除鹽設(shè)備的再生優(yōu)化

摘 要： 除鹽設(shè)備的再生是離子交換水處理工藝過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，再生效果的好壞不僅對(duì)其工作交換容量和出水水質(zhì)有直接的影響，而且在很大程度上決定著水處理運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)水處理設(shè)備運(yùn)行的具體情況，對(duì)除鹽設(shè)備的再生系統(tǒng)、再生程序以及再生參數(shù)等進(jìn)行系列優(yōu)化試驗(yàn)，確定設(shè)備的最優(yōu)運(yùn)行方案，降低設(shè)備運(yùn)行成本，節(jié)能降耗優(yōu)化運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：再生系統(tǒng) 再生參數(shù) 經(jīng)濟(jì)效益 優(yōu)化運(yùn)行

中圖分類(lèi)號(hào)：TM621.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2016）08-0261-02

一、生產(chǎn)現(xiàn)狀分析

托克托發(fā)電有限責(zé)任公司鍋爐補(bǔ)給水處理站包括一期、二期、三期、四期制水設(shè)備，其中一期水源為黃河水，二、三、四期水源為循環(huán)水排污水；鍋爐補(bǔ)給水處理車(chē)間共有兩套再生系統(tǒng)，一期一套再生系統(tǒng)，二、三、四期公用一套再生系統(tǒng)。一至四期水處理年制水量達(dá)到300萬(wàn)噸以上，制水設(shè)備再生次數(shù)達(dá)到500次以上，再生方式采用無(wú)頂壓逆流再生方式。水處理站從2002年投產(chǎn)至今，除鹽設(shè)備運(yùn)行良好，工藝流程如下：

一期：黃河水（水廠預(yù)處理后的）→生水池→雙料過(guò)濾器→細(xì)沙過(guò)濾器→超濾→超濾水箱→超濾水泵→反滲透→除碳器→除碳水箱→除碳水泵→陽(yáng)床→陰床→混床→除鹽水箱→除鹽水泵→機(jī)組

二三期：循環(huán)水排污站來(lái)水→除碳器→除碳水箱→除碳水泵→陽(yáng)床→陰床→混床→除鹽水箱→除鹽水泵→機(jī)組

四期：循環(huán)水排污站來(lái)水→除碳器→除碳水箱→除碳水泵→陽(yáng)床→陰床→混床→除鹽水箱→除鹽水泵→機(jī)組

由于隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，設(shè)備長(zhǎng)期大負(fù)荷運(yùn)行，導(dǎo)致除鹽設(shè)備不能最優(yōu)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，主要存在以下幾個(gè)問(wèn)題：

1.除鹽設(shè)備再生系統(tǒng)分配不均衡，存在設(shè)備失效后需等待再生現(xiàn)象。

2.再生時(shí)陰陽(yáng)床分步再生，再生所用時(shí)間長(zhǎng)，再生效率不高。

3.由于除鹽設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行，陰陽(yáng)床的周期制水量逐漸降低，酸堿耗增高，自用水率上升，運(yùn)行成本壓力增高。

4.除鹽設(shè)備大量制水導(dǎo)致再生頻繁，陰陽(yáng)樹(shù)脂損耗不均衡，造成陰陽(yáng)樹(shù)脂的工作交換容量不匹配，床體失效不同步，而設(shè)備要同步再生，這就出現(xiàn)了重復(fù)再生的現(xiàn)象。

5.酸堿罐體及再生管道使用時(shí)間較長(zhǎng)，雜質(zhì)及腐蝕產(chǎn)物較多，降低了再生劑的純度。

6.熱水罐加熱效率低，導(dǎo)致陰床再生液溫度偏低，影響陰床的再生效果。

7.來(lái)水水源的水質(zhì)變化較大，陰陽(yáng)床的周期制水量有波動(dòng)，陰陽(yáng)床每次失效的程度不同，但再生時(shí)用同一用量的再生液。

