李瑤，王飛，何鳳元，劉成名(華電電力科學(xué)研究院有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110170)

0 引言

為積極響應(yīng)國(guó)家政策，河北某電廠2020年將設(shè)計(jì)的深井水置換成南水北調(diào)水，水源的變化對(duì)現(xiàn)有水處理設(shè)備的運(yùn)行情況產(chǎn)生一定影響，根據(jù)水質(zhì)變化規(guī)律，需要對(duì)整個(gè)水處理系統(tǒng)的處理能力進(jìn)行全面的評(píng)估及優(yōu)化，以確保適合新的水源特點(diǎn)。該廠水處理以離子交換法作為最終處理，陽(yáng)離子交換器運(yùn)行一段時(shí)間后需要對(duì)交換能力下降的樹脂進(jìn)行再生，樹脂的再生程度直接決定了陽(yáng)離子交換器的使用周期和出水量的多少[1]。在水質(zhì)穩(wěn)定的情況下，樹脂的再生一般與再生劑的質(zhì)量、再生液的用量和濃度有一定的關(guān)系[2]。為使制水處理能力與置換水源相匹配，提高陽(yáng)離子交換器使用效率并降低運(yùn)行成本，本文選取補(bǔ)給水處理系統(tǒng)中最典型的陽(yáng)離子交換器進(jìn)行優(yōu)化再生工藝，根據(jù)新水質(zhì)特點(diǎn)，通過大量的試驗(yàn)優(yōu)化各個(gè)參數(shù)，達(dá)到了節(jié)約用酸和節(jié)約用水的目的，并增加預(yù)處理設(shè)備來(lái)降低來(lái)水中有機(jī)物對(duì)樹脂的影響，避免長(zhǎng)期運(yùn)行造成有機(jī)物對(duì)樹脂的污染。同時(shí)，制定工業(yè)合成鹽酸中雜質(zhì)含量的測(cè)量方法，減少對(duì)設(shè)備產(chǎn)生的不利影響。

1.2.1X線檢查 采用日立公司Radnext 50 DR檢查儀，掃描參數(shù)：55～80kV，200mA。拍攝正位、側(cè)位X線片，所有X線片均由主治醫(yī)師閱片，并經(jīng)高年資醫(yī)師審核。

1 河北某電廠水源水質(zhì)特點(diǎn)的研究與分析

河北電廠補(bǔ)給水處理設(shè)備設(shè)計(jì)為深井水，設(shè)計(jì)處理為560 t/h，其工藝流程是：原水→原水泵→化學(xué)生水箱→生水泵→高效過濾器→陽(yáng)離子浮動(dòng)床→除碳器→中間水箱→中間水泵→陰離子浮動(dòng)床→混床→除鹽水箱→除鹽水泵→除鹽水母管。該廠置換水源為南水北調(diào)水，深井水有水質(zhì)清澈、水溫穩(wěn)定、分布面廣、礦化度和硬度高，含鐵錳高等特點(diǎn)；而南水北調(diào)水中段是引長(zhǎng)江支流的漢江水至河北，屬于典型的地表水，水質(zhì)含鹽量低，硬度低，污染物質(zhì)含量高。對(duì)深井水及南水北調(diào)水源進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，每月定期采樣化驗(yàn)，進(jìn)行水質(zhì)全分析。與深井水水質(zhì)相比，南水北調(diào)水質(zhì)在溶解物質(zhì)等指標(biāo)較好，但是在濁度、有機(jī)物等指標(biāo)較差。所以陽(yáng)離子交換器再生工藝優(yōu)化試驗(yàn)需考慮來(lái)水中有機(jī)物對(duì)樹脂的影響，同時(shí)需要增加必要的預(yù)處理設(shè)備降低水中的有機(jī)物含量。

2 離子交換設(shè)備再生工藝優(yōu)化方案試驗(yàn)

