逆流再生陽離子交換器漏鐵原因分析及處理

馬艷紅

中電投新疆能源化工集團有限責任公司烏蘇熱電分公司 新疆烏蘇 833000

摘要：分析了造成#1陽床漏鐵、陰床、混床出口水電導率高的原因，通過對#1陽床內部的檢查、檢修，復蘇了#1陽床樹脂，改善了#1陽床出口水的水質。

關鍵詞：陽床；漏鐵；復蘇

1 前言

隨著用水需求的年年遞增和水價的不斷上漲，火力發電廠生產性水費成本支出在經營性成本中的比例是年年上升。所以，作為火力發電前期工序的水處理設備的運行工況和方式，就顯的十分重要。而作為除鹽設備核心部分的陽離子交換器是一級除鹽系統中的一個重要環節，其作用主要是讓水通過陽樹脂時發生離子交換反應，從而出去水中的陽離子，陽離子交換樹脂性能的好壞，又直接決定著除鹽設備的“安全經濟運行”。

2 設備概況

我廠逆流再生陽離子交換器是由江蘇海州水務生產，本體材質是碳鋼襯膠，￠2824*6200mm，樹脂高度（含壓脂層）H=2300mm，工作溫度5-50℃，工作流速20-25m/h，設計壓力P=0.60MPa，工作壓力≤0.80 MPa，頂部進水裝置：十字管式，濾元管型式為不銹鋼梯形繞絲。底部集水裝置：多孔板水帽。中排裝置：魚翅管式，法蘭連接。再生方式：無頂壓逆流再生。

我廠化學水處理采用一級除鹽+混床全脫鹽的處理模式，陽床、陰床、混床采用母管制方式運行，最大制水量150m3/h。

3 #1陽床出水水質劣化原因及分析

陽床出水控制：Na+≤100ug/L，陰床出水控制：電導率≤5.0us/cm，SiO2≤100ug/L，混床出水控制：電導率≤0.2us/cm，SiO2≤20ug/L。

我廠#1陽床再生后測出口水Na+含量18.0 ug/L，陰床出水電導率0.9us/cm--2.0 us/cm，SiO2≤100ug/L，混床出水電導率：0.16 us/cm --0.22us/cm，SiO2；5.5ug/1。而#2，3陽床運行時陰床電導率為：0.20us/cm--0.60us/cm，混床出水電導率為0.06us/cm--0.10us/cm，SiO2均為：3ug/1左右。且#1陽床的工作交換容量和再生交換容量明顯降低，再生后小正洗和大正洗的時間都有所延長。以至于#1陽床運行周期縮短，周期制水量降低。

3.1陽樹脂周期制水量低、出水質量差有以下幾個原因：

3.1.1陽樹脂被污染；包括有機物污染、鐵污染；

3.1.2陽樹脂被懸浮物、膠體物質污堵，造成樹脂表面贓物；

3.1.3再生時再生效果不好：包括再生劑質量差、再生流量控制不好、再生濃度控制不好、再生液溫度太低、再生時間短等原因；

3.1.4樹脂被氧化變質：

3.1.5壓脂層太少，造成再生時樹脂亂層；

3.1.6沒有及時的大反洗操作、或大反洗強度低，造成樹脂結塊，引起偏流；

3.1.7壓脂層太少，造成再生時樹脂亂層；

3.1.8底部配水裝置損壞，引起偏流；

3.1.9中排裝置損壞或堵塞引起偏流；

3.1.10中排裝置不水平引起偏流；

究竟是何種原因造成陰床、混床電導率變高，本廠化學專業進行了多次的分析研究與討論，發現陽樹脂被污染，#1陽床內部裝置或配套管路線有缺陷。

3.2 監測結果

為了證明是陽床樹脂的問題，首先檢查核對混床出口水的電導率是準確的，我們分別對#1陽床和#2，3陽床運行時，陰床，混床出口水的電導率進行了為期15天的連續跟蹤監督，結果如下表；