8.人員技術(shù)水平參差不齊，再生原理、方法、流程不能熟悉掌握，再生關(guān)鍵點(diǎn)的控制有差異。

二、根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)狀制定優(yōu)化方案并具體實(shí)施

針對(duì)以上問(wèn)題，對(duì)水處理的除鹽設(shè)備再生制定了優(yōu)化方案，具體實(shí)施過(guò)程如下：

1.水處理再生系統(tǒng)的改造計(jì)劃實(shí)施，改造完成后使每3套（一期與三期公用，二期與四期公用）一級(jí)除鹽設(shè)備公用一套再生系統(tǒng)，設(shè)備失效需等待再生的現(xiàn)象將大大減少。

2.水處理程序控制中自動(dòng)再生步序的設(shè)置為陽(yáng)床先按步序再生完后陰床再開(kāi)始再生，再生一套床體需要至少6小時(shí)，再生效率偏低。將再生程序控制優(yōu)化后陰陽(yáng)床同時(shí)開(kāi)始排水再生，直到同時(shí)進(jìn)行完置換步序后，陰陽(yáng)床再分別進(jìn)行大小正洗。改造后再生完一套設(shè)備需用大約4個(gè)小時(shí)，比原來(lái)節(jié)省了約三分之一的時(shí)間，大大提高了再生工作的效率。

3.再生參數(shù)的調(diào)整試驗(yàn)

調(diào)整再生參數(shù)試驗(yàn)主要是利用中排廢液的濃度確定再生的酸堿用量，降低酸堿耗、自用水率，保證樹(shù)脂工作交換容量的同時(shí)最大限度的降低除鹽水的制水成本，優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行成本。在固定其他再生工藝的條件下，對(duì)水處理站一期一級(jí)除鹽設(shè)備進(jìn)行再生參數(shù)調(diào)整試驗(yàn)。優(yōu)化前再生數(shù)據(jù)：

再生液流量25t/h

再生進(jìn)酸濃度2.5%，進(jìn)堿濃度2.3%

陽(yáng)床排酸濃度1.8%，陰床排堿濃度1.6%

再生用酸量：2.3t，用堿量：2t

置換終點(diǎn)控制：出水電導(dǎo)≤200μS/cm

陽(yáng)床進(jìn)水電導(dǎo)在850-950μS/cm

3.1 試驗(yàn)原理

樹(shù)脂的離子交換反應(yīng)是一個(gè)可逆和定量的化學(xué)反應(yīng)。由于制水不斷消耗RH型樹(shù)脂，運(yùn)行一段時(shí)間后樹(shù)脂失效需要再生。剛開(kāi)始進(jìn)再生液時(shí)，樹(shù)脂床內(nèi)失效樹(shù)脂較多，交換反應(yīng)容易進(jìn)行，樹(shù)脂易于吸收再生液，中排出口再生液濃度低。隨著再生過(guò)程的進(jìn)行，越來(lái)越多的失效樹(shù)脂得以再生，樹(shù)脂吸收再生液的能力下降，中排出口再生廢液濃度升高。因此，中排出口的酸堿濃度反應(yīng)了失效樹(shù)脂的再生情況，即中排出口的酸堿濃度低時(shí)，說(shuō)明還有較多的失效樹(shù)脂未再生完全，中排出口的酸堿濃度較高時(shí)，說(shuō)明失效樹(shù)脂再生較為完全。然后通過(guò)對(duì)中排廢液的濃度試驗(yàn)，確定樹(shù)脂再生需要的酸堿用量，根據(jù)酸堿用量與周期制水量的關(guān)系，計(jì)算出每噸除鹽水的酸堿成本，確定除鹽水成本最低時(shí)的酸堿用量。

因此我們通過(guò)試驗(yàn)找到適宜的關(guān)閉酸堿計(jì)量箱出口門(mén)時(shí)的中排出口酸堿濃度，使之不僅滿足離子交換樹(shù)脂再生的需要，保證樹(shù)脂工作交換容量不降低的情況下，盡可能降低再生酸堿耗，使除鹽水成本最低，運(yùn)行更經(jīng)濟(jì)。

