新型軟化水裝置的應用

錢元玲

鶴煤集團福源煤炭購銷公司，河南鶴壁 458030

1 基本內容及概況

鶴煤三礦地面鍋爐房水處理系統安裝于1984 年，現系統老化，操作繁瑣，勞動強度大，工業鹽、樹脂使用量流失較為嚴重。為保證鍋爐正常安全運行，減少不必要的人力物力投入，經礦領導及有關技術人員研究，決定對鍋爐水處理裝置進行更換。

經過調查論證，并結合礦井實際情況，2011 年8 月，選用3 臺TM.F77A3 新型水處理裝置。該新型水處理裝置高效率低能耗，自動化程度高，供水工況穩定，能夠替代手工操作，實現了水處理的各個環節的自動轉換。

2012 年4 月，對地面壓風機房安裝TM.F77A3 新型水處理裝置2 臺，有效的阻止了空壓機冷卻器內部水垢的形成，使冷卻器清洗周期由3 月/次延長至6 月/次，提高空壓機的安全性能及使用壽命。

2 創新點

新型TM.F77A3 型多功能水處理裝置的引進與應用，簡化了以往人工操作水泵注水，人工加鹽、加樹脂等繁瑣工作，實現了微電腦控制運行、反洗、吸鹽+慢洗、正洗、鹽箱補水五種功能，防止了樹脂材料流失，其高效率低能耗，自動化程度高，完全能夠實現水處理的各個環節的自動轉換。

3 具體實施方法和步驟

3.1 新型水處理裝置原理

新型TM.F77A3 型多功能水處理裝置主要由閥驅動裝置、閥體、鹽罐、樹脂罐等部分組成，主要工作原理為：原水在一定的壓力（0.2MPa ～0.6MPa）、流量下，由進水口A 進入控制閥，從進水閥芯經閥體由樹脂罐的上部（或樹脂罐體中心管外側）進入罐內。然后，向下穿過樹脂層，此時水中的水中的陽離子（Ca2+，Mg2+，Fe2+……等）被樹脂中所含的Na+交換吸附，同時等物質量釋放出的鈉（Na2+）離子。其交換過程如下：

2RNa + Ca2+= R2Ca + 2Na+

2RNa + Mg2+= R2Mg + 2Na+

即水通過鈉離子交換器后，水中的Ca、Mg 離子被置換成Na 離子。 從軟水器內流出的水就是去掉了硬度離子的軟化水，再由下布水器返回中心管，向上至閥體，經出水閥芯從出水口B 流出（如圖1 所示）。

當鈉離子交換樹脂失效之后，為恢復其交換能力，就要進行再生處理。在進行再生之前，先用水自下而上的進行反洗。反洗的目的有兩個，一是通過反洗，使運行中壓緊的樹脂層松動，有利于樹脂顆粒與再生液充分接觸；一是使樹脂表面積累的懸浮物及碎樹脂隨反洗水排出，從而使交換器的水流阻力不會越來越大。鈉離子交換器再生吸鹽，再生用鹽液在一定濃度、流量下，流經失效的樹脂層，使其恢復原有的交換能力。其再生過程反應如下：

R2Ca + 2NaCl = 2RNa + CaCl2

R2Mg + 2NaCl = 2RNa + MgCl2

圖1 TM.F77A3 型多功能水處理裝置工作原理及流程圖

3.2 新型水處理裝置功能

新型TM.F77A3 型多功能水處理裝置具有反洗、吸鹽、慢洗、正洗、鹽箱補水五種功能。

1）反洗狀態：原水由進水口A 進入控制閥，從進水閥芯經閥體，由罐體下部（或中心管）下布水器進入罐內，再向上經樹脂層，并經閥體、出水閥芯，從閥體排水口C 排除（如圖1）；

2）吸鹽狀態：原水由進水口A 進入控制閥，從進水閥芯進入射嘴進口，并快速流向射嘴出口，產生負壓，此時電動球閥處于打開狀態，從而將鹽罐內的鹽水從吸鹽口D 吸入閥體，進入罐體的頂部。鹽水向下流經樹脂層，穿過下布水器，沿中心管向上，至閥體、出水閥芯，從閥體排水口C 排出（如圖1）；

