管13进碱，并由接口管14排废液，对阳、阴树脂分别进行再生处理；处理完毕后，关闭接口管13和接口管14，自上水管1进水，由下水管5排水，对分离的树脂进行清洗，然后关闭下水管、开启设在圆筒段7下部壁上的阴树脂出口12，由上水管进水，将已再生处理的阴树脂排出，阴树脂排出后关闭出口12，打开阳树脂出口4，将已再生的阳树脂排出。阳、阴树脂排出后混合待用。
与现有技术比，本发明具有以下明显技术效果1、器体的下部圆筒段截面积小于上部的圆筒段截面积，使反冲洗水流具有两种流速，在反冲洗时，可快速地将树脂托起至器体上部成悬浮状，使树脂有较长的沉淀路径，因器体上部的截面积大而水流流速慢，可满足被托至上部成悬浮状的树脂实现充分离散，有利于提高分离效果。
2、在树脂沉淀分离过程中，由于位于器体中部的变径段对密度小的阴树脂具有一定的阻隔作用，在阳树脂沉淀时，使阴树脂较稳定地被分隔在器体上部，使阳、阴树脂较彻底地实现分离，而且在两圆筒段之间设置变径段，有利于减小混脂层厚度。
3、在树脂排出过程中，树脂层主要是在等截面的圆筒段内下移，可有效减少树脂层凹陷、偏流现象，减少二次混脂污染。
4、在圆筒段7上设置接口管13，或在圆筒段10上还设置接口管14，本装置还可用于树脂再生，并可在反冲洗过程中同时排除碎树脂，具有简化系统、节省投资、占地少的技术效果；避免现有技术用化学方法排除碎树脂时对树脂造成伤害，而延长树脂的使用寿命。
图1为现有的锥斗式树脂分离装置的结构主视图；图2为本发明的方案结构主视图；图3为实施例1的结构主视图；图4为实施例2的结构主视图；图5为实施例3的结构主视图；图6为实施例4的结构主视图7为实施例5的结构主视图。
下面通过实施例及附图对本发明作进一步说明。
实施例1。结构见图3，器体为上下带封头的容器，器体顶壁上设排气口9，器体底壁上设阳树脂出口4和下水管5，器体上部为圆筒段7，下部设置为圆筒段10，中部设置变径段11，变径段上下端分别与圆筒段7的下端和圆筒段10的上端连接，圆筒段10的截面积小于圆筒段7的截面积；器体整体成阶梯形，器体底部内设配水器6；圆筒段7的壁上部设上水管1和树脂进口2，阴树脂出口12设在圆筒段10的壁下部。自下水管进入的压力水，经配水器进入圆筒段10内，因该圆筒段截面积较小，则以相对高的流速对树脂进行反冲洗，使树脂被快速地托起至器体上部的圆筒段7内，并成悬浮状，由于圆筒段7的截面积较大，使进入其内的水流流速变慢，并使树脂随水流得以较充分离散，以有利于树脂在沉淀时进行分离，反冲洗水流由上水管排出；在经一定时间反冲洗后，逐步降低进水流速，直至停止进水而静置，在该过程中，经冲洗和随水流离散的树脂开始分离，首先是密度较大的阳树脂被沉淀分离于圆筒段10内，而密度较小的阴树脂，由于变径段对其有一定的阻隔作用，被分离在圆筒段7内，停留在变径段内的则为混脂层。本例中，在圆筒段7的壁上设置接口管13，圆筒段10的侧壁上还设置物位计插接口15。本例除可满足树脂较彻底地分离外，还可用于阴树脂再生处理，以及排除碎树脂。其过程是，在由下水管进水对树脂进行反冲洗过程中，脉冲式开启接口管13，碎树脂成脉冲式由该接口管的缝隙排出；在树脂沉淀分离完成后，由上水管进水，或由上下水管同时进水，开启阳树脂出口4，首先将阳树脂排至阳树脂再生装置进行再生处理，并由物位计测得阴树脂层面的下移位置；在阳树脂排出的同时，混脂层及阴树脂随之下移，由于混脂层和阴树脂主要是在圆筒段内下移，其产生的凹陷、偏流少，可有效减少下移过程中的二次混脂污染；阳树脂排出后关闭出口4，由接口管13加入碱液，对留在器体内的阴树脂进行再生处理，阴树脂再生后，再由上水管进水，将已再生的阴树脂由出口12排至混合贮存装置，混脂层则留在器体内参加下一周期分离。
实施例2。见图4，本例中，在变径段11壁上增设接口管14，接口管14还可设在与该变径段邻近的圆筒段7的下端壁上或圆筒段10的上端壁上，阴树脂出口12设在圆筒段7的壁下部(同图2所示)，在圆筒段10的侧壁上设置两个物位计插接口15，其余见图示。本例除可满足阳、阴树指较彻底地分离外，还可用于阳树脂和阴树脂的再生处理，以及排除碎树脂。在反洗过程中，由接口管13、接口管14脉冲地排除碎树脂，阳、阴树脂的沉淀分离过程同前述。在阳、阴树脂分离后，自下水管进酸液、接口管13进碱液，由接口管14排废液，对阳、阴树脂分别进行再生处理，处理完毕后，先由上水管进水，将阴树脂由出口12排出，然后开启阳树脂出口4，将阳树指排出。再生后的阳、阴树脂经混合待用。本例既满足阳、阴树脂分离，又可用阳、阴树脂分别再生处理，可省去现有技术中的阳、阴树脂再生装置等，可简化整个系统，节省投资，而且占地少。
