固定床離子交換除鹽系統(tǒng)的應(yīng)用探究

楊魁

（遼寧紅沿河核電有限公司，遼寧 大連 116000）

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的日新月異，各種高新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，有力地推動(dòng)了我國(guó)固定床離子交換除鹽系統(tǒng)的迅猛發(fā)展。然而，在固定床離子交換除鹽系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，也出現(xiàn)了不少問(wèn)題，這就需要積極探索有針對(duì)性的解決措施，使固定床離子交換除鹽系統(tǒng)可以更好地運(yùn)行。

1 固定床離子交換除鹽系統(tǒng)在應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題

1．1 再生消耗增加的問(wèn)題

在一級(jí)除鹽系統(tǒng)中，由于陰陽(yáng)離子交換器很容易受到各種因素的影響，導(dǎo)致陰陽(yáng)離子交換器經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)再生次數(shù)增加的問(wèn)題，這就會(huì)造成陰陽(yáng)離子交換器的運(yùn)轉(zhuǎn)周期大幅降低。所以，在實(shí)際的應(yīng)用中，想要使除鹽水可以被更加合理的應(yīng)用，就需要不斷對(duì)使用方案進(jìn)行改進(jìn)，從而會(huì)造成陰陽(yáng)離子交換器再生時(shí)使用再生液的數(shù)量不斷發(fā)生改變，這就極大地增加了再生自耗水量。并且，還會(huì)大量消耗一級(jí)除鹽系統(tǒng)的再生液，這些都會(huì)造成使用成本的增加。

1．2 制水周期的問(wèn)題

一級(jí)除鹽系統(tǒng)是固定床離子交換除鹽系統(tǒng)之中的重要組成部分，由于這個(gè)系統(tǒng)的工作模式就是為母管制水，這就導(dǎo)致相關(guān)工作人員需要依靠陰陽(yáng)離子交換器，才可以對(duì)其準(zhǔn)確判斷。然而，一旦陰陽(yáng)離子交換器出現(xiàn)失效的問(wèn)題，就會(huì)導(dǎo)致一級(jí)除鹽系統(tǒng)出現(xiàn)分別再生的情況。而且，相關(guān)工作人員需要利用監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)設(shè)備出水的鈉離子含量、析出水的二氧化硅含量以及陰離子交換器出水在線(xiàn)電導(dǎo)率進(jìn)行監(jiān)測(cè)。所以，通常情況下工作人員會(huì)結(jié)合自身的工作經(jīng)驗(yàn)以及系統(tǒng)的原始設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，對(duì)其狀態(tài)進(jìn)行判斷。通常情況下，陰陽(yáng)離子交換器的制水周期在20h的情況下，那么陰陽(yáng)離子交換器批量制水量就會(huì)達(dá)到2100m3。但是，在固定床離子交換除鹽系統(tǒng)運(yùn)行的早期，一級(jí)除鹽系統(tǒng)中的全部陰陽(yáng)離子交換器都能夠符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。然而，通過(guò)觀察近些年來(lái)我國(guó)企業(yè)在使用固定床離子交換除鹽系統(tǒng)的過(guò)程中，往往會(huì)出現(xiàn)各種問(wèn)題，造成制水周期不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

2 導(dǎo)致固定床離子交換除鹽系統(tǒng)在應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題的原因

2．1 再生液溫度

離子交換器的運(yùn)行周期與再生效果有著十分緊密的聯(lián)系。這是因?yàn)槿缫乖偕鷷r(shí)離子擴(kuò)散速度增加，可以通過(guò)提升再生液的溫度來(lái)進(jìn)行，這十分有利于再生環(huán)節(jié)的運(yùn)行。并且，通過(guò)對(duì)氫氧化鈉溶液進(jìn)行預(yù)熱處理，可以使再生陰離子交換樹(shù)脂，從而可以有效提升硅酸性陰樹(shù)脂的使用效果。由于在對(duì)氯化氫溶液預(yù)熱時(shí)，需要使其處于一定的溫度才可以進(jìn)行再生陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的過(guò)程，以獲取樹(shù)脂中的鐵以及氧化物。

