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运行及再生操作中的失误

1. 再生液漏入除盐水中。

再生液漏入除盐水中的情况是屡见不鲜的。再生液的漏入会造成出水严重恶化,其后果是十分严重的。漏入的主要原因是该设备的再生液入口门未关闭、再生液入口门不严密或气动阀门因压缩空气压力低而漏泄等。

当用离子交换器的进水门调节流量运行时,交换器内部压力较低,若再生系统因再生其它设备而启动,则此时再生液的压力高于交换器内的压力。这种情况下,有可能发生再生液漏入交换器的问题。为防止此类问题的发生,可以采用交换器出口门调节流量的方式运行。此时,交换器内的压力可以保持0.4~0.6Mpa,而酸、碱喷射器的出口压力一般只有0.2~0.3Mpa,即使再生液入口门不严密,也不会发生再生液漏入交换器的问题。在使用酸、碱计量泵配置再生液的系统中,再生液的压力可能接近生(清)水泵的出口压力,可采用截流排放的方法防止再生液漏入交换器。

2. 离子交换器过度失效。

离子交换器运行过程中,失效时未能及时发现,以致造成出水质量恶化是经常发生的。阳床过度失效会使出水的含钠量明显增大,严重时还可能造成硬度的漏过;阴床失效主要是硅酸的漏过,严重时会发生强酸的漏过,造成除盐水系统,甚至热力设备的腐蚀。

防止过度失效的办法有:

(1) 加强监督出水质量,交换器接近失效时,要缩短两次测定的间隔时间,直至连续取样测定。

(2) 采用规定周期产水量的方法,并保留足够的安全因数。这种方法简化了监督交换器试销的测定,但是,它会使再生剂耗量略有增高。同时,当原水含盐量突然增高时,也会造成出水质量的恶化。

(3) 采用在线化学成分分析仪表监督出水质量是安全可靠的方法。阳床可使用差值电导式失效监督仪;阴床最好能使用微量硅酸根自动分析仪表,但因价格昂贵,影响了它的推广使用。因此出水应装设工业电导仪,它不仅能监督单元系统中阴床的失效,而且还可以及时发现再生液漏入等问题。

3. 再生液质量不良的影响。

再生液的质量直接影响着交换器的再生效果和树脂的寿命。但是,在实际运行中却时常被忽视。

在我国火力发电厂中,阳床的再生多使用工业盐酸。在再生过程中,盐酸中所含的FeCl3会因为pH值的升高,Fe3+被阳树脂吸收,而造成树脂的铁污染。

床的再生多使用工业液体烧碱,其质量应符合GB 209 规定(见表66)。

液碱质量明显地影响着树脂的工作交换容量和出水质量。工业液体烧碱含有的NaCl,一级为2%,二级为5%。根据离子交换平衡常数(KCI/OH = 15)可以计算出碱液质量对树脂工作交换容量及出水质量的影响。

液体烧碱质量对强碱阴树脂工作交换容量及出水质量的影响

碱  液  质  量

201×7的最高工作交换容量(mol/m3R)

出水(pH=8时) 
最低Cl-含量(mg/L)

NaOH(%)

NaCl(%)

42

2

956.9

0.85

30

5

568.4

3.05

15

12

161.3

16.72

从上表中可以看出,液碱质量对树脂工作交换容量和出水质量的影响很大。其原因是强碱树脂与Cl-的亲和力远大于OH-。因此,再生液中仅有少量的NaCl,也会造成严重后果。表中数据是在再生水平趋于无限大时的极限值,由于离子交换器必须在经济的状态下运行,所以其工作交换容量还要降低,而出水中的Cl-含量则将明显高于计算值。

