离子交换树脂运行中存在的问题及预防措施

2015-04-07周虎

四川水泥 2015年1期

关键词：交换器混床阴离子

周虎

(华能荆门热电责任有限公司，湖北荆门 448000 ）

离子交换树脂运行中存在的问题及预防措施

周虎

(华能荆门热电责任有限公司，湖北荆门 448000 ）

随着电力工业的发展, 机组单机容量逐步向高参数、超临界、大容量发展, 机组性能的提高, 也对电厂除盐水水质提出了更高的要求, 目前火电厂化学除盐应用较多的是离子交换树脂, 离子交换树脂的好坏直接影响着水处理的出水, 进而影响着热力系统的水质和锅炉的安全经济运行。本文通过介绍离子交换树脂存在的问题，并提出了些有关措施。

离子交换树脂问题措施

1 离子交换树脂存在的问题

1.1 高速混床中阴阳离子交换树脂粒度相差大

为保证凝结水处理混床的出水水质, 通常要求阴离子交换树脂粒度小, 阳离子交换树脂粒度相对较大, 这样阴阳离子交换树脂能够彻底分离, 可减少树脂交叉污染。但树脂再生好后输送到混床, 从混床的工作原理看, 在混床内阴阳离子交换树脂充分混合, 才能保证混床的出水水质。目前存在阴离子交换树脂密度小,阳离子交换树脂密度大, 而阴离子交换树脂粒度小, 阳树脂粒度大的问题, 在用水力输送到混床时, 阴阳离子交换树脂会自然分开, 阴离子交换树脂在混床上部,阳离子交换树脂在混床下部,造成混床出水水质差, 运行周期短的现象。

1.2 水处理强碱阴离子交换树脂污染

通过对运行树脂进行试验, 发现火电厂普遍存在强碱阴离子交换树脂的有机物和铁离子污染。随着地下水的逐渐减少, 地表水和中水的利用成为必然, 但地表水和中水中有机物的成分和含量比地下水多, 因此进水中的各种大分子有机物是强碱阴离子交换树脂的主要污染源。同时, 在离子交换过程中, 由于阴床前系统防腐破裂或损坏, 导致钢表面直接和酸性水接触, 产生大量铁离子, 造成阴离子交换树脂铁离子污染。另外强碱阴离子交换树脂也会受上一级离子交换树脂氧化降结产物的污染。

1.3 高速混床中阴离子交换树脂的强度差

高速混床阴离子交换树脂一般选用国外某种树脂, 该种树脂强度低, 渗磨率一般在 75 %左右。由于高速混床的树脂为体外再生, 树脂的反复输送和多次擦洗, 致使树脂的破碎率较大, 造成阴离子交换树脂补充率高。另外, 树脂破碎后,树脂粉末可能随凝结水到锅炉, 在高温高压下分解出有机分子, 影响锅炉水质。

1.4 运行条件控制不当

主要表现在运行流速不在设计的范围内,过高或过低均有不良影响;树脂装填量不满足要求,失脂后不及时补充或新旧树脂混用;设备进口水温度过低或过高,使树脂结构遭受破坏;树脂失效终点控制不合适,不是树脂未完全发挥作用,就是树脂失效过渡;树脂报废。

1.5 强酸阳离子交换树脂破碎

水中加入的杀菌剂, 造成阳离子交换树脂强度降低。随着工业的发展, 水污染越来越严重, 细菌繁殖对水质的影响也越来越严重, 为了除去细菌, 通常在水中加入杀菌剂。由于次氯酸钠杀菌剂便宜且应用方便, 杀菌效果也比较好, 因此一般选用次氯酸钠进行杀菌, 但是次氯酸钠杀菌剂在水中主要通过分解放出的余氯起作用, 余氯有很强的氧化性, 对强酸离子交换树脂有很强的破坏作用, 会导致阳离子交换树脂的碳链氧化断裂, 氧化产物由树脂上脱落下来, 变为可溶性物质。这些可溶性物质中含有弱酸基, 当它随水流进入阴离子交换器时, 首先被阴离子交换树脂吸着, 吸着不完全时, 就会残留在阴离子交换器的出水中。有的甚至会随补充水送到锅炉,在锅炉高温、高压下树脂分解成有机酸, 有机酸在水冷壁管内的蒸发和浓缩, 容易引起水冷壁管及汽轮机叶片的酸性腐蚀。

