專利名稱：一種高流速中壓樹(shù)脂床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水處理設(shè)備，尤其是高流速的中壓樹(shù)脂床設(shè)備，筒體流速達(dá)80 120m/h，壓力為PN1. 6至5. OMPa、溫度30°C 85°C，適合于單臺(tái)處理水量為250m3/h 1500m3/h的電站凝結(jié)水精處理和工業(yè)冷凝液回用深度處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在電站凝結(jié)水精處理和工業(yè)冷凝液回用深度處理系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)所需的處理水 量大，處理出水水質(zhì)要求較高，大家均在運(yùn)行設(shè)備的布水均勻性、選擇優(yōu)良的配套設(shè)備來(lái)提 高處理系統(tǒng)的出水水質(zhì)，延長(zhǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行周期。目前，隨著水處理技術(shù)的進(jìn)步和國(guó)內(nèi)加工工 藝和加工設(shè)備的改進(jìn)，在滿足系統(tǒng)出水水質(zhì)和系統(tǒng)運(yùn)行周期的前提下，改進(jìn)設(shè)計(jì)，精細(xì)加工 工藝，來(lái)降低系統(tǒng)運(yùn)行容器及配套設(shè)備的制造成本，在滿足減少運(yùn)行成本的同時(shí)，降低機(jī)組 或系統(tǒng)的投資成本。 目前現(xiàn)有的水處理設(shè)備的進(jìn)水裝置主要為開(kāi)有人孔的整體結(jié)構(gòu)多孔板、支母管。 支母管結(jié)構(gòu)的設(shè)備的布水均勻性差，會(huì)攪動(dòng)容器設(shè)備中裝有的較輕填料樹(shù)脂層，影響處理 出水水質(zhì)和運(yùn)行容器制水周期，同時(shí)由于處理水量大，支母管的管徑較粗，安裝困難，制造 成本較高；開(kāi)有人孔的整體多孔板結(jié)構(gòu)的布水均勻性好，從多孔板的整體受力情況來(lái)看， 多孔板與筒體的焊接處的應(yīng)力集中，一旦多孔板受力，多孔板與筒體的焊接處的焊接接頭 容易拉壞，造成不可修復(fù)的損害，故此種結(jié)構(gòu)對(duì)進(jìn)水沖擊力的要求較高，在滿足進(jìn)水沖擊力 的條件下，多孔板需加厚，多孔板上的人孔安裝困難，否則需在容器設(shè)備上耐中壓的人孔部 件，加工復(fù)雜，制造成本高。 在目前的高流速、大流量的運(yùn)行設(shè)備中，還存在器壁效應(yīng)帶來(lái)的不穩(wěn)定水流，在容
器設(shè)備的進(jìn)水區(qū)，在進(jìn)水擋板的作用下，會(huì)產(chǎn)生一股水流沿著容器筒體壁流入運(yùn)行床體的
下部，進(jìn)入出水區(qū)，影響處理出水質(zhì)量，當(dāng)進(jìn)水壓力越高時(shí)，這種現(xiàn)象會(huì)越明顯。 電站的凝結(jié)水精處理和工業(yè)冷凝液回用深度處理系統(tǒng)中，運(yùn)行容器的進(jìn)水區(qū)壓力
一般為2. 5 4. 5MPa，差壓一般為0. 1 0. 25MPa，則出水區(qū)的壓力一般在2. 4 4. 4MPa之
間，在常規(guī)的運(yùn)行容器中，出水區(qū)一般需要襯膠或采用不銹鋼進(jìn)行防腐，當(dāng)出水區(qū)襯膠時(shí)，
在設(shè)備高度一定的條件下，由于容器襯膠區(qū)需要一定的空間，這必須使設(shè)備的運(yùn)行區(qū)的空
間減小，影響容器設(shè)備的處理能力和處理出水質(zhì)量，若減小出水區(qū)襯膠空間，會(huì)影響襯膠操
