楊勇

摘 要：鍋爐在整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)著非常重要的位置，應(yīng)用鍋爐能夠有效地提高整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)的總體效率。鍋爐的常規(guī)運(yùn)行方法是通過(guò)對(duì)水進(jìn)行加熱，讓其升溫從而產(chǎn)生水蒸氣或者不加熱直接加入熱水對(duì)熱水進(jìn)行處理讓其產(chǎn)生水蒸氣。在鍋爐的應(yīng)用過(guò)程中，鍋爐的水處理設(shè)備離子交換器在處理水的過(guò)程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，通過(guò)離子交換器處理水，可以保證進(jìn)入鍋爐中的水的質(zhì)量符合實(shí)際生產(chǎn)需要。本文主要對(duì)離子交換器進(jìn)行了分析，又具體闡述了鍋爐水處理設(shè)備離子交換器的常見(jiàn)故障及原因，希望對(duì)離子交換器的故障發(fā)現(xiàn)及處理有一定的借鑒性意義。

關(guān)鍵詞：鍋爐水處理設(shè)備 離子交換器 常見(jiàn)故障 原因研究

中圖分類(lèi)號(hào)：C35 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）10（a）-0091-03

鍋爐是一種能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。在鍋爐工作的過(guò)程中，要求水質(zhì)符合基本的工業(yè)生產(chǎn)需求，否則會(huì)在一定程度上影響鍋爐的使用壽命，相應(yīng)地也會(huì)影響到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，長(zhǎng)期水質(zhì)不符合要求，嚴(yán)重的情況下還會(huì)導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。在這種情況下，對(duì)水質(zhì)進(jìn)行處理使之滿足基本的生產(chǎn)需要就顯得尤為重要。在實(shí)際對(duì)水處理的過(guò)程中，一般都是采用離子交換器，它是對(duì)鍋爐水進(jìn)行處理的常用設(shè)備。但是，在對(duì)水處理的過(guò)程中，離子交換器也會(huì)發(fā)生故障使整個(gè)處理水的過(guò)程遇到阻礙，若設(shè)備的問(wèn)題未能夠及時(shí)得到有效的解決，那么相應(yīng)的水質(zhì)問(wèn)題得不到解決就會(huì)影響鍋爐的使用，造成惡性循環(huán)，影響整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程。因此，對(duì)鍋爐水處理設(shè)備離子交換器常見(jiàn)故障及原因進(jìn)行研究具有重要意義。

1 離子交換器概述

對(duì)鍋爐的水質(zhì)進(jìn)行處理的離子交換器有很多種，主要可以分為鈉離子交換器、陰陽(yáng)床離子交換器、混合床離子交換器等。為了生產(chǎn)的實(shí)際需要，離子交換器的外殼需要采用特別的材料，如硬聚氯乙烯、硬聚錄乙烯復(fù)合玻璃鋼、有機(jī)玻璃、鋼襯膠、不銹鋼襯膠等。離子交換器的主要用途就是為了滿足工業(yè)生產(chǎn)水的需要，對(duì)水質(zhì)進(jìn)行處理，也被經(jīng)常應(yīng)用于鍋爐水處理的過(guò)程中。

鈉離子交換器主要是通過(guò)去除水中的鈣離子、鎂離子來(lái)制作高質(zhì)量的水，使之符合工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際需要；陰陽(yáng)床離子交換器是由陰離子交換器與陽(yáng)離子交換器復(fù)合起來(lái)使用來(lái)達(dá)到去除水的雜質(zhì)目的的水處理設(shè)備；混合床離子交換器是把陰陽(yáng)離子樹(shù)脂按一定混合比例裝置在一個(gè)離子交換器內(nèi)。

離子交換器的典型工藝流程為：首先應(yīng)針對(duì)不同的水質(zhì)采取不同的處理措施，如海水等含鹽量較高的水質(zhì)應(yīng)先將其淡化；而對(duì)于地下水、河水等淡水資源則要將原水通過(guò)濾器過(guò)濾掉其中的雜質(zhì)，之后再用紫外線殺菌器對(duì)淡水資源進(jìn)行除菌處理。其次，跟據(jù)不同的工業(yè)需求，分別制取不同水質(zhì)的工業(yè)用水。對(duì)于飲用純凈水、太空水的生產(chǎn)，要經(jīng)過(guò)精密過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾，將其放入陽(yáng)離子交換器、陰離子交換器進(jìn)行處理，之后，將處理后的水放入混合離子交換器中進(jìn)行深加工。最后，經(jīng)過(guò)臭氧滅菌裝置進(jìn)行水質(zhì)的殺菌處理，就可以得到可飲用的純凈水、太空水了；對(duì)于制藥行業(yè)針劑制備、大輸液制備用水，也需要經(jīng)過(guò)精密過(guò)濾器進(jìn)行水的過(guò)濾，再將其放入陽(yáng)離子交換器、陰離子交換器進(jìn)行處理，之后再將其放入混合離子交換器中進(jìn)行深加工，與純凈水的處理不同的是，制藥用水最后需要經(jīng)過(guò)多效蒸餾水機(jī)才能夠得到最終的成品水；對(duì)于化肥、機(jī)械行業(yè)用水，先要經(jīng)過(guò)精密過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾處理，再經(jīng)過(guò)陽(yáng)離子交換器進(jìn)行處理，再經(jīng)由脫氣塔進(jìn)行處理后再經(jīng)由陰離子交換器進(jìn)行處理就可以得到最終的成品水了。

