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          離子交換純水系統樹(shù)脂老化導致的問(wèn)題及其處理方法

          2014/12/17 19:15:40點(diǎn)擊:
          某電廠(chǎng)化學(xué)補給水系統為離子交換純水系統,設計出力為80t/h,陰床樹(shù)脂為201×7,投運至今已連續運行近14a,此期間陰床只補充過(guò)1t陰樹(shù)脂。 2000年開(kāi)始,陰床運行6周期后,失效再生,連續再生3次無(wú)法還原徹底,用10%的堿液浸泡1d,出水水質(zhì)仍不合格,電導率為 0.6~0.8μs/cm,二氧化硅為150~200μg/L。造成電廠(chǎng)制除鹽水極其困難,威脅到機組的正常運行。 
          1 原因分析 
            陰床再生不好離不開(kāi)以下五個(gè)方面的原因:一是人員操作錯誤;二是交換器內設備及再生系統故障;三是陰樹(shù)脂有問(wèn)題;四是原水水質(zhì)有污染物;五是再生劑質(zhì)量不好[1]。
           經(jīng)檢查,陰床的再生符合規程要求,操作步驟也正確;再生系統無(wú)故障;再生使用的堿液符合國家標準。原水的 鐵:0.11mg/L,CODMn:1.8mmol/L,鐵及有機物含量低。從故障陰床取出樹(shù)脂,分別用10%的食鹽水、15%的鹽酸浸泡以檢驗有機物污 染和鐵污染[2]。試驗表明:浸泡的食鹽水顏色清亮,陰樹(shù)脂酸浸泡后顏色未變淡,溶出的鐵含量為0.021mg/g干樹(shù)脂,說(shuō)明陰樹(shù)脂未受有機物及鐵的污 染[3]。
            打開(kāi)陰床人孔,全面檢查其內部裝置。進(jìn)水裝置無(wú)損壞,未變形,中排母支管沒(méi)有松動(dòng),未變形,支管開(kāi)孔也未堵塞,中排保持了較好的水平,罐體的襯膠完好。支管的包網(wǎng)孔眼未堵塞。
          交 換器內未發(fā)現異物,但發(fā)現明樹(shù)脂顏色變黑,破碎嚴重,中排以上的樹(shù)脂有的已呈粉末狀,中排下的樹(shù)脂強度很低,用手一捏部分樹(shù)脂即碎,檢查還發(fā)現局部樹(shù)脂有 結塊現象,為此,在中排以下200mm處按均分原則分6個(gè)區采樣,注意采集結塊的樣品。從陰床6個(gè)區采集的陰樹(shù)脂進(jìn)行再生度分析,其結果見(jiàn)表1。 

          表1 陰脂的再生度分析
          檢測項目 1區 2區 3區 4區 5區 6區
          外觀(guān) 結塊、有碎樹(shù)脂 結塊、有碎樹(shù)脂 不結塊、碎樹(shù)脂少 不結塊、碎樹(shù)脂少 結塊不嚴重、有碎樹(shù)脂 未結塊、有碎樹(shù)脂
          再生度/% 45.7 47.6 80.1 80.2 69.4 73.2
            表1清楚地顯示結塊的樹(shù)脂再生度很 低,未結塊的再生度高,1、2、5、6區為交換器靠近筒體壁部分的樹(shù)脂,結塊現象相對嚴重,碎樹(shù)脂多,再生度低,相反交換器中部的3、4區結塊、碎樹(shù)脂少 些,再生度自然高。該廠(chǎng)陰樹(shù)脂運行時(shí)間長(cháng),已步入加速老化期,樹(shù)脂的顏色變深,強度下降,無(wú)法抵抗頻繁的膨脹收縮帶來(lái)的交變應力而破碎。破碎的樹(shù)脂在交換 劑層積累,且其比表面大,吸附力強,易抱團結塊,結塊的樹(shù)脂堿液難以進(jìn)入,并使交換劑層的阻力不均勻,再生液偏流,即再生度差,結塊樹(shù)脂再生度低必將影響 陰床的出水水質(zhì),這就是該廠(chǎng)陰床再生異常的原因。交換器中部結塊少可能與交換器中心流速稍大,且大反洗時(shí)交換器中心部分的碎樹(shù)脂去除較多有關(guān)。 
