淺談如何提高精處理高速混床周期制水量

李金萬

（湛江電力有限公司，廣東 湛江524043）

0 引言

凝結(jié)水占火力發(fā)電廠鍋爐給水總量的90%以上［1］，其質(zhì)量的好壞對機組的安全和高效運行起到了至關(guān)重要的作用。對湛江電力有限公司而言，高速混床的利用度不高，基于對單位三期項目的長遠考慮，展開了對高速混床的研究。

目前，我國凝結(jié)水精處理的除鹽系統(tǒng)分為2種，高速混床以及由陽床和陰床串聯(lián)而成的復(fù)床結(jié)構(gòu)。其中，高速混床以其運行流速高，出水水質(zhì)好等特點，成為應(yīng)用最為廣泛的精處理除鹽系統(tǒng)。近年來，隨著機組參數(shù)和容量的不斷增大，對凝結(jié)水品質(zhì)的要求也越來越高。因此，提高高速混床周期制水量成為了優(yōu)化精處理過程中必不可少的環(huán)節(jié)。

1 高速混床的運行現(xiàn)狀

一般來說，在凝結(jié)水精處理系統(tǒng)中，高速混床的工作過程可分為3個階段，依次是氫型循環(huán)階段、氫型循環(huán)向氨型循環(huán)轉(zhuǎn)變階段以及氨型循環(huán)階段［2］。第一階段是氫型循環(huán)階段，凝結(jié)水中的Na＋、NH＋4幾乎全部被陽樹脂所吸收，直到有Na＋、NH＋4漏出；第二階段是轉(zhuǎn)變階段，也稱氨化階段，出水中開始出現(xiàn)NH＋4，并且含量不斷增多，進而達到峰值，此時，Na＋濃度也達到最高，但仍在正常的指標范圍內(nèi)；最后是氨型循環(huán)階段，進水口和出水口的Na＋、NH＋4含量幾乎相等，隨著工作的推進，最終陽樹脂被完全氨化，出水口處陽離子超標，電導(dǎo)率等指標不再符合要求。此時，需對樹脂進行再生，然后重新投入使用。根據(jù)工作階段不同，高速混床的運行方式分為氫型（H／OH）運行和氨型（NH4／OH）運行2種。目前，我國大多數(shù)高速混床的運行方式仍為前者，但是其存在制水周期短、周期制水量少、環(huán)境污染大和經(jīng)濟效益低等缺點。氨型運行方式可有效解決上述問題，但要求樹脂再生質(zhì)量高、凝汽器密封性能好等，這就限制了其應(yīng)用和推廣。因此，尋求2種運行方式的結(jié)合，提高精處理凝結(jié)水的質(zhì)量及周期制水量，成為了國內(nèi)外研究的重點。

2 現(xiàn)存問題分析

2.1 氫型運行方式周期制水量少

為了減少系統(tǒng)中的水、汽腐蝕，并維持凝結(jié)水較高的p H值，常在給水和凝結(jié)水中加入一定量的NH＋4。與凝結(jié)水中其他種類的陽離子相比，凝結(jié)水中所含NH＋4的比例最大。高速混床采用氫型方式運行時，陽樹脂基本上全部用于去除NH＋4，而且NH＋4的含量越高，陽樹脂消耗越快，同時氫型樹脂轉(zhuǎn)換成氨型樹脂，失去了對Na＋的交換能力。此時，需要對失效的樹脂進行再生后才能重新投入使用。因此，氫型運行周期短，周期制水量也較少。去除的NH＋4又需要在后續(xù)工藝中重新加入，造成資源、能源的浪費。

2.2 氨型運行方式要求高

采用氨型方式運行的高速混床，可有效地增加周期制水量，但是，其對精處理的工序也有較高的要求。有研究表明，混床氨型運行的條件是陰陽樹脂分離度達到99.9%以上，否則無法保證出水質(zhì)量［3］。這就對樹脂的再生提出了嚴峻的考驗。在實際操作過程中，由于客觀條件的限制，經(jīng)常出現(xiàn)樹脂分離不徹底、樹脂混合不均勻、陰陽樹脂分層以及樹脂再生過程中輸送不完全等現(xiàn)象。這些因素都阻礙了混床以氨型方式的正常運行，縮短了混床的運行周期，使混床的周期制水量嚴重減少。

3 提高周期制水量的途徑

3.1 延長氨化運行時間

從氨型運行方式的特點可以看出，高速混床從氫型循環(huán)階段轉(zhuǎn)變?yōu)榘毙脱h(huán)階段后，仍然可以繼續(xù)工作，并保證出水質(zhì)量，從而大大延長了混床的工作時間。與此同時，氨型循環(huán)階段并未去除凝結(jié)水中的有益成分NH＋4，節(jié)省了NH＋4的補充量，節(jié)約了自身運行的費用。因此，盡量延長高速混床的氨型循環(huán)工作時間，對周期制水量的提高有很明顯的幫助。但是，要實現(xiàn)高速混床的氨型運行，還要滿足再生劑質(zhì)量好，再生工藝成熟精確，凝汽器密封性能好以及進水和再生液中Na＋含量不能過高等條件。近年來，國內(nèi)外對高速混床氨型運行均有研究，并取得了一定的進展。山西興能發(fā)電有限公司通過延長混床氨型運行時間，并不斷優(yōu)化工藝，使得周期制水量由最初的7～8萬t提高到現(xiàn)在的13～14萬t，運行周期明顯加長。河北西柏坡發(fā)電責(zé)任有限公司通過對2臺機組實行氨型運行，使制水周期從6～8天延長到25～40天，同時平均每年節(jié)省24.5萬元的藥品費以及將近50萬元的除鹽費用。事實表明，高速混床的氨型運行有效提高了凝結(jié)水精處理系統(tǒng)的周期制水量，對節(jié)省資源，提高經(jīng)濟效益起到了積極的作用。

