浅析影响混床再生效果的因素及解决办法

浅析影响混床再生效果的因素及解决办法

任志磊

青岛华丰伟业电力科技工程有限公司 ，山东青岛 266100

A brief analysis of the factors affecting the regeneration effect of mixed bed and the solutions

Ren Zhilei

摘要 所谓除盐水混床的再生，就是指恢复树脂的离子交换能力，使其可以重复的使用。因此在混床的运行中，再生是尤为关键的步骤。再生质量的好与坏，直接影响到混床运行的经济性，稳定性。本文从树脂的选型，反洗分层，酸碱再生液的配置，以及运行操作等几个方面进行分析，从而实现混床再生效果的显著提升。

关键词 混床、树脂、酸碱、再生

Abstract: The regeneration of the so-called desalination bed, refers to the recovery of resin ion exchange capacity, so that it can be used repeatedly.Therefore, regeneration is a key step in the operation of mixed bed.The good and bad quality of regeneration directly affects the economy and stability of mixed bed operation.In this paper, the regenerated resin selection, backwash stratification, acid and alkali regenerated liquid configuration, as well as operation and other aspects of the analysis, so as to achieve the mixed bed regeneration effect significantly improved.

Keywords:Mixed bed，resin，hydrochloric acid alkali，regeneration

1.引言

中东地区某燃机联合循环电厂，全厂水源为波斯湾的海水。该厂设计将燃机机组发电之后的剩余热量供给配套海水淡化厂的多级闪蒸设备，海水经过闪蒸处理后，又供给除盐水车间的混床。经过多级闪蒸处理过的水，虽然水质已较好，但通常还达不到非常纯的程度。而作为联合循环机组的补给水时，就需要采用混床除盐的方式来获取更高纯度的除盐水。从而保证机组的安全、稳定、经济运行。

2.影响混床再生效果的因素分析

2.1 混床内树脂的影响

混床离子交换除盐，就是把阳、阴离子交换树脂按照一定比例(1:2)混合放在同一个交换器中。运行前把它们混合均匀，所以混床可以看做是许许多多阴、阳离子交换树脂交错排列而组成的多级式复床，进一步将反渗透出水中残余含盐量除掉，消除了反离子的干扰。这样，当水经过混床后，水中的盐类几乎全部除去，以满足机组要求。混床除盐反应方程式见图1。

图1 混床除盐反应方程式

离子交换树脂中H⁺或OH^-与水中的阴、阳离子是按等物质进行交换的，故运行一段时间后，离子交换树脂中H⁺或OH^-大部分被水中的反离子所取代，这样出水超过标准，即交换器运行失效。失效后，先将失效的阴、阳离子交换树脂反洗分层，再分别通入HCl和NaOH溶液，在一定的条件下可分别对失效的阴、阳树脂进行再生，恢复其交换能力。

对于不同类别树脂组成的混合床，出水水质是不同的。具体如表1：

表1 强弱型树脂出水水质比较

对水质要求很高时，混床中树脂必须是强型的。弱酸弱碱型混床出水水质很差，一般不采用。

为了便于混床中阴阳树脂分离，两种树脂的湿真密度差应大于15%。为适应高流速运行需要，混床使用的树脂应机械强度高，颗粒大小均匀。

2.2酸碱再生剂的影响

交换柱中树脂失效后，在再生过程中，如树脂在不同工作条件下，而采用相同再生剂用量、相同再生 剂浓度、相同的流速等,树脂再生就达不到很好的效 果。有些树脂交换可能不彻底，有些树脂在转型交换完毕后，还继续进再生液，就造成了浪费。因此，为了最大限度地提高再生程度,减少再生剂的用量， 应根据树脂的不同工作条件，对再生剂的选择、浓度、操作等应各不相同。一般对于强酸性阳离子树脂用HCL或H₂SO₄等强酸再生。对强碱性阴离子树脂采用NaOH等强碱再生。

运行人员应严格控制再生剂的质量，对于供货商送达的酸碱，每一车都要进行标准的化验分析，化验合格后才可进行写酸碱。避免由于酸碱质量问题导致混床内树脂的损伤，甚至由于除盐水水质影响机组正常运行。