          交 換器內未發(fā)現異物,但發(fā)現明樹(shù)脂顏色變黑,破碎嚴重,中排以上的樹(shù)脂有的已呈粉末狀,中排下的樹(shù)脂強度很低,用手一捏部分樹(shù)脂即碎,檢查還發(fā)現局部樹(shù)脂有 結塊現象,為此,在中排以下200mm處按均分原則分6個(gè)區采樣,注意采集結塊的樣品。從陰床6個(gè)區采集的陰樹(shù)脂進(jìn)行再生度分析,其結果見(jiàn)表1。 

          表1 陰脂的再生度分析
          檢測項目 1區 2區 3區 4區 5區 6區
          外觀(guān) 結塊、有碎樹(shù)脂 結塊、有碎樹(shù)脂 不結塊、碎樹(shù)脂少 不結塊、碎樹(shù)脂少 結塊不嚴重、有碎樹(shù)脂 未結塊、有碎樹(shù)脂
          再生度/% 45.7 47.6 80.1 80.2 69.4 73.2
            表1清楚地顯示結塊的樹(shù)脂再生度很 低,未結塊的再生度高,1、2、5、6區為交換器靠近筒體壁部分的樹(shù)脂,結塊現象相對嚴重,碎樹(shù)脂多,再生度低,相反交換器中部的3、4區結塊、碎樹(shù)脂少 些,再生度自然高。該廠(chǎng)陰樹(shù)脂運行時(shí)間長(cháng),已步入加速老化期,樹(shù)脂的顏色變深,強度下降,無(wú)法抵抗頻繁的膨脹收縮帶來(lái)的交變應力而破碎。破碎的樹(shù)脂在交換 劑層積累,且其比表面大,吸附力強,易抱團結塊,結塊的樹(shù)脂堿液難以進(jìn)入,并使交換劑層的阻力不均勻,再生液偏流,即再生度差,結塊樹(shù)脂再生度低必將影響 陰床的出水水質(zhì),這就是該廠(chǎng)陰床再生異常的原因。交換器中部結塊少可能與交換器中心流速稍大,且大反洗時(shí)交換器中心部分的碎樹(shù)脂去除較多有關(guān)。 
          2 解決的措施 
           要解決該廠(chǎng)陰床再生的異,F象,根本的方法是陰床更換新的陰離子交換樹(shù)脂。但由于該廠(chǎng)機組多,且對外供汽,除鹽水用量大,除鹽系統長(cháng)期處于滿(mǎn)負荷連續運 轉的狀態(tài),因而很難有更換陰樹(shù)脂的足夠時(shí)間。另外,兩臺陰床更換新樹(shù)脂費用也很大,約53萬(wàn)元;谶@些情況,尋求低廉的處理方法以解決陰床出現的再生異 常問(wèn)題顯得十分的緊迫而又必要。從引起該廠(chǎng)陰床再生異,F象的原因可以看出,解決此問(wèn)題的關(guān)鍵在于消除交換劑層的結塊,清除其中的碎樹(shù)脂。
          2.1 大反洗
           將陰床進(jìn)行徹底的大反洗,清洗至出水清徹,無(wú)碎樹(shù)脂,用正常再生時(shí)倍量的堿液再生。處理后陰床出水的二氧化硅為97.4μg/L,電導率為0.85μs /cm,制水量為1950t。陰床再生后雖然出水水質(zhì)合格,但二氧化硅仍然比正常時(shí)高,另外,很快失效,制水量只有1950t,遠低于正常值。這說(shuō)明大反 洗并不能有效地解決陰床再生異常的問(wèn)題。 
          2.2 堿液空氣擦洗