1.6 树脂失效后再生条件控制不当

离子交换树脂失效后,搞好再生是十分重要的,是树脂反复利用的关链环节。再生剂的浓度、温度、流速及质理均应满足要求,否则极大影响树脂使用效果。

1.7 树脂污染后复苏不当

由于树脂的特性所决定,加之水环境的污染加剧,有多种因素造成树脂污染,对污染树脂进行复苏处理是树脂使用中的重要环节。树脂复苏处理程度不足,不能完全恢复树脂的交换能力;树脂复苏过度,将破坏村脂的结构,严重可造成树脂报废。

2 预防离子交换树脂出现问题的措施

2.1 对新离子交换树脂的验收

应按照DL/T 519-2004《火力发电厂水处理用离子交换树脂验收标准》进行,确保水处理用的离子交换树脂的渗磨率≥60%, 而不是磨后圆球率≥90%。用于高速混床的离子交换树脂的渗磨率≥90%, 阴阳离子交换树脂的粒度按凝结水处理混床用离子交换树脂的技术要求筛选, 在保证分离的基本前提下, 调整树脂的粒度, 确保阴阳离子交换树脂的混合均匀。

2.2 树脂的预处理

其目的主要是去除树脂生产中的无机杂质、少量的低聚物和未参加聚合、缩和反应的单体。在处理过程中,要保证 NaCl、NaOH、HCl的质量,浓度分别为饱和、2～4%、5%,处理程序按要求步骤进行,保证处理效果。值得注意的是,在处理后的装脂中,尽可能减少磨损,干树脂千万不能直接装人交换器中,以免由于树脂膨胀而使设备变形或损坏。

2.3 除去进水中的氧化物质

目前地表水中, 为了防止细菌的生长, 大部分都加有杀菌剂, 普遍采用的杀菌剂为氯, 氯有很强的氧化性, 对强酸离子交换树脂有较强的破坏作用, 会导致树脂的强度降低, 树脂的工作交换容量减小, 再生的酸耗明显增大, 再生用水量增加, 因此在使用有氧化杀菌剂的水时, 应增加设备或者加药除去进水中的氧化物质。

2.4 再生条件控制

树脂再生的条件有再生剂的质量、浓度、温度、流速、计量等,对再生剂的质量控制好有效含量,杂质含量满足要求,重点控制液碱中的Cl和Fe含量;再生液浓度、再生时间、再生剂用量要通过实验确定,做到酸耗、碱耗适当。再生流速以 4-8m/h为宜,阳离子交换剂可采用偏于上限,阴离子交换剂可采用偏于下限。再生液温度由于树脂热稳定性的限制,不宜过高,30～35℃ 。

2.5 把好药品质量关

再生剂的质量差容易引起树脂污染, 因此对所用的再生药品要严格把关, 对每批买进的酸或碱除了化验浓度外, 还需要化验酸或碱中的杂质含量, 药品中杂质的含量应符合国家标准的要求, 杜绝不合格产品的使用。

2.6 减少进水中有机物和铁离子的含量

离子交换除盐装置中的强碱性阴离子交换树脂的有机物污染, 主要来源是原水中的有机物。为了预防强碱性阴离子交换树脂的有机物污染, 应合理地采用混凝、澄清、过滤、活性炭吸附等各种水处理方法, 尽量减少强碱性阴离子交换器入口水中有机物的含量。

2.7 树脂复苏

(1) 无机物污染

主要指树脂受到Fe、Ag、Pb、Ca、Ba等无机物污染,其中尤以Fe污染阴树脂最常见,用4%204浸泡4-12小时去除树脂的表面的附着的铁,用1%HCl浸泡5-12小时去除树脂内部的铁。也可用超声波树脂清洗机进行处理。对于既有铁污染又有有机物污染的阴树脂,必须先去除铁再去除有机物。

(2)有机物污染

阴阳树脂均可受到有机物污染,只是种类上有差别。前者为有机铁、腐殖酸、微生物等,后者为有机胺、细菌、油质及含氮化含物。一般可用10%NaCl+4%NaOH进行处理,也可用10%NaCl +0.5%NaCl处理,由于NaClO的强氧化性,不要多次使用,而且处理时要严格挲握时阃和温度,以免树脂结构受到破坏。