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化学水处理

时间:2014-06-13 08:46来源:网络 作者:admin 点击:
介绍南阳鸭河口发电有限责任公司的水处理系统的选择、系统流程、所用设备的主要型号和主要特点,以及运行时易出现的异常情况及其处理方法,并对水处理设备运行中出现的一些问题进行了较为深入的分析。
 
 
关键词:水处理系统  设备及运行  水质分析 故障处理
       
摘要:介绍南阳鸭河口发电有限责任公司的水处理系统的选择、系统流程、所用设备的主要型号和主要特点,以及运行时易出现的异常情况及其处理方法,并对水处理设备运行中出现的一些问题进行了较为深入的分析。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
      
 
第一章   概述                                          4
第一节  鸭电公司装机概述                               4
第二节  水源及水质概述                                 5
第三节   电厂水汽损耗及水处理设备出力确定              8
第四节  电厂水处理系统选择及工艺流程                   9
第二章  水的预处理                                     10
第一节  加药装置的设备及其运行                         11
第二节   机械加速澄清池的设备及其运行                  12
第三节  生水加热器的设备及其运行                       13
第四节  高效过滤器的设备及其运行                       14
第三章   纯水制备                                      17
第一节  离子交换树脂                                   18
第二节  离子交换设备及其运行                           21
第三节 对离子交换设备运行中出现问题的分析解决方法      25
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
正文
  • 概述
第一节 鸭电公司装机概述
 
南阳鸭河口发电有限责任公司一期工程安装350MW亚临界凝汽式发电机组两台,配装2台1081.2 t/h蒸发量的锅炉,主机参数如下:
锅炉:
型式:亚临界中间再热强制循环汽包炉
过热蒸汽流量:   1081.2t/h
过热蒸汽温度:    542.7℃
过热蒸汽压力:    17.566MPa
再热蒸汽出口流量:991.2 t/h
再热蒸汽进口温度:338.5℃
再热蒸汽出口温度:540.8℃
再热蒸汽进口压力:4.264 MPa
再热蒸汽出口压力:4.046MPa
省煤器进口水温度:252.40℃
汽轮机:
型号:D3Y---241
压力:16.9MPa
温度:540/540℃
额定功率:350.78MW
发电机:
型号:50WT21E--106
电压:22000V
转数:3000rpm
最大功率:370.78MW
冷却方式:水、氢、氢
 

第二节  水源及水质概述

  • 水质
鸭电公司水源为鸭河口水库水,属地表水,其水质分析项目如下:
表1-1:鸭河口水库水质分析(此数据为2003年一季度数据)
项目 单位 分析结果 项目 单位 分析结果
外观   清澈透明 CL mg/l 4.50
浊度   0.5NTU SO42- mg/l 21.19
PH值   7.97 全硅 mg/l 5.0
游离CO mg/l 2.64 活性硅 mg/l 0.21
全固形物 mg/l 142.85 胶硅 mg/l 4.79
溶解固形物 mg/l 138.75 硝酸盐 mg/l 0.60
悬浮物 mg/l 4.10 亚硝酸盐 mg/l ―――
灼烧减量 mg/l 57.90 mg/l 32.55
全碱度 mmol/l 1.86 mg/l 6.88
氢氧根 mg/l ――― mg/l 0.00547
碳酸根 mg/l ――― mg/l ―――
重碳酸根 mg/l 152.5 铁铝氧化物 mg/l ―――
全硬度 mmol/l 2.57 磷酸盐 mg/l 0.40
暂硬 mmol/l 2.50 耗氧量 mg/l 1.80
永硬 mmol/l 0.07 mg/l 4.20
负硬 mmol/l ――― mg/l 1.02
腐殖酸盐 mmol/l ―――      
由表中可以看出,鸭河口水中含有多种杂质,这是因为水是一种溶解能力很强的溶剂。天然水在自然界循环过程中,无时不与大气、土壤、岩石接触,所以自然界的任何水体都不同程度地溶解各种杂质。而且,按天然水主要指标分类方法:鸭河口水库水属于中等含盐量水200~500 mg/l),按硬度分类为软水(1.0~3.0 mmol/l)。
二、 某些技术指标的意义:
  • 含盐量和溶解固形物
含盐量表示水中溶解盐类的总和,它可通过水质全分析后,将阴阳离子全部相加而得。
溶解固形物则除了包括全部阴阳离子外,还应加上非离子态的SiO2,铁铝氧化物和有机物的含量。
  • 硬度:
水中的硬度表示水中的钙镁离子之和。
碳酸盐硬度:指水中钙镁的碳酸氢盐、碳酸盐之和,但由于天然水中碳酸根浓度非常小,所以一般将碳酸盐硬度看作钙镁的碳酸氢盐。碳酸盐硬度又叫暂时硬度。
非碳酸盐硬度:水的总硬度和碳酸盐硬度之差称为非碳酸盐硬度,它是钙镁的氯化物和硫酸盐等,又被称为永久硬度。
  • 酸度和碱度
碱度:是指水中含有能接受氢离子的物质的量,天然水中的碱度主要由重碳酸根组成,当用酚酞做指示剂时,终点PH为8.1~8.3,水中的氢氧根中和成水,碳酸根中和成重碳酸根,此时滴定出的碱度为酚酞碱度。当用甲基橙做指示剂时,终点PH为4.3~4.5,水中的氢氧根中和成水,碳酸根中和成碳酸;此时滴定出的碱度称为甲基橙碱度或全碱度。
酸度:指水中含有能接受氢氧根离子的物质的量。
  • 有机物
有机物的组成复杂,无论是对某些有机物的量或是对有机物的总量都难以测定,因此采用了各种相对表示有机物含量的指标。
化学耗氧量:表示利用化学氧化剂氧化有机物所需的氧量。
生化需氧量:表示用微生物氧化水中有机物所消耗的氧量。
  • 电导率和含盐量的关系
电导率的大小和水中含有例子的量有关,但由于各种阴阳离子的浓度大小不一,所以不能单凭电导率来计算水中的含盐量,对于同一水源或同一类水,即当水中各种离子的相对量一定时,则离子总浓度愈大,电导率愈大。在实际应用中,可在一定的温度下直接以电导率反映水中含盐量的大小。
 