3.2試驗(yàn)主要設(shè)備與儀器

酸堿濃度計(jì)、 流量計(jì)、 電導(dǎo)儀、酸式、堿式滴定管，三角瓶，0.1mol/l的稀硫酸，0.1mol/l的氫氧化鈉

3.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄

3.3.1停止進(jìn)酸堿時(shí)的中排廢液濃度試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果見(jiàn)表1所示。

3.3.2最佳中排廢液濃度的確定

從理論上確定關(guān)酸堿門(mén)時(shí)的最佳中排再生廢液濃度，然后再實(shí)踐中驗(yàn)證它的正確性。關(guān)酸堿門(mén)時(shí)的最佳中排再生廢液濃度取決于再生的經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)濟(jì)效益最大時(shí)對(duì)應(yīng)的中排濃度，即制水成本最低時(shí)的中排濃度為最佳中排濃度。由上表可知，當(dāng)排廢酸液濃度在2.0%時(shí)周期制水量最大，但除鹽水成本較高，排酸濃度在1.6%時(shí)，周期制水量雖然不是最大，但除鹽水成本最低，運(yùn)行最經(jīng)濟(jì)，所以確定當(dāng)中排廢酸液濃度在1.6%時(shí)停止進(jìn)酸最合適。同樣對(duì)比發(fā)現(xiàn)當(dāng)陰床排廢堿液濃度達(dá)到1.4%時(shí)關(guān)進(jìn)堿門(mén)最合適。因此，通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定的停止進(jìn)酸時(shí)的最佳排酸廢液濃度為1.6%、排堿廢液濃度為1.4%時(shí)運(yùn)行最經(jīng)濟(jì)。

4.對(duì)于陰陽(yáng)樹(shù)脂的工作交換容量不匹配，床體失效不同步的問(wèn)題，采取的措施如下：

4.1結(jié)合實(shí)際運(yùn)行中床體的周期制水量，調(diào)整補(bǔ)充陰陽(yáng)樹(shù)脂的添加量，盡量使其工作交換容量相匹配，

4.2在制水緊張的情況下，不同系列的陰陽(yáng)床搭配運(yùn)行，避免出現(xiàn)重復(fù)再生現(xiàn)象。

5.酸堿罐體及再生管道由于使用年限較長(zhǎng)造成的內(nèi)部雜質(zhì)較多，尤其堿罐內(nèi)部雜質(zhì)含量較多的問(wèn)題，規(guī)定進(jìn)行定期沖洗酸堿罐，清理其內(nèi)部雜質(zhì)，并做好管道的防腐工作，盡量不在存放使用過(guò)程中降低再生液純度，減少再生液的雜質(zhì)含量。優(yōu)化后并將此工作規(guī)定為定期工作。

6.熱水罐的熱效率也隨著使用年限的增長(zhǎng)而降低，對(duì)熱水罐進(jìn)行定期檢修，更換加熱棒，提高熱效率，把再生液溫度控制在合格范圍內(nèi)。

7.由于來(lái)水水源的水質(zhì)變化較大，一期黃河水受外界影響較大，二三四期所用的循環(huán)水水質(zhì)隨機(jī)組的運(yùn)行狀況、溫度等變化較大，導(dǎo)致陰陽(yáng)床周期制水量變化大，樹(shù)脂的失效程度也不同。根據(jù)樹(shù)脂的失效程度，再生時(shí)嚴(yán)格按控制標(biāo)準(zhǔn)和中排廢液的濃度控制好酸堿用量，保證樹(shù)脂工作交換容量的同時(shí)不提高酸堿耗。

8.加強(qiáng)管理，提高再生人員的技術(shù)水平與責(zé)任心。再生人員的業(yè)務(wù)水平與責(zé)任心對(duì)設(shè)備再生起到重要作用。加強(qiáng)人員培訓(xùn)，使再生人員熟悉再生原理、方法、流程，能把握好再生的關(guān)鍵控制點(diǎn)，使酸堿耗及自用水率降低。