2.3反洗分层效果的影响

反洗分层是混床再生操作中，最先开始的一步，也是最为关键的一步。树脂分层效果的好与坏，直接影响到混床的再生质量。如果分层效果不理想，则需要重新分层，不允许进行下一步的操作。树脂的分层效果越好，再生的质量就越高。在火力发电厂水处理中，目前都是用水力筛分法对阴阳树脂进行分层。这种方法是借反洗的水力将树脂悬浮起来，使树脂达到一定的膨胀率，利用阴阳树脂的湿真密度差达到分层目的。阴树脂密度较阳树脂小，分层后阴树脂在上，阳树脂在下，所以只要控制适当，可以做到两层树脂间有一个明显界面。

离子交换过程中，水流直上而下的流过树脂，树脂层被压得很紧，再生前的反洗可以松动树脂层，使再生剂均匀分布。另外可以利用反洗将在交换过程中截留和吸附在离子交换树脂中的各种杂质清除，并排除树脂中的气泡，以充分发挥树脂的交换容量。同时将树脂层中破碎的树脂冲走，以减少水在树脂层中流动的阻力

3.解决方法与措施

3.1合理填充混床内树脂，减少树脂破碎

确定混合床中阴阳树脂比例的原则是使两种树脂同时失效，以获得树脂交换容量的最大利用率。由于不同树脂的工作交换容量不同，进水水质条件和对出水水质要求的差异，所以应根据具体情况确定混床中阴阳树脂比例。一般来说，混床中阳树脂工作交换容量为阴树脂的2-3倍。因此如果单独采用混床除盐，则阴阳树脂的体积比为（2-3）：1。

本厂混床树脂相关数据及填充标准，详见表2.表3。

表2混床内树脂数据

表3混床设计参数

混床运行中应避免因人为或设备原因导致的漏水，使树脂忽干忽湿。由于干湿变化，引起树脂颗粒体积收缩、膨胀，从而使树脂机械强度显著降低，破碎严重，造成树脂层阻力增大，影响力设备出力。在使用凝胶型树脂时，过高的运行流速也会加速树脂的破损。排水装置的缺陷，包括排水帽损坏、两块多孔板之间密封不严、反洗操作不当，滤网被焊渣烧破等。都会造成树脂大量的流失。如果在运行中发现周期制水量不断降低，除了检查树脂是否被污染，还应该及时打开人孔检查混床中的树脂层高是否下降明显，确认树脂是否流失过多。

如果周期运行时间符合要求，系统备用量足够，则可以增加再生次数使设备的总制水量不降低。若由此引起年运行增加的费用，则应该和更换新树脂的费用进行比较，确定设备内树脂是否报废。

3.2严格控制再生剂的使用

本厂再生系统流程为：自卸式槽车来的酸碱，由卸酸碱泵送人高位储存罐。

使用时利用储存罐与计量箱的位差，使酸碱自行流入计量箱，再由酸碱计量泵输送至再生管道与除盐水混合，最终将酸碱送入混床，对失效的树脂进行再生。

理论上1mol的再生剂可以恢复树脂1mol的交换容量，但实际上再生剂的用量要比理论值大得多,通常为2-5倍。再生利用量越多，再生效率越高。但当再生剂用量增加到一定值后，再生效率随再生剂用量增长不大。因此再生剂用量过高既不经济也无必要。

再生剂的浓度:当再生剂用量一定时，适当增加再生剂浓度，可以提高再生效率。但再生剂浓度太高，会缩短再生液与树脂的接触时间，反而降低再生效率，因此存在最佳浓度值。本厂使用盐酸和液碱再生，浓度分别为4%-5%。再生液浓度高，溶液中的反离子对树脂表面的双电层产生压缩作用，不利于再生反应进行。同时溶液中产生的再生产物含量也随之增高， 反离子的干扰作用较为严重，使再生反应受到阻碍。再生液浓度过低，可能造成再生反应不彻底，同时增加了再生操作的时间和自用水耗，这也是不利的。