 

第三节   电厂水汽损耗及水处理设备出力确定

水处理设备的全部处理应是电厂正常运行时的水汽损耗及机组启动或事故需要增加的损失之和。
鸭电公司一期工程两台350MW机组,则补给水量计算如下:
  • 除盐系统
正常水汽损失率按1.5%,排污率按1.0%
锅炉连续蒸发量为:1081.2×22162.4t/h
正常汽水损失为:2162.4×1.5%=32.4 t/h
正常排污损失为:2162.4×1.0%=21.6 t/h
锅炉吹灰用汽:  17.5 t/h
油罐加热用汽:  2 t/h
电除尘用汽:    3 t/h
暖通用水汽量:  10 t/h
启动及事故增加损失:1081.2×6%=64.9 t/h
系统正常供水量: 32.4+21.6+17.5+2+2+10=86.5 t/h
所以设计系统正常出力为:90 t/h
系统最大需供水量:86.5+64.9=151.4 t/h
  • 预处理系统
除盐系统需水量(自用水率按10%计):90+90×10%99 t/h
生活饮用水:40 t/h
系统正常处理水量:99+40=139 t/h
系统最大处理水量:151.4+151.4×10%+40=207 t/h
 
 
 

第四节  电厂水处理系统选择及工艺流程

  • 系统选择:
根据水源水质分析资料和机组对给水品质的要求,锅炉补给水需进行预处理及除盐处理。
预处理:包括混凝、澄清、过滤三个过程。
锅炉补给水除盐部分采用一级除盐加混床系统。
阴阳离子交换器为逆流再生式。
系统中澄清器及混床为母管制联接,清水泵、过滤器及一级除盐设备为单元制联接。
经处理后除盐水品质可达到下列指标:
硬度:  0mmol/l
SiO2:  <20ug/l
电导率:<0.2us/cm
  • 水处理系统流程
鸭河口水库水      循环水泵       生水池    生水加压泵   生水加热器    空气分离器    机械搅拌澄清池   澄清水箱           清水泵     高效过滤器     阳离子交换器     除碳器     中间水箱     中间水泵     阴离子交换器    混合离子交换器    树脂捕捉器     除盐水箱    除盐水泵     供机组使用
 
共设计两套除盐系列,正常时,一套运行,一套再生或备用,启动或事故时,可两套同时运行。
 
 

第二章  水的预处理

锅炉补给水在进行离子交换除盐之前,需预先将水中影响离子交换过程或有害离子交换剂的杂质除掉。这种水处理工艺通常称为预处理。对地表水的预处理的目的,主要是除掉原水中的悬浮物、胶体及大分子有机物等,因为这些杂质一旦进入离子交换器内,不仅使树脂层阻力增大,而且易被吸附在树脂表面,影响树脂的交换能力,有机物还能造成阴树枝有机物污染,而且有些有机物会在树脂层中滋生微生物,堵塞树脂孔隙,增加水流阻力,降低出水质量,离子交换树脂对胶体SiO2的去除能力较弱。如果进水中胶体SiO2的含量较高,则可能使除盐水含SiO2量超标。水中铁和锰的化合物常常在离子交换树脂上形成永久性附着,降低树脂的交换容量。
地表水的预处理,通常采用混凝、沉淀和过滤的方法。
鸭河口电厂预处理所用设备规范如下:
机械加速澄清池:2台  Q=200  t/h
LLY高效过滤器:2台  Q=100~120  m3/h
凝聚剂加药装置: 1套 NZJY型  Q=96L/H  P=1.0Mpa
助凝剂加药装置: 1套 NZJY—1型 Q=96L/H  P=1.0Mpa
澄清水箱:钢筋混凝土结构 V= 150m3  2个
清水泵:2台 型号:IS100—65—200
配备电机型号: Y180M—2   最大流量  120 t/h
电机功率:  22KW    扬程:47—54mH2O
饮用水泵:2台  型号:IS80—65—160
电机型号: Y132S—2   功率:7.5KW
最大流量: 60 t/h   扬程:29—36 mH2O