            大反洗不能有效松散樹(shù)脂層中的結塊物,主要是樹(shù)脂抱團后不易浮到樹(shù)脂 層的面上。為此采用先通入少量的堿液,再進(jìn)行壓縮空氣擦洗,空氣從陰床的底部進(jìn)入,目的是讓那些結塊后深度失效的樹(shù)脂在擦洗中得到初步的還原,同時(shí)破碎的 樹(shù)脂在堿液中更輕,易從樹(shù)脂層中脫出?紤]到陰樹(shù)脂在堿液中易上浮,且樹(shù)脂強度很低,因而壓縮空氣的壓力控制低些,碎樹(shù)脂通過(guò)大反洗除去。具體步驟為:小 反洗→進(jìn)堿→空氣擦洗→正洗→大反洗→再生。
            小反洗:按正常工藝操作,松動(dòng)及清除樹(shù)脂層的污物等,以利于碎樹(shù)脂上浮,防止中排裝置受壓彎曲,要求清洗至水清。
          進(jìn)堿:將陰床的水放盡,通過(guò)再生系統把堿液送入陰床內,堿液的濃度控制在3%~5%,流量不可過(guò)大,不要超過(guò)正常再生流量的80%,陰床堿液的液位控制在樹(shù)脂層上200~400mm。
           空氣擦洗:一般的離子交換器底部無(wú)空氣擦洗裝置,需加裝。該廠(chǎng)兩臺陰床在石英砂墊層上有“十字”型的空氣管,即由兩條φ32開(kāi)有小孔的不銹鋼管制成,呈 十字型布置,管外有兩層包網(wǎng),若無(wú)此裝置可將空氣母管裝在底部的樹(shù)脂裝卸孔處。由于擦洗的樹(shù)脂已近老化,在滿(mǎn)足擦洗效果的前提下應盡量降低空氣的壓力和減 少擦洗時(shí)間,要求空氣壓力控制在0.05MPa左右,擦洗時(shí)間2min,空氣流量為0.2~0.3m3/(m2·min),壓縮空氣應無(wú)油無(wú)雜質(zhì),擦洗后 自然沉降5min,讓碎樹(shù)脂上浮,若樹(shù)脂層不穩定說(shuō)明碎樹(shù)脂未完全分離,應適當延長(cháng)沉降時(shí)間?諝獠料春笕糇屢好嫔呖擅黠@看到碎樹(shù)脂與未破碎樹(shù)脂的分層 現象。
            正洗:5~10min,把堿液濃度降低至0.1%以下,其目的是防止上浮的碎樹(shù)脂抱團及已轉型的陰樹(shù)脂在大反洗的初期跑掉。
            大反洗:去除污物和碎樹(shù)脂,由于陰床中仍有少量的堿液且部分已轉型,因而大反洗的初期流量控制小些,緩慢增大流量,直到反洗無(wú)碎樹(shù)脂。大反洗后按規程再生。
           通過(guò)上述方法處理后,陰床出水的SiO2為45.6μg/L,電導率為0.62μs/cm,制水量為6945t,制水量恢復到以前的水平?紤]到陰樹(shù)脂 破碎無(wú)法避免,為防止碎樹(shù)脂的積累,將原來(lái)運行15個(gè)周期后大反洗一次縮短為10個(gè)周期大反洗一次,大反洗操作采用堿液空氣擦洗。采取這些措施后兩臺陰床 運行近兩年未出現相類(lèi)似的再生異,F象,出水水質(zhì)、制水量穩定,保證了安全供水。 

          3 結語(yǔ) 
            離子交換樹(shù)脂步入快速老化期, 其強度下降,破碎增多,在樹(shù)脂層中易結塊,造成再生液分配不均勻,結塊的樹(shù)脂無(wú)法得到再生,長(cháng)期處于過(guò)度失效,導致陰床運行到一定周期后無(wú)法再生,用堿液 空氣擦洗法能有效解決此問(wèn)題,延緩更換新樹(shù)脂的時(shí)間。當然,離子交換樹(shù)脂步入快速老化階段應考慮更換新樹(shù)脂,這是根本解決問(wèn)題的方法。
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