2．2 無(wú)頂壓操作

為了使固定床離子交換除鹽系統(tǒng)的逆流再生效果得到保證，并為了避免在置換以及再生的過(guò)程中離子交換樹(shù)脂發(fā)生亂層現(xiàn)象，通常會(huì)在再生環(huán)節(jié)中使用氣頂壓措施，這樣就可以防止離子交換器在再生的過(guò)程中出現(xiàn)亂層現(xiàn)象。但是，由于固定床離子交換除鹽系統(tǒng)受到很多客觀因素的影響，通常情況沒(méi)有使用氣頂壓設(shè)施。同時(shí)，往往系統(tǒng)操作人員會(huì)使用手動(dòng)再生的模式，這就導(dǎo)致再生液的濃度以及時(shí)間會(huì)因?yàn)椴僮魅藛T操作方式的差別出現(xiàn)極大的差異，導(dǎo)致離子交換器的再生作用效果受到極大影響。

2．3 原水溫度

通過(guò)實(shí)踐應(yīng)用的結(jié)果我們發(fā)現(xiàn)，在冬天使用固定床離子交換除鹽系統(tǒng)時(shí)，因?yàn)闅鉁剡^(guò)于寒冷的原因，就會(huì)減慢一級(jí)除鹽系統(tǒng)陰陽(yáng)離子交換器的周期，之所以會(huì)出現(xiàn)這種問(wèn)題，是由于固定床離子交換除鹽系統(tǒng)不僅有離子交換除鹽的模式，而且在離子交換時(shí)，會(huì)造成樹(shù)脂顆粒和水溶液直接接觸，隨之導(dǎo)致陰陽(yáng)離子出現(xiàn)擴(kuò)散的問(wèn)題。而相關(guān)工作人員在這種情況下，往往需要通過(guò)提升原水溫度的方式，使液膜與孔道的擴(kuò)散速度得到提升。而由于原水溫度提升，就會(huì)使離子的交換反應(yīng)速度變快，這就會(huì)導(dǎo)致離子交換反應(yīng)發(fā)生質(zhì)出現(xiàn)極大的變化。并且，在固定床離子交換除鹽系統(tǒng)中，因?yàn)槌}系統(tǒng)所使用的原水是生產(chǎn)水，然而在低溫的環(huán)境中，生產(chǎn)水無(wú)法很好的進(jìn)行離子交換反應(yīng)。

3 優(yōu)化固定床離子交換除鹽系統(tǒng)的具體措施

3．1 應(yīng)對(duì)各種問(wèn)題的具體措施

（1）提升陰離子交換器再生液溫度。由于陰離子交換器需要使用濃度在30%的氫氧化鈉溶液與除鹽水進(jìn)行稀釋后，才會(huì)產(chǎn)生化學(xué)作用。所以，想要提升陰離子交換器的再生效果，就可以對(duì)堿儲(chǔ)槽以及堿管線(xiàn)進(jìn)行改造，在其中增加低壓蒸汽伴熱管線(xiàn)，這樣就可以利用低壓蒸汽使氫氧化鈉溶液的溫度大幅提升，不僅能夠有效增加洗脫率，還可以有效的防止氫氧化鈉溶液在低溫的情況下出現(xiàn)結(jié)晶的問(wèn)題，這樣就可以充分保證陰離子交換樹(shù)脂的效果。

（2）提升頂壓操作。企業(yè)在使用固定床離子交換除鹽系統(tǒng)的過(guò)程中，需要對(duì)陰離子交換器設(shè)置進(jìn)行調(diào)整，這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)陰離子交換器雖然有氣動(dòng)閥，然而氣動(dòng)閥卻只有2個(gè)開(kāi)關(guān)，這就對(duì)調(diào)整頂壓的進(jìn)氣量帶來(lái)了很大的影響，一旦空氣管網(wǎng)壓力出現(xiàn)任何波動(dòng)，都會(huì)極大影響頂壓壓力的穩(wěn)定，致使相關(guān)設(shè)備無(wú)法正常工作。這就可以通過(guò)對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，使將手動(dòng)閥門(mén)放到原有氣動(dòng)閥之前，這樣離子交換器在再生的過(guò)程中，就能夠很好的對(duì)空氣壓力以及空氣量進(jìn)行合理的調(diào)整，使頂壓可以一直處于正常的工作狀態(tài)。

