复床在锅炉除盐水系统技术改造中的应用

于胜辉

(中国铝业山东分公司, 山东 淄博 255052)

复床在锅炉除盐水系统技术改造中的应用

于胜辉

(中国铝业山东分公司, 山东 淄博 255052)

介绍了锅炉除盐水系统混床单独运行存在的问题。改造后增加了复床，利用复床作为一级深度除盐设施，提高了产水量和质量，经济效益显著。

除盐水； 混床； 复床

1 原有设备概况

图1 锅炉除盐水系统工艺流程图

随着生产结构的调整，该系统已不能满足日益扩大的生产用水需求。为了提高系统产水量、延长混床运行周期，在科学论证和试验研究的基础上，对系统进行了技术改造：在混床前增加一级离子交换除盐设施，实现了预期目标。

2 改造前运行情况

2.1 混床运行工况

除盐水系统投入运行以来，不能满足生产需求。混床存在运行时间偏短、反洗再生频繁等问题。混床连续运行周期短时仅有60 h左右，造成反洗频繁，增加了员工的劳动强度和系统倒组次数，且产水量仅为30～40 m3/h。特别是当生产工序的优质冷凝回水量少而不能满足锅炉给水时，若混床系统处于反洗再生期，则锅炉只能被动停炉。

2.2 除盐水系统水质

2台45 t/h锅炉给水水质要求标准见表1。运行以来，供锅炉除盐水出水水质指标见表2。除盐水系统进水为反渗透产水，其水质指标数据见表3。

表1 锅炉给水水质控制指标

表2 除盐水系统出水水质

表3 除盐水进水水质

由表2、3可以看出，供锅炉除盐水出水达到了用水指标，但出水水质指标中SiO2、电导率数值波动较大；除盐水系统进水水质中电导率波动大，数值较高，势必造成混床运行周期波动，影响生产。

3 技术分析

离子交换法是目前应用最多、技术最成熟的化学除盐方法，结合混床、复床等离子交换器及同行业应用等，对该锅炉除盐水系统的技术改造进行了科学论证。

从回归系数t的数值来看，进口的对外直接投资弹性系数显著，方程的拟合优度比较低，变量Aij和RTAij的t值也没通过检验.于是，本文对模型变量进行调整，调整采用“后向法”.根据显著性检验标准，首先剔除变量RTAij，若仍不显著则剔除变量Aij和常数项β0，直到新方程筛选出合适的变量组合.依据上述原理，本文在方程(6)的基础上剔除RTAij和Aij以后，得到如下方程：

3.1 混床优缺点

混床的优点表现为阳离子交换产生的H+和阴离子交换产生的OH-同时出现，相互中和，反应过程中水的pH值基本稳定，从而消除了pH值变化所产生的不利影响。含盐水在流经混床混合树脂的过程中，经历了多级阴、阳离子交换，从而得到高纯度的除盐水。此外，混床还具有出水水质稳定、交换终点明显及易于自动化等优点。

混床的缺点是当树脂饱和后，需要将混合树脂分开，分别进行再生、清洗，然后再混合，再生过程复杂。特别是当一部分阳树脂混杂在阴树脂层时，经碱液再生，该部分阳树脂转为Na型，造成运行后Na+泄漏，即“交叉污染”。同时由于分层、混合等操作，导致树脂彻底乱层，交换容量利用率低，再生液消耗量大，树脂磨损大，另外，混床对有机物污染也很敏感。

3.2 复床与混床组合优点

复床与混床串联是当前制取纯水以至高纯水的有效方法，其出水电阻率可达到10×106Ω·cm，硅含量达到0.02 mg/L的水平。

3.3 同行业锅炉除盐水运行模式

目前国内大部分锅炉除盐水系统，选用经反渗透膜组初步除盐后，再进入复床、混床串联或二级混床串联设施进行深度除盐的方法，除盐出水可满足生产所需，所以原有系统可参照先进经验及应用实例进行技术改造，从而保证其可行性。