3.2 樹脂的選擇

樹脂的分離與混合效果，是選擇樹脂的主要考慮因素。由于樹脂的分離與混合直接影響樹脂的質(zhì)量和交換能力，進而影響到凝結(jié)水的品質(zhì)和產(chǎn)水量，因此在選擇樹脂時，應(yīng)綜合考慮2種效果的作用，做到二者兼顧。在保證樹脂能夠充分分離的情況下，還應(yīng)具有一定的混合能力。另外，樹脂的強度也是需要考慮的因素。破碎的樹脂容易在樹脂交界處形成混脂層，可用漂洗等辦法去除樹脂中不符合要求的小顆粒和樹脂碎屑，以減少混雜。

3.3 樹脂的分離與混合

離子交換樹脂是高速混床的核心部分，是出水品質(zhì)和產(chǎn)水量的保證。高速混床運行過程中，離子交換樹脂的交換容量逐漸達到飽和，失效的樹脂需停止工作，在對其進行分離、再生、混合均勻后，投入下一個工作周期。在分離過程中，如果陰陽樹脂分離不徹底，造成樹脂混雜，那么混雜的陰樹脂會接觸成分為強酸的陽再生劑，形成氯型樹脂；而混雜的陽樹脂則會接觸成分為強堿的陰再生劑，形成鈉型樹脂。這就造成樹脂再生質(zhì)量的降低，同時也增加了循環(huán)體系中Na＋、Cl－的含量，必然導(dǎo)致出水質(zhì)量下降以及周期制水量減少。為解決上述問題，在分離過程中，通常需要根據(jù)實際工況，選擇合適的分離塔和分離技術(shù)，如高塔分離法、錐塔分離法、中間抽出法及浮選分離法等。采用改變流量反洗分層的方法以及借助科學(xué)的檢測技術(shù)，也有助于樹脂的完全分離。分離再生后的樹脂，需要重新混合，若混合不均勻，由于陰陽樹脂的比重差別，會出現(xiàn)陽樹脂在下部較多，陰樹脂在上部較多的情況。此時，堿性凝結(jié)水會很快耗盡上部的陽樹脂，并與陰樹脂直接接觸，從而干擾樹脂正常的離子交換過程，同時降低凝結(jié)水的p H，不利于周期制水量的提高。因此，可以從樹脂的選擇入手，確保其均勻性，并將再生后的樹脂運輸至混床后進行二次混合，以提高其混合效果。由于分離和混合自身的不同特點，因此，在實際操作過程中，要綜合考慮2種因素的影響。

3.4 樹脂的再生方式

再生工藝使失效的樹脂重新具備交換能力，繼而可以投入到下一個工作周期中使用。為了得到較高的再生度，選取的再生液應(yīng)有較高的純度以及合適的離子濃度。河北省電力研究院的孫小軍等［4］，通過對負壓再生、滿水再生、倒U型排水再生和負壓再生的分析與比較指出，倒U型排水再生方式不存在調(diào)整液位和再生液向再生管道上部水空間擴散的問題，也不受大氣壓變化的影響，是一種較為先進的設(shè)計理念。

3.5 日常工作規(guī)范

除了以上提及的4點，人為因素對提高混床周期制水量的影響也是不可避免的。凝結(jié)水中通常含有氧化物、碎屑等雜質(zhì)，會加速樹脂的失效過程，造成系統(tǒng)堵塞及運行減緩，使得周期制水量大大減少。因此，需要在高速混床前添加前置過濾器，將雜質(zhì)去除，從而保證混床中的樹脂充分用于離子交換，延長混床的工作周期。公司應(yīng)對操作人員進行專業(yè)培訓(xùn)，提高其專業(yè)水平，尤其是對運行指標的控制能力。另外，采用自動控制和監(jiān)測也是一種可取且高效的辦法。

4 結(jié)語

由于高速混床在凝結(jié)水精處理系統(tǒng)中的大規(guī)模應(yīng)用，其周期制水量得到了高度的重視。綜上所述，針對不同的實際情況，采取相應(yīng)的措施，可以很好地改善高速混床的工況，顯著提高其周期制水量。高速混床會隨著周期制水量的提高而得到進一步的推廣和應(yīng)用，為電廠機組凝結(jié)水的精處理提供有力的支撐和保證。

［1］張鐵，韓倩倩.提升火電廠凝結(jié)水精處理系統(tǒng)運行質(zhì)量的措施［J］.凈水技術(shù)，2011（4）

［2］王欣，張昕.凝結(jié)水高速混床的特性及運行終點探討［J］.甘肅科技，2012（11）

［3］陸繼民.精除鹽運行床周期制水量少的原因探討［J］.浙江電力，2003（6）

［4］孫小軍，王曉攀，郭鐵甲.凝結(jié)水精處理系統(tǒng)樹脂再生方式的比較與選擇［J］.河北電力技術(shù)，2010（2）