補(bǔ)給水混床運行異常及處理

張震

摘 要：所謂混床，就是把一定比例的陽、陰離子交換樹脂混合裝填于同一交換裝置中，對流體中的離子進(jìn)行交換、脫除。一般陽、陰樹脂裝填的比例為1：2，可按不同樹脂酌情考慮選擇。混床也分為體內(nèi)再生混床和體外再生式混床，該文討論的是體內(nèi)再生混床。體內(nèi)再生式混床在運行及整個再生過程均在混床內(nèi)進(jìn)行，再生時樹脂不移出設(shè)備以外，且陽、陰樹脂同時再生，因此所需附屬設(shè)備少，操作簡便。混床是發(fā)電廠水處理設(shè)備中主要設(shè)備。混床一旦發(fā)生故障，直接影響發(fā)電機(jī)組的正常補(bǔ)水，甚至造成發(fā)電機(jī)組的停運。該文根據(jù)作者多年來的工作經(jīng)驗，并結(jié)合現(xiàn)場實際情況，從混床的作用、結(jié)構(gòu)、原理、異常、處理方法、運行中的注意事項進(jìn)行論述。

關(guān)鍵詞：混床 運行 異常 處理

中圖分類號：TQ08 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）07（a）-0095-02

隨著超臨界、超超臨界機(jī)組的陸續(xù)投產(chǎn)，機(jī)組對補(bǔ)給水水質(zhì)的要求越來越高，而混床作為補(bǔ)給水處理設(shè)備中的最后一環(huán)，起著舉足輕重的作用。如何保證混床的出水水質(zhì)和制水量，成為化學(xué)運行工作者越來越重視的問題。隨著水處理混床出水控制標(biāo)準(zhǔn)越來越高、企業(yè)環(huán)保節(jié)能管理的不斷加強(qiáng)，對化學(xué)運行人員運行和再生技能提出了更高的要求。為什么同樣的設(shè)備、同樣的時間、同樣的再生劑，不同的人操作，再生效果會不同？這是因為有些人把握住了再生中的關(guān)鍵，而有些人沒把握住，這就需要在工作中，不斷的學(xué)習(xí)和總結(jié)。

1 混床在發(fā)電廠中的作用

在發(fā)電廠中，水進(jìn)入鍋爐后，吸收燃料燃燒放出的熱能轉(zhuǎn)變成蒸汽，蒸汽導(dǎo)入汽輪機(jī)做功，熱能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能，送至電網(wǎng)，水在其中起到了傳能介質(zhì)的作用。

作為進(jìn)入鍋爐的補(bǔ)充水，對水質(zhì)的要求較高。為保證補(bǔ)給水水質(zhì)，往往在水處理設(shè)備中布置混床。

2 混床的結(jié)構(gòu)

常見混床的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

進(jìn)水裝置：采用輻射支管T型繞絲結(jié)構(gòu)，使進(jìn)水均勻的分布在罐體中，不產(chǎn)生偏流現(xiàn)象。

進(jìn)堿裝置：采用支母管開孔+水帽結(jié)構(gòu)，使堿再生液均勻分布在樹脂界面上，不產(chǎn)生偏流，提高再生效果。

上部排水裝置：采用T型繞絲結(jié)構(gòu)，布置在樹脂面以上200 mm，作為樹脂混合前排水用。

中部排水裝置：采用支母管T型繞絲結(jié)構(gòu)，布置在陰陽樹脂分界面，使再生廢液均勻的排除體外，減少陰陽樹脂再生時的交叉污染。

出水裝置：采用多孔板+不銹鋼水帽結(jié)構(gòu)，水帽均勻的布置在多孔板上，使出水均勻，避免偏流。

窺視孔：在混床罐體上中下三個位置有三個窺視孔，上部窺視孔的作用是：在樹脂反洗分層時，觀察樹脂的膨脹高度，避免反洗流量過大，造成跑樹脂；中部窺視孔的作用是：觀察樹脂高度，以便及時補(bǔ)充樹脂；下部窺視孔的作用是：反洗分層后，觀察陰陽樹脂分界面是否明顯。

樹脂層：由陰陽離子交換樹脂混合而成，高度約為1.5 m，陰陽樹脂比例為2：1，主要作用是去除進(jìn)水中的硬度、堿度和陰陽離子，使其成為去離子水，出水電導(dǎo)率≤0.15mS/cm，出水二氧化硅≤10mg/L。

3 混床的工作原理

在混床中，由于陽、陰樹脂是相互混合均勻的，所以陽、陰離子交換反應(yīng)幾乎是同時進(jìn)行的。或者說水的陽離子交換和陰離子交換是多次交換進(jìn)行的。即經(jīng)H型陽樹脂交換所產(chǎn)生的H+和經(jīng)OH-型陰樹脂交換所產(chǎn)生的OH-不能積累起來，會立即生成離解度很低的水。這樣就基本上消除了反離子的影響，其離子交換反應(yīng)可以進(jìn)行得很徹底，所以混床的出水質(zhì)量很高。

混合床除鹽的反應(yīng)方程式如下：

4 混床運行異常及處理

4.1 樹脂混合不均勻

（1）樹脂混合前水位控制不當(dāng)。

樹脂混合前水位控制不理想，水位一般控制在樹脂面上150 mm左右，放水水位過高會導(dǎo)致混合后樹脂產(chǎn)生重新分層，放水水位過低會導(dǎo)致樹脂不能均勻擾動。

