離子交換樹脂運行中存在的問題及預防措施

周 虎

(華能荊門熱電責任有限公司，湖北 荊門 448000 ）

離子交換樹脂運行中存在的問題及預防措施

周 虎

(華能荊門熱電責任有限公司，湖北 荊門 448000 ）

隨著電力工業的發展, 機組單機容量逐步向高參數、超臨界、大容量發展, 機組性能的提高, 也對電廠除鹽水水質提出了更高的要求, 目前火電廠化學除鹽應用較多的是離子交換樹脂, 離子交換樹脂的好壞直接影響著水處理的出水, 進而影響著熱力系統的水質和鍋爐的安全經濟運行。本文通過介紹離子交換樹脂存在的問題，并提出了些有關措施。

離子交換樹脂 問題 措施

1 離子交換樹脂存在的問題

1.1 高速混床中陰陽離子交換樹脂粒度相差大

為保證凝結水處理混床的出水水質, 通常要求陰離子交換樹脂粒度小, 陽離子交換樹脂粒度相對較大, 這樣陰陽離子交換樹脂能夠徹底分離, 可減少樹脂交叉污染。但樹脂再生好后輸送到混床, 從混床的工作原理看, 在混床內陰陽離子交換樹脂充分混合, 才能保證混床的出水水質。目前存在陰離子交換樹脂密度小,陽離子交換樹脂密度大, 而陰離子交換樹脂粒度小, 陽樹脂粒度大的問題, 在用水力輸送到混床時, 陰陽離子交換樹脂會自然分開, 陰離子交換樹脂在混床上部,陽離子交換樹脂在混床下部,造成混床出水水質差, 運行周期短的現象。

1.2 水處理強堿陰離子交換樹脂污染

通過對運行樹脂進行試驗, 發現火電廠普遍存在強堿陰離子交換樹脂的有機物和鐵離子污染。隨著地下水的逐漸減少, 地表水和中水的利用成為必然, 但地表水和中水中有機物的成分和含量比地下水多, 因此進水中的各種大分子有機物是強堿陰離子交換樹脂的主要污染源。同時, 在離子交換過程中, 由于陰床前系統防腐破裂或損壞, 導致鋼表面直接和酸性水接觸, 產生大量鐵離子, 造成陰離子交換樹脂鐵離子污染。另外強堿陰離子交換樹脂也會受上一級離子交換樹脂氧化降結產物的污染。

1.3 高速混床中陰離子交換樹脂的強度差

高速混床陰離子交換樹脂一般選用國外某種樹脂, 該種樹脂強度低, 滲磨率一般在 75 %左右。由于高速混床的樹脂為體外再生, 樹脂的反復輸送和多次擦洗, 致使樹脂的破碎率較大, 造成陰離子交換樹脂補充率高。另外, 樹脂破碎后,樹脂粉末可能隨凝結水到鍋爐, 在高溫高壓下分解出有機分子, 影響鍋爐水質。

1.4 運行條件控制不當

主要表現在運行流速不在設計的范圍內,過高或過低均有不良影響;樹脂裝填量不滿足要求,失脂后不及時補充或新舊樹脂混用;設備進口水溫度過低或過高,使樹脂結構遭受破壞;樹脂失效終點控制不合適,不是樹脂未完全發揮作用,就是樹脂失效過渡;樹脂報廢。

1.5 強酸陽離子交換樹脂破碎

水中加入的殺菌劑, 造成陽離子交換樹脂強度降低。隨著工業的發展, 水污染越來越嚴重, 細菌繁殖對水質的影響也越來越嚴重, 為了除去細菌, 通常在水中加入殺菌劑。由于次氯酸鈉殺菌劑便宜且應用方便, 殺菌效果也比較好, 因此一般選用次氯酸鈉進行殺菌, 但是次氯酸鈉殺菌劑在水中主要通過分解放出的余氯起作用, 余氯有很強的氧化性, 對強酸離子交換樹脂有很強的破壞作用, 會導致陽離子交換樹脂的碳鏈氧化斷裂, 氧化產物由樹脂上脫落下來, 變為可溶性物質。這些可溶性物質中含有弱酸基, 當它隨水流進入陰離子交換器時, 首先被陰離子交換樹脂吸著, 吸著不完全時, 就會殘留在陰離子交換器的出水中。有的甚至會隨補充水送到鍋爐,在鍋爐高溫、高壓下樹脂分解成有機酸, 有機酸在水冷壁管內的蒸發和濃縮, 容易引起水冷壁管及汽輪機葉片的酸性腐蝕。