实施例3。见图5，本例在图2所示的方案结构上进行，在圆筒形段7的上端增设变径段16，该变径段上端截面积大于其下端截面积，构成第二个阶梯，所述的树脂进口2设在变径段16的壁上，或者是设在圆筒段7的壁上部，所述的上水管1设在变径16的壁上，也可设在器体顶壁上，其他见图示。增设上大下小的变径段16，由下水管5进水反冲洗时可采用更高的流速，使树脂被托至该变径段内，使树脂以获得更长的沉淀分离路径，进一步提高分离效果。树脂分离及排出过程同本装置的方案段所述。
实施例4。见图6，本例的器体结构同实施例3，在变径段16的壁上设置接口管13，阴树脂出口12设在圆筒段10的下部侧壁上，接口管13也可设在圆筒段7的壁上部，其他见图示。本例可满足阳、阴树脂较彻底地分离，又可用于阴树脂再生处理，其过程同实施例1所述。
实施例5。见图7，本例结构在例4的基础上进行，在变径段11的壁上增设接口管14，接口管14也可设在圆筒段7的下端壁上或圆筒段10的上端壁上，阴树脂出口12设在圆筒段7的壁下部(同图2所示)，其他见图示。本例可满足阳、阴树脂较彻底分离和用于阳、阴树脂分别进行再生处理，以及去除碎树脂，其过程同实施例2所述。
权利要求
1.阶梯形树脂分离装置，为上下带封头的容器，容器器体顶壁上有排气口，底壁上有阳树脂出口(4)和下水管(5)，器体的上部为圆筒段(7)，圆筒段(7)的壁上有树脂进口(2)和上水管(1)，其特征是容器器体下部为圆筒段(10)，圆筒段(10)的上端与圆筒段(7)的下端之间由变径段(11)连接，圆筒段(10)的截面积小于圆筒段(7)的截面积，圆筒段(7)的壁下部有阴树脂出口(12)，所述的上水管(1)或者是设在器体的顶壁上。
2.按照权利要求1所述的阶梯形树脂分离装置，其特征是所述的圆筒段(7)的壁上设有接口管(13)，所述的阴树脂出口(12)则设在圆筒段(10)的侧壁下部。
3.按照权利要求1所述的阶梯形树脂分离装置，其特征是所述的圆筒段(7)的壁上设有接口管(13)，所述的变径段(11)的壁上或者与该变径段邻近的圆筒段壁上设有接口管(14)。
4.按照权利要求1所述的阶梯形树脂分离装置，其特征是所述的圆筒段(7)的上端设置变径段(16)，该变径段的上端截面积大于其下端截面积，所述的树脂进口(2)则设在变径段(16)的壁上或者设在圆筒段(7)的上部壁上，所述的上水管(1)则设在变径段(16)的壁上。
5.按照权利要求4所述的阶梯形树脂分离装置，其特征是所述的变径段(16)的壁上或者圆筒段(7)的壁上部设有接口管(13)，其阴树脂出口(12)则设在圆筒段(10)的下部侧壁上。
6.按照权利要求4所述的阶梯形树脂分离装置，其特征是所述的变径段(16)的壁上或者圆筒段(7)的壁上部设有接口管(13)，其变径段(11)的壁上或者与该变径段邻近的圆筒段壁上设有接口管(14)。
7.按照权利要求1、或2、或3、或4、或5、或6所述的阶梯形树脂分离装置，其特征是所述的圆筒段(10)的侧壁上设有物位计插接口(15)。
全文摘要
阶梯形树脂分离装置。器体顶壁上有排气口9,器体底壁上有阳树脂出口4和下水管5,器体上部为圆筒段7,下部为圆筒段10,中部为变径段11,圆筒段7上有树脂进口2和上水管1,圆筒段10下部有阴树脂出口12。由下水管进水对器体内的树脂进行反洗,并被快速托至器体上部,变径段可改变流速,本装置可减少混脂层,获得更好的分离效果和减少二次混脂污染,设接口管13时可用于树脂再生处理和排碎树脂,具有分离、再生多项功能。
文档编号B01J49/00GK1235876SQ9811356
公开日1999年11月24日 申请日期1998年5月20日 优先权日1998年5月20日
发明者何世虎, 吴廷武, 刘启彬 申请人:武汉凯迪电力股份有限公司