2.1 再生液流速的影響

再生液流速是指再生溶液通過交換劑層的速度，它是影響再生程度的一個(gè)重要因素。維持適當(dāng)?shù)牧魉偈鞘乖偕号c交換劑之間有適當(dāng)?shù)慕佑|時(shí)間，從而保證再生反應(yīng)的進(jìn)行[3]。在其他條件不變的情況下，分別控制再生液流速在5.5 m/h、5.0 m/h、4.5 m/h進(jìn)行再生試驗(yàn)，確定最佳再生液流速。測(cè)量結(jié)果如表1所示。

通常衡量離子交換器再生效果的指標(biāo)是酸耗和周期制水量，通過表1的數(shù)據(jù)可知，當(dāng)再生液流速在5.0 m/h和5.5 m/h時(shí)，酸耗和周期制水量指標(biāo)較好，再生液流速在4.5 m/h時(shí)酸耗相對(duì)有一定的增加，從而確定再生液流速5.0 m/h為最佳值。

表1 再生液流速試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

2.2 再生液用量影響

通過表4的數(shù)據(jù)可知，保證陽(yáng)床沖洗合格的條件下，控制置換時(shí)間為42 min以上、沖洗時(shí)間8 min以上可以保證再生效果，為了便于控制，置換時(shí)間采用45 min，沖洗時(shí)間采用10 min。

表2 再生液用量試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

樹脂再生用鹽酸是影響水質(zhì)和處理的重要因素，再生用鹽酸應(yīng)采用合成酸，近年隨著氯堿、鉀肥、有機(jī)硅等化工行業(yè)快速發(fā)展，大量的副產(chǎn)鹽酸產(chǎn)生。因副產(chǎn)酸來(lái)源不同所帶來(lái)的雜質(zhì)含量也不相同，所含雜質(zhì)主要有硫酸根和其他鹽類、有機(jī)雜質(zhì)等。這就需要在大宗材料采購(gòu)環(huán)節(jié)對(duì)藥品質(zhì)量進(jìn)行約束，在入廠環(huán)節(jié)對(duì)藥品質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)收，其標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)滿足GB 320—2006《工業(yè)用合成鹽酸》中相關(guān)要求，對(duì)酸中的含鐵量、灼燒殘?jiān)?、游離氯、含砷量、硫酸根等雜質(zhì)含量進(jìn)行嚴(yán)格管控，必要時(shí)可采用離子色譜和原子吸收進(jìn)行定量分析。同時(shí)，在儲(chǔ)存、使用過程中也需要重視，如對(duì)儲(chǔ)存再生劑的容器、輸送管道的潔凈程度、定期的清理、沖洗、沖洗水的質(zhì)量等，都是降低進(jìn)酸質(zhì)量的因素。

2.3 酸濃度的影響

通過表3的數(shù)據(jù)可知，當(dāng)酸濃度在3.8%、3.5%、3.2%時(shí)陽(yáng)床酸耗值未發(fā)生明顯變化，酸濃度為3.8%時(shí)，進(jìn)酸時(shí)間過短，不建議使用。當(dāng)酸度為3.2%時(shí)，進(jìn)酸時(shí)間大幅提升，會(huì)產(chǎn)生過多的用水、用電費(fèi)用。測(cè)量1、2號(hào)混床出水的TOC值分別為411 μg/L和389 μg/L，說(shuō)明原水中有機(jī)物在整個(gè)水處理系統(tǒng)不易被去除。為避免設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行造成有機(jī)物對(duì)樹脂的污染，采用二步法再生工藝，即先提高進(jìn)酸濃度去除樹脂附著的有機(jī)物，再低濃度進(jìn)酸進(jìn)行再生控制藥品消耗。具體操作為首先調(diào)整進(jìn)酸濃度為3.8%，進(jìn)酸時(shí)間為25 min，再將濃度降至3.2%進(jìn)酸再生。試驗(yàn)表明，在酸耗和周期制水量均未發(fā)生明顯變化時(shí)，二步法再生工藝可以有效降低進(jìn)酸時(shí)間，進(jìn)酸時(shí)間可以控制50 min左右，樹脂再生效果較好。

在控制流量為5.0 m/h、二步法進(jìn)酸、用酸量在4.8 t的條件下，測(cè)量置換和沖洗指標(biāo)確定最佳時(shí)間。測(cè)量結(jié)果如表4所示。

