逆流再生阳离子交换器漏铁原因分析及处理

马艳红

中电投新疆能源化工集团有限责任公司乌苏热电分公司 新疆乌苏 833000

摘要：分析了造成#1阳床漏铁、阴床、混床出口水电导率高的原因，通过对#1阳床内部的检查、检修，复苏了#1阳床树脂，改善了#1阳床出口水的水质。

关键词：阳床；漏铁；复苏

1 前言

随着用水需求的年年递增和水价的不断上涨，火力发电厂生产性水费成本支出在经营性成本中的比例是年年上升。所以，作为火力发电前期工序的水处理设备的运行工况和方式，就显的十分重要。而作为除盐设备核心部分的阳离子交换器是一级除盐系统中的一个重要环节，其作用主要是让水通过阳树脂时发生离子交换反应，从而出去水中的阳离子，阳离子交换树脂性能的好坏，又直接决定着除盐设备的“安全经济运行”。

2 设备概况

我厂逆流再生阳离子交换器是由江苏海州水务生产，本体材质是碳钢衬胶，￠2824*6200mm，树脂高度（含压脂层）H=2300mm，工作温度5-50℃，工作流速20-25m/h，设计压力P=0.60MPa，工作压力≤0.80 MPa，顶部进水装置：十字管式，滤元管型式为不锈钢梯形绕丝。底部集水装置：多孔板水帽。中排装置：鱼翅管式，法兰连接。再生方式：无顶压逆流再生。

我厂化学水处理采用一级除盐+混床全脱盐的处理模式，阳床、阴床、混床采用母管制方式运行，最大制水量150m3/h。

3 #1阳床出水水质劣化原因及分析

阳床出水控制：Na+≤100ug/L，阴床出水控制：电导率≤5.0us/cm，SiO2≤100ug/L，混床出水控制：电导率≤0.2us/cm，SiO2≤20ug/L。

我厂#1阳床再生后测出口水Na+含量18.0 ug/L，阴床出水电导率0.9us/cm--2.0 us/cm，SiO2≤100ug/L，混床出水电导率：0.16 us/cm --0.22us/cm，SiO2；5.5ug/1。而#2，3阳床运行时阴床电导率为：0.20us/cm--0.60us/cm，混床出水电导率为0.06us/cm--0.10us/cm，SiO2均为：3ug/1左右。且#1阳床的工作交换容量和再生交换容量明显降低，再生后小正洗和大正洗的时间都有所延长。以至于#1阳床运行周期缩短，周期制水量降低。

3.1阳树脂周期制水量低、出水质量差有以下几个原因：

3.1.1阳树脂被污染；包括有机物污染、铁污染；

3.1.2阳树脂被悬浮物、胶体物质污堵，造成树脂表面赃物；

3.1.3再生时再生效果不好：包括再生剂质量差、再生流量控制不好、再生浓度控制不好、再生液温度太低、再生时间短等原因；

3.1.4树脂被氧化变质：

3.1.5压脂层太少，造成再生时树脂乱层；

3.1.6没有及时的大反洗操作、或大反洗强度低，造成树脂结块，引起偏流；

3.1.7压脂层太少，造成再生时树脂乱层；

3.1.8底部配水装置损坏，引起偏流；

3.1.9中排装置损坏或堵塞引起偏流；

3.1.10中排装置不水平引起偏流；

究竟是何种原因造成阴床、混床电导率变高，本厂化学专业进行了多次的分析研究与讨论，发现阳树脂被污染，#1阳床内部装置或配套管路线有缺陷。

3.2 监测结果

为了证明是阳床树脂的问题，首先检查核对混床出口水的电导率是准确的，我们分别对#1阳床和#2，3阳床运行时，阴床，混床出口水的电导率进行了为期15天的连续跟踪监督，结果如下表；

