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解决离子交换树脂清洗效果不好的问题

发布时间：2010/6/28 阅读次数：1811 字体大小: 【小】【中】【大】

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新疆天富热电厂（832000）　　林猛　李泽贵　

【摘　要】　针对化学水处理双室浮动床树脂体外反洗效果较差，影响系统安全经济运行的现状，采用多种方法进行试验并对清洗罐内部进行了改造，满足了树脂的清洗要求并起到了节能降耗的目的。
【关键词】　化学水处理；离子交换树脂；树脂清洗罐

1　前言

某热电厂2×50ＭＷ机组配套化学水处理系统采用双室浮动床加混床处理工艺。设计除盐水正常供水量：365 t/h；除盐水最大供水量：387 t/h。考虑系统自用水量及水箱积累水量等因素，水处理除盐系统设计平均运行出力为480 t/h，最大运行出力为588 t/h。年制水量：115万m3 ,年供除盐水量：109万m3左右。
双室浮动床采用强、弱树脂配合串联使用，运行中出力大，酸碱耗低，有其自身的优点。但长时间运行后，由于成床频繁，运行压力较高等原因，致使树脂磨损、破碎率较大。大量的破碎树脂聚集在树脂层中，致使床体进出口压差增大，流量及出力达不到设计值，交换器会提前失效，周期制水量减少，增加酸碱耗及制水成本。因此必须及时地将破碎树脂清洗出去。由于双室浮动床内树脂填充量较高，没有反洗空间及惰性树脂阻挡的作用，因此无法在交换器内进行清洗，必须将树脂全部输送至清洗罐内进行清洗。
我厂设计时，四台阳床共用一台清洗罐，四台阴床共用一台清洗罐。在使用后，我们发现这样很容易造成强、弱树脂混合的现象，这对今后经济运行是很不利的。另外，在使用清洗罐清洗树脂时，树脂的反洗托起高度不够，清洗效果很差，已经影响到了正常的制水要求。因此在厂生技部门及化学分场相关技术人员的反复试验及技改下，解决这个实际问题。本文对双室浮动床树脂的清洗、清洗罐的改造、及反洗效果进行试验和探索，仅供参考。

2　交换器树脂填装情况

项目名称	双室浮动阳床		双室浮动阴床
	上室	下室	上室	下室
树脂型号	001×7ＦＣ	Ｄ113	201×7ＦＣ	Ｄ301
填充高度	1200 mm	800 mm	1200 mm	1200 mm
填充度	90%	70%	90%	70%
树脂填充量	4.71t	2.95t	4.12t	4.0t
年破损率	5%～8%	3%～5%	3%～5%	3%～5%

注：双室浮动床内部填充的两种树脂由交换器中部带有滤帽的花板隔开，两种树脂并不能混合在一起使用。运行时，水从底部进入，顶部排出。先通过弱树脂，再通过强树脂，从而去除水中的离子。
从对树脂的清洗和检查时，我们发现强阳树脂破碎率最大，树脂的机械强度也有所降低，树脂的年补充率也是最高的。

3　树脂清洗的特点及现状

3.1清洗流程
阴、阳床树脂清洗的频率主要取决于原水的浊度及交换器的压差。阳床内的树脂输出用生水，先将上室强酸性树脂通过树脂输送管道输送到清洗罐，通过自用泵将除盐水从清洗罐底部滤帽进入，从顶部排出，树脂在清洗罐内搅动、翻腾，通过调整流量控制树脂的整体托起高度，由于破碎树脂体积小，质量轻，会从顶部滤帽随排液一起排出，从而达到清洗破碎树脂的目的。上室强性树脂清洗完毕后，输送回阳床。再将弱酸性阳树脂输入清洗罐进行清洗。阴床的强、弱树脂清洗方法与阳床一样，也是强、弱树脂共用一台阴清洗罐。
3.2清洗罐的内部结构

3.3树脂清洗存在的问题及现状
（1）阴、阳床的树脂清洗均采用强、弱树脂共用一台清洗罐，这样就不可避免的出现强弱树脂混合的现象。造成混脂的原因是：树脂管路清洗不干净；Ｖ形花板坡度较小，部分树脂会积存在滤帽之间，难以清除。强弱树脂混合后，会造成以下不良后果：交换器出水质量下降；周期制水量减少；交换器提前失效；清洗管路时造成大量的除盐水浪费等。因此，仅用一台清洗罐清洗两种树脂显然是不合理的。
（2）树脂的反洗托起高度不够，清洗效果很差。自用泵满出力运行90m3/h，树脂的托起高度还不能到达下窥视镜的位置，继续提高清洗水流量（最大130 m3/h），也只能勉强达到下窥视的位置。由于树脂的整体托起高度距顶部滤帽还有1米左右，这样只有极少数的破碎树脂能被清洗掉。而且清洗时间很长，一般也要4个小时以上，费时费水，效果还差。
综上所述，我们解决两个问题：1、强、弱树脂混脂的问题。2、树脂清洗效果不理想的问题。