1.6 樹脂失效后再生條件控制不當

離子交換樹脂失效后,搞好再生是十分重要的,是樹脂反復利用的關鏈環節。再生劑的濃度、溫度、流速及質理均應滿足要求,否則極大影響樹脂使用效果。

1.7 樹脂污染后復蘇不當

由于樹脂的特性所決定,加之水環境的污染加劇,有多種因素造成樹脂污染,對污染樹脂進行復蘇處理是樹脂使用中的重要環節。樹脂復蘇處理程度不足,不能完全恢復樹脂的交換能力;樹脂復蘇過度,將破壞村脂的結構,嚴重可造成樹脂報廢。

2 預防離子交換樹脂出現問題的措施

2.1 對新離子交換樹脂的驗收

應按照DL/T 519-2004《火力發電廠水處理用離子交換樹脂驗收標準》進行,確保水處理用的離子交換樹脂的滲磨率≥60%, 而不是磨后圓球率≥90%。用于高速混床的離子交換樹脂的滲磨率≥90%, 陰陽離子交換樹脂的粒度按凝結水處理混床用離子交換樹脂的技術要求篩選, 在保證分離的基本前提下, 調整樹脂的粒度, 確保陰陽離子交換樹脂的混合均勻。

2.2 樹脂的預處理

其目的主要是去除樹脂生產中的無機雜質、少量的低聚物和未參加聚合、縮和反應的單體。在處理過程中,要保證 NaCl、NaOH、HCl的質量,濃度分別為飽和、2～4%、5%,處理程序按要求步驟進行,保證處理效果。值得注意的是,在處理后的裝脂中,盡可能減少磨損,干樹脂千萬不能直接裝人交換器中,以免由于樹脂膨脹而使設備變形或損壞。

2.3 除去進水中的氧化物質

目前地表水中, 為了防止細菌的生長, 大部分都加有殺菌劑, 普遍采用的殺菌劑為氯, 氯有很強的氧化性, 對強酸離子交換樹脂有較強的破壞作用, 會導致樹脂的強度降低, 樹脂的工作交換容量減小, 再生的酸耗明顯增大, 再生用水量增加, 因此在使用有氧化殺菌劑的水時, 應增加設備或者加藥除去進水中的氧化物質。

2.4 再生條件控制

樹脂再生的條件有再生劑的質量、濃度、溫度、流速、計量等,對再生劑的質量控制好有效含量,雜質含量滿足要求,重點控制液堿中的Cl和Fe含量;再生液濃度、再生時間、再生劑用量要通過實驗確定,做到酸耗、堿耗適當。再生流速以 4-8m/h為宜,陽離子交換劑可采用偏于上限,陰離子交換劑可采用偏于下限。再生液溫度由于樹脂熱穩定性的限制,不宜過高,30～35℃ 。

2.5 把好藥品質量關

再生劑的質量差容易引起樹脂污染, 因此對所用的再生藥品要嚴格把關, 對每批買進的酸或堿除了化驗濃度外, 還需要化驗酸或堿中的雜質含量, 藥品中雜質的含量應符合國家標準的要求, 杜絕不合格產品的使用。

2.6 減少進水中有機物和鐵離子的含量

離子交換除鹽裝置中的強堿性陰離子交換樹脂的有機物污染, 主要來源是原水中的有機物。為了預防強堿性陰離子交換樹脂的有機物污染, 應合理地采用混凝、澄清、過濾、活性炭吸附等各種水處理方法, 盡量減少強堿性陰離子交換器入口水中有機物的含量。

2.7 樹脂復蘇

(1) 無機物污染

主要指樹脂受到Fe、Ag、Pb、Ca、Ba等無機物污染,其中尤以Fe污染陰樹脂最常見,用4%204浸泡4-12小時去除樹脂的表面的附著的鐵,用1%HCl浸泡5-12小時去除樹脂內部的鐵。也可用超聲波樹脂清洗機進行處理。對于既有鐵污染又有有機物污染的陰樹脂,必須先去除鐵再去除有機物。

(2)有機物污染

陰陽樹脂均可受到有機物污染,只是種類上有差別。前者為有機鐵、腐殖酸、微生物等,后者為有機胺、細菌、油質及含氮化含物。一般可用10%NaCl+4%NaOH進行處理,也可用10%NaCl +0.5%NaCl處理,由于NaClO的強氧化性,不要多次使用,而且處理時要嚴格挲握時閫和溫度,以免樹脂結構受到破壞。

結語

隨著鍋爐給水、飲用水和電廠用水等對離子交換出水的純度要求日益提高，促使常規的離子交換樹脂生產和應用技術不斷完善，同時催生了許多新型的生產工藝不斷涌現，使得離子交換樹脂產品升級和技術進步的步伐也日益加快。

［1］仝貴嬋,云桂春,金光寧.弱堿陰離子交換樹脂去除中國飲用水源中的微量重金屬及有機污染物[J].機械給排水,1999,(3):18-26.

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1007–6344（2015）01–0335–01