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[离子交换] 浅谈双室双层浮床的应用

发布时间：2009/6/13 阅读次数：1306 字体大小: 【小】【中】【大】

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浅谈双室双层浮床的应用

曹培刚1，王平1，朱荣根2，贾洪震2，古力彬2

(1.河北省电力试验研究所，河北石家庄050021；2.河北省电力建设第二工程公司，河北石家庄050031）

80年代以来，双室双层浮床作为水处理行业的一种新技术，得到了逐步的应用和推广。双室双层浮床的再生工艺属于逆流再生的一种，由于它利用了弱强联合的优势，因此，对于需水量大、占地面积小的电厂尤为适用。基于上述原因，石家庄热电厂（以下简称石热）8期扩建工程采用了以该工艺为主体的制水系统作为2×200 MW机组的补给水处理系统。双室双层浮床的应用在河北南部电网乃至华北电网尚属首次，本文就调试及运行中取得的经验进行总结，供同行参考。

1 石热补给水处理系统简介

石热8期扩建工程锅炉补给水水源为地下水（深井水），其水质属于碳酸盐型水，硬度较高，且近年来含盐量有逐年升高的趋势。因为是老厂改造，出于节约占地和保证出力的考虑，又根据水源水质的特点，锅炉补给水处理系统采用直流混凝、纤维过滤、一级除盐加混床，具体流程为：生水→生水箱→直流混凝→高效过滤器→双室双层浮动阳床→除CO₂器→中间水箱→中间水泵→双室双层浮动阴床→混床→除盐水箱→机房。根据建成后全厂的供水情况，该系统的设计出力为560 t/h。

高效过滤器采用纤维滤料，以保证出水浊度满足双室浮动阳离子交换器的进水要求。整个系统结构紧凑布局合理，程控的投运更为系统的安全、经济、有效地运行提供了保障。此系统的基建和调试被评为河北南部电网的优质工程。

2 双室双层浮床的应用探讨

2.1 工艺特点

双室双层浮床同时结合了逆流再生和弱强联合的优势，它比普通逆流交换的固定床更充分地利用了交换器容积（前者的容积利用率在95%以上，而后者仅有60%左右），树脂层明显增高，同时可以在更高的流速下运行。这不仅提高了单位时间的制水量（即出力）同时也增长了制水周期。该床的再生不引起树脂乱层，弱强联合使再生比耗大大降低，出水水质稳定。但双室双层浮床也存在如下的缺点：

a. 需增设专门的清洗装置进行床体的清洗，而且树脂清洗操作复杂。

b. 运行不宜中断，否则将造成树脂乱层，影响出水水质和周期制水量。

c. 为使上下室同时成床，需要较大的流速。

2.2 调试经验

2.2.1 树脂预处理

双室双层浮床设计的自由空间很小，树脂最好采用体外预处理，如：利用单独的树脂清洗罐进行交叉浸泡等。这是由于用再生剂交叉处理时弱型树脂的体积膨胀率可高达30%～60%，如果双室双层浮床像固定床那样在床体内预处理树脂，将可能发生树脂失效膨胀、胀破中间隔板的事故。但为了减少工作量亦可采用分步装填的方法，具体步骤是：先根据树脂膨胀率和需预留的自由空间装入适量的树脂对其进行预处理，然后再综合考虑树脂的设计量和浮床能否成床2个因素补加适量在体外经过预处理的树脂，最终使得树脂总量不仅满足设计要求而且能易于成床。

2.2.2 成床的条件

从某种程度讲浮动床成床的好坏直接关系到其出水水质的优劣，对于双室双层浮动床更是如此。因此，如何调整和把握浮床成床是整个调试的关键。

a. 树脂的装填高度是影响能否顺利成床的重要因素。树脂填得少，水流阻力太小易使树脂乱层，成床不稳定；填得太多则成床缓慢，甚至不能成床；而且如果弱型树脂太多其膨胀后很容易顶坏隔板，造成事故。所以，双室双层浮床内装填树脂的量特别是弱型树脂必须经严格计算来确定。通过调试，笔者认为这一问题也可以小型试验为依据。为保证安全可靠，最好采用交叉处理的方法进行多次小型试验，参照厂家所给的转型膨胀率彻底摸清最大膨胀率，做到心中有数，在保证设计量和出水量的同时严防弱树脂装填过量。