第一节  加药装置的设备及其运行

加药装置为一钢制组装架,其中包括加药泵,加药平台,梯子,花纹钢板,药液箱等。
凝聚剂和助凝剂加药装置各有两个储药罐V=1.0m3,罐体材质为A3钢,内衬3mm橡胶一层,每个罐上带就地液位计,以显示药液液位,罐内有电动搅拌器以使药液混合均匀,加药泵前为Y型管式过滤器以过滤药液中的杂质,加药泵型号为FZM—96/1.0—03,正常运行时,一台运行,一台备用,每套加药装置配有EAX型自动加药调节装置一台,可根据原水流量来自动调节加药量。

第二节   机械加速澄清池的设备及其运行

    机械加速澄清池也属于泥渣循环型澄清池,一般由钢筋混凝土构成,横断面为圆形,内部有搅拌装置和导流隔墙。这种澄清池的工作特点,是利用机械搅拌叶轮的提升作用来实现泥渣的循环和接触絮凝。
原水进入澄清池后与混凝剂在环形进水槽内混合均匀,然后进入第一反应室与几倍原水的循环泥渣在叶片的搅拌下,进行接触絮凝,再经叶轮提升至第二反应室,继续反应以形成较大的絮凝颗粒,最后通过导流室进行分离室沉淀分离。沉淀分离出的泥渣大部分随回流进入第一反应室参加接触絮凝,过剩泥渣进入泥渣浓缩室经浓缩后定期排出。澄清水上升至清水区,最后通过集水槽送出。混凝剂一般加在进水管道中,絮凝剂加在第一反应室或第二反应室或者也加在进水管道中,但加药点应在混凝剂加药点后。
  • 机械加速澄清池和其他澄清池相比有以下优点:
    1. 澄清效率高,单位面积产水量大。
    2. 适应性强,澄清效果稳定。
    3. 选择好合适的药剂,对低温低浊度水的处理有较强的适应性,但需要机械搅拌装置,维修较麻烦。
  • 机械加速澄清池的使用条件为:
    1. 进水悬浮物含量小于1000mg/l,较短时间内悬浮物也可以达到30001000mg/l,悬浮物含量再升高则处理效果差。
    2. 水温波动幅度,每小时不应大于1℃。
  • 机械加速澄清池的主要工艺参数:
    1. 机械加速澄清池在运行中,由于排泥,配制混凝剂溶液等要消耗水量,这部分水为自用水,一般自用水量约占出水量的5%—10%。
    2. 上升流速:第二反应室和导流室中流速为45—60mm/s,在分离室中为1.0 mm/s左右。
    3. 流经时间:水在池中总停留时间为1.2—1.5小时,第一反应室中为15min,第二反应室中为2—2.5 min,导流室中为2.25 min,分离室中为50—70 min。
    4. 高度:清水区1.5—2.5m,底部锥体为0.5—3.0m,总高为3—8 m。
    5. 容积比:第一反应室 :第二反应室:分离室= 2:1:7
    6. 搅拌器:叶轮提升水量为3—5倍进水量。
    7. 集水槽中流速为0.4m/s,孔眼流速为0.6 m/s左右。
    8. 进出水管中流速为1 m/s左右。

第三节  生水加热器的设备及其运行

鸭河口水库水通过循环水泵到原水池,生水泵把原水打到生水加热器内,生水加热器是表面式加热器,生水和主厂房来的加热蒸汽进行热交换后,温度得到提高。
生水加热器出水温度控制在30+1℃,进澄清池的生水温度是靠两个电动门来控制的,当温度较低时,蒸汽管道上的电动门自动打开,温度高时,蒸汽管道上的电动门自动关小。另外,当生水温度高而蒸汽管道上的电动门关小仍不能迅速降低温度时,生水旁路电动门将开启,待温度降至30℃时,旁路电动门将自动关闭,蒸汽经热交换后冷却为疏水,进入澄清水箱中。

