陽床再生困難原因分析及處理措施

王 平，馬東偉 ，李亞靜，莫宗寶，冀納新

(1.河北省電力公司電力科學研究院，石家莊 050021；2.大唐保定熱電廠，河北 保定 071003)

1 概述

某熱電廠技改工程為2臺125 MW汽輪發電機組。配套的鍋爐補給水處理系統設計出力為200 t/h。結合水源含鹽量較小、水質較好的特點，水處理系統采用活性炭過濾、一級除鹽加混床的處理工藝。

工程水處理陽床為固定床，裝填001×7型離子交換樹脂。陽床設計為底部穹形孔板布水、多級石英砂墊層，設備中排為母支管套管式結構，床體直徑3 000 mm，工作壓力0.6 MPa，采用逆流頂壓方式進行再生，設計再生流量35 t/h，再生流速5 m/h，采用鹽酸進行再生，再生濃度為2.5%～3.0%。

2 存在的問題

工程投運以后的8年時間里，水處理系統一直能夠穩定運行，出水質量和制水量、酸堿耗等均能滿足設計要求。但自2010以來，運行操作中先后發現3臺陽床均出現不同程度的再生亂層現象：在正常再生條件下，有時在再生過程中會在底部窺視窗處形成水墊層、有時樹脂會自底部向上不停翻滾，造成陽床再生失敗。

為滿足制水需要，生產中不得不采取降低流量的方式進行再生。經過多次反復的調整和試驗，只有將再生流量從35 t/h降低到12 t/h左右時，才能維持床體的樹脂不發生亂層，保證陽床系統再生效果。

低流量再生存在2個問題：一是由于再生流量偏低而導致酸噴射器帶入的酸濃度降低(再生流量12 t/h左右時酸濃度最高只能達到1.0%左右)，再生酸濃度偏低；二是由于再生流量偏低使得相應預噴射及置換流量都偏低。上述2個問題導致的直接后果是預噴射、再生和置換的時間較長，使得陽床再生時間由原來的2 h增加到了6 h，既耗時耗力又影響了系統安全性。因此迫切需要查明陽床再生不成功原因，制定方法措施、恢復正常生產秩序。

3 原因分析

3.1 樹脂分析

3.1.1 樹脂檢測

由于在發現問題前后進行了陽床離子交換樹脂的更換工作，所以首先對陽床樹脂的性能進行了檢測。樹脂檢測分析結果見表1。

由樹脂檢測結果可以看出，現場所使用的001×7型陽樹脂的各項指標均符合電力行業標準DL/T 519-2004《火力發電廠水處理用離子交換樹脂驗收標準》中的技術指標要求，基本排除了由于樹脂粒度、密度、均一性等原因導致的陽床再生困難的問題。

表1 樹脂檢測結果

檢測項目化驗結果標準全交換容量/(mmol·g-1)4.79≥4.50含水量/%47.5345.00～50.00濕視密度/(g·mL-1)0.840.77～0.87濕真密度/(g·mL-1)1.2791.250～1.290有效粒徑/mm0.5850.400～0.700均一系數1.43≤1.60范圍粒度(0.315～1.250 mm)/% 99.9≥95.0下限粒度 (<0.315 mm)/%0.1≤1.0滲磨圓球率/%97.02≥60.00

3.1.2 樹脂裝填

樹脂裝填高度是影響再生效果的一項重要因素。按照DL/T 1076-2007《火力發電廠化學調試導則》的要求，一般陽床樹脂裝填高度應控制在超過中排200～300 mm的位置。現場檢查樹脂裝填高度后發現，更換樹脂后陽床壓脂層大約在中排以上50～100 mm，據此考慮到造成再生不成功的原因可能與壓脂層高度不夠有關。

3.2 頂壓調整

陽床系統再生采用氣頂壓逆流再生方式，設計頂壓壓力為0.02～0.05 MPa，為了最大限度抑制亂層的發生，現場決定進行提高再生頂壓力試驗。經過反復調整，提高再生頂壓力后，再生過程中樹脂斷層界面高度有所下移，但當再生頂壓力達到0.08 MPa左右時依然有斷層和亂層，不能維持正常操作，再生效果仍然不能達到理想的要求。據此說明頂壓調整不是造成再生困難的原因。

3.3 中排檢查

出現再生亂層很有可能會是中排出現堵塞、破口等問題而引起的水流偏流所致。因此在對樹脂進行檢測和對再生頂壓力進行試驗后開展了中排的檢查工作。該陽床中排型式為母管支管式，母管直徑108 mm，支管直徑57 mm，支管與母管由法蘭連接，支管底部布置四根槽鋼作支管橫梁，以加強支管強度，材質全部采用不銹鋼1Cr18Ni9Ti。

