离子交换设备运行恶化的原因分析及处理
张建福，张君喜，张旭峰
(新疆华电红雁池发电有限责任公司，新疆乌鲁木齐830047)
摘要：针对华电红雁池发电有限责任公司化学水处理设备运行恶化，造成一级除盐设备酸、碱耗不合格问
题，进行了原因分析，提出相应防范措施，使一级除盐水处理设备运行正常，提高了一级除盐水处理设备
的安全性、可靠性，并取得了很好的经济效益。
关键词：除盐设备；酸碱耗；树脂污染；复苏
中图分类号：TQ051 文献标识码：B
0 引 言
新疆华电红雁池发电有限责任公司(以下简称华电红电公司)，水源为红雁池水库水经，国电红雁池电厂9≠}机作直流冷却水后排水。厂内经机械搅拌加速澄清池混凝、澄清处理后，作为化学水处理补水和循环冷却水等的补充水。化学水处理工艺采用一级除盐加混床系统，阳床为逆流再生双室阳床，上室和下室分别为D113大孔型弱阳树脂和001×7强阳树脂，树脂层高：800 mm／1 500 mm。
阴床为逆流再生双室阴床，上室和下室分别为D301大孔型弱阴树脂和201×7强阴树脂，树脂层高：1800 mm／800 mm。设备内的离子交换树脂自1999年4月试运开始使用至今，随着使用时间的增长，离子交换设备运行恶化日趋严重，表现为：再生效果差，甚至有多次再生不下来的情况，周期制水量降低，酸、碱耗不合格。因此查找原因并加以解决以恢复除盐设备正常运行迫在眉睫，本文为这次工作的总结。
1 原因分析
(1)原水预处理效果不好。为了保证循环冷却水水质，汽机专业通过调整各冷却塔池补水阀门开度操作来控制循环冷却水补水流量，由于频繁调整补水流量，加上池中水与进水的温度差异，形成对流，造成澄清池出现翻池，“矾花”外溢现象。出水携带矾花、有机物等杂质给后序的水处理除盐带来了安全隐患。
(2)树脂自身性能降低。华电红电公司一级除盐设备部分离子交换树脂已使用七年多，长期运行中树脂存在机械磨损，降解老化等问题，造成碎树脂量增大，历年的树脂性能检测数据见表1。通过表l可看出，D301，201×7树脂的交换容量大大降低，同时D301，001×7，201×7树脂的圆球率严重下降。参照DL／T 807—2002《火力发电厂水处理用20 1×7强碱性阴离子交换树脂报废标准》，其中D301，201 x7两种类型树脂圆球率严重下降，已达到报废的程度。
(3)高效纤维过滤器的纤维束受到有机物、微生物、机械杂质的污染。高效纤维束过滤器经过长期运行，滤料上长期截留的机械杂质。特别是有机物大量聚积，加上过滤器内温度较高，很适应微生物、细菌、藻类的生长，会使滤料变粘滑、比表面变小，吸附截污能力严重下降，造成纤维滤料严重污染。在每月进行的纤维过滤器定期清洗时，反洗排水呈现黑色，伴有恶臭味，需要清洗30 min左右排水才能清澈。阳床树脂进行体外反洗操作时发现排水也很脏，也能说明上述大量污染物在纤维过滤器运行中未被有效截留而进入到后序阳床中。
(4)树脂的有机物污染。有机物质在水中往往带有负电，成为阴离子交换树脂污染的主要物质。
判别方法：将阴树脂装入带塞而留有气孔的小玻璃瓶中，加入除盐水振荡。连续洗涤3次，去除表面的附着物，倒尽洗涤水。换装10％的食盐水，振荡8分钟左右，观察除盐水的颜色，判断树脂的污染程度。判断结果：浸泡强阴、弱阴树脂后的溶液颜色分别为棕色和琥珀色，表明强阴树脂受到有机物污染的程度己达到严重污染程度，弱阴树脂为中度污染程度。
(5)高价金属离子引起的污染。原水中的高价金属离子(如混凝剂中高价金属离子的后移等)，如AL3 ，Fe 等扩散进入阳离子交换树脂的内部，使树脂丧失了交换能力。为确认树脂受铁离子污染的程度，采用了测定水中含铁量的方法：将树脂用清水洗净，用食盐水浸泡30 min，倾去盐水，再用除盐水洗涤3次；从中取出一部分树脂放入试管中，加入2倍于树脂体积的C(HC1)=6 mol／L的HC1，盖严振荡l5 mini取出酸液注入另一试管中，采用邻菲哕啉光度法测定溶液中铁离子含量，判断树脂被铁污染的程度。判断结果见表2。
表2 树脂铁污染程度判断表
注：1．盐酸采用分析纯。2．铁离子质量比指每克树脂中铁离子的质量(mg)，以湿树脂为分析基准。
2 处理措施
为解决本公司化学除盐设备酸碱耗不合格问题，针对上述原因，采取如下技术措施：