第四节  高效过滤器的设备及其运行

  • 高效过滤器结构及原理:
LLY高效过滤器是以纤维束为滤料,若干纤维束以一定的密度排布于过滤器中,构成一松散的,易于清洗的滤层。为调节滤层的密度,在内部设置由不透水的柔性材料(胶囊)构成的加压室。过滤时,在加压室内充入一定体积的水,使纤维处于一定的压实状态,待过滤水在压力作用下,沿纤维束的伸展方向流过,悬浮物及大分子有机物被压实的纤维束截留,即水得到了过滤。当过滤器失效后清洗时,排出加压室内的水,纤维束被放松,用水沿纤维束伸展方向流过,并同时伴有空气,截留物被清洗下来,过滤器得到了清洗再生。
  • 高效过滤器的主要技术特性及性能
    1. 高效过滤器的技术参数:
工作压力:0.6MPa  试验压力:0.75MPa
工作温度:<60℃
过滤流速:20—50m/h   (通常为30 m/h)
滤前水质:悬浮物≤20mg/l   浊度:20FTU
滤后水质:悬浮物≤1mg/l    浊度:1FTU
截污容量:5—10kg/m3(滤料)
最大运行压差:<0.2MPa
  1. 高效过滤器的清洗参数:
清洗水压力:≥0.1MPa 
上向洗强度:3—5L/m2·s
下向洗强度:6---10 L/m2·s
空气吹洗压力:0.05MPa(不能超过0.1MPa)
空气吹洗强度:40---60 L/m2·s
清洗时间:  上下向洗时间之和35—60min且下向洗比上向洗时间要长。
  1. 高效过滤器与砂滤器相比的优点:
    1. 高效过滤器的过滤精度,截污容量,过滤阻力可通过改变加压室的充水量进行调节。
    2. 截污容量大,过滤效率高,出水水质好。
    3. 易于清洗,且反洗时不会象石英砂滤料随水流漏出。
    4. 去除悬浮物,有机物及胶体物质的能力高于石英砂过滤器。
 
 
  • 高效过滤器出水水质不良的原因及处理方法
    1. 可能使出水水质不良的原因:
      1. 过滤器失效
      2. 冲洗不彻底
      3. 进水带气
      4. 胶囊水泄露
      5. 负荷波动大
      6. 下向洗进水阀不严
      7. 浊度计不准
    2. 处理方法
      1. 对过滤器进行清洗
      2. 重新对过滤器进行清洗(检查清洗效果的方法:关闭上向洗进水阀,用压缩空气搅动1—2分钟后,若上向洗排水不变浑浊,说明滤层已清洗干净)。
      3. 查出进水带气的原因,消除进气的因素,检修压缩空气入口门,使之严密。
      4. 修补胶囊或更换胶囊
      5. 稳定负荷。
      6. 检查关严下向洗进水阀,或者更换一只严密的阀门。
      7. 取样分析,联系热工进行处理。

第三章   纯水制备

原水经过预处理后,已除去了水中悬浮杂质而成为清水。要制备纯水,还要除去水肿离子态杂质,我们把除去水中离子态杂质的过程,称为水的除盐处理。现在普遍采用离子交换处理来除去水中离子态杂质,这种方法可将水中离子态杂质清除得比较彻底,制备很纯的水。
鸭河口电厂除盐处理采用一级除盐加混床系统,所用设备规格如下:
逆流再生阳离子交换器:2台  直径:2500     HR=1600mm
逆流再生阴离子交换器:2台  直径:2500     HR=2400mm
除碳器(大气式):     2台  直径:1500   HL=3200mm
中间水泵:            2台  IH100-65-200
中间水箱:            2台  V=15m3
体内再生混合离子交换器:2台 直径:1800  HR=500/1000mm
树脂捕捉器:  2台  直径:150
阳树脂储存罐:  1台 直径:2500
阴树脂储存罐: 1台   直径:2500
酸储存罐:   2台   V=20m3
碱储存罐:   2台   V=20m3
阳床用酸计量箱:1台 V=0.63m3
混床用酸计量箱:1台V=2.0m3
阴床用碱计量箱:1台V=2.0m3
混床用碱计量箱:1台V=0.63m3
除盐水箱: 2个  V=1000m3
除盐水泵: 3台   IH100-80-160  2台
                 IH150-125-315  1台
再生水泵:  3台  IH65-50-160
废水泵:    2台  IH80-65-160
废水池:   2个   V=150m3
泥浆池:   1个   V=150m3
泥浆泵: 2台  50QW45-30
罗茨风机:2台  R222型
压缩空气储罐:2台 V=12.5m3
混床酸碱喷射器:2个 BPS-1500
阳阴床酸碱喷射器:2个  BPS-2000