4　原因分析及技改、调试方案的选择

4.1解决清洗过程中混脂的问题
针对强、弱树脂共用一台清洗罐容易混脂的现象，我们进行了认真分析，主要原因是，强性树脂清洗完毕，输回交换器时输不干净，部分少量树脂会积存在树脂管道的弯头处及底部的Ｖ形花板滤帽之间，再清洗另一种树脂时就会出现部分混合。因此我们采取了以下措施：
（1）增加树脂输回的时间，提高输脂时的流量。试图将清洗罐中及管路中的残余树脂输回床体。但发现仍然不能完全清除。
（2）打开清洗罐人孔门，进行人工清理。虽然能够清理干净，但费时费力，增加工作量。不能做为长期的一项措施执行。
（3）阴、阳床各增加一台清洗罐，使强弱树脂分开来清洗。此方案得到了厂技术部门的认同后，购置了两台清洗罐，对现有树脂管道进行了改装，使得强、弱树脂分开来清洗，从而解决了混脂的问题。在定购新清洗罐时，我们充分考虑到了现有清洗罐在设计上存在的不足，并提出了相关的技术要求和改进意见。因此，新购置的清洗罐要内部结构等方面进行了改造，经使用后效果很好。

4.2　对现用清洗罐进行技术改造
针对目前使用的清洗罐清洗效果很差，我们进行了全面的分析、改造和调试，找出了最佳的清洗方法和运行参数。
（1）分析：
①反洗时流量偏小，树脂整体托不起来，翻腾高度不够。树脂在交换器内运行时，成床投运时的托起流量应在180—200 m3/h，而清洗罐的清洗水入口管道设计为ＤＮ100，自用泵设计单台出力为90 m3/h，清洗时投运两台自用水泵供水时的最大流量也只能达到130 m3/h。因此流量显然偏小，使树脂托不起来。
②清洗罐底部Ｖ形花板上的滤帽设计尺寸偏小，分布太散，过水能力较小，且罐体内出树脂口附近滤帽布置较其它部位要少。这个部位树脂在清洗时根本无法托起。另外，交换器内的滤帽的过水侧缝为0.5mm，底部直径为86.5mm，清洗罐内的滤帽过水侧缝为0.28mm，底部直径为65.5mm，从以上数据来看，清洗罐内的滤帽过水能力是较弱的，不能满足清洗树脂时的水量要求。
（2）调试方案选择：
树脂被输送到清洗罐内，静止时的上位高度为0.85米，下窥视镜为1.3米左右，上窥视镜为2米左右。树脂的托起高度只有达到上窥视镜的2米左右的位置时，破碎树脂才能接近顶部滤帽，随清洗水一起排出。根据以上数据，我们进行如下调试：
①增加反洗流量。在清洗时使用两台自用水泵，最大流量为130 m3/h，树脂的托起位置是1.1—1.2米。只提高了0.35米，还没有达到下窥视镜的位置，取样观察排液中只能极少数的破碎树脂，清洗流量无法再提高，只能靠延长时间来尽量清洗出破碎树脂，这种方案费水费时，清洗效果不好。
②考虑到流量不够及滤帽的过水能力较差的原因，我们试着采用两路供水的方案进行清洗。自用水流量调整至满出力，另外从清洗罐的出脂口返送水（交换器来的返送水）。流量提高至180 m3/h左右，树脂的托起位置能够达到1.7—1.8米，已超过下窥视镜。取样观察排液中有少量破碎树脂。清洗效果有所改善。但还不理想。
③流量提高了，为什么树脂的整体有效托起高度不够呢？通过从上窥视镜观察树脂的翻腾状态我们发现，树脂翻腾不均匀，中部向四周涌，主要原因是两路供水中，自用水是通过Ｖ形花板上滤帽均匀进水，这没有问题，但是清洗罐出脂口的返送水流量较大，由于没有挡水板均匀分布作用，配水不均匀，致使树脂整体托起高度不够。找到这一问题后，我们参考交换器内部的布水装置，在清洗罐内的出脂口部位自制并安装了一块直径为370mm的圆形挡水板，考虑到防腐问题，我们采用不锈钢材质。经过试用，仍采用两路供水的条件下，在流量控制在160 m3/h左右时，树脂托起位置就已经达到2米的上窥视镜的位置了，流量仍然可以继续调大，取样观察排液中的破碎树脂量较多，清洗效果很好，清洗时间缩短。
④拆除清洗罐内顶部的不锈钢滤帽。由于破碎树脂很容易堵塞滤帽侧缝，造成出水不畅，破碎树脂排不出来。因此只要把清洗流量控制好，树脂的托起高度稳住，就不会出现大量跑正常颗粒树脂的现象。经过试验这样做还是可取的。能够达到清洗要求。

5　结论

表1　调试方案效果对照表
方　案	清洗时间	用水量（吨）		碎树脂清除率	效果评价
		除盐水	生水
1、一路供水清洗 (仅用除盐水清洗)	≥4小时	520	0	2%	浪费除盐水，清洗时间长，清洗效果差。
2、双路供水清洗 (除盐水+交换器返送水)	≤4小时	280	440	20%	碎树脂清除率有所提高，但耗水量增加，清洗效果不理想。
3、双路供水清洗+挡水板(除盐水+交换器返送水)	≤2小时	140	180	80%	耗水量大幅减少，清洗时间缩短，碎树脂清除率高，效果好。

通过对我厂化学水处理系统离子交换树脂清洗效果不理想的原因进行的反复探究和试验，最终较好地解决本问题。保证了锅炉系统的供水安全，也达到了节能降耗的目的。

6 参考文献：
1、热力发电厂水处理（上下册），2、水利电力出版社。
3、工业锅炉水处理及水质分析，4、劳动人事出版社。
5、 GB/T12598-90 离子交换树脂强度测定方法

作者简介：
林猛，男，1974年出生，34岁，新疆石河子人，工程师，主要从事电厂化学、环保管理等方面工作。

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