（3）提升原水溫度。在固定床離子交換除鹽系統(tǒng)中可以將冷凝液換熱器添加到系統(tǒng)之中，能夠?qū)⑵渥鳛樵陉?yáng)離子交換器產(chǎn)生作用之前，除鹽系統(tǒng)與原水進(jìn)行回收的設(shè)備。并且，在冷凝液的換熱環(huán)節(jié)中，可以有效的提升原水的溫度。通過(guò)實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)，在室外溫度處于0℃的情況下，對(duì)原水進(jìn)行換熱之后，保證原水的水溫可以超過(guò)20℃，這樣的原水溫度十分適合離子的交換反應(yīng)。

3．2 離子交換器再生操作的優(yōu)化措施

（1）再生智能監(jiān)控系統(tǒng)。在應(yīng)用固定床離子交換除鹽系統(tǒng)的過(guò)程中，將再生智能監(jiān)控系統(tǒng)放入其中，能夠?qū)υ偕旱臐舛扰c流速進(jìn)行全面的監(jiān)控，一旦出現(xiàn)任何問(wèn)題，都可以通過(guò)系統(tǒng)優(yōu)化再生液，這樣就可以有效避免出現(xiàn)分層現(xiàn)象，還使得再生液的濃度梯度也得到很好的保證，使單一的再生模式得以改善，可以有效防止發(fā)生二次污染問(wèn)題。同時(shí)，還可以合理的分配利用再生液的量，有效避免初選浪費(fèi)的問(wèn)題。尤其是在操作再生離子交換器時(shí)，相關(guān)工作人員可以利用智能再生操作平臺(tái)開(kāi)展相關(guān)工作，對(duì)系統(tǒng)的每一次再生都能準(zhǔn)確、及時(shí)的進(jìn)行監(jiān)測(cè)，將再生液的濃度數(shù)據(jù)全面的顯示出來(lái)，從而可以不斷對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，使其保持在正常的范圍之內(nèi)，不僅可以大幅優(yōu)化再生效果，還可以使再生濃度可以產(chǎn)生梯度分布的現(xiàn)象。并且，為了可以防止出現(xiàn)再生消耗過(guò)大的情況，相關(guān)工作人員可以根據(jù)其實(shí)際情況，及時(shí)的添加樹(shù)脂，還可以定期復(fù)蘇離子交換樹(shù)脂，切實(shí)的增強(qiáng)再生條件，這樣就可以有效的增強(qiáng)離子交換樹(shù)脂的再生度，提升固定床離子交換除鹽系統(tǒng)的使用效率。

（2）自動(dòng)再生操作。維護(hù)人員在清理離子交換器附屬的氣動(dòng)閥時(shí)，需要首先對(duì)阻止自動(dòng)程序運(yùn)行的閥門(mén)進(jìn)行維修，保證其可以處于正常的工作狀態(tài)，還要充分利用再生智能監(jiān)控系統(tǒng)，使離子交換器自動(dòng)再生程序能夠獲得進(jìn)一步的優(yōu)化，從而使其反洗時(shí)間、放水時(shí)間以及置換時(shí)間都可以得到很好的改善。需要注意的是，要將陰離子交換器再生時(shí)的大反洗及時(shí)地轉(zhuǎn)變?yōu)樾》聪床僮?，還要積極添加頂壓操作，這樣就可以很好地改善系統(tǒng)排水以及置換的時(shí)間。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在固定床離子交換除鹽系統(tǒng)之中，離子交換樹(shù)脂將必然會(huì)出現(xiàn)老化或者污染的問(wèn)題，這就會(huì)導(dǎo)致樹(shù)脂的性能受到極大的影響，導(dǎo)致離子交換器的制水周期大幅降低，引發(fā)再生消耗過(guò)大的問(wèn)題，還會(huì)造成出水的水質(zhì)大幅降低等各種問(wèn)題。這就需要相關(guān)工作人員不僅要定期復(fù)蘇離子交換樹(shù)脂，還要對(duì)缺失嚴(yán)重的區(qū)域及時(shí)增補(bǔ)新樹(shù)脂，從而使離子交換樹(shù)脂的再生度可以處于一種合適的區(qū)間范圍之內(nèi)，以此可以充分保證離子交換器的再生效果不受到任何影響。