表3 用酸量試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

酸濃度對(duì)再生也有很大影響，當(dāng)酸用量一定時(shí)，在一定范圍內(nèi)其濃度越高再生程度越高，但過高的酸濃度使再生液體積太小，不易與樹脂均勻接觸，從而降低再生效果。控制流速在5.0 m/h，用酸量為4.8 t，其他指標(biāo)不變的條件下，控制酸濃度分別為3.8%、3.5%、3.2%進(jìn)行再生試驗(yàn)，確定最佳酸濃度。測(cè)量結(jié)果如表3所示。

與未優(yōu)化參數(shù)前進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比，該廠用酸量由5.25 t減 少 至4.8 t，鹽 酸 單 價(jià) 為215元/t，一 個(gè)再生周期可節(jié)約藥品費(fèi)用96.75元。進(jìn)再生液時(shí)間和置換時(shí)間由120 min減少到95 min，沖洗時(shí)間由15 min減少到10 min，單次再生可節(jié)約除鹽水用水15.4 t，除鹽水成本單價(jià)為20元/t，單次再生可節(jié)約自用水費(fèi)用308元，單次再生可節(jié)約成本404.75元。2020年—2021年該廠共再生436次，經(jīng)測(cè)算，全年可節(jié)約費(fèi)用約17.64萬(wàn)元。

2.4 其他指標(biāo)影響

共享供應(yīng)鏈?zhǔn)侵行】缇畴娚坛隹谄髽I(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的核心。共享供應(yīng)鏈不是簡(jiǎn)單的地理位置上的產(chǎn)業(yè)聚集，而是企業(yè)之間供應(yīng)鏈的整合，更是戰(zhàn)略同盟、股權(quán)合作等深層次的合作關(guān)系。在消費(fèi)者需求導(dǎo)向下，市場(chǎng)需求多變，經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)增加，義烏中小跨境電商出口企業(yè)要想在全球經(jīng)濟(jì)中處于價(jià)值鏈上游，要著眼于合作共贏的長(zhǎng)遠(yuǎn)利益，發(fā)揮跨境電商行業(yè)、領(lǐng)軍型企業(yè)等組織的作用與功能，整合區(qū)域內(nèi)企業(yè)，共享供應(yīng)鏈中的開發(fā)、設(shè)計(jì)、采購(gòu)、生產(chǎn)、物流、銷售等優(yōu)質(zhì)資源，將企業(yè)經(jīng)營(yíng)重心轉(zhuǎn)移到設(shè)計(jì)研發(fā)、品牌推廣等領(lǐng)域，將資源集中到供應(yīng)鏈中最能產(chǎn)生附加值的環(huán)節(jié)。

表4 其他指標(biāo)試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

再生液用量是影響再生效果的另一個(gè)重要因素，它對(duì)樹脂交換容量恢復(fù)的程度和經(jīng)濟(jì)性有直接關(guān)系，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)平衡原理，增加再生液用量可提高H+濃度，從而提高交換劑的再生程度，但當(dāng)再生液用量增加到一定程度后，再生程度提高很少。在控制流速為5.0 m/h，其他指標(biāo)不變的條件下，再生液用量分別為5.25 t、5.00 t、4.75 t、4.50 t進(jìn)行再生試驗(yàn)，以確定最佳再生液用量。測(cè)量結(jié)果如表2所示。

②優(yōu)先實(shí)施杜家臺(tái)分洪工程行洪道整治工程，即對(duì)行洪道河灘地的阻水圍垸實(shí)施平垸行洪，拓寬行洪斷面，以提高行洪道的泄洪能力，同時(shí)按照分流工況下確保2 000 m3/s、爭(zhēng)取2 500 m3/s分流量的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)行洪道兩岸垸堤進(jìn)行適當(dāng)加固，積極推進(jìn)“一河兩堤、夾水出江”方案的實(shí)施。

3 樹脂性能檢測(cè)