第一节  离子交换树脂

离子交换处理需用一种称作离子交换剂的物质来进行,这种物质遇水时,可将其本身所具有的某种离子和水中同符号的离子之间相互交换,而本身不溶于水。离子交换剂种类很多,现在多用离子交换树脂,鸭河口电厂所采用的离子交换树脂为:
强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂(001×7)
强碱性季胺Ⅰ型阴离子交换树脂(201×7)
  • 离子交换树脂的结构
离子交换树脂的结构可分为三部分:
  1. 高分子骨架由交联的高分子聚合物组成,如交联的聚苯乙烯、聚丙烯酸等。
  2. 离子交换基团它连在高分子骨架上,带有可交换的离子(称为反离子)的离子型官能团或带有极性的非离子型官能团。
  3. 空穴:它是在干态或湿态的离子交换树脂中都存在的高分子结构之间的空间(不包括高分子链之间的空隙),无空穴的结构属于凝胶型,有空穴结构的属于大孔型。
  • 离子交换树脂的主要性能
    1. 含水率:
离子交换树脂中的水分一部分是和活性基团相结合的水,称为化合水,一部分是吸附在表面上或滞留在孔眼中的游离水(非化合水),后者能用离心法除去,与树脂性能无关。
含水量通常以每克湿树脂(除去表面水分后)所含水的百分数表示,因此也称为含水率。
树脂的含水率与交联度有密切关系,交联度愈低,含水率就愈大,一般树脂交联度在7%时,含水率在45~55%,对于凝胶型树脂,其含水率可反映树脂的孔隙率,即含水率愈大,树脂孔隙愈大,树脂在使用过程中,如含水率发生变化,说明树脂结构可能遭到破坏,如树脂发生链的断裂,孔结构变化,交换容量下降时,含水率也会随之发生变化。
  1. 密度:
树脂密度有以下几种表示法:
  1. 湿真密度:指树脂在水中经充分膨胀后的质量与本身所占真实体积(不包括树脂间的空隙)之比。
  2. 湿视密度:指树脂在水中充分膨胀后的质量与其堆积体积之比,也称堆积密度。
  3. 溶胀性
于树脂浸泡于水中,体积变大成为湿树脂;湿树脂转型时,体积也有变化,树脂的这种性质称为溶胀性,前一种发生的体积变化称为绝对溶胀度,后一种发生的体积变化称为体积溶胀度(相对溶胀度)或转型膨胀。
树脂的运行和再生,经历成百上千次的缩胀变化,会促使树脂颗粒破碎,在生产中,减少树脂的再生次数,可延长树脂的使用寿命。
  1. 耐磨性
它是树脂机械强度的指标,因树脂在使用过程中,由于相互摩擦和胀缩作用,会产生破裂现象。耐腐性常用耐磨率和磨后圆球率来表示。
  1. 可逆性
离子交换反应具有可逆性,这是离子交换树脂可用于水处理的重要性能。
  1. 选择性
离子交换反应与溶液中离子浓度和离子种类有很大关系。在稀溶液中离子浓度相同的条件下,对不同种类的反离子,树脂的交换能力也不相同,这种性能称为树脂的选择性。
离子交换树脂对水中不同离子的选择性与树脂的交联度、交换基团、交换离子的性质、水中离子的浓度和水的温度等有关。但对于电厂用天然水来说,可看作是常温、低浓度。常温、低浓度条件下,树脂的选择性有如下规律:一般优先交换电荷高的离子,相同电荷离子中优先交换原子序数大的、水合离子半径小的离子。