作和襯膠質(zhì)量，出水區(qū)采用不銹鋼時(shí)，由于出水區(qū)承受的壓力較高，所采用的不銹鋼件必須
較厚，增加制造成本。 因此，為了解決目前電站凝結(jié)水精處理和工業(yè)冷凝液回用深度處理系統(tǒng)中運(yùn)行容 器的問(wèn)題，從容器設(shè)備設(shè)計(jì)上加以改進(jìn)，不但使運(yùn)行容器設(shè)備的布水、集水均勻，延長(zhǎng)運(yùn)行 容器的運(yùn)行周期，而且方便加工制造，降低制造和運(yùn)行成本，達(dá)到節(jié)能、環(huán)保、節(jié)約經(jīng)濟(jì)的目 的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提出一種高流速中壓樹(shù)脂床，主要用于溫度為85t:以下的大流 量、高流速的中壓凝結(jié)水精處理和工業(yè)冷凝液回用深度處理系統(tǒng)領(lǐng)域，該樹(shù)脂床不僅在高 流速下具有布水、集水均勻的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，對(duì)填料樹(shù)脂層不產(chǎn)生擾動(dòng)，而且能大大降低樹(shù)脂床 的制造成本，具有易于制造、安裝、維護(hù)、提高容器床體出水水質(zhì)和周期制水量，減少了容器 制造成本和操作次數(shù)、樹(shù)脂再生次數(shù)和酸堿耗量，延長(zhǎng)床層樹(shù)脂和容器設(shè)備的使用壽命，大 大降低了機(jī)組凝結(jié)水精處理的投資和運(yùn)行成本，達(dá)到節(jié)能、環(huán)保、節(jié)約經(jīng)濟(jì)的目的。
本發(fā)明技術(shù)方案是一種高流速中壓樹(shù)脂床，包括進(jìn)水口 1、擋水板2、防濺圈3、筒 體4、進(jìn)水裝置5、壓力平衡管6、樹(shù)脂層7、出水裝置8、出水區(qū)9、壓力平衡區(qū)10、平衡區(qū)排水 口 11、出樹(shù)脂口 12、出水口 13、平衡區(qū)排氣口 14、進(jìn)樹(shù)脂口 17 ;筒體4內(nèi)從上到下為進(jìn)水裝 置5、壓力平衡管6、樹(shù)脂層7、出水裝置8、出水區(qū)9、壓力平衡區(qū)10、平衡區(qū)排水口 11 ;在進(jìn) 水區(qū)與出水區(qū)9底部之間設(shè)有壓力平衡管6 ;出樹(shù)脂口 12設(shè)在出水裝置8的最低部；出水 裝置8將樹(shù)脂層7和出水區(qū)9、壓力平衡區(qū)10隔開(kāi)；在進(jìn)水口 1處設(shè)有擋水板2，在擋水板 2外側(cè)設(shè)有防濺圈3 ;進(jìn)水裝置支撐圈15直接焊在筒體4上；壓力平衡區(qū)10設(shè)有平衡區(qū)排 水口 11和平衡區(qū)排氣口 14。 本發(fā)明在高流速中壓樹(shù)脂床進(jìn)水區(qū)和出水區(qū)9底部之間設(shè)有壓力平衡管6，通過(guò) 壓力平衡管6可使壓力平衡區(qū)10的壓力相等于進(jìn)水區(qū)的壓力，出水區(qū)9與壓力平衡區(qū)10的 差壓為進(jìn)出水區(qū)的壓差，出水裝置8所承受的壓力只相當(dāng)于進(jìn)出水區(qū)的差壓，一般為0. l 0. 25MPa，大大降低了設(shè)備制造時(shí)材料成本和加工成本。 本發(fā)明在高流速中壓樹(shù)脂床進(jìn)水口 1處設(shè)有擋水板2，在擋水板2外側(cè)設(shè)有防濺圈 3，防止水流特別是中壓水流沿器壁產(chǎn)生器壁流，直接進(jìn)入出水區(qū)，影響處理出水的水質(zhì)。
