一种监测离子交换树脂去离子能力的系统及方法与流程

1.本发明属于发电厂水处理技术领域，涉及一种监测离子交换树脂去离子能力的系统及方法。


背景技术：

2.离子交换树脂可以用来去除水中各类阴、阳离子，从而制备高纯水，在发电厂有着广泛的应用。离子交换树脂从初始投运到失效后退出运行的过程称为一个运行周期。树脂失效后应及时退出运行，否则会导致出水携带杂质离子，危害下游热力设备和管道。然而，若为了保证出水水质合格而将树脂运行周期控制得过短，频繁再生，不但会消耗大量酸、碱及冲洗用水，还会产生大量酸碱废液。因此，准确判断离子交换树脂的运行周期对确保出水水质合格、保护系统设备管道、节约酸碱用量、减少废液排放有着重要意义。
3.目前，运行人员一般通过如下方法来判断树脂失效程度：1)通过出水的钠离子浓度来判断阳离子树脂失效程度；2)通过出水的电导率来判断阴离子树脂失效程度；3)通过出水的电导率、钠离子和硅来判断混床树脂失效程度。上述方法虽然能够有效判断出离子交换树脂失效，但却只能在杂质离子穿透树脂后才能检测出来，此时含有杂质离子的水已经进入下游系统，会给热力设备和管道带来腐蚀、结垢、积盐的风险。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种监测离子交换树脂去离子能力的系统及方法，该系统及方法准确监测离子交换树脂接纳的离子负荷，预测树脂失效时间，在杂质离子穿透树脂前提出预警，防止下游水质受到污染。
5.为达到上述目的，本发明所述的监测离子交换树脂去离子能力的系统包括控制器、电磁流量计、进水电导率表、离子交换树脂床及出水电导率表；
6.电磁流量计及进水电导率表安装在离子交换树脂床的进水管路上，出水电导率表安装在离子交换树脂床的出水管路上，电磁流量计、进水电导率表及出水电导率表与控制器连接。
7.还包括比对电导率表；比对电导率表安装在离子交换树脂床的侧面上，比对电导率表与控制器连接。
8.比对电导率表至离子交换树脂床底部的垂直距离为离子交换树脂床高度的15％。
9.电磁流量计、进水电导率表、比对电导率表及出水电导率表通过信号传输线缆与控制器连接。
10.本发明所述的监测离子交换树脂去离子能力的方法包括以下步骤：
11.进水通过电磁流量计及进水电导率表流入离子交换树脂床中，通过电磁流量计测量进水流量q，通过进水电导率表测量进水电导率κ1，控制器根据进水电导率κ1计算进水中离子浓度e1；
12.通过出水电导率表测量出水电导率κ2，控制器根据出水电导率κ2计算出水中离子
浓度e2；
13.将e1和e2的差值δe与流量q相乘，再随运行时间t进行积分计算，得进入离子交换树脂床的离子负荷a，即：
14.a＝∫
tq×
δe
15.设定离子交换树脂的最大去离子能力为i，当a达到i时，则判定为树脂即将失效，控制器发出树脂失效预警。
16.离子交换树脂床的侧面上设置有比对电导率表，比对电导率表与控制器连接。
17.比对电导率表至离子交换树脂床底部的垂直距离为离子交换树脂床高度的15％。
18.通过比对电导率表测量控制电导率κc，将κc与κ2的比值作为控制参数r：
19.r＝κc/κ220.在正常运行时，r的值保持在1.0，当r偏离1.0时，且a值未达到i时，则控制器发出树脂失效预警，同时记录此时离子交换树脂床接纳的离子负荷ai，并利用ai修正i。
21.本发明具有以下有益效果：
22.本发明所述的测离子交换树脂去离子能力的系统及方法在具体操作时，通过电磁流量计测量进水流量q，通过进水电导率表测量进水电导率κ1，通过出水电导率表测量出水电导率κ2，并以此准确监测被树脂交换离子的量，预测树脂失效时间，在杂质离子穿透前提出预警，防止下游水质受到污染，同时记录树脂工作容量的变化，评估树脂的性能及寿命，提高运行人员管理效率，另外，本发明不受进水流量和进水离子浓度变化的影响，测量的准确性较高。
附图说明
23.图1为本发明的结构示意图；
24.图2为本发明的方法流程图。
25.其中，1为控制器、2为电磁流量计、3为进水电导率表、4为离子交换树脂床、5为比对电导率表、6为出水电导率表。
具体实施方式
26.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
27.在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
28.参考图1，本发明所述的监测离子交换树脂去离子能力的系统及方法包括控制器
1、电磁流量计2、进水电导率表3、离子交换树脂床4、比对电导率表5及出水电导率表6；
29.电磁流量计2及进水电导率表3安装在离子交换树脂床4的进水管路上，比对电导率表5安装在离子交换树脂床4的侧面上，且比对电导率表5至离子交换树脂床4底部的垂直距离为离子交换树脂床4高度的15％，出水电导率表6安装在离子交换树脂床4的出水管路上，电磁流量计2、进水电导率表3、比对电导率表5及出水电导率表6通过信号传输线缆与控制器1连接。
30.参考图2，本发明的具体工作原理为：
31.进水通过电磁流量计2及进水电导率表3流入离子交换树脂床4中，通过电磁流量计2测量进水流量q，通过进水电导率表3测量进水电导率κ1，控制器1根据进水电导率κ1计算进水中离子浓度e1；
32.通过出水电导率表6测量出水电导率κ2，控制器1根据出水电导率κ2计算出水中离子浓度e2；
33.将e1和e2的差值δe与流量q相乘，再随运行时间t进行积分计算，得进入离子交换树脂床4的离子负荷a，即：
34.a＝∫
tq×
δe
35.设定离子交换树脂的最大去离子能力为i，当a达到i时，则判定为树脂即将失效，控制器1发出树脂失效预警。
36.通过比对电导率表5测量控制电导率κc，将κc与κ2的比值作为控制参数r：
37.r＝κc/κ238.在正常运行时，r的值保持在1.0，当r偏离1.0时，且a值未达到i时，则控制器1发出树脂失效预警，同时记录此时离子交换树脂床4接纳的离子负荷ai，并利用ai修正i，具体流程参见图2。