第二节  离子交换设备及其运行

鸭河口电厂使用的阴阳离子交换器是逆流再生固定床,所谓固定床,即水的离子交换处理和交换剂的再生是在同一装置内进行,逆流再生即运行时水流的方向和再生液的流动方向相反。
在逆流再生设备再生时,必须保持树脂层固定,为此必须向树脂层顶部施加一定压力(顶压法)来保证再生液流至中排时失去向上流动的可能。顶压法有水顶压和气顶压两种,本厂采用的是气顶压。
  • 阴、阳离子交换器
    1. 阴、阳离子交换器结构
(1)、排水装置:采用穹形多孔板
布水方式:以使水均匀地流入交换器内。
(2)、出水装置:采用穹形多孔板加石英砂垫层方式。
(3)、中排装置:采用母支管方式,支管上开有许多小孔,以使再生液均匀流过树脂层。
二、阴、阳离子交换器的有关指标:
  1. 阴离子交换器
(1)、一台交换器的工作面积:4.9m2
(2)、交换器内流速:18.4m/h
(3)、阴床进水中阴离子总含量:1.53meq/l
(4)、一台交换器一周期的交换容量:2754eq
(5)、一台交换器需树脂体积:10.56 m3
(6)、交换器中需树脂高度:2.4m
(7)、交换器的再生用碱量(30%NaOH):765Kg
(8)、一台交换器再生过程中总耗水量:85 m3
  1. 阳离子交换器
(1)、阳床进水中阳子总含量:3.39meq/l
(2)、一台交换器一周期的交换容量:6780eq
(3)、一台交换器需树脂体积:6.78 m3
(4)、交换器中树脂层高度:1.6m
(5)、交换器的再生用酸量(30%HCL):1437.3Kg
(6)、一台交换器再生过程中总耗水量:91 m3
  • 混合离子交换器
    1. 混合离子交换器结构
(1)、进水装置:采用多孔穹形板可布水均匀
(2)、进碱装置和中排装置:均采用三通母支管式,支管用不锈钢U型卡子固定在支架上。在装置的支管上还包裹聚乙烯网,防止泄露交换剂。
(3)底部进、出水及进酸装置:采用多孔板水帽式。
  1. 混合离子交换器的工作原理:
混床中,由于阴、阳树脂均匀混合且密切接触,阳树脂周围就是阴树脂,阴树脂周围就是阳树脂,因此,每一对阴、阳树脂就相当于一级复床,这样就可以把混床看做是由无数级复床的组合。
  • 除盐设备异常与故障处理:
    1. 阳床正洗时出水硬度难以降低
可能原因:(1)、再生剂量不够或酸度太低
         (2)、床内有塞孔,出现乱层或再生时出现偏流
         (3)、大反洗进水门不严
处理方法:(1)、停止运行,重新进行再生,适当增大酸量。
         (2)、适当进行反洗,以排除塞孔,重新进行再生,如果床内装置没有问题而产生偏流,应当调整再生时的流速和正洗时的流速消除偏流现象,如果是床内装置损坏造成的偏流应及时检修。
  1. 阳床出口水酸度突然增大或降低
可能原因:(1)、有再生操作时,运行床进酸门不严使酸度增大,运行床大反洗入口门不严使出口酸度降低。
         (2)、阳床投运前没正洗,造成出口酸度大。
         (3)、运行床深度失效没及时停运,使出水酸度降低。
         (4)、误操作,如阳床投运时把大反洗入口门打开,使酸度降低。
处理方法:(1)、酸度增大关严运行床进酸门,酸度降低,关严运行床大反洗进水门。
         (2)、立即停止运行继续正洗,到水质合格。
         (3)、停止运行,立即投入备用床,再生失效床。
         (4)、迅速查出误操作点立即纠正。
  1. 阳床反洗时有树脂漏出
可能原因:(1)、反洗流量过大
         (2)、树脂层内有空气
处理方法:(1)、调整反洗流量
         (2)、重新慢慢上水排除空气
  1. 阴床正洗时,出口电导率或硅不合格
可能原因:(1)、再生剂量不够或浓度过低,或再生时间短
         (2)、再生剂质量不好
         (3)、床内有塞孔或树脂乱层或出现偏流现象。
         (4)、进碱门或大反洗进水门不严。
         (5)、床内装置损坏。
         (6)、树脂流失,树脂层高度不够
处理方法:(1)、停运,重新进行再生,适当提高再生剂量和浓度按规定时间再生。
         (2)、更换再生剂,加强碱液的验收和管理
         (3)、进行大反洗,以消除塞孔,重新再生。
         (4)、检查并关严进碱门和大反洗进水门。
         (5)、检修床内装置。
         (6)、停运检查,添加树脂
  1. 阴床运行时,出水中二氧化硅突然增大
可能原因:(1)、运行床进碱门不严
         (2)、阳床失效漏钠
         (3)、除碳器出现故障,除碳效率骤然降低
         (4)、有酚酞碱度时表明阳床漏钠严重
         (5)、无酚酞碱度时表明阴床未再生好或失效。
处理方法:(1)、将该床停运,检查进碱门
         (2)、立即停运进行再生。
         (3)、检查除碳器除碳效率降低的原因,作出相应处理。
         (4)、再生阳床。
         (5)、重新再生阴床。
        