本發(fā)明在高流速中壓樹(shù)脂床進(jìn)水裝置采用了筋板式布水裝置，進(jìn)水裝置中的布水 板分成若干塊，每塊寬度方向的兩端設(shè)有加強(qiáng)筋，布水板上的開(kāi)孔按整塊板、一定規(guī)則開(kāi) 孔，但需避開(kāi)筋板，設(shè)有進(jìn)水裝置支撐圈15，每塊進(jìn)水板在筒體內(nèi)安裝連接后與焊在筒體4 上的進(jìn)水裝置支撐圈15用螺栓固定，雙螺母拼緊，固定螺栓點(diǎn)焊在進(jìn)水裝置支撐圈15上。 這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為柔性設(shè)計(jì)，在相同板厚的條件下，帶筋板比平板的承壓能力高，在相同的承 壓能力下，所用的帶筋板的厚度小于平板的厚度，再根據(jù)工程力學(xué)原理，相同外徑和相同厚 度的圓環(huán)板受力大于圓板受力，在相同受力條件下，相同外徑的圓環(huán)板厚度小于圓板厚度。 在受力上，此種結(jié)構(gòu)形式主要的承載力在帶筋進(jìn)水板與進(jìn)水裝置支撐圈的固定螺栓上，鋼 板具有一定的韌性，一旦進(jìn)水裝置受力沖擊，其沖擊力迅速通過(guò)鋼板傳遞至固定螺栓上，固定 螺栓受力后在拉應(yīng)力的作用下斷裂，通過(guò)校準(zhǔn)帶筋布水板和重新配置固定螺栓可以得到修復(fù)；
本發(fā)明高流速中壓樹(shù)脂床出水裝置8將樹(shù)脂層7和出水區(qū)9、壓力平衡區(qū)IO隔開(kāi)， 壓力平衡區(qū)10設(shè)有平衡區(qū)排水口 ll和平衡區(qū)排氣口 14，當(dāng)筒體采用球形容器時(shí)，在平衡區(qū) 與出水裝置之間存在一個(gè)滿水氣室，通過(guò)平衡區(qū)排氣口 14初次排氣，可避免氣團(tuán)效應(yīng)。
高流速中壓樹(shù)脂床的出樹(shù)脂口 12設(shè)在出水裝置8的最低部，有利于樹(shù)脂的卸出， 進(jìn)樹(shù)脂口 17設(shè)在稍偏于筒體中心位置，進(jìn)樹(shù)脂口 17的下部設(shè)有進(jìn)樹(shù)脂擋板16。
本發(fā)明高流速中壓樹(shù)脂床的有益效果(l)在筒體流速為80 120m/h的高流 速下，可在大直徑(DN2000mm DN4000mm)運(yùn)行容器中布水、集水均勻；(2)在承中壓 (PN1. 6 5. OMPa，設(shè)計(jì)溫度30°C 85°C )的運(yùn)行容器設(shè)備中，采用柔性設(shè)計(jì)的帶筋板布水裝置，在滿足布水、集水均勻的同時(shí)，避免了突發(fā)受力沖擊時(shí)產(chǎn)生的不可修復(fù)的損壞，降低 了制造成本；(3)在承中壓(PN1.6 5. 0MPa，設(shè)計(jì)溫度3(TC 85tO的運(yùn)行容器設(shè)備中，采 用平衡設(shè)計(jì)，使出水裝置的受壓為運(yùn)行容器的差壓，大大降低了出水裝置的制造成本；(4) 防濺圈的設(shè)計(jì)，消除了現(xiàn)有容器的器壁效應(yīng)，避免了直流水的產(chǎn)生；(5)運(yùn)行容器填料樹(shù)脂 的進(jìn)出設(shè)計(jì)，提高了填料樹(shù)脂在運(yùn)行容器中的平面度和卸出樹(shù)脂的徹底性。(6)同時(shí)滿足處 理水質(zhì)和降低制造成本和運(yùn)行成本。


圖1為本發(fā)明一種高流速中壓樹(shù)脂床的結(jié)構(gòu)示意圖
