逆流再生陽離子交換器漏鐵原因分析及處理

馬艷紅

中電投新疆能源化工集團(tuán)有限責(zé)任公司烏蘇熱電分公司 新疆烏蘇 833000

摘要：分析了造成#1陽床漏鐵、陰床、混床出口水電導(dǎo)率高的原因，通過對#1陽床內(nèi)部的檢查、檢修，復(fù)蘇了#1陽床樹脂，改善了#1陽床出口水的水質(zhì)。

關(guān)鍵詞：陽床；漏鐵；復(fù)蘇

1 前言

隨著用水需求的年年遞增和水價的不斷上漲，火力發(fā)電廠生產(chǎn)性水費(fèi)成本支出在經(jīng)營性成本中的比例是年年上升。所以，作為火力發(fā)電前期工序的水處理設(shè)備的運(yùn)行工況和方式，就顯的十分重要。而作為除鹽設(shè)備核心部分的陽離子交換器是一級除鹽系統(tǒng)中的一個重要環(huán)節(jié)，其作用主要是讓水通過陽樹脂時發(fā)生離子交換反應(yīng)，從而出去水中的陽離子，陽離子交換樹脂性能的好壞，又直接決定著除鹽設(shè)備的“安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行”。

2 設(shè)備概況

我廠逆流再生陽離子交換器是由江蘇海州水務(wù)生產(chǎn)，本體材質(zhì)是碳鋼襯膠，￠2824*6200mm，樹脂高度（含壓脂層）H=2300mm，工作溫度5-50℃，工作流速20-25m/h，設(shè)計(jì)壓力P=0.60MPa，工作壓力≤0.80 MPa，頂部進(jìn)水裝置：十字管式，濾元管型式為不銹鋼梯形繞絲。底部集水裝置：多孔板水帽。中排裝置：魚翅管式，法蘭連接。再生方式：無頂壓逆流再生。

我廠化學(xué)水處理采用一級除鹽+混床全脫鹽的處理模式，陽床、陰床、混床采用母管制方式運(yùn)行，最大制水量150m3/h。

3 #1陽床出水水質(zhì)劣化原因及分析

陽床出水控制：Na+≤100ug/L，陰床出水控制：電導(dǎo)率≤5.0us/cm，SiO2≤100ug/L，混床出水控制：電導(dǎo)率≤0.2us/cm，SiO2≤20ug/L。

我廠#1陽床再生后測出口水Na+含量18.0 ug/L，陰床出水電導(dǎo)率0.9us/cm--2.0 us/cm，SiO2≤100ug/L，混床出水電導(dǎo)率：0.16 us/cm --0.22us/cm，SiO2；5.5ug/1。而#2，3陽床運(yùn)行時陰床電導(dǎo)率為：0.20us/cm--0.60us/cm，混床出水電導(dǎo)率為0.06us/cm--0.10us/cm，SiO2均為：3ug/1左右。且#1陽床的工作交換容量和再生交換容量明顯降低，再生后小正洗和大正洗的時間都有所延長。以至于#1陽床運(yùn)行周期縮短，周期制水量降低。

3.1陽樹脂周期制水量低、出水質(zhì)量差有以下幾個原因：

3.1.1陽樹脂被污染；包括有機(jī)物污染、鐵污染；

3.1.2陽樹脂被懸浮物、膠體物質(zhì)污堵，造成樹脂表面贓物；

3.1.3再生時再生效果不好：包括再生劑質(zhì)量差、再生流量控制不好、再生濃度控制不好、再生液溫度太低、再生時間短等原因；

3.1.4樹脂被氧化變質(zhì)：

3.1.5壓脂層太少，造成再生時樹脂亂層；

3.1.6沒有及時的大反洗操作、或大反洗強(qiáng)度低，造成樹脂結(jié)塊，引起偏流；

3.1.7壓脂層太少，造成再生時樹脂亂層；

3.1.8底部配水裝置損壞，引起偏流；

3.1.9中排裝置損壞或堵塞引起偏流；

3.1.10中排裝置不水平引起偏流；

究竟是何種原因造成陰床、混床電導(dǎo)率變高，本廠化學(xué)專業(yè)進(jìn)行了多次的分析研究與討論，發(fā)現(xiàn)陽樹脂被污染，#1陽床內(nèi)部裝置或配套管路線有缺陷。

3.2 監(jiān)測結(jié)果

為了證明是陽床樹脂的問題，首先檢查核對混床出口水的電導(dǎo)率是準(zhǔn)確的，我們分別對#1陽床和#2，3陽床運(yùn)行時，陰床，混床出口水的電導(dǎo)率進(jìn)行了為期15天的連續(xù)跟蹤監(jiān)督，結(jié)果如下表；