采用中排進水的方式以25 t/h、35 t/h、45 t/h、55 t/h流量檢查中排的布水情況，試驗發現中排布水不勻，靠近進水口的母管兩側布水較少，四周及母管末端的支管布水較多，流量越大，靠近進水口的母管兩側附近布水越少。由于受重力條件的影響和頂壓操作，發現陽床中排母管中部彎曲，呈上弧形，支管上的濾網有不同程度的破損；將中排拆出，支管部分排水孔有毛刺，因此判斷再生不成功可能與中排系統布水不均勻有關。

3.4 設備底部檢查

按照陽床設備的設計圖紙，該批設備的底部布水系統采用穹形孔板加石英砂工藝。由于石英砂墊層受多年運行影響可能發生級配不合理、污染、混雜和數量變化等情況，電廠進行了石英砂墊層反洗布水檢查。具體方法為：掏空樹脂，使陽床逆流進水，檢查石英砂布水情況。當陽床進水時，石英砂出水在同一水平面，但床體中間有大量氣泡冒出，中間水面呈現沸騰狀，因此確定再生不成功由底部布水不均引起。

3.4.1 石英砂墊層檢查

在樹脂自陽床中掏出后，檢查中發現石英砂表層上有幾十塊大小不一的以前床體檢修時遺留的膠皮，這些膠皮平面攤開放置，這必然影響陽床布水，對再生影響較大，應予以清理。檢查沒有發現石英砂亂層和級配不合理的現象。

3.4.2 穹形孔板檢查

掏出石英砂后，對陽床底部穹形孔板進行檢查，發現其與床體的安裝間隙不合格，一側間隙大于10 mm，另一側間隙小于5 mm。

4 處理措施及效果

4.1 處理措施

4.1.1 增加壓脂層

由于檢查壓脂層不符合標準規定，所以現場采取了補加樹脂、增加壓脂層的措施。在壓脂層達到250 mm左右后,進行再生操作，在調整再生預噴射流量分別為15 t/h、20 t/h的情況下，樹脂沒有出現亂層現象，但進酸后，當流量達到25 t/h以上時樹脂就又會出現斷層和亂層現象。

4.1.2 維修中排

針對中排存在的問題，現場組織進行了重新維修、安裝、防腐，更換了濾網。中排重新裝入后觀察中排布水，在小流量(20 t/h)時，支管各處基本都有水，靠近進水口的母管兩側布水較少；加大流量(最大至50 t/h)后靠近進水口的母管兩側布水有所減少，但總體布水較之前有較大改善。

中排處理后再次進行再生時，發現樹脂也出現斷層，斷層的界面邊緣為弧線形，不過斷層上的樹脂較為穩定，亂層現象有所緩解，這表明床體底部配水有“附壁”效應，陽床底部還有配水不勻的問題存在。

4.1.3 調整穹形孔板間隙

為了避免破壞設備防腐，對穹形

孔板進行了對稱調整，即調整對角間隙大小相同。對陽床內的石英砂墊層進行重新篩選和裝填。裝填時,嚴格參照設計要求逐級裝填，分層高度誤差控制在±10 mm，總高度允許誤差控制在±50 mm。石英砂重新鋪墊后檢查布水情況有所改善，中間水面沸騰現象變小，但出水仍然不均勻。

4.1.4 增加石英砂墊層高度

為進一步改善水流運行條件，使陽床底部布水更加均勻，電廠對原有石英砂墊層進行了重新的篩選和鋪設，使墊層級配達到了表2所列的級配要求。

表2 石英砂墊層的粒度和高度

層數粒度/mm高度/mm第1層16～32300第2層8～16200第3層4～8100第4層2～4150第5層1～2200

經過調整和試驗發現：原有石英砂級配和高度水平下仍不能達到理想的效果。因此電廠采用了補加細紗墊層提高布水均勻性的做法，即在原有石英砂墊層的基礎上補加了約50 mm的細紗墊層，并將裝填好的石英砂墊層用清水進行正反沖洗直至出水澄清，取得了良好的效果。

4.2 實施效果

通過補加壓脂層、檢修更換中排、穹形孔板調整

和增加底部石英砂墊層等處理措施，陽床再生流量可以達到30 t/h左右、再生濃度可以達到2.5%以上，基本滿足了制水的要求，使整個再生時間縮短到了2 h，單床周期制水量達到2 500～3 500 m3，提高了經濟性，降低了勞動強度，恢復了設計出力。

5 建議

離子交換技術是水處理行業中應用比較成熟的技術，系統布水不均和偏流是造成再生困難的主要原因。在系統運行過程中,為避免出現陽床再生困難的問題，提出以下建議：

a. 對底部穹形孔板進行設計工藝的改進和設備改造，從源頭提高布水均勻性;

b. 嚴格控制每個操作環節、嚴把設備和樹脂質量關、做好運行調整和優化工作。

參考文獻：

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