圖2為帶筋布水裝置結(jié)構(gòu)示意圖 l進(jìn)水口、2擋水板、3防濺圈、4筒體、5進(jìn)水裝置、6壓力平衡管、7樹(shù)脂層、8出水裝 置、9出水區(qū)、10壓力平衡區(qū)、11平衡區(qū)排水口、12出樹(shù)脂口、13出水口、14平衡區(qū)排氣口、 15進(jìn)水裝置支撐圈、16進(jìn)樹(shù)脂擋板、17進(jìn)樹(shù)脂口 。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明裝置作進(jìn)一步說(shuō)明。 —種高流速中壓樹(shù)脂床，筒體流速達(dá)80 120m/h，設(shè)計(jì)壓力為PN1. 6至5. OMPa、 設(shè)計(jì)溫度3(TC 85。C。 圖l所示為一種高流速中壓樹(shù)脂床，其結(jié)構(gòu)主要包括進(jìn)水口 1、擋水板2、防濺圈3、 筒體4、進(jìn)水裝置5、壓力平衡管6、樹(shù)脂層7、出水裝置8、出水區(qū)9、壓力平衡區(qū)10、平衡區(qū)排 水口 11、出樹(shù)脂口 12、出水口 13、平衡區(qū)排氣口 14、進(jìn)水裝置支撐圈15、進(jìn)樹(shù)脂擋板16、進(jìn) 樹(shù)脂口 17。 高流速中壓樹(shù)脂床的筒體4可采用球形或圓柱形，相同壁厚的容器，球形容器的 耐壓高于圓柱形容器，相同壓力的容器，球形容器的壁厚小于圓柱形壁厚，但圓柱形容器可 不受填料樹(shù)脂層高度的影響，圓柱形直段長(zhǎng)度可根據(jù)樹(shù)脂床層的高度來(lái)確定， 一般為樹(shù)脂 層高度的基礎(chǔ)上高出600 1200mm，當(dāng)填料樹(shù)脂層高度滿足球形容器要求時(shí)，可優(yōu)選用球 形容器，以降低設(shè)備的造價(jià)；筒體4的直徑可根據(jù)處理水量進(jìn)行計(jì)算圓準(zhǔn)；筒體一般用碳鋼 制作，內(nèi)襯防腐層，筒體的厚度根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算圓整取值； 高流速中壓樹(shù)脂床的進(jìn)水口 1、擋水板2和出水口 13是根據(jù)每臺(tái)運(yùn)行容器設(shè)備所 需的處理水量和設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的流速(2. 0 3. 5m/s)計(jì)算圓整得出，進(jìn)水口一般采用碳鋼 襯膠防腐，擋水板和出水口一般采用不銹鋼制作；筒體即容器的厚度要滿足使用壓力容器 的要求，即按照壓力使用條件的規(guī)范設(shè)計(jì)；這方面本發(fā)明不作細(xì)述； 高流速中壓樹(shù)脂床的防濺圈3焊在擋水板2外側(cè)的且焊在筒體4內(nèi)壁上，其直徑 根據(jù)水流通過(guò)擋水板2的水力模型或試驗(yàn)來(lái)確定取值的。當(dāng)筒體4直徑一定時(shí)，進(jìn)水壓力變 化，防濺圈直徑也會(huì)變化，防濺圈直徑一般約為筒體直徑的1/3 1/2，當(dāng)進(jìn)水壓力為3. 2 3. 8MPa時(shí)，其最佳值為2/5 ; 高流速中壓樹(shù)脂床的進(jìn)水裝置5采用筋板式布水裝置(帶加強(qiáng)筋的布水板，用于 承受壓力，且?guī)Р妓椎牟妓?，進(jìn)水裝置中的布水板分成若干塊，每塊寬度方向的兩端 設(shè)有加強(qiáng)筋，布水板的開(kāi)孔按整塊板(在整個(gè)布水面開(kāi)孔)、按規(guī)則均勻開(kāi)孔，但需避開(kāi)筋板，若干塊帶加強(qiáng)筋的布水板構(gòu)成整個(gè)布水面(圓面)，每塊帶筋布水板(截面為槽狀)在
筒體內(nèi)拼成布水面、安裝連接后與焊在筒體4上的進(jìn)水裝置支撐圈15用螺栓固定，雙螺母
拼緊，固定螺栓點(diǎn)焊在進(jìn)水裝置支撐圈15上。進(jìn)水裝置5及支撐圈15的位置即進(jìn)水擋板
2與進(jìn)水裝置5之間的距離是根據(jù)水流通過(guò)擋水板2和防濺圈3后進(jìn)入進(jìn)水裝置5的水力
