軟化水設備在鍋爐系統(tǒng)中的應用

張笑非

（河北白沙煙草有限責任公司保定卷煙廠，保定 071000）

1 水處理的內(nèi)涵

通常來說，通過使用一些物理或者化學的手段，把水里面的一些與生產(chǎn)、生活毫不相關(guān)甚至會起負面作用的物質(zhì)去除，那么這個過程就被我們稱為水處理。為了某些特定的用途和一些特殊的生產(chǎn)項目，我們在水處理過程中會對水進行沉降、過濾、混凝、阻垢等水質(zhì)調(diào)節(jié)工作。水幾乎與所有社會活動相關(guān)，生活、生產(chǎn)都離不開水，所以水處理所涉及到的應用范圍非常廣泛。

2 軟化水在鍋爐系統(tǒng)中的重要性

在工業(yè)鍋爐中，一般來說，在水環(huán)節(jié)中用到的水絕大多數(shù)都是選擇的自來水，而眾所周知的是，自來水很硬，處理過程中稍有不當，就會造成鍋爐中結(jié)垢、腐蝕、排污量增加甚至是爆管等等一系列問題，輕則降低鍋爐熱效率，增加人工成本，重則隨時會觸發(fā)危險事故發(fā)生。那么水處理的目的，則是為了通過物理的、化學的科學嚴謹?shù)姆绞椒椒ǎ瑏沓プ詠硭锩娴逆V、鈣離子，通過這樣的方式來降低水的硬度，達到軟化水的目的。鍋爐系統(tǒng)的正常運行是離不開水處理這個環(huán)節(jié)的，軟化水設備在鍋爐系統(tǒng)中既能確保鍋爐系統(tǒng)整體運作的安全性，又能夠最大化實現(xiàn)其節(jié)能效果，功不可沒。

3 軟化水原理

我們都知道，軟化水就是降低水的硬度，其實軟化水系統(tǒng)是由三個部分組成的：離子交換部分、鹽再生部分以及控制部分。整個軟化系統(tǒng)中起到核心作用的是離子交換部分，而整個軟化系統(tǒng)的工作原理其實也就是離子交換這樣一項技術(shù)。什么意思呢？簡單來說就是離子交換樹脂，硬水中主要是鈣離子和鎂離子，所以我們一般是采用陽離子來和樹脂進行交換。置換出水中的Ca2+、Mg2+，如果說鈣離子和鎂離子越來越多的話，那么樹脂在軟化系統(tǒng)中的作用能力也會逐漸變?nèi)?，因此，每隔一段時間，我們都會定期用鹽來處理一下樹脂，其目的就是為了恢復樹脂置換陽離子的性能。一般情況下，控制部分的整套系統(tǒng)都是全自動的，鹽再生這個步驟一般也是自動進行的。

作為一種聚合物，離子交換樹脂里面攜帶了大量的用于交換離子的功能性基團，這種基團的置換能力非常強，一般來說，帶有鈉離子的這種離子交換樹脂被投放到非常硬的水里面，馬上就釋放出很多的鈉離子，從而讓他的功能基團可以順利地與鈣、鎂離子進行結(jié)合，降低鈣鎂離子的濃度，把硬水變成我們大家想要得到的軟水。以上就是軟水設備的一個簡單的工作過程描述。

當鎂鈣離子結(jié)合走一大部分功能基團時，剩余未被結(jié)合的功能基團數(shù)量減少，此時樹脂的結(jié)合能力下降就稱為軟化能力下降，這時候我們一般會用高濃度的氯化鈉溶液來釋放出鈣鎂離子，從而恢復樹脂的結(jié)合能力，這個過程就是我們所說的再生。

4 軟化水設備

市面上使用的軟化水設備類型較多，我們這里選擇一種比較先進的全自動的軟化水設備進行講解。

此套設備的核心原件是液壓多路閥與控制器，主要系統(tǒng)分為三部分：有交換系統(tǒng)，有控制系統(tǒng)，還有鹽液系統(tǒng)。整個操作過程都是通過使用微型計算機來對控制器進行作用，從而再通過控制器實現(xiàn)對多路閥的控制。大致的工藝流程為：軟化→再生→清洗→正洗。采用了一臺微型計算機對應一臺交換柱、一臺控制器、一臺液壓多路閥，生產(chǎn)過程可連續(xù)不間斷進行。另外，整套系統(tǒng)還設有備用的手動操作系統(tǒng)，從而確保生產(chǎn)正常。

詳細工藝流程如下：

1.運行狀態(tài)——2.松床狀態(tài)——3.停止狀態(tài)——4.再生狀態(tài)——5.清洗狀態(tài)——6.正洗狀態(tài)——1.運行狀態(tài)

運行狀態(tài)：運行狀態(tài)是指生產(chǎn)水的過程。這個過程的具體操作與時間需根據(jù)現(xiàn)場實際用水的硬度來決定。

松床狀態(tài)：在絕大多數(shù)浮動床工藝設備中，自來水的進水方向都是位于我們交換罐的最下方，在交換罐里面進行軟化，軟化結(jié)束后再由最上方流出，在整個制水過程結(jié)束后，我們就要開始再生，為了保證再生的效果，樹脂層不能快速地流過罐內(nèi)，為了節(jié)約成本，又不能將罐內(nèi)全部充滿樹脂，所以我們常用一小股水流在樹脂下面（利用樹脂的密度小于水的密度）托著樹脂緩慢下落，這一過程的持續(xù)時間大約維持在五分鐘左右。

停止狀態(tài)：當水位水箱內(nèi)部的水量最高接觸面超過安全水位線的時候，水箱會發(fā)出安全警報，微型計算機控制器就會發(fā)出指令，強行讓多路閥控制器轉(zhuǎn)換到停止狀態(tài)，關(guān)閉各個閥口，結(jié)束整個生產(chǎn)過程。

再生狀態(tài)：將鹽水加入到以及參與置換的樹脂中的狀態(tài)就是再生狀態(tài)?，F(xiàn)代先進的設備大多數(shù)采用的是噴射注入法，在罐體內(nèi)部都裝有鹽水噴射器。在整個再生過程中，鹽水流動的速度越慢越好，這個過程的時間一般控制在30分鐘左右，具體時間與鹽水的濃度有關(guān)。

清洗狀態(tài)：這個狀態(tài)也被稱為置換。將軟水注入用鹽水洗過的樹脂中的過程就是清洗狀態(tài)，在這個過程中，仍然有大量的鈣鎂離子會與鈉離子發(fā)生交換，所以從實際來看，這個過程才是生產(chǎn)的主要過程，所以被很多人稱為置換過程。時間在30分鐘左右。

剛剛文中向大家介紹的就是整個軟化水設備的詳細工藝流程以及每一個步驟的工作原理。這一套設備在鍋爐系統(tǒng)中是必不可少的，在這一套設備的運作下，鍋爐補水的硬度得到了非常有效的控制，我們前文中講過，鍋爐用水如果不加以轉(zhuǎn)化就直接采用自來水的話，輕則提高成本，重則可能觸發(fā)較大事故，后果都是非常嚴重的。而一旦在鍋爐補水環(huán)節(jié)做好了軟化水處理，則可以大大降低爆管現(xiàn)象發(fā)生的概率。