于勝輝

(中國鋁業(yè)山東分公司, 山東 淄博 255052)

復床在鍋爐除鹽水系統(tǒng)技術改造中的應用

于勝輝

(中國鋁業(yè)山東分公司, 山東 淄博 255052)

介紹了鍋爐除鹽水系統(tǒng)混床單獨運行存在的問題。改造后增加了復床，利用復床作為一級深度除鹽設施，提高了產(chǎn)水量和質(zhì)量，經(jīng)濟效益顯著。

除鹽水； 混床； 復床

1 原有設備概況

圖1 鍋爐除鹽水系統(tǒng)工藝流程圖

隨著生產(chǎn)結構的調(diào)整，該系統(tǒng)已不能滿足日益擴大的生產(chǎn)用水需求。為了提高系統(tǒng)產(chǎn)水量、延長混床運行周期，在科學論證和試驗研究的基礎上，對系統(tǒng)進行了技術改造：在混床前增加一級離子交換除鹽設施，實現(xiàn)了預期目標。

2 改造前運行情況

2.1 混床運行工況

除鹽水系統(tǒng)投入運行以來，不能滿足生產(chǎn)需求?；齑泊嬖谶\行時間偏短、反洗再生頻繁等問題。混床連續(xù)運行周期短時僅有60 h左右，造成反洗頻繁，增加了員工的勞動強度和系統(tǒng)倒組次數(shù)，且產(chǎn)水量僅為30～40 m3/h。特別是當生產(chǎn)工序的優(yōu)質(zhì)冷凝回水量少而不能滿足鍋爐給水時，若混床系統(tǒng)處于反洗再生期，則鍋爐只能被動停爐。

2.2 除鹽水系統(tǒng)水質(zhì)

2臺45 t/h鍋爐給水水質(zhì)要求標準見表1。運行以來，供鍋爐除鹽水出水水質(zhì)指標見表2。除鹽水系統(tǒng)進水為反滲透產(chǎn)水，其水質(zhì)指標數(shù)據(jù)見表3。

表1 鍋爐給水水質(zhì)控制指標

表2 除鹽水系統(tǒng)出水水質(zhì)

表3 除鹽水進水水質(zhì)

由表2、3可以看出，供鍋爐除鹽水出水達到了用水指標，但出水水質(zhì)指標中SiO2、電導率數(shù)值波動較大；除鹽水系統(tǒng)進水水質(zhì)中電導率波動大，數(shù)值較高，勢必造成混床運行周期波動，影響生產(chǎn)。

3 技術分析

離子交換法是目前應用最多、技術最成熟的化學除鹽方法，結合混床、復床等離子交換器及同行業(yè)應用等，對該鍋爐除鹽水系統(tǒng)的技術改造進行了科學論證。

從回歸系數(shù)t的數(shù)值來看，進口的對外直接投資彈性系數(shù)顯著，方程的擬合優(yōu)度比較低，變量Aij和RTAij的t值也沒通過檢驗.于是，本文對模型變量進行調(diào)整，調(diào)整采用“后向法”.根據(jù)顯著性檢驗標準，首先剔除變量RTAij，若仍不顯著則剔除變量Aij和常數(shù)項β0，直到新方程篩選出合適的變量組合.依據(jù)上述原理，本文在方程(6)的基礎上剔除RTAij和Aij以后，得到如下方程：

3.1 混床優(yōu)缺點

混床的優(yōu)點表現(xiàn)為陽離子交換產(chǎn)生的H+和陰離子交換產(chǎn)生的OH-同時出現(xiàn)，相互中和，反應過程中水的pH值基本穩(wěn)定，從而消除了pH值變化所產(chǎn)生的不利影響。含鹽水在流經(jīng)混床混合樹脂的過程中，經(jīng)歷了多級陰、陽離子交換，從而得到高純度的除鹽水。此外，混床還具有出水水質(zhì)穩(wěn)定、交換終點明顯及易于自動化等優(yōu)點。

混床的缺點是當樹脂飽和后，需要將混合樹脂分開，分別進行再生、清洗，然后再混合，再生過程復雜。特別是當一部分陽樹脂混雜在陰樹脂層時，經(jīng)堿液再生，該部分陽樹脂轉(zhuǎn)為Na型，造成運行后Na+泄漏，即“交叉污染”。同時由于分層、混合等操作，導致樹脂徹底亂層，交換容量利用率低，再生液消耗量大，樹脂磨損大，另外，混床對有機物污染也很敏感。

3.2 復床與混床組合優(yōu)點

復床與混床串聯(lián)是當前制取純水以至高純水的有效方法，其出水電阻率可達到10×106Ω·cm，硅含量達到0.02 mg/L的水平。

3.3 同行業(yè)鍋爐除鹽水運行模式

目前國內(nèi)大部分鍋爐除鹽水系統(tǒng)，選用經(jīng)反滲透膜組初步除鹽后，再進入復床、混床串聯(lián)或二級混床串聯(lián)設施進行深度除鹽的方法，除鹽出水可滿足生產(chǎn)所需，所以原有系統(tǒng)可參照先進經(jīng)驗及應用實例進行技術改造，從而保證其可行性。