表1 阴床，混床出口水15天的连续监测结果

床号

电导值 #1阳床 #2，3阳床

阴床 最大值 2.0us/cm 0.60us/cm

最小值 0.90us/cm 0.20us/cm

混床 最大值 0.22us/cm 0.10us/cm

最小值 0.16us/cm 0.06us/cm

3.3 确定树脂被铁污染的原因

3.3.1.在排除阴床本身、除碳塔的原因外造成阴床、混床电导高原因主要有5方面：

3.3.1.水源的含铁量高的地下水或被铁污染的地表水；

3.3.1.再生剂中含有铁杂质且超标；

3.3.1.阳床出水至除碳塔的铁管防腐层破损；

3.3.1.进水管道或交换器内部被腐蚀产生了铁化物。

3.3.1.底部配水裝置损坏，引起偏流

由于水源，再生剂没有变化，再生操作有专人负责，所以只有（3）、（4）、（5）的可能性最大。

3.2 #1阳床出水至除碳塔的铁管防腐层是否破损的检查

从#1阳床大正洗出水测得含铁量：96.0ug/1，阴床进口测得含铁量也是96.0ug/1，从而判断阳床出水至除碳塔的铁管防腐层没有破损。

经过对#1阳床的内部结构进行了认真的分析研究认为：#1阳床经过再生后出水：

含钠量：18.0ug/1，含铁量：96.0ug/1；而#2阳床经过再生后出水：含钠量；16.0ug/1，含铁量：2.5ug/1；#3阳床经过再生后出水：含钠量；16.0ug/1，含铁量：2.3ug/1，初步判断#1阳床漏铁。

在检修人员将#1阳床内树脂为石英砂倒出后，底部配水装置完好，给#1阳床内部防腐做电火花实验，实验结果发现在石英砂垫层区域有五处漏铁。

3.3 阳树脂铁污染鉴别方法

判断方法一：取少量#1阳床树脂于新树脂进行颜色比较，新树脂为淡黄色，#1阳床树脂颜色有明显加深，为棕黄色。

判断方法二：取10mL#1阳床树脂，于100mL烧杯中，加入30mL8.0%的HCI溶液，缓慢搅拌15min，静置0.5h，取清液测定铁含量超标。

通过以上两点判断：#1阳床树脂被铁污染。

4 #1阳床出水水质劣化得处理方法和结果

4.1防腐的处理

检修人员做修补处理。用环氧树脂来防腐。

4.2树脂的复苏

盐酸复苏法：

机理：强酸性树脂对阳离子的选择顺序为：Fe3+>Fe2+>Ca2+>Mg2+>Na+>H+

用再生的方法通过喷射器向#1阳床进入10%的盐酸，从顶部大反洗出口门测得出液盐酸浓度在9%以上后，停止进酸，并浸泡8小时。顶部大反洗出口门出水这样做的目的：（1）使得整个阳床内树脂都浸泡在盐酸溶液中，如果从中排出水，中排以上的树脂将无法处理；（2）由于阳床内水位是满水位，从底部进入的再生液可以搅动树脂，从而将树脂间的气泡赶出去。

4.3 处理前后效果对比

再生#1阳床投入运行后于处理前阴床，混床电导率的对比如下表：

#1阳床处理前与处理后阴床，混床电导率对比

床号

电导值 #1阳床处理前 #1阳床处理后

阴床 最大值（uS/m） 2.00 1.00

最小值（uS/m） 0.90 0.20

混床 最大值（uS/m） 0.35 0.10

最小值（uS/m） 0.20 0.06

5 预防措施

5.1含铁地下水必须进行必要的除铁处理后，方可进入交换器。通常的除铁方法有：曝气除铁法，锰砂过滤除铁法等。

5.2直接以深井水或自来水为水源时，应在阳床进水泵前设置过滤器性产纯净水时，进水管道应采用不锈钢管道或其他不含铁元素的管道，以防流水将一些铁的腐蚀产物带进交换器。

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