離子交換器的一般工作原理就是離子的交換。在具體的水處理過(guò)程中，就是將陽(yáng)樹(shù)脂中的陽(yáng)離子及陰樹(shù)脂中的陰離子進(jìn)行交換處理，再生的過(guò)程就是交換處理的過(guò)程。在離子交換器出現(xiàn)失控的情況下，無(wú)論是陽(yáng)離子交換器還是陰離子交換器，抑或是兩種交換器同時(shí)失效，由于陽(yáng)床與陰床或者陰床與陽(yáng)床是并聯(lián)運(yùn)行的，哪一臺(tái)交換器出現(xiàn)失效的狀況就再生哪一臺(tái)。

2 鍋爐水處理設(shè)備離子交換器的常見(jiàn)故障及原因

2.1 運(yùn)行和控制過(guò)程中易出現(xiàn)的故障及原因

離子交換器最初的設(shè)計(jì)是為了處理高硬度水的，處理的最終目標(biāo)是將高硬度水軟化。為了減少人力使用，在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，一般會(huì)采用繼電器進(jìn)行控制，不過(guò)在處理高硬度水前應(yīng)注意把軟化過(guò)程中的每一步驟所需花費(fèi)的時(shí)間都規(guī)劃好再將其輸入繼電器中由繼電器進(jìn)行控制，其中的軟化運(yùn)行時(shí)間由再生清洗時(shí)間來(lái)控制。由繼電器來(lái)自動(dòng)控制時(shí)間在一定程度上節(jié)省了人力使用，也提高了軟化高硬度水的運(yùn)行效率。這種設(shè)計(jì)對(duì)于處理高硬度水的確有較好的成效，但是對(duì)其他種類(lèi)的水進(jìn)行處理時(shí)，一系列問(wèn)題就相應(yīng)出現(xiàn)了。

用繼電器控制水的軟化時(shí)間，過(guò)程是非常機(jī)械的，當(dāng)換了一種水質(zhì)相對(duì)較軟的水，需要相應(yīng)地增加軟化過(guò)程的時(shí)間，因?yàn)槔^電器只能控制一種硬度的水質(zhì)，這樣會(huì)導(dǎo)致繼電器失去控制，相應(yīng)地也可能會(huì)導(dǎo)致離子交換器出現(xiàn)故障。對(duì)于不同的水質(zhì)，繼電器的控制只有一個(gè)基本時(shí)間，這種時(shí)間的控制與設(shè)計(jì)是極其不合理的，因?yàn)楫?dāng)其進(jìn)入離子交換器中的水硬度很高時(shí)，從進(jìn)鹽到清洗的時(shí)間都被縮短，雖然增加了用鹽量，但是會(huì)導(dǎo)致鹽的濃度相應(yīng)增高，實(shí)際的成品水的利用效率則會(huì)相應(yīng)降低，而且鹽液與樹(shù)脂接觸不充分會(huì)使得水的再生過(guò)程非常不徹底，這反過(guò)來(lái)會(huì)降低實(shí)際產(chǎn)出的水量，使得再生頻繁、運(yùn)行時(shí)間更短。當(dāng)進(jìn)入離子交換器中的水硬度較低時(shí)也是一樣的問(wèn)題，即使可以相應(yīng)地延長(zhǎng)每一流程的運(yùn)行與控制時(shí)間，但是繼電器調(diào)節(jié)與控制的基本時(shí)間是固定的，這會(huì)導(dǎo)致軟化水的時(shí)間不能夠設(shè)定在合理的范圍內(nèi)，無(wú)論對(duì)于離子交換器的使用，還是水的利用效率都會(huì)造成嚴(yán)重的影響。