4 系統(tǒng)技術改造

4.1 改造方案

通過利用除鹽水崗位4臺閑置離子交換器，填充適合工藝要求的陰、陽離子樹脂，將除鹽水系統(tǒng)工藝改為反滲透產(chǎn)品水先進陽離子交換器、除CO2塔、中間水箱、中間水泵、陰離子交換器、一級復床處理后，再通過混合離子交換器及熱泵機組。其中陽床、陰床各2臺，互為備用，系統(tǒng)產(chǎn)水量設計為80 m3/h，改造后的工藝流程見圖2。

圖2 改造后除鹽水系統(tǒng)工藝流程

4.2 樹脂選型及反滲透原水流程改造

結合除鹽水系統(tǒng)實際情況，改造中陰、陽床樹脂均選用凝膠型苯乙烯系樹脂，其中陽床樹脂選用001×7FC(Na型)，陰床樹脂選用201×7FC(Cl型)，樹脂性能參數(shù)見表4。

表4 陰、陽床樹脂性能參數(shù)

在改造中因反滲透原水為地下水和地表水的混合液，水質(zhì)有變化，本流程中加裝了兩組控制閥門，一處為反滲透產(chǎn)品水進除鹽水系統(tǒng)前，來水可進復床也可直接進混床，另一處為復床出水處，復床出水可進混床也可直接進熱泵機組。該流程可以達到以下目的：當反滲透產(chǎn)品水水質(zhì)較好時，可以不通過復床直接進混床處理，也可以經(jīng)過復床處理后不通過混床直接進熱泵機組，以此優(yōu)化除鹽水生產(chǎn)。

4.3 指標控制及再生技術要求

運行期間，每2 h對復床系統(tǒng)進行取樣分析，監(jiān)控指標見表5，復床運行終點的控制指標主要是電導率和SiO2。系統(tǒng)采用并聯(lián)運行手動控制，若發(fā)生鈉離子超標，投用備用陽床，運行陽床停運并再生；若發(fā)生陰床電導率超標或SiO2超標，則投用備用陰床，運行陰床停運并再生。陰、陽床再生步驟按照小反洗、排水、再生、置換、小正洗、正洗進行。

5 運行效益分析

系統(tǒng)改造后運行以來，產(chǎn)水量可達70 m3/h左右，確保了生產(chǎn)所需?；齑策\行周期大幅提高至約1 100 h左右，減少了反洗再生頻次，同時陽床、陰床運行周期約100 h。進一步確保了系統(tǒng)出水水質(zhì)，水質(zhì)優(yōu)于鍋爐給水水質(zhì)標準，表6為投運以來出水水質(zhì)指標。

表5 陰、陽床水質(zhì)控制指標

對比表2中數(shù)據(jù)可以看出，出水水質(zhì)指標中的硅、鐵、電導率明顯優(yōu)于改造前。

不考慮前后再生消耗增減等成本因素，產(chǎn)水量增加30 m3/h以上，在確保鍋爐給水所需的同時，可以將優(yōu)質(zhì)冷凝回水外供其他工序，增加經(jīng)濟收益。

按照年穩(wěn)定運行300 d、水價16.2元/t、增加30 m3/h、80%時間水量計算年創(chuàng)效為：

30 m3/h×24 h×300 d×80%×

16.2元/t=279.94萬元

經(jīng)濟效益顯著。

表6 改造后系統(tǒng)出水水質(zhì)指標

6 結束語

鍋爐除鹽水系統(tǒng)的技術改造，保證了系統(tǒng)經(jīng)濟高效運行。對于以地下水或地表水為原水的除鹽水系統(tǒng)，在反滲透膜法初步除鹽及混床深度處理之間，從生產(chǎn)實際和經(jīng)濟效益出發(fā)，再增加一級復床處理設施，可使系統(tǒng)產(chǎn)水水質(zhì)優(yōu)于給水水質(zhì)標準，且可保證產(chǎn)水量穩(wěn)定，其中復床的應用是保證長周期運行的關鍵所在。

[1] 崔玉川. 水的除鹽方法與工程應用[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2009.1.

[2] 唐受印，戴友芝. 水處理工程師手冊[K]. 北京：化學工業(yè)出版社，2000.4.

[3] 嚴煦世，范瑾初. 給水工程[M]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006.2.

Application of Compound-Bed in Technical Improvement of the Boiler Desalting Water System

YU Sheng-hui

The paper lists the problems of boiler desalination water system when the mixed bed ran separately, and introduces an improvement method by adding a compound-bed in the process flow. The added compound-bed is used as the first facility for deep desalination, which improves water production and quality, and also achieves significant economic benefits.

desalting water; mixed bed; compound-bed

2013-11-25

于勝輝(1983—)，男，山東茌平人，大學本科，工程師，主要從事給排水、熱力管理工作。

TK229

B

1008-5122(2014)05-0031-03