b. 要有明晰的水垫层和较小的树脂翻滚层，成床流速也尤为重要。理论认为，成床流速越高成床越容易，但运行实践表明高流速受床体和设备及整个系统的限制，而且易造成树脂的乱层和偏流。在石热的调试中，笔者采用调整浮床入口门开度的方法逐渐摸索出了床体在不同状况下的最低流速和最佳流速（最低流速为12 m/h，最佳流速为20 m/h）。

2.2.3 乱层床体的再生

为了节约再生剂，争取最佳经济效果，离子交换柱的再生通常是不彻底的。一般在再生液进口端再生得比较完全，出口端再生得不完全。对于正常失效的双室双层浮床来说，它符合逆流再生的规律，运行时水流后接触再生比较完全的树脂，保证出水水质。但对于乱层后的浮床，其出水端的保护层受到破坏，如果不进行大剂量再生和提高床体特别是出水端保护层的再生度，将会严重影响浮床的出水水质。因此，浮床乱层后的再生处理应加大再生剂的浓度和剂量。

2.2.4 步序的合理改进

在调试中，为了便于程控的实现，提高自动化水平，防止过多操作所带来的误动和延时影响，在不影响制水工艺、不违背原设计意图且能保证系统出力及合格出水的前提下，根据现场条件和实际需要，对部分操作步序作了优化调整（见表1）。运行半年多的实践经验说明这种调整和简化是完全合理和很有必要的。

a. 静压排水的取消对固定床来说，静压排水既可以节约再生剂又便于再生液与树脂的迅速接触。然而，笔者通过摸索后认为：这一步序对于由程控操作的双室双层浮床意义不大。因为程控操作的阀门往往延时而静压排水要求的时间很短（约30 s），这些延时很容易造成床体液位过低甚至水被拉空，导致再生失败。因此，建议将此步省略。

b. 置换系统调整依照原设计，再生置换时应关闭再生管路（即喷射器系统）而采用正洗管路进行置换。根据经验，如果突然关闭再生系统，进再生液的管内仍存有与再生浓度基本一致的再生液，这样，很可能会因阀门渗透导致管内再生液在运行中进入床体，造成出水水质不合格的后果。因此，在调试中重点对这一步序做了分析和试验。多次的试验、比较和运行实践表明，采用再生管路进行置换，可以将渗漏再生液的可能性降低到零。

c. 石热选用的双室双层浮床设有专门的反洗进水门用于程控成床。然而，运行和调试中发现，其成床效果不如用进水门好。因此，在成床步序中没用反洗门进行操作。笔者认为该反洗门及其旁路可以省略，以节约资金且便于制造。

2.3 运行中的注意事项

a. 应注意在阴双室双层浮床的床层中易于发生胶态硅化合物的累积问题。出现这一问题的原因是，在阴双层床的再生过程中易于出现硅化合物浓度过大和pH值偏低的情况，因而引起胶态硅化合物自水中析出。长期积累可能会造成运行时胶态硅化合物的泄漏，而使交换器提前失效和出水的硅含量增大。所以，在运行中必须严密监视阴床出水中的硅含量和制水周期的变化，以便发现问题，及早处理。

b. 在成床的过程中应保证足够大的流速，尽可能一次成床成功。如果需要紧急停机，也可以采用迫降落床的方法（即关进水门，迅速开底部排水门）使床体平稳落下，防止乱层。

c. 系统流量的波动要小。以石热为例，因高效过滤器采用母管制且没有反洗水泵。当高效过滤器反洗时阳床流量波动特别大，给正常制水带来许多麻烦。后经改进，合理控制高效过滤器的反洗流量波动，才使双室双层阳床的运行状况得以改善。

3 结束语

随着人们节能意识的逐渐加强和节约用地政策的逐步深入，双室双层浮床的应用也将会被日益推广。如何充分发挥其独特的优势，更合理地调整其运行步序，更好地实现程控操作仍需要在以后的调试和运行中不断地探索。

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