針對(duì)以上離子交換器在運(yùn)行和控制過(guò)程中易出現(xiàn)的故障，一般采取的解決措施是使用微電腦來(lái)取代繼電器實(shí)現(xiàn)對(duì)軟化水運(yùn)行過(guò)程基本時(shí)間的控制。與此同時(shí)，注意在每個(gè)控制器中增加調(diào)節(jié)按鈕，設(shè)置參數(shù)范圍，方便離子交換器運(yùn)行與控制的每一過(guò)程都能夠根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定時(shí)間，而不是受基本時(shí)間的約束。在用微電腦取代繼電器后，應(yīng)尤其注意根據(jù)不同硬度的水來(lái)設(shè)置不同的運(yùn)行與控制時(shí)間。因?yàn)楫?dāng)離子交換器內(nèi)的樹(shù)脂數(shù)量確定時(shí)，無(wú)論水的硬度是高還是低，其所需要交換的總水量是確定無(wú)疑的，即在運(yùn)行過(guò)程的最后樹(shù)脂層失效的基本情況大致相似，在這樣的情況下再生過(guò)程中的用鹽量與水的硬度無(wú)關(guān)，只是周期產(chǎn)水量會(huì)隨水的硬度變化而相應(yīng)地發(fā)生改變。這樣不僅可以有效地防止離子交換器出現(xiàn)故障，也可以使整個(gè)運(yùn)行和控制過(guò)程變得簡(jiǎn)單易操作，提高了工作效率。endprint

2.2 在離子交換器安裝過(guò)程中易出現(xiàn)的故障及原因

2.2.1 安裝環(huán)境

一般的離子交換器為方便使用一般都會(huì)選擇安裝在室內(nèi)，為了避免樹(shù)脂受到損壞，應(yīng)控制好室內(nèi)的溫度，既不能過(guò)高也不能過(guò)低。如果選擇用微電腦對(duì)整個(gè)軟化水的過(guò)程進(jìn)行控制，那么還應(yīng)注意保持室內(nèi)的干燥，防止有腐蝕性氣體流入。如果以上安裝環(huán)境達(dá)不到的話，很可能會(huì)導(dǎo)致離子交換器的零件出現(xiàn)生銹的故障，安裝環(huán)境惡劣的情況下還會(huì)連帶電力線路出現(xiàn)故障。

2.2.2 出水負(fù)壓及軟水箱水位控制

離子交換器一般都由陽(yáng)離子交換器和陰離子交換器組成，這就需要采用雙柱來(lái)實(shí)現(xiàn)交替循環(huán)的效果，當(dāng)一個(gè)柱在再生的過(guò)程中，其所需用水一般都由另一個(gè)柱來(lái)提供。在這樣的情況下，就需要離子交換器的軟水出管口能夠達(dá)到一定的高度，而且出口的位置能夠保證通大氣，不然的話會(huì)導(dǎo)致離子交換器負(fù)壓不足從而影響再生效果。如果水壓過(guò)高，那么進(jìn)入柱內(nèi)的鹽液有可能又會(huì)倒回，導(dǎo)致離子交換器出現(xiàn)多路閥串漏的故障。

2.3 在使用過(guò)程中易出現(xiàn)的故障及原因

2.3.1 原水水質(zhì)

一般來(lái)說(shuō)，進(jìn)入離子交換器中的原水水質(zhì)需要達(dá)到城市自來(lái)水的使用標(biāo)準(zhǔn)，即水的濁度應(yīng)小于或者等于FTU的兩倍，否則會(huì)導(dǎo)致離子交換器中的懸浮物過(guò)多，一方面縮短離子交換器的使用壽命，另一方面影響產(chǎn)出水的實(shí)際質(zhì)量。在原水水質(zhì)太差的情況下，都需要在離子交換器內(nèi)安裝機(jī)械過(guò)濾的裝置。就算原水水質(zhì)達(dá)到了城市自來(lái)水的使用標(biāo)準(zhǔn)，也需要在離子交換器的進(jìn)水管處設(shè)置一個(gè)過(guò)濾裝置，防止水中的雜物堆積過(guò)多會(huì)對(duì)離子交換器的多路閥造成損壞，也會(huì)影響多路閥的潤(rùn)滑度。另外，在交替的前后，應(yīng)注意清洗離子交換器，防止水的雜物堆積。