第三节 对离子交换设备运行中出现问题的分析解决方法

离子交换设备运行中出现的问题,一般表现为:设备出力降低,出水质量恶化或运行经济指标下降。
设备出现上述问题后,首先应检查水质的测定方法和结果是否正确,以及运行、再生操作中是否发生异常现象,以确定这种现象是偶然发生还是稳定地出现。偶然地出现,其现象没有明显的规律,需要长期细致地观察方能查出原因,稳定地出现,通过细致的分析就可查出原因。
一、出现问题的判断和分析:
  1. 设备处理降低:
除盐设备处理的降低可以表现为周期交换离子量的降低和单位时间制水量降低。周期制水量的增减与原水中离子含量有直接关系。单位时间制水量的降低一般是离子交换设备水流阻力过大的结果,应及时检查交换器内部的进、出水的布水装置和树脂层是否发生偏斜或污堵,并及时予以消除。
当除盐设备发生故障时,首先表现为周期交换容量的降低,然后才是出水水质的恶化。
  1. 运行经济指标降低
在离子交换器发生出水水质恶化或出水力降低时,采用重复再生或以增加再生剂用量的方法使之恢复是正常的。现在所说的经济指标的降低主要是指再生剂的比耗明显超过日常运行时的数值。
造成离子交换器再生剂比耗高的主要原因有:
(1)、树脂性能劣化
(2)、再生剂质量差
(3)、树脂流失
(4)、交换器内再生液分配装置损坏
(5)、再生操作不当
(6)、原水水质明显变化
二、离子交换树脂性能劣化
  1. 树脂颗粒的破碎
目前化学除盐使用的离子交换树脂,其颗粒都是完整的球体。在使用过程中,少量的树脂因磨损、胀缩等原因发生破碎现象是正常的。这些破碎的树脂积在树脂层中会造成水流阻力的增大,影响设备的正常运行。当树脂颗粒的破碎率和损耗率明显超过正常值时,可认为该树脂发生了破损问题。
在树脂的储存、运输和使用中都可能造成树脂颗粒的破碎。常见的原因有:(1)、制造质量差。
     (2)、冰冻
     (3)、干燥
     (4)、渗透压的影响
  1. 树脂的氧化和降解
树脂的化学稳定性可以用其耐受氧化剂作用的能力表示。阳树脂被氧化后主要发生骨架的断链,而阴树脂则主要表现为季胺基团的降解。
(1)、阳树脂的氧化
阳树脂被氧化后主要表现为骨架断链,生成低分子的磺酸化合物,以及羧酸基团。
阳树脂遇到的氧化剂主要是游离氯与水反应生成的氧。再生过程中,如果使用质量差的工业盐酸或副产品盐酸,其中含有氧化剂也会对阳树脂造成损害。一般要求进入化学除盐设备的原水中,游离氯的含量应小于0.1mg/l。
(2)、强碱阴树脂的降解:
强碱阴树脂遭受氧化后,主要表现为季胺集团的逐渐降解,而不会发生骨架的断链,强碱阴树脂的降解主要是季胺基,按顺序分解为叔、仲、伯胺,甚至非碱性物质。在化学除盐工艺中,其主要表现为中性盐分解容量,特别是硅交换容量的降低。强碱阴树脂在运行过程中遇到的氧化剂主要是水中的溶解氧,再生过程中遇到的氧化剂主要是碱中所含的CLO3-和FeO42-
  1. 树脂微孔的污堵:
(1)、铁对树脂的污染:
阴阳树脂都可能发生铁的污染,被污染的树脂的外观变为深棕色,严重时可以变为黑色。一般情况下,每100g树脂中含铁量超过150mg时,就应进行处理。铁的存在会加速阴树脂的降解。
在阳树脂使用中,原水带来的铁离子,大部分以FeO2+存在,他们被树脂吸收后,部分被氧化成FeO3+,再生时不能完全被H+交换出来,因而滞留于树脂中造成铁的污染。使用铁盐作为混凝剂时,部分矾花被带入阳床,过滤作用使之积聚在树脂层表面,再生时,酸液溶解了矾花,使之成为FeO3+,部分被阳树脂所吸收,造成铁的污染。工业盐酸中的大量FeO3+,也会对树脂造成一定的铁污染。
阴树脂中的铁含量有时会比阳树脂的大许多倍,阴树脂的铁主要来源于再生液,一般隔膜法生产的烧碱,其中含有0.01%~0.03%的Fe2O3,同时,还含有6~7mg/l的NaCLO3,这样的烧碱在储存和输送过程中与铁制容器、管道(无防腐层)接触,将生成高铁酸盐(FeO4)。高铁酸盐随碱液进入阴床后因PH值的降低,将发生分解,生成Fe3+,其进一步生成Fe(OH)3,附着于阴树脂颗粒上,造成铁的污染。
树脂遭受铁污染以后,在一般的再生过程中不能除去,必须用盐酸进行清洗。
防止树脂发生铁污染的措施有:减少阳床进水的含铁量;对输送高含盐量原水的管道及储槽应考虑采取必要的防腐措施;阴床再生用烧碱的储槽及输送管道应采取衬胶防腐,以减少碱再生液的含铁量;当树脂的含铁量超过150mg/g时,应进行酸洗。
(2)、油对树脂的污染
矿物油对树脂的污染主要是吸附于骨架上或被覆与树脂颗粒的表面,造成树脂微孔的污堵,使树脂交换容量降低,周期制水量明显减少。
处理油污染树脂的方法:
首先,应迅速查明油的来源,排除故障,防止油的继续渗入。必要时,应清理设备内积存的油污。轻微污染的树脂不一定需要处理,可以在多次再生中逐渐恢复其交换容量。严重污染的树脂,应通过小型试验,选择适当的处理方法。
  1. 树脂的有机物污染
强碱阴树脂遭受有机物污染的特征:
  1. 树脂被污染后,颜色变深,从淡黄色变为深棕色,直至黑色。
  2. 树脂的工作交换容量降低,阴床的周期制水量明显下降。
  3. 有机酸漏入出水中,使出水的电导率增大。
  4. 出水的PH值降低。
  5. 出水SiO2含量增大。
  6. 清洗水用量增加。
有机物污染强碱树脂的影响:
(1)、对树脂工作交换容量的影响