（2）混合用壓縮空氣壓力、流量控制不當(dāng)。

混床混合用壓縮空氣壓力一般控制在0.08～0.10 MPa之間，壓力過高會造成樹脂磨損嚴(yán)重或跑樹脂，壓力過低不能使樹脂產(chǎn)生擾動。減壓閥一旦調(diào)整好，正常運行時盡量不要再調(diào)整。

有些混床排氣管直徑太小，造成進(jìn)氣混合時，排氣量不足，床體憋壓，不能充分?jǐn)噭訕渲藭r應(yīng)開反洗排水門，輔助排氣。

4.2 樹脂反洗分層不徹底

（1）陰陽樹脂抱團(tuán)。

樹脂在使用過程中由于靜電引力而使其不易分層現(xiàn)象叫做“抱團(tuán)”現(xiàn)象。這種現(xiàn)象一般在陽、陰樹脂混合在一起，彼此接觸時由于陽樹脂脫下的H+，與陰樹脂脫下的OH-互相結(jié)合成水，于是陽樹脂由于失去一部分陽離子而顯“負(fù)電性”，而陰樹脂則因為失去一部分陰離子而顯“正電性”，這兩種帶異性電荷的樹脂小球就會因為靜電引力，而互相吸引成團(tuán)狀，而不易分離了。

如果在“抱團(tuán)”的樹脂中加入電解質(zhì)（通常為苛性堿），則帶負(fù)電荷的陽樹脂會因為結(jié)合陽離子（Na+）而顯電中性；帶正電荷的陰離子會因為結(jié)合陰離子（OH-）而顯中性，“抱團(tuán)”的陽、陰樹脂就會因此而“解團(tuán)”。所以在分層前，通過堿再生管道向床內(nèi)樹脂中打入2%的堿液，就可以消除樹脂的“抱團(tuán)"現(xiàn)象，改善分層效果。

（2）反洗水流速控制不當(dāng)。

混床反洗分層流速控制在10 m/h，反洗時間10 min，流速采用小-大-小的順序控制。反洗初期，采用小流量松動樹脂，待樹脂松動后采用大流量，使樹脂層充分膨脹，注意控制樹脂膨脹高度在上部窺視孔中部以下，以防跑樹脂，反洗后期采用小流量。

（3）樹脂失效程度低。

為防止混床樹脂運行時間過長導(dǎo)致樹脂結(jié)塊抱團(tuán)，實際運行中，往往將未失效的混床退出運行轉(zhuǎn)入再生。未失效的陰陽樹脂密度差較小，不易分層，這時可通過堿再生管道，向床體注入2%左右的堿液，使陽樹脂轉(zhuǎn)為Na+型，陰樹脂轉(zhuǎn)為OH-，增大陰陽樹脂的密度差，這樣分層就比較容易了，但要特別注意反洗流量，一方跑陰樹脂。

4.3 混床出水PH值低

（1）陰樹脂受到再生酸液污染。

首先，當(dāng)陽樹脂量損失，造成在反洗分層后，陰樹脂跑到中間排水裝置以下，當(dāng)進(jìn)酸再生時，酸液會將陰樹脂轉(zhuǎn)為R-CL型，運行時，這部分“氯型”陰樹脂釋放出Cl-，與陽樹脂釋放出的H+，結(jié)合成HCl，使混床出水pH低。處理方法是，將陽樹脂補(bǔ)充到設(shè)計高度，調(diào)整陰陽樹脂比例為設(shè)計值。

其次，反洗分層不徹底，陰樹脂混雜在陽樹脂中，也會導(dǎo)致陰樹脂受到酸再生液的污染。再次，中排管位置設(shè)計偏高，使陰樹脂在中排管的下部，或者由于樹脂裝填時，陰陽樹脂比例不對，少裝了陽樹脂，多裝了陰樹脂，也會是陰樹脂在再生時受到酸污染。

最后，陰樹脂降解或水解，強(qiáng)堿陰樹脂在使用過程中，強(qiáng)堿基團(tuán)不斷降解，弱堿基團(tuán)不斷增加，這些弱堿基團(tuán)與再生劑接觸時，形成鹽型弱堿基團(tuán)，在正洗時，由于pH值上升，弱堿基團(tuán)會發(fā)生水解，并釋放出酸來，使混床出水pH偏低。

（2）陰樹脂受到污染。

污染陰樹脂的有機(jī)物，常見的是腐殖酸和富里酸，這類有機(jī)酸帶負(fù)電荷，吸附在陰樹脂上，不僅陰樹脂交換容量降低，而且在一定條件下，有機(jī)酸會釋放出來，使pH降低。

（3）樹脂混合不均勻。

陰陽樹脂混合不均勻，會引起沉積在下部的陽樹脂緩慢的釋放殘余的酸再生液，使混床初期有酸性水泄漏。

5 結(jié)語

水處理混床運行中出現(xiàn)的樹脂混合不均勻、反洗分層不徹底、出水pH值低，會造成混床出水水質(zhì)不合格、運行周期短、再生不合格，造成這些異常的原因，有設(shè)計不合理、運行操作不當(dāng)、樹脂污染老化等，當(dāng)遇到這些異常時，要從多方面進(jìn)行分析處理，使水處理混床處于良好的狀態(tài)。

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