加裝除碳器 提高陰床周期制水量

劉琳

摘 要：本文概述了除碳器除碳原理和大唐太原第二熱電廠化學水處理系統流程，描述了加裝除碳器前后一級除鹽系統中陰床周期制水量的變化。證明了在一級除鹽系統的中間安裝除碳系統的必要性。

關鍵詞：陰床 除碳器 周期制水量

1 系統概述：

大唐太原第二熱電廠化學水處理系統由超濾系統+反滲透系統+二級除鹽組成，水源為生水加污水處理后的中水，來水首先進入生水箱經生水泵、蒸汽加熱器，通過自清洗過濾器進行初步過濾后進入超濾裝置，產水經過超濾水箱、超濾水泵、保安過濾器，通過高壓泵升壓后進入反滲透裝置，產水收集至中間水箱，在供暖期（每年十一月至下一年四月） 一部分水經過熱網補水泵供熱網補水，其余部分通過中間泵進入陽床、陰床、混床最后至除鹽水箱供機組補水。整個水處理系統設計出力775 m3/h，最大出力848 m3/h。除碳器除碳原理：是亨利定律（在等溫等壓下，某種氣體在溶液中的溶解度與液面上該氣體的平衡壓力成正比）在生產實踐中的應用，水中游離的二氧化碳可以看作溶解在水中的氣體，因此只要在水面上氣體中的二氧化碳分壓較小就可以除去水中游離的二氧化碳。除碳器一般安裝在工業除鹽系統的陰陽床之間。

2 現狀調查

大唐太原第二熱電廠水處理系統于2009年9月投入制水運行，原設計水源為城市中水，因城市中水系統至今無法保證足量供給，故現水源大部分為八水廠來水，水質較好，并且安裝了超濾和反滲透系，除鹽系統為母管制，一級除鹽（陰陽床）進水水質有了很大提高，因此沒有按照傳統設計安裝除碳系統。但是在實際除鹽系統會運行中，發現陰陽床周期制水量差距大，再生次數不平衡，為了保證再生廢水排放指標，所以再生排放過程中用酸量消耗很大。陰陽床周期制水量差距大，陰床平均周期制水量10956m3 ，陽床完成一次制水周期再生一次的同時陰床制水周期5次再生5次。不良影響：①再生用堿量大，陰床周期制水量低，再生頻繁，以每次再生消耗0.9噸堿計算，每月多消耗3.6噸。②由于不能保證陰陽床同時再生，單獨再生陰床時，排廢水用酸量大。2012年8月排廢水用酸量0.45噸，用堿量0噸。③陽床出水中含有的大量碳酸氫根（HCO3- ）和游離狀態的二氧化碳（HCO3- +H+===CO2+H2O），直接進入陰床，消耗大量的氫氧根（OH- ），使陰床出水PH值降低，而陰床出水應保持一定的堿性。④當陰床進水中含有較大的二氧化碳和HCO3- 時，由于HCO3- 的吸著能力與HSiO3- 相似，因此影響陰床除硅能力，陰床提早達到失效點。⑤陰床再生次數多，自用水量大，除鹽系統自用水率高。

3 除碳系統安裝

水處理陽床出水PH為2.0-4.3，水中碳酸化合物主要以游離CO2 存在，利用亨利定律制成的除碳器就可排除水中的CO2 。因此除碳器安裝在陽床之后陰床之前。

除碳器有兩種形式：鼓風式除碳器和真空式除碳器。鼓風式除碳器的作用是使水中的二氧化碳隨吹過的空氣排入大氣。因為空氣中二氧化碳分壓很小（一般為0.03%），水從除碳器本體上部進入，經配水設備噴淋，通過填料層（多面空心塑料球），進入除碳水箱，空氣由鼓風機從除碳器本體底部進入，上部排出，噴淋而下的小水柱和水滴和鼓入的空氣充分接觸，水中的CO2 很快被帶走。真空式除碳器以蒸汽作為工作介質，利用真空泵或噴射器從除碳器上部抽真空，使水達到沸點從而除去水中的氣體。不止除去CO2 ，并且除去水中的其它氣體。對防止陰樹脂的氧化和出水管道的腐蝕有利。鼓風式除碳器簡單易操作，產水能夠達到制水要求；而真空式除碳器工作介質危險，水升溫后降溫，運行成本高。因此采用鼓風式除碳器。為提高陰床周期制水量、降低再生用堿量、排廢水用酸量和降低自用水率在原化學水處理系統中陰陽床間加入了除碳器系統。根據陰陽床運行狀況和機組制水要求，計劃除碳系統主要由2臺除碳水箱、4臺除碳器、4臺除碳水泵及控制系統、監控系統組成。整套系統最小出力為120 m3/h。最大出力為960 m3/h。出水水質CO2≤5mg/L。除碳器的流程為：陽床出口母管→除碳器→除碳水箱→除碳水泵→陰床入口母管。

