利用除碳器提高陰離子交換器周期制水量的應(yīng)用

史春霞（華電龍口發(fā)電股份有限公司，山東　煙臺　265700）

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利用除碳器提高陰離子交換器周期制水量的應(yīng)用

史春霞
（華電龍口發(fā)電股份有限公司，山東煙臺265700）

摘要：通過對原有水處理系統(tǒng)加裝除碳器，有效降低了陰離子交換器入口水中CO2含量，陰離子交換器周期制水量明顯增加，年節(jié)約設(shè)備運行費用約32萬元，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

關(guān)鍵詞：除碳器；CO2含量；制水量；經(jīng)濟(jì)效益

1　前言

華電龍口發(fā)電股份有限公司裝機(jī)容量為4*220WM，日均鍋爐補(bǔ)水率約3000噸。公司現(xiàn)有水處理系統(tǒng)采用三級除鹽系統(tǒng)，即反滲透系統(tǒng)+二級除鹽系統(tǒng)。水處理系統(tǒng)水源為當(dāng)?shù)氐叵滤?，堿度一般為3.5 mmol/L左右，最大產(chǎn)水量300 t/h。水處理工藝流程為：

水源→機(jī)械過濾→反滲透→陽離子交換器→弱陰離子交換器→強(qiáng)陰離子交換器→混合離子交換器

水處理系統(tǒng)主要通過離子交換除鹽對原水中的陰陽離子進(jìn)行去除，主要作用原理如下：

由于公司采用地下水為供水水源（堿度3.5 mmol/L左右），碳酸氫鹽含量較高，經(jīng)陽離子交換器處理后，陽離子交換床出水中陽離子全部轉(zhuǎn)化為H+，HCO3-全部轉(zhuǎn)化為CO2。CO2進(jìn)入陰離子交換器，使大量陰離子基團(tuán)被消耗，從而使陰離子交換器運行周期縮短，周期制水量減少，再生次數(shù)增多，再生用堿量增大。為有效改變這一情況，有效提高陰離子交換器周期制水量，降低再生用堿量，公司對原水處理系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)備改造，在每套陰離子交換器前各加裝一套鼓風(fēng)除碳器。改造后的水處理流程為：

水源→機(jī)械過濾→反滲透→陽離子交換器→鼓風(fēng)除碳器→弱陰離子交換器→強(qiáng)陰離子交換器→混合離子交換器

2　鼓風(fēng)除碳器工作原理

CO2在水中溶解度服從于亨利定律，即在一定溫度下氣體在溶液中的溶解度與液面上該氣體的分壓成正比。鼓風(fēng)除碳器利用風(fēng)機(jī)強(qiáng)制鼓入空氣，通過填料和噴淋裝置，使空氣與水充分接觸。因CO2在空氣中分壓較小，僅為0.03%左右，水、氣接觸過程中，水中CO2不斷逸出，從而達(dá)到去除水中CO2的目的。經(jīng)除碳器處理后，水中殘留CO2可達(dá)到10mg/L以下。

3　除碳器設(shè)備及除碳效果

3.1設(shè)備設(shè)置

公司現(xiàn)有離子除鹽設(shè)備三套，設(shè)備改造過程中，在弱陰離子交換器前分別安裝一套除碳設(shè)備。主要設(shè)備及相關(guān)參數(shù)如下：

3.1.1除碳器

設(shè)備直徑（高度×外徑×壁厚）：4500mm×1512 mm×6mm，內(nèi)壁采用半硬橡膠雙層襯膠，襯膠厚度5mm（內(nèi)層2mm +外層3mm）；配水裝置采用母支管式，填料承托為PVC柵格板式，噴淋密度正常為60m3/（m2.h）；內(nèi)部填料采用φ50塑料多面空心球，填料高度2000mm，設(shè)計出力100t/h。

3.1.2除碳器中間水箱

三臺除碳器共用一臺除碳器中間水箱，水箱體積30m3，設(shè)備尺寸（長×寬×高）5m×2.4m×2.5m，內(nèi)部采用半硬橡膠雙層襯膠，襯膠厚度5mm（2mm+3mm內(nèi)層2mm +外層3mm）；

3.1.3配套風(fēng)機(jī)

三臺除碳器配套風(fēng)機(jī)均采用CQ21-J風(fēng)機(jī)，額定供風(fēng)量4000m3/h（滿足除碳器氣水比20～30要求），進(jìn)出風(fēng)口公稱直徑400mm， 配套管道內(nèi)部均采用飽和環(huán)氧樹脂防腐處理。

3.2除碳效果分析

選取#3除碳器為分析對象，對除碳器安裝前后8個制水周期內(nèi)弱陰離子交換器入口水中CO2含量進(jìn)行測定（除碳器安裝后，弱陰離子交換器入口即為除碳器出口），具體數(shù)據(jù)見圖1。通過圖1可以看出，加裝除碳器后，水中CO2含量由平均50 mg/L降低至平均6 mg/L，含量明顯降低，并達(dá)到設(shè)計要求。

3.3周期制水量分析

選取#3除碳器安裝前后，#3陰離子交換器周期制水量，具體見圖2。由表可以看出，安裝除碳器后，陰離子交換器周期制水量明顯提高，由改造前平均約9000 t/周期，上升至約46500 t/周期，基本與陽離子交換器周期制水量平衡，設(shè)備運行時間明顯增長。

4　效益分析

按照日均制水量3000 t/d，周期堿液使用量1.2 t/次，每噸離子膜堿（現(xiàn)再生使用堿液即為離子膜堿）3000元，除碳器安裝前、后，平均周期制水量分別為9000 t/周期和46500 t/周期，除碳器設(shè)計出力100 t/h。通過以上數(shù)據(jù)可知：

全年可節(jié)約再生堿費用：

3000×（3000×365÷9000-3000×365÷46500）×1.2=35.3 萬元/年

除碳器安裝后，風(fēng)機(jī)運行增加的耗電費用為（風(fēng)機(jī)電機(jī)功率5.5 kW，電價以0.5元/度計）：

5.5×3000÷1000×365×0.5=3.0萬元/年

通過以上數(shù)據(jù)可知，除碳器安裝后，水處理系統(tǒng)每年可節(jié)約費用超過32萬元/年。

除此之外，隨著再生次數(shù)的減少，再生用水量減少，費用和人員工作量降低。

5　結(jié)束語

華電龍口公司通過對原有水處理系統(tǒng)加裝除碳器，有效降低了陰離子交換器入口水中CO2，含量，陰離子交換器周期制水量有平均9000 t/周期增加到46500 t/周期，周期制水量明顯提升。每年可節(jié)約設(shè)備費用約32萬元，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

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DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.11.213

作者簡介：史春霞（1977-），女，山東乳山人，大專，助理工程師，研究方向：電廠化學(xué)。