由于强碱树脂上有机物的不断积聚,一方面部分交换基团被占据,再生时不能洗脱,减少了树脂的交换容量;另一方面这些有机酸会在运行中不断溶解,并因有机酸的酸性比H2SiO3强,即抵制抢建树脂对H2SiO3的吸收,造成H2SiO3过早地在出水中漏过,因为阴床的失效终点是用SiO2的漏过量确定的,所以H2SiO3过早地漏过必然会使树脂的工作交换容量降低,后者只降低树脂的工作交换容量,而全交换容量不变。
(2)、对出水质量的影响:
被有机物污染的强碱树脂,因为附着有许多大分子的有机酸,它们所含的部分—COOH,在阴床的再生中会生成—COONa,其中Na+又会在阴床的运行过程中被水中的矿质酸所排代,这就造成出水电导率的升高。这一作用,一方面增加了清洗水的用量和清洗时间,另一方面有机酸溶入出水中也会造成出水质量的降低。树脂上附着的有机酸,也会逐渐溶于出水中,使出水的PH值降低,SiO2含量增大。
三、运行及再生操作的失误
  1. 再生液漏入除盐水中
再生液漏入除盐水会造成出水严重恶化,其后果是十分严重的。漏入的主要原因是该设备的再生液入口门未关闭,再生液入口门不严密等。
当用离子交换器的进水门调节流量运行时,交换器内部压力较低;若再生系统因再生其他设备而启动,则此时再生液的压力高于交换器内的压力。这种情况下,有可能发生再生液漏入交换器的问题。为防止此类问题的发生,可以采用交换器出口门调节流量的方式运行。此时交换器内的压力可以保持0.4~0.6MPa,而酸、碱喷射器出口的压力,一般只有0.2~0.3MPa,即使再生液入口门不严密,也不会发生再生液漏入交换器的问题。在使用酸碱再生泵配制再生液系统中,再生液的压力可能接近清水泵的出口压力,可采用截流排放的方法防止再生液漏入交换器。
  1. 离子交换器过度失效
离子交换器运行过程中,失效时未能及时发现,以致造成出水质量恶化是很可能会发生的。阳床过度失效会使出水的含钠量明显增大,严重时还可能造成硬度的漏过;阴床失效主要是硅酸的漏过,严重时会发生强酸的漏过,造成除盐水系统,甚至热力设备的腐蚀。防止过度失效的方法有:
  1. 加强监督出水质量,交换器接近失效时,要缩短两次测定的间隔时间,直到连续取样测定。
  2. 采用规定周期产水量的方法,并保留足够的安全因数,这方法简化了监督交换器失效的方法,但是,它会使再生剂耗量略有增高。同时,当原水含盐量突然增高时,也会造成出水质量的恶化。
  3. 采用在线化学成分分析仪表监督出水水质是安全可靠的方法。
  1. 再生液质量不良的影响
再生液的质量直接影响着交换器的再生效果和树脂寿命。
阳床的再生使用的是工业盐酸。盐酸中所含的FeCL3,在再生过程中会PH值的升高,Fe3+被阳树脂吸收,而造成树脂的铁污染。
阴床的再生使用的是工业液体氢氧化钠。碱液质量明显影响着强碱树脂的工作交换容量和出水质量。工业液体氢氧化钠中含有的NaCL对树脂的影响很大,原因是强碱树脂与CL-的亲和力远大于OH-,因此,再生液中仅有少量的NaCL,也会造成严重的后果。
  1. 再生操作不当
再生操作不当是造成离子交换器出水质量恶化和周期制水量降低的常见原因之一。
在逆流再生设备的再生过程中,为了防止向上流的再生液造成树脂的乱层,采用气顶压的再生方式,使交换器中排装置以上的水不发生向上的流动,这是保证顶压再生成功的关键。如果顶压操作失误,造成树脂乱层,必然严重影响出水水质和周期制水量。
四、设备故障
  1. 石英砂垫层乱层
交换器底部选用石英砂作为垫层,在反洗操作不当或积污时会造成石英砂层结块,若反洗水从局部冲出则会造成石英砂垫层乱层。
石英砂垫层下面的穹形多孔板的中心,应不开孔,以避免底部进水流速高冲乱石英砂层。石英砂垫层应严格按照级配逐层铺垫,每层的厚度必须均匀。在装入树脂前,可以进行反洗试验,要求在流速达到40~60m/h时,石英砂垫层不乱层,不移动。
  1. 中排装置的损坏
逆流再生离子交换器的中排装置损坏是常见的故障。中排装置损坏的根本原因是,在树脂层中有气泡或干层的情况下,反洗进水流速过高,树脂层尚未散开,树脂的流动性差,夹在干树脂层中的中排装置被向上托起而造成的,在运行中因树脂干层收缩,也会造成中排装置支管的向下弯曲。
开始反洗时,流量应小,待树脂层内气泡被排出,树脂开始浮动后,再加大流量反洗。
  1. 防腐涂层的脱落
目前,离子交换器内的防腐涂层普遍采用橡胶衬里,其耐蚀性能良好,在正常使用条件下,寿命可大10~15年,不会脱落,但是,使用环氧树脂涂料或玻璃钢衬里的水处理设备,时常会发生涂层脱落。
涂层脱落后,酸、碱性很强的介质会对设备造成严重腐蚀,同时其腐蚀产物还会严重污染树脂和出水水质,脱落的大片的环氧树脂涂层或玻璃钢还有可能覆盖在布水装置上,造成水流和再生液的偏流,使交换器不能正常运行。
发现涂层脱落时,应及时对设备进行检修,将涂层脱落部分打磨,清扫干净,重新涂防腐涂层。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
参考文献:
1、南阳鸭电公司  350MW机组生产技术培训教材化学部分
2、南阳鸭电公司企业标准  #1、2机组化学运行规程
3、辽宁省电力工业局,电厂化学,中国电力出版社
 
 
 
 
 
 
 
 
 
http://wenku.baidu.com/view/70db85e6524de518964b7d03.html
 
 
 
 
 
 
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