淺談如何提高精處理高速混床周期制水量

李金萬

（湛江電力有限公司，廣東 湛江524043）

0 引言

凝結水占火力發電廠鍋爐給水總量的90%以上［1］，其質量的好壞對機組的安全和高效運行起到了至關重要的作用。對湛江電力有限公司而言，高速混床的利用度不高，基于對單位三期項目的長遠考慮，展開了對高速混床的研究。

目前，我國凝結水精處理的除鹽系統分為2種，高速混床以及由陽床和陰床串聯而成的復床結構。其中，高速混床以其運行流速高，出水水質好等特點，成為應用最為廣泛的精處理除鹽系統。近年來，隨著機組參數和容量的不斷增大，對凝結水品質的要求也越來越高。因此，提高高速混床周期制水量成為了優化精處理過程中必不可少的環節。

1 高速混床的運行現狀

一般來說，在凝結水精處理系統中，高速混床的工作過程可分為3個階段，依次是氫型循環階段、氫型循環向氨型循環轉變階段以及氨型循環階段［2］。第一階段是氫型循環階段，凝結水中的Na＋、NH＋4幾乎全部被陽樹脂所吸收，直到有Na＋、NH＋4漏出；第二階段是轉變階段，也稱氨化階段，出水中開始出現NH＋4，并且含量不斷增多，進而達到峰值，此時，Na＋濃度也達到最高，但仍在正常的指標范圍內；最后是氨型循環階段，進水口和出水口的Na＋、NH＋4含量幾乎相等，隨著工作的推進，最終陽樹脂被完全氨化，出水口處陽離子超標，電導率等指標不再符合要求。此時，需對樹脂進行再生，然后重新投入使用。根據工作階段不同，高速混床的運行方式分為氫型（H／OH）運行和氨型（NH4／OH）運行2種。目前，我國大多數高速混床的運行方式仍為前者，但是其存在制水周期短、周期制水量少、環境污染大和經濟效益低等缺點。氨型運行方式可有效解決上述問題，但要求樹脂再生質量高、凝汽器密封性能好等，這就限制了其應用和推廣。因此，尋求2種運行方式的結合，提高精處理凝結水的質量及周期制水量，成為了國內外研究的重點。

2 現存問題分析

2.1 氫型運行方式周期制水量少

為了減少系統中的水、汽腐蝕，并維持凝結水較高的p H值，常在給水和凝結水中加入一定量的NH＋4。與凝結水中其他種類的陽離子相比，凝結水中所含NH＋4的比例最大。高速混床采用氫型方式運行時，陽樹脂基本上全部用于去除NH＋4，而且NH＋4的含量越高，陽樹脂消耗越快，同時氫型樹脂轉換成氨型樹脂，失去了對Na＋的交換能力。此時，需要對失效的樹脂進行再生后才能重新投入使用。因此，氫型運行周期短，周期制水量也較少。去除的NH＋4又需要在后續工藝中重新加入，造成資源、能源的浪費。

2.2 氨型運行方式要求高

采用氨型方式運行的高速混床，可有效地增加周期制水量，但是，其對精處理的工序也有較高的要求。有研究表明，混床氨型運行的條件是陰陽樹脂分離度達到99.9%以上，否則無法保證出水質量［3］。這就對樹脂的再生提出了嚴峻的考驗。在實際操作過程中，由于客觀條件的限制，經常出現樹脂分離不徹底、樹脂混合不均勻、陰陽樹脂分層以及樹脂再生過程中輸送不完全等現象。這些因素都阻礙了混床以氨型方式的正常運行，縮短了混床的運行周期，使混床的周期制水量嚴重減少。

3 提高周期制水量的途徑

3.1 延長氨化運行時間

從氨型運行方式的特點可以看出，高速混床從氫型循環階段轉變為氨型循環階段后，仍然可以繼續工作，并保證出水質量，從而大大延長了混床的工作時間。與此同時，氨型循環階段并未去除凝結水中的有益成分NH＋4，節省了NH＋4的補充量，節約了自身運行的費用。因此，盡量延長高速混床的氨型循環工作時間，對周期制水量的提高有很明顯的幫助。但是，要實現高速混床的氨型運行，還要滿足再生劑質量好，再生工藝成熟精確，凝汽器密封性能好以及進水和再生液中Na＋含量不能過高等條件。近年來，國內外對高速混床氨型運行均有研究，并取得了一定的進展。山西興能發電有限公司通過延長混床氨型運行時間，并不斷優化工藝，使得周期制水量由最初的7～8萬t提高到現在的13～14萬t，運行周期明顯加長。河北西柏坡發電責任有限公司通過對2臺機組實行氨型運行，使制水周期從6～8天延長到25～40天，同時平均每年節省24.5萬元的藥品費以及將近50萬元的除鹽費用。事實表明，高速混床的氨型運行有效提高了凝結水精處理系統的周期制水量，對節省資源，提高經濟效益起到了積極的作用。