(1)加强运行管理。精心进行原水预处理加药量、处理水量的调整，通过试验确定PAC最佳处理药剂剂量，在保证澄清池出水水质合格的情况下，尽量少加PAC药剂，减少澄清池出水携带“矾花”的可能。加强与汽机值班员联系、沟通，采用最佳的各冷却塔池补水调整方式。
(2)进行树脂的体外反洗，通过水冲洗的方法尽可能的冲洗掉碎树脂粉末、颗粒，补充相当量的同类型新树脂。
(3)对三台高效纤维过滤器进行碱洗。清洗后的纤维束呈现本色，各纤维丝分散开来，解决了清洗前的纤维束发黑，纤维黏结在一起的问题。加强高效过滤器运行管理。修改反洗频率：由原来的每月15日白班反洗一次，修改为现在的冬季供暖期间每周周四白班清洗一次，非供暖期每月15 Et白班一次的频率。
(4)对阴、阳树脂分别进行有机物污染和铁离子污染的复苏处理。
3 处理后效果
经过上述一系列措施处理，对比发现，树脂复苏处理前后单月的平均酸、碱耗数据明显发生了改变。具体数据见下表3。三套一级除盐设备处理后平均酸耗比处理前下降了23．89 g／mol，平均碱耗下降了23．43 g／mol。
表3 一级除盐设备树脂复苏前后单月酸碱耗对比表g／mol
与往年冬季酸、碱耗均有高于夏季的规律相反，2005年冬季10-12月撑1、撑2、撑3系列一级除盐设备酸、碱耗与同年夏季相比反而下降许多。
2006年上半年华电红电公司化学水处理三套一级除盐设备酸、碱耗均未出现不合格现象，酸、碱耗指标合格率完成1 00％，具体数据见下表4。
表4 2006年三套除盐设备月均酸碱耗统计g／mol
华电红电公司地处北方寒冷地区，作为原水的水库水水质随季节性变化大，对离子交换树脂的再在生效果存在一定的影响。通过2005年1-7月份各月平均酸、碱耗与2006年同期各月平均酸、碱耗对比发现(如图1、2)，相同月份在处理前后的酸耗及碱耗均有明显下降，不论是在冬季还是在夏季，充分证明了一系列的措施是很有效的。
4 巩固措施
为保证化学水处理设备最佳的运行工况，避免水处理设备再次受到污染，制定了如下措施：(1)继续加强预处理设备的运行管理。按时化验分析，跟踪异常数据，及时操作，精心调整，最大程度上保证澄清池不翻池，出水少带和不带“矾花”。保证澄清池出水1O0％合格，从源头上减少污染源。
(2)严格执行高效纤维过滤器的定期反洗工作。
每年对纤维束进行一次碱洗，必要时还可以进行杀菌处理，保证纤维束洁净，不受到污染。保证高效纤维过滤器出水浊度1O0％合格。
(3)每3年定期对净化站各生水蓄水池及水处理清水箱进行淤泥杂物清理工作一次，保证水池、水箱的洁净。
(4)每半年定期对离子交换树脂进行体外大反洗，并及时补充新树脂，以保证足够的树脂装填量，尤其是双室阳床、阴床的下室树脂，防止树脂再生时产生乱层。每年对阴、阳树脂进行一次有机物、铁离子等污染的复苏工作。
(5)加强技术管理，每季度定期进行水处理工艺各环节的数据化验分析，掌握各系统设备的运行状况，尽早的发现问题，将问题解决在萌芽状态，使设备完全处于可控之中，依靠数据、依靠科学，防患于未然。

5 经济效益评价
(1)2005年通过树脂复苏处理仅节约酸、碱用药量取得的经济效益。2005年前7个月使用工业盐酸共计552．75 t，工业烧碱共计461．02 t，制备合格的除盐水总量为：276 774 t。2006年前7个月使用工
业盐酸共计324．5 t，工业烧碱共计281．68吨，制备合格的除盐水总量为：306 990吨。树脂复苏处理后比处理前节约药量盐酸(1．997-1．057)=0．94kg／t除盐水，烧碱(1．666-0．918)=0．748 kg／t除盐水，在水处理设备自用水率相当的情况下，按照2005全年供制备除盐水403 058 t计算，年节约盐酸、烧碱药品费用合计：380 308．9元，树脂复苏处理后每年比上年度仅节约药品费除去处理树脂所耗用各类药品的费用后就多达36万元。
(2)通过在我公司树脂未处理2005年前的历年运行树脂性能鉴定数据，参照DL／T 807—2002《火力发电厂水处理用201×7强碱性阴离子交换树脂报废标准》，可知：D301，201×7两种类型树脂圆球率严重下降，已达到报废的标准。我公司阴离子交换器规范如下：直径2 800 mm，高度5 900mm，根据阴离子交换器装填树脂层高计算，如更换D301，201 x7此两类型树脂需要的吨数分别为30t和9 t。更换树脂的材料费、人工费合计约为94万元，树脂处理后也节约了此项高额费用。
(3)此外三套一级除盐设备复苏处理后大大减少了水处理的再生操作量，降低了劳动强度，提高了人员、设备的安全系数，同时还减少了设备的磨损等，具有很好的综合效益。
6 结束语
本次对华电红电公司三套一级除盐设备运行恶化原因的查找、分析，采取了一些列的处理措施，通过处理前后三套一级除盐设备的单月酸、碱耗对比和年度的验证对比分析证明，所采取的相关办法是行之有效的，保证了化学水处理设备长时间稳定、安全、经济运行，具有很好的综合效益，值得借鉴。

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