3）慢洗狀態：吸完所有的鹽水后，原水繼續由進水口A進入控制閥，從進水閥芯進入射嘴進口，流過射流器，向下穿過樹脂層，由下布水器，沿中心管向上進入閥體、出水閥芯，從閥體排水口C 排出（如圖1）；

4）正洗狀態：原水由進水口A 進入控制閥，從進水閥芯經閥體由樹脂罐的上部進入罐內。然后向下穿過樹脂層，經下布水器返回中心管，向上至閥體，經出水閥芯從閥體的排水口C 排出（如圖1）；

5）鹽箱補水狀態：大部分原水由進水口A 進入控制閥，從進水閥芯經閥體由樹脂罐的上部進入罐內。然后，向下穿過樹脂層，成為軟化水，由下布水器返回中心管，向上至閥體，經出水閥芯從出水口B 流出，小部分原水經射嘴出口由電動球閥經吸鹽口D 注入鹽罐（如圖1）。

4 取得的經濟及安全效益

新型TM.F77A3 型多功能水處理裝置安裝投運后，主要取得以下效益：

1）該裝置自動化程度高，工況穩定，軟化水效果好，有效的阻止了鍋爐內部水垢的形成，降低了鍋爐燃料的消耗，為鍋爐安全運轉提供可靠保障。每天節約燃料2t，則年節約730t 煤，按600 元/t 計算，年節約資金43.8 萬元。減少一名操作人員，年節約人工工資約5.2 萬元。

2）高效率低能耗，運行費用經濟可觀。每周節約工業鹽1.5t，年節約資金6.3 萬元。

3）該裝置采用射流式吸鹽，替代鹽泵，降低了能耗。每臺40FS-20A 型鹽泵約1700 元，年消耗電能2409kw?h，節約電費0.5 萬元。

4）壓風機房冷卻器清洗周期由3 月/次，延長至6 月/次，每次清洗費用約0.4 萬元，年減少維護費用0.8 萬元，系統投入后可減少一名操作人員，年節約資金約5.2 萬元。

該水處理裝置投入使用共計取得經濟效益約為：61.8 萬元。

5 推廣應用情況

新型TM.F77A3 型多功能水處理裝置共計安裝5 臺，在鍋爐房安裝3 臺，自2011 年8 月投入使用至今，運行良好，能夠保證鍋爐供水質量。壓風機房有四組壓風機，其冷卻系統均為水冷式，通過水循環吸收空壓機產生的熱量，達到空壓機散熱的效果。由于水在循環過程中會吸收大量的熱量，長時間使用后，冷卻器水中的鈣、鎂等重碳酸鹽類物質會在其中形成水垢，使空壓機進、排氣溫度升高，降低冷卻效果，延長清洗周期，甚至引起高溫停車。所以，空壓機冷卻用水必須進行軟化處理。

目前，礦壓風機房水處理裝置僅有兩個水處理缸，其軟化方式為：人為的添加軟化劑，向處理缸內注入清水，再自動溢出，進行簡易軟化處理。其軟化處理方式陳舊，容易造成軟化劑的流失，且軟化水質量沒有保證，造成每3 個月就需要清洗一次空壓機冷卻器。鑒于新型TM.F77A3 型多功能水處理裝置的各項優勢，2012 年4 月對壓風機房水處理裝置進行了改造，共計投入使用2 臺該裝置。

新型TM.F77A3 型多功能水處理裝置在鶴煤三礦鍋爐房、壓風機房安裝投入使用至今，運行良好，從未出現過安全事故，很好的保證了鍋爐的安全運轉，值得在水處理領域推廣應用。

[1]李長有，武學東，馬齊爽.單片機在軟化水設備自動控制系統中的應用.微計算機信息，2006(7).

[2]唐印偉.軟化水在煤礦機車蓄電池中的應用.煤炭技術，2010(8).