3.2 樹脂的選擇

樹脂的分離與混合效果，是選擇樹脂的主要考慮因素。由于樹脂的分離與混合直接影響樹脂的質量和交換能力，進而影響到凝結水的品質和產水量，因此在選擇樹脂時，應綜合考慮2種效果的作用，做到二者兼顧。在保證樹脂能夠充分分離的情況下，還應具有一定的混合能力。另外，樹脂的強度也是需要考慮的因素。破碎的樹脂容易在樹脂交界處形成混脂層，可用漂洗等辦法去除樹脂中不符合要求的小顆粒和樹脂碎屑，以減少混雜。

3.3 樹脂的分離與混合

離子交換樹脂是高速混床的核心部分，是出水品質和產水量的保證。高速混床運行過程中，離子交換樹脂的交換容量逐漸達到飽和，失效的樹脂需停止工作，在對其進行分離、再生、混合均勻后，投入下一個工作周期。在分離過程中，如果陰陽樹脂分離不徹底，造成樹脂混雜，那么混雜的陰樹脂會接觸成分為強酸的陽再生劑，形成氯型樹脂；而混雜的陽樹脂則會接觸成分為強堿的陰再生劑，形成鈉型樹脂。這就造成樹脂再生質量的降低，同時也增加了循環體系中Na＋、Cl－的含量，必然導致出水質量下降以及周期制水量減少。為解決上述問題，在分離過程中，通常需要根據實際工況，選擇合適的分離塔和分離技術，如高塔分離法、錐塔分離法、中間抽出法及浮選分離法等。采用改變流量反洗分層的方法以及借助科學的檢測技術，也有助于樹脂的完全分離。分離再生后的樹脂，需要重新混合，若混合不均勻，由于陰陽樹脂的比重差別，會出現陽樹脂在下部較多，陰樹脂在上部較多的情況。此時，堿性凝結水會很快耗盡上部的陽樹脂，并與陰樹脂直接接觸，從而干擾樹脂正常的離子交換過程，同時降低凝結水的p H，不利于周期制水量的提高。因此，可以從樹脂的選擇入手，確保其均勻性，并將再生后的樹脂運輸至混床后進行二次混合，以提高其混合效果。由于分離和混合自身的不同特點，因此，在實際操作過程中，要綜合考慮2種因素的影響。

3.4 樹脂的再生方式

再生工藝使失效的樹脂重新具備交換能力，繼而可以投入到下一個工作周期中使用。為了得到較高的再生度，選取的再生液應有較高的純度以及合適的離子濃度。河北省電力研究院的孫小軍等［4］，通過對負壓再生、滿水再生、倒U型排水再生和負壓再生的分析與比較指出，倒U型排水再生方式不存在調整液位和再生液向再生管道上部水空間擴散的問題，也不受大氣壓變化的影響，是一種較為先進的設計理念。

3.5 日常工作規范

除了以上提及的4點，人為因素對提高混床周期制水量的影響也是不可避免的。凝結水中通常含有氧化物、碎屑等雜質，會加速樹脂的失效過程，造成系統堵塞及運行減緩，使得周期制水量大大減少。因此，需要在高速混床前添加前置過濾器，將雜質去除，從而保證混床中的樹脂充分用于離子交換，延長混床的工作周期。公司應對操作人員進行專業培訓，提高其專業水平，尤其是對運行指標的控制能力。另外，采用自動控制和監測也是一種可取且高效的辦法。

4 結語

由于高速混床在凝結水精處理系統中的大規模應用，其周期制水量得到了高度的重視。綜上所述，針對不同的實際情況，采取相應的措施，可以很好地改善高速混床的工況，顯著提高其周期制水量。高速混床會隨著周期制水量的提高而得到進一步的推廣和應用，為電廠機組凝結水的精處理提供有力的支撐和保證。

［1］張鐵，韓倩倩.提升火電廠凝結水精處理系統運行質量的措施［J］.凈水技術，2011（4）

［2］王欣，張昕.凝結水高速混床的特性及運行終點探討［J］.甘肅科技，2012（11）

［3］陸繼民.精除鹽運行床周期制水量少的原因探討［J］.浙江電力，2003（6）

［4］孫小軍，王曉攀，郭鐵甲.凝結水精處理系統樹脂再生方式的比較與選擇［J］.河北電力技術，2010（2）