表1 陰床，混床出口水15天的連續監測結果

床號

電導值 #1陽床 #2，3陽床

陰床 最大值 2.0us/cm 0.60us/cm

最小值 0.90us/cm 0.20us/cm

混床 最大值 0.22us/cm 0.10us/cm

最小值 0.16us/cm 0.06us/cm

3.3 確定樹脂被鐵污染的原因

3.3.1.在排除陰床本身、除碳塔的原因外造成陰床、混床電導高原因主要有5方面：

3.3.1.水源的含鐵量高的地下水或被鐵污染的地表水；

3.3.1.再生劑中含有鐵雜質且超標；

3.3.1.陽床出水至除碳塔的鐵管防腐層破損；

3.3.1.進水管道或交換器內部被腐蝕產生了鐵化物。

3.3.1.底部配水裝置損壞，引起偏流

由于水源，再生劑沒有變化，再生操作有專人負責，所以只有（3）、（4）、（5）的可能性最大。

3.2 #1陽床出水至除碳塔的鐵管防腐層是否破損的檢查

從#1陽床大正洗出水測得含鐵量：96.0ug/1，陰床進口測得含鐵量也是96.0ug/1，從而判斷陽床出水至除碳塔的鐵管防腐層沒有破損。

經過對#1陽床的內部結構進行了認真的分析研究認為：#1陽床經過再生后出水：

含鈉量：18.0ug/1，含鐵量：96.0ug/1；而#2陽床經過再生后出水：含鈉量；16.0ug/1，含鐵量：2.5ug/1；#3陽床經過再生后出水：含鈉量；16.0ug/1，含鐵量：2.3ug/1，初步判斷#1陽床漏鐵。

在檢修人員將#1陽床內樹脂為石英砂倒出后，底部配水裝置完好，給#1陽床內部防腐做電火花實驗，實驗結果發現在石英砂墊層區域有五處漏鐵。

3.3 陽樹脂鐵污染鑒別方法

判斷方法一：取少量#1陽床樹脂于新樹脂進行顏色比較，新樹脂為淡黃色，#1陽床樹脂顏色有明顯加深，為棕黃色。

判斷方法二：取10mL#1陽床樹脂，于100mL燒杯中，加入30mL8.0%的HCI溶液，緩慢攪拌15min，靜置0.5h，取清液測定鐵含量超標。

通過以上兩點判斷：#1陽床樹脂被鐵污染。

4 #1陽床出水水質劣化得處理方法和結果

4.1防腐的處理

檢修人員做修補處理。用環氧樹脂來防腐。

4.2樹脂的復蘇

鹽酸復蘇法：

機理：強酸性樹脂對陽離子的選擇順序為：Fe3+>Fe2+>Ca2+>Mg2+>Na+>H+

用再生的方法通過噴射器向#1陽床進入10%的鹽酸，從頂部大反洗出口門測得出液鹽酸濃度在9%以上后，停止進酸，并浸泡8小時。頂部大反洗出口門出水這樣做的目的：（1）使得整個陽床內樹脂都浸泡在鹽酸溶液中，如果從中排出水，中排以上的樹脂將無法處理；（2）由于陽床內水位是滿水位，從底部進入的再生液可以攪動樹脂，從而將樹脂間的氣泡趕出去。

4.3 處理前后效果對比

再生#1陽床投入運行后于處理前陰床，混床電導率的對比如下表：

#1陽床處理前與處理后陰床，混床電導率對比

床號

電導值 #1陽床處理前 #1陽床處理后

陰床 最大值（uS/m） 2.00 1.00

最小值（uS/m） 0.90 0.20

混床 最大值（uS/m） 0.35 0.10

最小值（uS/m） 0.20 0.06

5 預防措施

5.1含鐵地下水必須進行必要的除鐵處理后，方可進入交換器。通常的除鐵方法有：曝氣除鐵法，錳砂過濾除鐵法等。

5.2直接以深井水或自來水為水源時，應在陽床進水泵前設置過濾器性產純凈水時，進水管道應采用不銹鋼管道或其他不含鐵元素的管道，以防流水將一些鐵的腐蝕產物帶進交換器。

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