温度对于树脂的再生也有一定影响，盐酸温度控制到40摄氏度，可以大大改善树脂中铁及其氧化物的清除程度，同时还能减少混床运行时漏钠。但是也不可过高。

进酸碱时首先应调整好酸、碱稀释水流量：酸再生水流量33.75m³/h，碱再生水流量53.7m³/h。调整好稀释水流量后，同时启动酸碱再生计量泵，打开酸再生计量泵出酸阀，酸再生流量在5.2m³/h，碱再生计量泵出碱阀，碱流量在6.2m³/h，酸消耗量约3.4吨，碱消耗量约3.8吨。酸碱输送完成后计量泵自动停运。

3.3合理操作，使阴阳树脂分层彻底并混脂均匀

反洗过程中需要注意以下几点：一反洗过程中，树脂床必须完全是流态的，在流态床中，树脂颗粒是四处运动的，但树脂床表面应该是平静或轻起微波的。树脂床的流态从上层的树脂开始，之后以一个均匀的速变向下流态化。二，反洗刚开始的时候，会出现树脂床表面局部树脂的喷发，导致大量的树脂颗粒悬浮在空床体积区域，甚至被冲出出口的现象。这种现象会随着反洗的进一步进行以及树脂的松动而消失。反洗开始时流速宜小，待树脂层松动后，逐渐加大流速到10m/h左右，使整个树脂层膨胀率在 50%-70%，维持 20-30分钟，（经运行中观察，此时长为本厂混床再生最佳反洗时间）一般即可达到较好的分离效果。

运行中的混床失效后，如果底层尚未失效的树脂较多，未失效的阳树指和已失效的阴树脂密度差较小，所以分层就比较困难。此时，往往需反洗数次，才能完全地分层。在实际生产中，为了克服这样的的困难，可采用在分层前向床中打部分碱，将阴树脂再生成OH型，使阳树脂转变成Na型， 使两种树脂的密度差加大，从而加快其分层。

树脂经再生和清洗后，充分的混脂也尤为关键。混脂时由混床底部进入压缩空气。使阴阳树脂在混床内不停的搅动，以此达到均匀混合的效果。压缩空气必须经过净化处理，以防其中有油类杂质污染树脂。混脂时压缩空气的压力控制在0.1-0.15mpa,流量控制在2.0-3.0m³/s。混合时间可通过窥视孔观察混床内树脂充分混合时为最佳，一般控制在15分钟左右,过长容易磨损树脂。为达到较好的混合效果，混合前应先将混床中的水面下降到树脂层表面上100-150mm 处。

3.4 运行操作中注意事项

混床再生过程中，应做到以下注意事项：

（1）再生过程做好安全措施，防止酸碱伤害。

（2）反洗分层时调整好反洗流量，监督反洗排水门没有树脂颗粒跑出。沉降后观察混床分层良好，观察脂位正常。

（3）进酸碱时调整好酸、碱浓度，经常检查酸、碱浓度是否符合要求，并及时调整，注意酸碱计量箱液位下降是否正常，如下降太快或太慢应查找原因；查看混床内树脂有无窜动或浮起现象，如有要查清原因。

（4）放水步序注意监督排水情况，防止床内水排干。

（5）混脂过程应检查压缩空气气量大小是否合适，混脂效果如何，混脂效果差应重新混脂。

（6）由于本厂混床出力较大，设有内部循环装置，通常再生完成后，应避免长时间正洗，造成水资源的浪费。在正洗至出水电导率稳定在0.15μS/cm左右，即可停运。此时启动混床再循环泵，使混床保持内部循环，直至产水达到最佳效果。

4.结语

除盐水处理的工作对保证发电厂的安全及经济运行具有十分重要的意义。随着科技的快速发展，尽管越来越多的新型设备被运用到电厂水处理中。但是混床在除盐处理的过程中仍占有重要的位置，混床除盐技术相对成熟、可靠，混床的功能具有其他除盐所无法替代的作用。做好树脂的再生，是混床技术中最重要的一环。再生效果的好与坏，直接影响到混床的运行周期、产水效果、以及对于环境污染带来的危害。

5.参考文献

［1］《华能沁北电厂除盐水制水标准》

［2］《沙特扎瓦尔联合循环发电厂化学运行规程》

［3］作者: 陈志和《电厂化学设备及系统》.北京;中国电力出版社:2006.017221

【作者简介】

姓名：任志磊 公司单位：青岛华丰伟业电力科技工程有限公司

职务：化学值班员

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