4. 再生操作不当。

再生操作不当是造成离子交换器出水质量恶化和周期制水量降低的常见原因之一。

(1)逆流再生设备顶压操作失误。在逆流再生设备的再生过程中,为了防止上向流的再生液造成树脂乱层,可采用气顶压、水顶压或分流再生等方式。不论采取哪种顶压方式,都要使交换器中排装置以上的水不发生向上的流动,这是保持顶压再生成功的关键。顶压用的压缩空气或水在压脂层内部要保持下向流动,并从中排装置排出,为保持整个交换器截面都有下向流的流体,必须有足够数量的压缩空气或水流过,因此,应装设检测顶压水或空气的流量表,以便及时调整和控制。用压缩空气的压力计代替流量表,这是不可靠的,因为在同样的进口压缩空气压力下,出口阻力不同,通过的空气流量会有很大的差别。

逆流再生设备的中排出水应能通畅地排向地沟,不得有背压,更不可用于串联再生。因为中排管有背压时,再生过程中,交换器的压脂层内就会充满水,造成液位升高,压脂层上移,树脂就会乱层,这必然严重影响出水水质和周期制水量。

(2)用H2SO4再生的阳床,运行初期出水含有硬度的问题。H2SO4作为阳床的再生剂,在我国的火力发电厂中已很少使用,但是,在石油化工和化工系统仍有较多的使用。

顺流再生的阳床,失效时,顶部几乎全部是R2Ca,H2SO4与R2Ca接触后,由于R2Ca树脂难于被0.8~1.0%的H2SO4再生,溶液中的Ca2+不会很高。当含有Ca2+的再生液向下流过R2Mg和RNa树脂层时,溶液中的Ca2+只会减少(被R2Mg或RNa所交换),因此,不容易生成CaSO沉淀。由于阳树脂对Ca2+的选择性很高,再生后的交换器底部树脂层中仍会含有较多的R2Ca,这就造成运行中出水漏硬度的问题。

对流再生型的阳床,使用H2SO4再生时,H2SO4首先与RNa接触,发生离子交换反应,因KNa/H小于KCa/H,可以生成较高浓度的Na2SO4。这些Na2SO4流经R2Mg层时置换出Mg2+,Mg2+又置换成Ca2+,因为对流再生的再生效率高,废液中Ca2+浓度高,容易生成CaSO4沉淀。再生时沉淀在树脂层内的Ca2+,在运行中会逐渐溶解,并有部分被出水带出,使出水中含有硬度盐类。

采用弱、强型树脂联合应用工艺的阳床,运行中其弱酸树脂吸着的主要是Ca2+。使用H2SO4再生时,由于弱酸树脂对H+有很强的结合能力,废液中的CaSO4浓度增高,因而易于发生沉淀。

为防止CaSO4的沉淀,应降低再生液的浓度并提高流速,因为原水中的Ca2+分率不同,含量不同,所以应结合本厂的实际情况,通过调整试验确定再生工况。必要时可选用二步再生或三步再生法。再生过程中必须严格控制H2SO4的浓度和流速。

(3)反洗操作不当,交换器底部积泥。对顺流再生式的交换器,再生之前要求进行反洗,其主要目的是清除运行过程中积在树脂层表面的污泥或矾花。离子交换器进水中的悬浮物,以浊度表示,应不大于2~5FTU。如果原水中悬浮物含量过多,或者每次反洗不彻底,就会使污泥在交换器内积聚。污泥块的密度大于树脂,当污泥积到一定厚度时,它们就会在反洗过程中沉入交换器底部,这样,对使用石英砂垫层或母支管作底部排水装置的交换器,就会造成石英砂垫层或支管孔网的污堵,严重时会影响水流的通过。对使用多孔板式排水装置的交换器,就会造成污泥堵塞水帽或涤纶网,同时,还会有部分污泥带入后级的交换器,发生积泥问题。

解决的方法 ,首先是保持交换器进水浊度合格,同时,每个周期的反洗操作应认真进行,反洗强度必须时树脂层膨胀率大于50~70%,每次反洗都要把运行中积的污泥或矾花全部清除干净,直至出水澄清方可停止反洗。

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