9.加強(qiáng)再生劑的品質(zhì)監(jiān)督。從再生劑的采樣、化驗(yàn)要嚴(yán)格把關(guān)，再生劑的各項(xiàng)化驗(yàn)指標(biāo)均要合格，嚴(yán)格遵守不使用不合格的再生劑的規(guī)定，避免因?yàn)樵偕鷦┎缓细穸廴緲?shù)脂，增加再生成本。

三、結(jié)果與分析

除鹽設(shè)備優(yōu)化方案的制定并實(shí)施，使除鹽設(shè)備運(yùn)行更經(jīng)濟(jì)，運(yùn)行成本降低。

1.提高再生人員的工作效率

1.1將陰陽(yáng)床分步再生改為同步再生后，再生所用時(shí)間節(jié)省三分之一，白班再生人員用一套再生系統(tǒng)8小時(shí)可以再生兩套設(shè)備，提高了工作效率。

1.2再生參數(shù)調(diào)整后，進(jìn)酸堿時(shí)間減少到55分鐘、60分鐘，置換時(shí)間也相應(yīng)減少至60分鐘，節(jié)省了再生時(shí)間，降低自用水率。

1.3人員經(jīng)過(guò)培訓(xùn)，對(duì)再生操作能夠熟練掌握，工作效率提高。

1.4選擇失效設(shè)備進(jìn)行再生，未失效設(shè)備搭配運(yùn)行，避免重復(fù)再生，提高工作效率。

2.提高設(shè)備的再生效果

2.1通過(guò)對(duì)熱水罐的改造，使陰床再生液的溫度達(dá)到35度左右，并能保持至置換結(jié)束，提高陰床的再生效果，增加周期制水量。

2.2酸堿罐體及再生管道清洗后，再生劑雜質(zhì)含量降低，提高再生效果。

2.3嚴(yán)格監(jiān)督再生劑品質(zhì)，不合格再生劑退回禁止使用，使再生劑純度得到保障，再生效果不會(huì)因?yàn)樵偕鷦┵|(zhì)量而降低。

2.4 人員培訓(xùn)后，能夠把握再生過(guò)程中的關(guān)鍵點(diǎn)，操作得當(dāng)，誤操作次數(shù)減少，再生成功率大大提高。

3.降低設(shè)備再生成本

3.1降低酸堿用量，節(jié)約再生成本

利用中排再生廢液濃度確定的再生酸堿用量，經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明是可行準(zhǔn)確的。保證了陰陽(yáng)床的工作交換容量不降低的情況下，降低了再生酸堿耗與自用水率。取得的經(jīng)濟(jì)效益顯著。

經(jīng)濟(jì)效益的計(jì)算：

優(yōu)化后再生一次平均可節(jié)約酸0.35t ，液堿 0.37t。

從2012年10月至2013年3月，補(bǔ)給水處理站共再生 281次，節(jié)約酸98.35t，液堿103.97t.

半年節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用：98.35×300+103.97×800=112681元

（鹽酸約300元/噸，液堿約800元/噸）

3.2避免設(shè)備的重復(fù)再生，降低運(yùn)行成本。

3.3根據(jù)樹(shù)脂的失效程度控制合理的酸堿用量，降低運(yùn)行成本。

四、結(jié)論

1.優(yōu)化運(yùn)行方案實(shí)施后，經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的運(yùn)行實(shí)踐，除鹽設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，再生酸堿耗及自用水率降低，運(yùn)行的綜合經(jīng)濟(jì)效益有很大提高。

2.今后對(duì)現(xiàn)有的應(yīng)對(duì)措施還要進(jìn)一步完善和細(xì)化，鞏固現(xiàn)有的再生優(yōu)化后取得的成果。

參考文獻(xiàn)

[1]錢(qián)達(dá)中，發(fā)電廠水處理工程.[M]北京，中國(guó)電力出版社，1998.119-120

作者簡(jiǎn)介：劉利娟，女，（1978.3-）漢族，本科，助理工程師，研究方向：電廠化學(xué)運(yùn)行。