為了檢驗(yàn)離子交換樹脂性能情況，對(duì)樹脂進(jìn)行了全分析檢測(cè)，強(qiáng)酸型陽(yáng)離子交換樹脂體積交換容量、含水量、圓球率不符合DL/T 673—2015《火電廠水處理用001×7陽(yáng)離子交換樹脂報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)》中表1的要求；強(qiáng)堿性陽(yáng)離子交換樹脂最大再生容量、強(qiáng)型基團(tuán)容量、體積交換容量均有所下降，濕真密度有一定上升，圓球率不符合DL/T 807—2019《火電廠水處理用201×7強(qiáng)堿型陰離子交換樹脂報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)》中表1的要求。強(qiáng)酸型陽(yáng)離子交換樹脂和強(qiáng)堿型陰離子交換樹脂不能滿足設(shè)備使用要求，建議更換樹脂?？紤]陽(yáng)樹脂老化造成周期制水量降低帶來(lái)的影響，按照陽(yáng)樹脂體積交換容量1.47 mmol/mL與標(biāo)準(zhǔn)樹脂體積交換1.75 mmol/mL計(jì)算，周期制水量將增加19.1%，折算成減少再生次數(shù)可減少16%。更換樹脂后減少再生次數(shù)和優(yōu)化再生預(yù)計(jì)可以節(jié)約用水用酸費(fèi)用29.19萬(wàn)元。

4 進(jìn)酸質(zhì)量控制

通過表2的數(shù)據(jù)可知，當(dāng)再生液用量為4.75 t時(shí)陽(yáng)床酸耗值較低并且周期制水量較大，可以確定再生液為4.75 t，保證流速為5.0 m/h陽(yáng)床再生效果最好，為便于控制與計(jì)算，取4.8 t為最優(yōu)值。

5 結(jié)語(yǔ)

河北某電廠通過試驗(yàn)確定再生參數(shù)控制指標(biāo)：再生液流速為5 m/h，用酸量為4.8 t，置換時(shí)間為45 min，沖洗時(shí)間為10 min，二步法控制濃度進(jìn)酸，按照該指標(biāo)進(jìn)行幾個(gè)周期運(yùn)行，酸耗和周期制水量等指標(biāo)未發(fā)生明顯變化，優(yōu)化參數(shù)后該廠全年可節(jié)約費(fèi)用約17.64萬(wàn)元。

市場(chǎng)的“冰山”——產(chǎn)品與消費(fèi)需求脫節(jié)。由于國(guó)際經(jīng)濟(jì)環(huán)境變化、國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)由高速增長(zhǎng)階段轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段等因素疊加交織，導(dǎo)致企業(yè)的產(chǎn)品與消費(fèi)需求出現(xiàn)部分脫節(jié)，陷入了價(jià)值鏈低端鎖定和產(chǎn)能過剩困境。

對(duì)陰陽(yáng)離子交換樹脂進(jìn)行分析，強(qiáng)陰樹脂和強(qiáng)陽(yáng)樹脂的圓球率指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到樹脂報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)要求，建議更換樹脂。更換樹脂后減少再生次數(shù)和優(yōu)化再生預(yù)計(jì)可以節(jié)約用水用酸費(fèi)用29.19萬(wàn)元。同時(shí)嚴(yán)格控制陽(yáng)樹脂再生用酸質(zhì)量，以保證除鹽系統(tǒng)的水質(zhì)處理免受影響。

此式表示出，在第一次操作中，車輪不得離開路面，完成了①和②，車輛轉(zhuǎn)動(dòng)的角度與汽車前輪最大扭轉(zhuǎn)角度、路面寬度和車輛長(zhǎng)度的關(guān)系．根據(jù)(※)式便可求得車輛轉(zhuǎn)動(dòng)角度．

綜上，河北某電廠給水處理系統(tǒng)陽(yáng)離子交換器經(jīng)過再生工藝優(yōu)化后，在制水品質(zhì)和數(shù)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的前提下，減少了用酸量和用水量，提升了設(shè)備運(yùn)行的安全性和可靠性，提高了電廠的經(jīng)濟(jì)效益。