无顶压逆流再生离子交换器中排装置的改进

发布时间：2022-10-05 10:08 热度：

张盘新

摘要：在我国，电力工业的不断发展，火力发电机组的单机容量不断提高，机组补给水处理方式、水处理系统及设备也不断改进。本文探讨其中一种离子交换除盐水处理设备——无顶压逆流再生离子交换器中排装置结构的改进。
关键词： 离子交换器 逆流再生 中排装置 改进
中图分类号：TP333.93 文献标识码：A 文章编号：
Abstract: in our country, the development of the electric power industry, thermal power units of single machine capacity continues to improve, supply water treatment units, water treatment system and way equipment also improving. This paper discusses one of the ion exchange except the salt water treatment equipment-no top upstream pressure renewable ion exchanger ranked the improvement of the device structure.
Keywords: ion exchanger counter-current regeneration ranked device improvement

前言
随着电力工业的发展，火力发电机组的单机容量不断提高，对锅炉补给水的水质要求和水处理系统设备的运行性能要求也越来越高。
目前在我国应用的水的除盐工艺方法，有化学除盐（即离子交换除盐水处理）、膜分离技术（作为锅炉补给水处理的预除盐）和蒸馏法除盐水处理等。离子交换除盐水处理可使水的含盐量达到几乎不含离子的程度，既可以作为深度除盐，也可以作为部分化学除盐的方法。离子交换水处理技术的先进性、安全可靠性及其经济性和确保水质的优良，是与离子交换水处理系统设备的结构、运行、管理等的合理性与先进性密切相关的。
离子交换水处理系统设备通常包括离子交换器、除碳器和再生系统设备等。离子交换器是指进行离子交换反应的设备，故它是离子交换水处理中的核心设备。其中逆流再生由于其再生彻底，出水水质好，故无顶压逆流再生离子交换器应用较为广泛。
通过多年对化水处理系统工程安装调试发现，离子交换器中排装置是离子交换器设备的关键组件。其使用性能和强度直接影响离子交换水处理系统的水质和设备正常运行周期及设备正常使用的寿命。
以往在对化水水处理系统工程调试和运行过程中经常会出现再生液偏流和由于操作不当或其他原因造成中排装置及固定架变形甚至断裂，导致系统停运现象，通过理论分析及多年实践经验判断，按以往常规制作的中排装置及固定架存在不合理性，故就结合多年的工作经验，对逆流再生离子交换器的中排装置进行了研究和改进。
一、无顶压逆流再生离子交换器的优越性
1、简化水处理系统，减轻树脂污染