模型來(lái)確定的，也可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和水力模型來(lái)取值，根據(jù)高度和筒體的直徑來(lái)確定進(jìn)水裝置5
及支撐圈15的外徑。每塊板的加強(qiáng)筋的厚度和寬度是根據(jù)進(jìn)水裝置5的外徑和單位面積
上的受力進(jìn)行計(jì)算來(lái)確定的，加強(qiáng)筋一般厚為6 12mm，寬為50 120mm，加強(qiáng)筋可用板的
折邊或鋼條焊在布水板上，進(jìn)水裝置5和支撐圈15 —般采用不銹鋼制作； 高流速中壓樹(shù)脂床的壓力平衡管6，壓力平衡管是連接在進(jìn)水區(qū)和出水區(qū)之間的
管道，壓力平衡管頂部設(shè)在進(jìn)水區(qū)，并裝有濾帽，螺紋連接在壓力平衡管上，壓力平衡管的
底部焊在開(kāi)有同平衡管內(nèi)徑相當(dāng)?shù)某鏊b置的弧形多孔板上，其中部有兩處通過(guò)連接板固
定在筒體4上，壓力平衡管管徑一般較細(xì)，只需要通水即可，以不影響運(yùn)行容器的填料樹(shù)脂
的裝填和出水裝置集水封頭的安裝為準(zhǔn)；壓力平衡管、濾帽及固定件一般均采用不銹鋼制
作； 高流速中壓樹(shù)脂床的出水裝置8采用了承受進(jìn)出水差壓的本申請(qǐng)人的迷宮式集 水裝置(布水裝置)，迷宮式集水裝置中的弧形多孔板焊在筒體4的下部，弧形多孔板下部 為均勻若干迷宮結(jié)構(gòu)，迷宮結(jié)構(gòu)為同心的方波孔形板的多圈結(jié)構(gòu)圍成，使出水分布均勻，出 水裝置的弧形多孔板將出水區(qū)9、壓力平衡區(qū)10與填料樹(shù)脂層完全隔開(kāi)，整個(gè)出水裝置采 用不銹鋼制作，壓力平衡區(qū)IO靠近底部處設(shè)有平衡區(qū)排水口 ll，在壓力平衡區(qū)IO靠近頂 部設(shè)有平衡區(qū)排氣口 14，其材質(zhì)為碳鋼；高流速中壓樹(shù)脂床的樹(shù)脂層7是通過(guò)進(jìn)樹(shù)脂口 17、 進(jìn)樹(shù)脂擋板16進(jìn)入樹(shù)脂床，通過(guò)設(shè)在出水裝置8最低部的出樹(shù)脂口 12將填料樹(shù)脂輸出體 外，進(jìn)樹(shù)脂口 17設(shè)在稍偏于筒體4中心位置，進(jìn)樹(shù)脂口 17的下部設(shè)有進(jìn)樹(shù)脂擋板16，進(jìn)出 樹(shù)脂口的直徑。 本發(fā)明一種高流速中壓樹(shù)脂床中選用不銹鋼的部件，可采用適合不同介質(zhì)的不銹 鋼制成，也可根據(jù)不同的介質(zhì)選擇造價(jià)相對(duì)低的碳鋼制成，通過(guò)一種高流速中壓樹(shù)脂床的 優(yōu)化設(shè)計(jì)，不但使運(yùn)行容器設(shè)備的布水、集水均勻，延長(zhǎng)運(yùn)行容器的運(yùn)行周期，而且方便加 工制造，降低制造和運(yùn)行成本，達(dá)到節(jié)能、環(huán)保、節(jié)約經(jīng)濟(jì)的目的。
權(quán)利要求
一種高流速中壓樹(shù)脂床，包括進(jìn)水口(1)、擋水板(2)、防濺圈(3)、筒體(4)、進(jìn)水裝置(5)、壓力平衡管(6)、樹(shù)脂層(7)、出水裝置(8)、出水區(qū)(9)、壓力平衡區(qū)(10)、平衡區(qū)排水口(11)、出樹(shù)脂口(12)、出水口(13)、平衡區(qū)排氣口(14)、進(jìn)水裝置支撐圈(15)、進(jìn)樹(shù)脂擋板(16)、進(jìn)樹(shù)脂口(17)；其特征為筒體(4)內(nèi)從上到下為進(jìn)水裝置(5)、壓力平衡管(6)、樹(shù)脂層(7)、出水裝置(8)、出水區(qū)(9)、壓力平衡區(qū)(10)、平衡區(qū)排水口(11)；出樹(shù)脂口(12)設(shè)在出