表1 陰床，混床出口水15天的連續(xù)監(jiān)測結(jié)果

床號

電導(dǎo)值 #1陽床 #2，3陽床

陰床 最大值 2.0us/cm 0.60us/cm

最小值 0.90us/cm 0.20us/cm

混床 最大值 0.22us/cm 0.10us/cm

最小值 0.16us/cm 0.06us/cm

3.3 確定樹脂被鐵污染的原因

3.3.1.在排除陰床本身、除碳塔的原因外造成陰床、混床電導(dǎo)高原因主要有5方面：

3.3.1.水源的含鐵量高的地下水或被鐵污染的地表水；

3.3.1.再生劑中含有鐵雜質(zhì)且超標(biāo)；

3.3.1.陽床出水至除碳塔的鐵管防腐層破損；

3.3.1.進(jìn)水管道或交換器內(nèi)部被腐蝕產(chǎn)生了鐵化物。

3.3.1.底部配水裝置損壞，引起偏流

由于水源，再生劑沒有變化，再生操作有專人負(fù)責(zé)，所以只有（3）、（4）、（5）的可能性最大。

3.2 #1陽床出水至除碳塔的鐵管防腐層是否破損的檢查

從#1陽床大正洗出水測得含鐵量：96.0ug/1，陰床進(jìn)口測得含鐵量也是96.0ug/1，從而判斷陽床出水至除碳塔的鐵管防腐層沒有破損。

經(jīng)過對#1陽床的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了認(rèn)真的分析研究認(rèn)為：#1陽床經(jīng)過再生后出水：

含鈉量：18.0ug/1，含鐵量：96.0ug/1；而#2陽床經(jīng)過再生后出水：含鈉量；16.0ug/1，含鐵量：2.5ug/1；#3陽床經(jīng)過再生后出水：含鈉量；16.0ug/1，含鐵量：2.3ug/1，初步判斷#1陽床漏鐵。

在檢修人員將#1陽床內(nèi)樹脂為石英砂倒出后，底部配水裝置完好，給#1陽床內(nèi)部防腐做電火花實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)在石英砂墊層區(qū)域有五處漏鐵。

3.3 陽樹脂鐵污染鑒別方法

判斷方法一：取少量#1陽床樹脂于新樹脂進(jìn)行顏色比較，新樹脂為淡黃色，#1陽床樹脂顏色有明顯加深，為棕黃色。

判斷方法二：取10mL#1陽床樹脂，于100mL燒杯中，加入30mL8.0%的HCI溶液，緩慢攪拌15min，靜置0.5h，取清液測定鐵含量超標(biāo)。

通過以上兩點(diǎn)判斷：#1陽床樹脂被鐵污染。

4 #1陽床出水水質(zhì)劣化得處理方法和結(jié)果

4.1防腐的處理

檢修人員做修補(bǔ)處理。用環(huán)氧樹脂來防腐。

4.2樹脂的復(fù)蘇

鹽酸復(fù)蘇法：

機(jī)理：強(qiáng)酸性樹脂對陽離子的選擇順序?yàn)椋篎e3+>Fe2+>Ca2+>Mg2+>Na+>H+

用再生的方法通過噴射器向#1陽床進(jìn)入10%的鹽酸，從頂部大反洗出口門測得出液鹽酸濃度在9%以上后，停止進(jìn)酸，并浸泡8小時。頂部大反洗出口門出水這樣做的目的：（1）使得整個陽床內(nèi)樹脂都浸泡在鹽酸溶液中，如果從中排出水，中排以上的樹脂將無法處理；（2）由于陽床內(nèi)水位是滿水位，從底部進(jìn)入的再生液可以攪動樹脂，從而將樹脂間的氣泡趕出去。

4.3 處理前后效果對比

再生#1陽床投入運(yùn)行后于處理前陰床，混床電導(dǎo)率的對比如下表：

#1陽床處理前與處理后陰床，混床電導(dǎo)率對比

床號

電導(dǎo)值 #1陽床處理前 #1陽床處理后

陰床 最大值（uS/m） 2.00 1.00

最小值（uS/m） 0.90 0.20

混床 最大值（uS/m） 0.35 0.10

最小值（uS/m） 0.20 0.06

5 預(yù)防措施

5.1含鐵地下水必須進(jìn)行必要的除鐵處理后，方可進(jìn)入交換器。通常的除鐵方法有：曝氣除鐵法，錳砂過濾除鐵法等。

5.2直接以深井水或自來水為水源時，應(yīng)在陽床進(jìn)水泵前設(shè)置過濾器性產(chǎn)純凈水時，進(jìn)水管道應(yīng)采用不銹鋼管道或其他不含鐵元素的管道，以防流水將一些鐵的腐蝕產(chǎn)物帶進(jìn)交換器。

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