除碳系統的啟動及運行：①陽床正洗水質合格后，投運陽床。開啟除碳器入口電動調節閥。啟動除碳器（啟動除碳風機）②待除碳水箱水位漲至1m時，啟動除碳水泵③手動開啟除碳水泵出口門，調整出口門開度。對陰床進行正洗④ 根據除碳水箱液位變化，調整除碳水箱入口電動調節門。#1#2除碳器對應#1除碳水箱，#3#4除碳器對應#2除碳水箱。⑤每臺除碳器處理水量最大260 t/h，根據投運陽床的數量，選擇投運除碳器的數量。

4 除碳器運行過程的工況維護

1） 除碳器運行過程中應該隨時監督除碳器負荷，如果除碳器的進水負荷過大則可能惡化除碳器的效果。因此除碳器的進水必須均勻、連續且維持穩定負荷運行。2）除碳器運行過程中維持一定的風水比，理論上，除去CO2其風水比應維持在15-40m3空氣/m3水，風水比低于上述值時，也會影響除碳效果。3）水溫，提高水溫會加快CO2從水中的脫碳速度，有利于除碳；同時由于大部分除碳器都置于室外，適當提高水溫對冬季運行有利。除碳器溫度受陰離子交換樹脂熱穩定性的影響，所以水溫以不超過400C為宜。4）除碳器鼓風機的進氣質量要好，新鮮空氣要不含灰塵。否則污染的氣體雜質（如CO2、NH3等），會隨之溶入水中，影響除碳效果和陰床進水的水質，所以鼓風機入口最好要有過濾裝置且連接軟帶要演嚴密不漏空氣。

5 效果驗證

改造后一級除鹽系統有兩個流程，正常情況下為流程1：陽床→除碳器→除碳水箱→除碳水泵→陰床。當除碳系統發生缺陷需要全部退出運行時為流程2：陽床→陰床。除碳系統投運后，除碳器出水含CO2≤5mg/L。 2013年1月，陰陽床均再生兩次。效果：①再生用堿降低。陰床周期制水量提高到原來的5倍，再生次數少。 ②基本保證陰陽床同時再生，再生時酸堿廢水中和，不需要加酸堿廢水可達到排放標準。③陽床出水中含有的游離狀態的二氧化碳被除去，使陰床出水PH值保持在7.8—9.0，陰床出水應保持一定的堿性。④當陰床進水HCO3- 減少，提高了陰床除硅能力，陰床制水能力增強。⑤陰床再生次數少，自用水量少，降低了除鹽系統自用水率。

6 結束語

離子樹脂交換技術自20世紀40年代發展至今已經有70年的歷史，在工業水處理技術尤其是電廠水處理中得到廣泛應用，陰陽床除鹽技術是其中發展成熟的技術之一，而除碳器的應用是一個重要補充，隨著反滲透、電滲析技術的推廣，部分電廠不安裝除碳器，但是在實際運行過程中由于原水含碳量不同，反滲透等設備除碳效果不同，因此不能一概而論，應根據生產實際需要確定最佳的水處理工藝。

參考文獻

[1]余志祥.李琳.反滲透加混合離子交換器工藝中除碳器作用探討.廣西電力.2009.32（004）：58-59.

[2]施燮均.王蒙聚.肖作善.熱力發電廠水處理.武漢水利電力大學.中國電力出版社出版，1996。

[3]劉雪英。鮑繼超。周長君。中國電力出版社職業技能鑒定指導書（2008）。