无顶压逆流再生离子交换器具有独特的吸气系统。在再生过程中，内部构造与外部辅助管的配合下产生吸气，在树脂床上部形成稳定的气压，取代了以往采用压缩空气机造成的空气项压，彻底社绝空气压缩机漏油对树脂的油污染。避免了树脂颗粒聚结在一起形成大块团，使整个树脂床压降增高，产生偏流，过早的出现离子的泄漏而使运行周期缩短，制水下降。
2、器体顶部负压稳定，提高再生效果
当再生液流速不变时，气压也不变。离子交换树脂在再生之前，必须使树脂维持原有体积。利用上部自然抽气，使千式压脂层压实树脂床，以便提供恰当的化学接触所需要的最优密实度。如果树脂层不密实，再生效率会因流体通过树脂床中间沟道而降低。再生期间树脂床上方保持了一个稳定的负压空间。其负压的强弱取决于再生液的流速，经调整足以形成再生液均匀平衡通过树脂床的条件。本体上部的空气自空气管吸入，从压脂层下面的排废再生液装置排出，以达到交换层稳定的目的。
空气顶压逆流再生时，再生液的压力必须超过空气顶压，才能克服中排母管水柱压力而排出体外。而且体外排液管中不能形成水柱，否则就会产生脉冲现象，使H型、OH型再生好的树脂发生上移。顶压和再生液压强的波动而造成的树脂扰动，是以往日本栗田工业公司认为逆流再生难以克服的缺陷。
3、合理的再生方式，使出水质量提高
离子交换平衡的研究指出为了达到离子交换设备的出水质量的标准，对与出水最后接触的那一部分树脂必须具备一定的再生度。运行结果表明，通过单级无顶压逆流再生离子交换器使生水离子总和高达1120毫克/升。
4、优于单层对流再生的浮动床
无顶压逆流再生离子交换器每周期可以反洗压脂层，实行定期复苏，以减轻对交换树脂的污染。操作简单。由此可见，无顶压逆流再生离子交换器不仅好于顶压再生交换器，并且优于单层对流再生的浮动床设备。国外认为，树脂床由再生态转为运行态时，床身不变是保证出水质量的重要条件。浮动床在起床、落床时很难使床身绝对不变。尤 其钠型树脂失效后，比重减轻，有上浮倾向。当起床、落床或流量改变时，更易破坏树脂排列次序。所以无顶压逆流再生离子交换器是对逆流再生技术的发展，其设备结构可列人现代水处理设备先进行列。
二、逆流再生离子交换器的结构
逆流再生离子交换器由进水装置、底部出水装置、进再生液管、及中间排液（即中排）装置等组成。
结构如下图所示：
1、改进前逆流再生离子交换器中排装置存在的问题：
由于中间排液装置埋在交换剂中间，再生时再生液由下向上流动，需要克服中排装置支管（外套两层尼龙网，孔径分别为0.8~2mm和0.21~0.25mm）的阻力及中排母管与支管的水柱高度阻力而排出体外。同时离子交换树脂在使用时，由于压力、降解、机械磨损及转型膨胀等原因，易造成离子交换树脂破碎，细碎的离子交换树脂粉末堵塞中排装置支管而使其阻力上升。因此再生时中排装置要承受较大向上的力，如反洗时操作不当，可使其弯曲额、断裂。所以中间排液装置不仅要求不漏树脂、布水均匀，而且要求安装牢固有足够的强度。
由于中排装置母管布于支管上部存在高度差，离子交换器在再生过程中，中排装置易进入空气，形成不了虹吸作用。导致压脂层经常被再生液浸湿，失去了压脂层固定下部床层的作用，由离子交换树脂水力学性能可知，在再生流速下离子交换树脂处于紊乱状态，导致影响离子交换树脂的再生效果。
1）中排装置支管采用打孔外套两层尼龙网的形式易引起细碎的离子交换树脂粉末堵塞中排装置支管而使其阻力上升及引起偏流现象。
2）中排装置每根支管与固定架单独用U型螺栓连接，连接强度不够。
3）由于原制作的离子交换器中排装置支管固定架与罐体吊耳为用螺栓活动连接，离子交换器在运行、再生、特别是大反洗过程中，会引起中排装置支管固定架与罐体吊耳的摩擦，易导致二者接触处的衬胶防腐层摩损脱落，造成金属裸露部分的腐蚀及中排装置母管、支管变形，从而影响离子交换器的再生效果，甚至影响离子交换器的正常运行及设备的使用寿命。
由于上述中排的原因，一定程度上影响了离子交换器的再生效果，降低了设备周期过水量及出水水质，增加了再生液耗量及再生废液的排放量，加重了环境污染。
2、改进后的逆流再生离子交换器中排装置（如下图）
1）加大离子交换器中排装置固定架材料规格，增加中排装置固定架强度，加大保险系数，避免操作不当引起中排装置固定架变形。同时离子交换器中排装置固定架采用两层结构，把中排母管和支管夹在两层固定架之间，根据运行时作用力往上的原理，把上层支架与罐体直接焊接，下层与上层用若干螺栓连接，这样整套中排装置连接成一体，增加了强度，避免了离子交换器在运行、再生、特别是大反洗过程中，会引起中排装置固定架与罐体吊耳的摩擦而造成的衬胶防腐层损坏而导致设备腐蚀。
2）逆流再生离子交换器中排装置由母管在上、支管在下，改为母管和支管在同一水平面，以防离子交换设备在再生过程中压脂层处于浸泡状态，使树脂乱层而影响离子交换器的再生效果
3）中排装置支管采用采用不锈钢T型绕丝管，避免了偏流现象的发生，大大提高了再生效果。
三、结论
通过改造后的多个化水项目实际运行证明，逆流再生离子交换器中排装置改造后，取得了很好的效果。
1、提高了离子交换器运行的安全性和可靠性，延长了设备检修周期，提高了设备利用率。
2、提高了离子交换器的再生效果和周期制水量，改善了出水水质，节约了酸碱用量，减少了废液排放及环境污染，一定程度上减轻了工人劳动强度，延长了离子交换器的正常使用寿命。取得了良好的经济效益和社会效益。
结语
通过改造后的多个化水项目实际运行证明，逆流再生离子交换器中排装置改造后，取得了很好的效果：1、提高了离子交换器运行的安全性和可靠性，延长了设备检修周期，提高了设备利用率。2、提高了离子交换器的再生效果和周期制水量，改善了出水水质，节约了酸碱用量，减少了废液排放及环境污染，一定程度上减轻了工人劳动强度，延长了离子交换器的正常使用寿命。取得了良好的经济效益和社会效益。

参考文献
【1】姚继 贤主编 工业锅 炉水处理及水分析 北京劳动人事出版社，2007
【2】钱中达等 《无顶压逆流再生工艺的试验研究》武汉水利 电力学院