2.3.2 系統(tǒng)壓力

在離子交換器運(yùn)行過(guò)程中，應(yīng)注意讓水壓保持在一定的范圍內(nèi)，不能過(guò)高或者過(guò)低，否則會(huì)影響水流的速度，不能夠有效保證產(chǎn)出水的質(zhì)量。除此之外，若在離子交換器工作過(guò)程中水的壓力過(guò)大，也會(huì)對(duì)離子交換器造成一定程度的損壞，導(dǎo)致水的泄漏或者硬水、鹽水串漏。在水壓過(guò)高的情況下，可以通過(guò)安裝減壓閥來(lái)調(diào)節(jié)水壓，在水壓過(guò)低的情況下，則可以通過(guò)安裝增壓泵來(lái)增加水的壓力使水的壓力保持在合理的范圍內(nèi)。

2.3.3 排廢量

在對(duì)離子交換器進(jìn)行調(diào)試的過(guò)程中，應(yīng)注意合理控制各工位的排廢量大小，不然也會(huì)對(duì)再生的效果有一定的影響。在進(jìn)鹽的同時(shí)需要排除廢物，這個(gè)時(shí)候如果排廢量太大，會(huì)使鹽液濃度過(guò)低，造成再生的整個(gè)過(guò)程清洗不徹底；若鹽液濃度過(guò)低，則會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)出水的質(zhì)量不過(guò)關(guān)。

2.3.4 鹽液的過(guò)濾

在水再生的過(guò)程中若水中鹽液雜質(zhì)過(guò)多會(huì)導(dǎo)致離子交換器的鹽閥和多路閥損壞，因此需要使用專(zhuān)門(mén)的過(guò)濾器對(duì)鹽液進(jìn)行過(guò)濾。除此之外，當(dāng)過(guò)濾器使用一段時(shí)間后，需要定期打開(kāi)鹽罐下的排污口清理鹽罐。

2.4 離子交換器間斷運(yùn)行中易出現(xiàn)的問(wèn)題及原因

按照離子交換器的工藝流程和工作原理，離子交換器需要在產(chǎn)水的過(guò)程中不能出現(xiàn)間斷的情況，否則會(huì)對(duì)離子交換器產(chǎn)生一定程度的影響，長(zhǎng)期出現(xiàn)間斷的情況會(huì)使離子交換器出現(xiàn)故障，如在某些工位停機(jī)，特別是在再生工位停機(jī)，由于原水閥、鹽液閥等都未關(guān)閉，易造成鹽水的串漏等并且會(huì)影響到再次出水時(shí)的出水質(zhì)量。另外，對(duì)于時(shí)間繼電器控制的交換問(wèn)題，再次使用后會(huì)造成原定的程序被破壞，從而對(duì)水質(zhì)造成一定程度的影響。

針對(duì)以上離子交換器間斷運(yùn)行中易出現(xiàn)的問(wèn)題，可以通過(guò)以下兩個(gè)方法來(lái)加以改進(jìn)：第一個(gè)方法是通過(guò)變換自動(dòng)控制系統(tǒng)，讓其能夠在間斷的情況下可以自動(dòng)結(jié)束整個(gè)再生過(guò)程，與此同時(shí)對(duì)之前的工作狀態(tài)能夠有較清晰的記錄，這樣才能夠有效保證在離子交換器再次投入工作后仍然能夠按照原來(lái)的工作狀態(tài)繼續(xù)工作。第二個(gè)方法是要求在離子交換器出現(xiàn)故障的情況下，繼電器仍然能夠正確顯示運(yùn)行的狀況，如果可能的話盡量不要讓再生的過(guò)程間斷，即使出現(xiàn)再生過(guò)程間斷的情況也可用復(fù)位鍵或者人工操作來(lái)控制或者切斷管路閥門(mén)。另外，注意設(shè)置自動(dòng)和手動(dòng)兩種控制管路閥門(mén)的方法，即使出現(xiàn)再生過(guò)程停止的情況也可以有專(zhuān)門(mén)的工作人員來(lái)進(jìn)行調(diào)整，使離子交換器能夠一直在工作的狀態(tài)中而沒(méi)有間斷的情況，保證其工作狀態(tài)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.5 離子交換器中的交換柱以及鹽罐易出現(xiàn)的問(wèn)題及原因