水裝置(8)的最低部；出水裝置(8)將樹(shù)脂層(7)和出水區(qū)(9)、壓力平衡區(qū)(10)隔開(kāi)；在進(jìn)水口(1)處設(shè)有擋水板(2)，在擋水板(2)外側(cè)設(shè)有防濺圈(3)；進(jìn)水裝置支撐圈(15)直接焊在筒體(4)上；壓力平衡區(qū)(10)設(shè)有平衡區(qū)排水口(11)和平衡區(qū)排氣口(14)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高流速中壓樹(shù)脂床，其特征在于筒體(4)為球形或圓柱形； 圓柱形的直段長(zhǎng)為樹(shù)脂層高度的基礎(chǔ)上加600 1200mm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高流速中壓樹(shù)脂床，其特征在于筒體直徑為DN2000mm至 DN4000mm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高流速中壓樹(shù)脂床，其特征在于擋水板(2)外側(cè)設(shè)有防濺圈 (3)，其直徑為筒體直徑的1/3 1/2。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的高流速中壓樹(shù)脂床，其特征在于擋水板(2)外側(cè)設(shè)有防濺圈 (3)，直徑為筒體直徑的2/5。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高流速中壓樹(shù)脂床，其特征在于在進(jìn)水區(qū)與出水區(qū)(9)底部 之間設(shè)立壓力平衡管(6);在進(jìn)水區(qū)的壓力平衡管(6)上設(shè)有濾帽，壓力平衡管(6)固定在 筒體(4)上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高流速中壓樹(shù)脂床，其特征在于其出水裝置(8)為進(jìn)出水差 壓的迷宮式集水裝置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高流速中壓樹(shù)脂床，其特征在于進(jìn)水裝置(5)為布水板，布水 板分成若干塊，每塊寬度方向的兩端設(shè)有加強(qiáng)筋，加強(qiáng)筋厚為6 12mm，寬為50 120mm。
全文摘要
一種高流速中壓樹(shù)脂床，包括進(jìn)水口(1)、擋水板(2)、防濺圈(3)、筒體(4)、進(jìn)水裝置(5)、壓力平衡管、樹(shù)脂層、出水裝置、出水區(qū)(9)、壓力平衡區(qū)、平衡區(qū)排水口、出樹(shù)脂口、出水口、平衡區(qū)排氣口(14)、進(jìn)水裝置支撐圈、進(jìn)樹(shù)脂口；出樹(shù)脂口設(shè)在出水裝置的最低部；出水裝置將樹(shù)脂層和出水區(qū)、壓力平衡區(qū)隔開(kāi)；在進(jìn)水口處設(shè)有擋水板，在擋水板外側(cè)設(shè)有防濺圈；進(jìn)水裝置支撐圈直接焊在筒體上；壓力平衡區(qū)設(shè)有平衡區(qū)排水口和平衡區(qū)排氣口。其效果是在筒體流速為80～120m/h的高流速下，可在大直徑運(yùn)行容器中布水、集水均勻；采用柔性設(shè)計(jì)的帶筋板布水裝置，同時(shí)滿足處理水質(zhì)和降低制造成本和運(yùn)行成本。
文檔編號(hào)C02F1/00GK101792188SQ20101011848
公開(kāi)日2010年8月4日 申請(qǐng)日期2010年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月5日
發(fā)明者南曉東, 袁勁梅 申請(qǐng)人:南京中電聯(lián)環(huán)保股份有限公司