4 系统技术改造

4.1 改造方案

通过利用除盐水岗位4台闲置离子交换器，填充适合工艺要求的阴、阳离子树脂，将除盐水系统工艺改为反渗透产品水先进阳离子交换器、除CO2塔、中间水箱、中间水泵、阴离子交换器、一级复床处理后，再通过混合离子交换器及热泵机组。其中阳床、阴床各2台，互为备用，系统产水量设计为80 m3/h，改造后的工艺流程见图2。

图2 改造后除盐水系统工艺流程

4.2 树脂选型及反渗透原水流程改造

结合除盐水系统实际情况，改造中阴、阳床树脂均选用凝胶型苯乙烯系树脂，其中阳床树脂选用001×7FC(Na型)，阴床树脂选用201×7FC(Cl型)，树脂性能参数见表4。

表4 阴、阳床树脂性能参数

在改造中因反渗透原水为地下水和地表水的混合液，水质有变化，本流程中加装了两组控制阀门，一处为反渗透产品水进除盐水系统前，来水可进复床也可直接进混床，另一处为复床出水处，复床出水可进混床也可直接进热泵机组。该流程可以达到以下目的：当反渗透产品水水质较好时，可以不通过复床直接进混床处理，也可以经过复床处理后不通过混床直接进热泵机组，以此优化除盐水生产。

4.3 指标控制及再生技术要求

运行期间，每2 h对复床系统进行取样分析，监控指标见表5，复床运行终点的控制指标主要是电导率和SiO2。系统采用并联运行手动控制，若发生钠离子超标，投用备用阳床，运行阳床停运并再生；若发生阴床电导率超标或SiO2超标，则投用备用阴床，运行阴床停运并再生。阴、阳床再生步骤按照小反洗、排水、再生、置换、小正洗、正洗进行。

5 运行效益分析

系统改造后运行以来，产水量可达70 m3/h左右，确保了生产所需。混床运行周期大幅提高至约1 100 h左右，减少了反洗再生频次，同时阳床、阴床运行周期约100 h。进一步确保了系统出水水质，水质优于锅炉给水水质标准，表6为投运以来出水水质指标。

表5 阴、阳床水质控制指标

对比表2中数据可以看出，出水水质指标中的硅、铁、电导率明显优于改造前。

不考虑前后再生消耗增减等成本因素，产水量增加30 m3/h以上，在确保锅炉给水所需的同时，可以将优质冷凝回水外供其他工序，增加经济收益。

按照年稳定运行300 d、水价16.2元/t、增加30 m3/h、80%时间水量计算年创效为：

30 m3/h×24 h×300 d×80%×

16.2元/t=279.94万元

经济效益显著。

表6 改造后系统出水水质指标

6 结束语

锅炉除盐水系统的技术改造，保证了系统经济高效运行。对于以地下水或地表水为原水的除盐水系统，在反渗透膜法初步除盐及混床深度处理之间，从生产实际和经济效益出发，再增加一级复床处理设施，可使系统产水水质优于给水水质标准，且可保证产水量稳定，其中复床的应用是保证长周期运行的关键所在。

[1] 崔玉川. 水的除盐方法与工程应用[M]. 北京：化学工业出版社，2009.1.

[2] 唐受印，戴友芝. 水处理工程师手册[K]. 北京：化学工业出版社，2000.4.

[3] 严煦世，范瑾初. 给水工程[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2006.2.

Application of Compound-Bed in Technical Improvement of the Boiler Desalting Water System

YU Sheng-hui

The paper lists the problems of boiler desalination water system when the mixed bed ran separately, and introduces an improvement method by adding a compound-bed in the process flow. The added compound-bed is used as the first facility for deep desalination, which improves water production and quality, and also achieves significant economic benefits.

desalting water; mixed bed; compound-bed

2013-11-25

于胜辉(1983—)，男，山东茌平人，大学本科，工程师，主要从事给排水、热力管理工作。

TK229

B

1008-5122(2014)05-0031-03