在離子交換器中的交換柱和鹽罐，由于經(jīng)常跟工業(yè)鹽接觸，所以在使用一段時(shí)間后易出現(xiàn)交換柱和鹽罐腐蝕的問(wèn)題。為了解決這種問(wèn)題，有兩種解決的辦法，一種解決辦法是對(duì)于低碳鋼、鐵素體不銹鋼材料的內(nèi)壁采取防腐處理，一般用的防腐材料為環(huán)氧樹(shù)脂涂料。這里應(yīng)當(dāng)注意的情況是無(wú)論是鐵素體不銹鋼還是低碳鋼都應(yīng)當(dāng)采取同樣的防腐措施，不應(yīng)區(qū)別對(duì)待。由于鐵素體不銹鋼對(duì)于鹽中的鈉離子較敏感，經(jīng)不起鹽水的長(zhǎng)久腐蝕。另一種解決的辦法是應(yīng)用其他材料來(lái)代替低碳鋼和鐵素體不銹鋼材料，如可以使用奧氏體不銹鋼材料。奧氏體不銹鋼材料相對(duì)于低碳鋼和鐵素體不銹鋼材料來(lái)說(shuō)，含碳量要相對(duì)低一些，以添加鈦元素來(lái)提高防腐蝕能力，這樣也會(huì)給水處理設(shè)備離子交換器帶來(lái)較小的壓力，從而降低離子交換器故障發(fā)生的概率。針對(duì)鹽罐的話，可以考慮采用聚氯乙烯材料或者玻璃鋼制造的材料，這種類(lèi)型的材料具有較好的抗腐蝕性，相對(duì)其他材料來(lái)說(shuō)成本較低，當(dāng)然這種類(lèi)型的材料也有一定的缺點(diǎn)，如不能承受較高的溫差，材料的整體硬度不夠，不能承受強(qiáng)壓。當(dāng)然，也可以考慮使用環(huán)氧玻璃，這種玻璃相對(duì)玻璃鋼來(lái)說(shuō)硬度更高，但是同樣不能夠承受較高的溫差，成本較高。針對(duì)這兩種不同材質(zhì)的玻璃，就需要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)選擇合適的玻璃材質(zhì)。

2.6 離子交換器整體工作交換能力不強(qiáng)的問(wèn)題及原因

離子交換器在再生水的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)整體工作叫護(hù)岸能力不強(qiáng)的問(wèn)題，產(chǎn)生該問(wèn)題的主要原因有以下幾個(gè)方面：首先，在再生水的過(guò)程中，使用的還原食鹽的質(zhì)量不符合使用標(biāo)準(zhǔn)；其次，還原食鹽的總體消耗量過(guò)低；再次，進(jìn)入陽(yáng)離子交換器中的陽(yáng)離子的膠劑顆粒摻雜一些其他的物質(zhì)；最后，處理水所包含的三價(jià)鐵離子的量超過(guò)實(shí)際使用標(biāo)準(zhǔn)。除此之外，還有排水效果不合理、相關(guān)的人工操作方面不符合實(shí)際要求等原因使得離子交換器的整體工作交換能力不強(qiáng)。

針對(duì)離子交換器整體工作交換能力不強(qiáng)的問(wèn)題，分析了其產(chǎn)生的原因后，采取的針對(duì)性措施為：首先，采取有效措施嚴(yán)格把控進(jìn)入離子交換器中的食鹽的質(zhì)量，如果有條件可以考慮選擇使用蘇打?qū)M(jìn)入離子交換器中的食鹽軟化后再讓其投入生產(chǎn)使用；其次，提高還原食鹽的總體消耗量；再次，對(duì)進(jìn)入離子交換器中的水先進(jìn)行過(guò)濾處理，排掉水中的雜質(zhì)后再投入使用，另外，還需要對(duì)離子交換劑展開(kāi)沖洗，在沖洗的過(guò)程中能夠使用濃度較低的硫酸參與操作；最后，在排水系統(tǒng)使用一段時(shí)間后要注意檢查，嚴(yán)格控制質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，確保不會(huì)發(fā)生任何安全問(wèn)題。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著整個(gè)社會(huì)的進(jìn)步與發(fā)展，鍋爐設(shè)備在各個(gè)企業(yè)的應(yīng)用頻率也越來(lái)越高。眾所周知，鍋爐在使用的過(guò)程中最主要的參與者就是水，主要是應(yīng)用煤炭的燃燒作用，實(shí)施基本的加熱，然后再對(duì)加熱的水所產(chǎn)生的水蒸氣加以有效的利用，進(jìn)一步來(lái)滿足工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際需要。在實(shí)際對(duì)水加工的過(guò)程中，鍋爐水的質(zhì)量就變得尤為重要。因此，在具體使用鍋爐的過(guò)程中，離子交換器作為非常重要的鍋爐水處理設(shè)備，對(duì)水進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚砜梢杂行ПＷC進(jìn)入鍋爐的水符合工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際需要，從而減少常見(jiàn)故障的出現(xiàn)，避免不必要的麻煩。但是在離子交換器使用的過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，要想保證鍋爐的作用能夠繼續(xù)發(fā)揮下去，整個(gè)工業(yè)再生水的過(guò)程能夠順利開(kāi)展，就有必要快速地處理離子交換器在應(yīng)用過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)的故障，從而保證鍋爐的用水質(zhì)量。

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