技术特征：
1.一种监测离子交换树脂去离子能力的系统，其特征在于，包括控制器(1)、电磁流量计(2)、进水电导率表(3)、离子交换树脂床(4)及出水电导率表(6)；电磁流量计(2)及进水电导率表(3)安装在离子交换树脂床(4)的进水管路上，出水电导率表(6)安装在离子交换树脂床(4)的出水管路上，电磁流量计(2)、进水电导率表(3)及出水电导率表(6)与控制器(1)连接。2.根据权利要求1所述的监测离子交换树脂去离子能力的系统，其特征在于，还包括比对电导率表(5)；比对电导率表(5)安装在离子交换树脂床(4)的侧面上，比对电导率表(5)与控制器(1)连接。3.根据权利要求2所述的监测离子交换树脂去离子能力的系统，其特征在于，比对电导率表(5)至离子交换树脂床(4)底部的垂直距离为离子交换树脂床(4)高度的15％。4.根据权利要求2所述的监测离子交换树脂去离子能力的系统，其特征在于，电磁流量计(2)、进水电导率表(3)、比对电导率表(5)及出水电导率表(6)通过信号传输线缆与控制器(1)连接。5.一种监测离子交换树脂去离子能力的方法，其特征在于，基于权利要求1所述的监测离子交换树脂去离子能力的系统，包括以下步骤：进水通过电磁流量计(2)及进水电导率表(3)流入离子交换树脂床(4)中，通过电磁流量计(2)测量进水流量q，通过进水电导率表(3)测量进水电导率κ1，控制器(1)根据进水电导率κ1计算进水中离子浓度e1；通过出水电导率表(6)测量出水电导率κ2，控制器(1)根据出水电导率κ2计算出水中离子浓度e2；将e1和e2的差值δe与流量q相乘，再随运行时间t进行积分计算，得进入离子交换树脂床(4)的离子负荷a，即：a＝∫
t
q
×
δe设定离子交换树脂的最大去离子能力为i，当a达到i时，则判定为树脂即将失效，控制器(1)发出树脂失效预警。6.根据权利要求5所述的监测离子交换树脂去离子能力的方法，其特征在于，离子交换树脂床(4)的侧面上设置有比对电导率表(5)，比对电导率表(5)与控制器(1)连接。7.根据权利要求6所述的监测离子交换树脂去离子能力的方法，其特征在于，比对电导率表(5)至离子交换树脂床(4)底部的垂直距离为离子交换树脂床(4)高度的15％。8.根据权利要求6所述的监测离子交换树脂去离子能力的方法，其特征在于，通过比对电导率表(5)测量控制电导率κ
c
，将κ
c
与κ2的比值作为控制参数r：r＝κ
c
/κ2在正常运行时，r的值保持在1.0，当r偏离1.0时，且a值未达到i时，则控制器(1)发出树脂失效预警，同时记录此时离子交换树脂床(4)接纳的离子负荷a
i
，并利用a
i
修正i。

技术总结
本发明公开了一种监测离子交换树脂去离子能力的系统及方法，包括控制器、电磁流量计、进水电导率表、离子交换树脂床及出水电导率表；电磁流量计及进水电导率表安装在离子交换树脂床的进水管路上，出水电导率表安装在离子交换树脂床的出水管路上，电磁流量计、进水电导率表及出水电导率表与控制器连接，该系统及方法准确监测离子交换树脂接纳的离子负荷，预测树脂失效时间，在杂质离子穿透树脂前提出预警，防止下游水质受到污染。防止下游水质受到污染。防止下游水质受到污染。


技术研发人员：刘欣 刘玮 贾予平 潘珺 黄茜 钟杰 汪昆 刘继峰
受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司
技术研发日：2022.05.19
技术公布日：2022/10/18