鍋爐水處理設備離子交換器常見故障及原因研究

楊勇

摘 要：鍋爐在整個工業生產中占據著非常重要的位置，應用鍋爐能夠有效地提高整個工業生產的總體效率。鍋爐的常規運行方法是通過對水進行加熱，讓其升溫從而產生水蒸氣或者不加熱直接加入熱水對熱水進行處理讓其產生水蒸氣。在鍋爐的應用過程中，鍋爐的水處理設備離子交換器在處理水的過程中發揮著至關重要的作用，通過離子交換器處理水，可以保證進入鍋爐中的水的質量符合實際生產需要。本文主要對離子交換器進行了分析，又具體闡述了鍋爐水處理設備離子交換器的常見故障及原因，希望對離子交換器的故障發現及處理有一定的借鑒性意義。

關鍵詞：鍋爐水處理設備 離子交換器 常見故障 原因研究

中圖分類號：C35 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）10（a）-0091-03

鍋爐是一種能量轉換設備，在工業生產過程中發揮著至關重要的作用。在鍋爐工作的過程中，要求水質符合基本的工業生產需求，否則會在一定程度上影響鍋爐的使用壽命，相應地也會影響到企業的經濟效益，長期水質不符合要求，嚴重的情況下還會導致安全事故的發生。在這種情況下，對水質進行處理使之滿足基本的生產需要就顯得尤為重要。在實際對水處理的過程中，一般都是采用離子交換器，它是對鍋爐水進行處理的常用設備。但是，在對水處理的過程中，離子交換器也會發生故障使整個處理水的過程遇到阻礙，若設備的問題未能夠及時得到有效的解決，那么相應的水質問題得不到解決就會影響鍋爐的使用，造成惡性循環，影響整個工業生產的過程。因此，對鍋爐水處理設備離子交換器常見故障及原因進行研究具有重要意義。

1 離子交換器概述

對鍋爐的水質進行處理的離子交換器有很多種，主要可以分為鈉離子交換器、陰陽床離子交換器、混合床離子交換器等。為了生產的實際需要，離子交換器的外殼需要采用特別的材料，如硬聚氯乙烯、硬聚錄乙烯復合玻璃鋼、有機玻璃、鋼襯膠、不銹鋼襯膠等。離子交換器的主要用途就是為了滿足工業生產水的需要，對水質進行處理，也被經常應用于鍋爐水處理的過程中。

鈉離子交換器主要是通過去除水中的鈣離子、鎂離子來制作高質量的水，使之符合工業生產的實際需要；陰陽床離子交換器是由陰離子交換器與陽離子交換器復合起來使用來達到去除水的雜質目的的水處理設備；混合床離子交換器是把陰陽離子樹脂按一定混合比例裝置在一個離子交換器內。

離子交換器的典型工藝流程為：首先應針對不同的水質采取不同的處理措施，如海水等含鹽量較高的水質應先將其淡化；而對于地下水、河水等淡水資源則要將原水通過濾器過濾掉其中的雜質，之后再用紫外線殺菌器對淡水資源進行除菌處理。其次，跟據不同的工業需求，分別制取不同水質的工業用水。對于飲用純凈水、太空水的生產，要經過精密過濾器進行過濾，將其放入陽離子交換器、陰離子交換器進行處理，之后，將處理后的水放入混合離子交換器中進行深加工。最后，經過臭氧滅菌裝置進行水質的殺菌處理，就可以得到可飲用的純凈水、太空水了；對于制藥行業針劑制備、大輸液制備用水，也需要經過精密過濾器進行水的過濾，再將其放入陽離子交換器、陰離子交換器進行處理，之后再將其放入混合離子交換器中進行深加工，與純凈水的處理不同的是，制藥用水最后需要經過多效蒸餾水機才能夠得到最終的成品水；對于化肥、機械行業用水，先要經過精密過濾器進行過濾處理，再經過陽離子交換器進行處理，再經由脫氣塔進行處理后再經由陰離子交換器進行處理就可以得到最終的成品水了。

離子交換器的一般工作原理就是離子的交換。在具體的水處理過程中，就是將陽樹脂中的陽離子及陰樹脂中的陰離子進行交換處理，再生的過程就是交換處理的過程。在離子交換器出現失控的情況下，無論是陽離子交換器還是陰離子交換器，抑或是兩種交換器同時失效，由于陽床與陰床或者陰床與陽床是并聯運行的，哪一臺交換器出現失效的狀況就再生哪一臺。

2 鍋爐水處理設備離子交換器的常見故障及原因

2.1 運行和控制過程中易出現的故障及原因

離子交換器最初的設計是為了處理高硬度水的，處理的最終目標是將高硬度水軟化。為了減少人力使用，在實際的運行過程中，一般會采用繼電器進行控制，不過在處理高硬度水前應注意把軟化過程中的每一步驟所需花費的時間都規劃好再將其輸入繼電器中由繼電器進行控制，其中的軟化運行時間由再生清洗時間來控制。由繼電器來自動控制時間在一定程度上節省了人力使用，也提高了軟化高硬度水的運行效率。這種設計對于處理高硬度水的確有較好的成效，但是對其他種類的水進行處理時，一系列問題就相應出現了。

用繼電器控制水的軟化時間，過程是非常機械的，當換了一種水質相對較軟的水，需要相應地增加軟化過程的時間，因為繼電器只能控制一種硬度的水質，這樣會導致繼電器失去控制，相應地也可能會導致離子交換器出現故障。對于不同的水質，繼電器的控制只有一個基本時間，這種時間的控制與設計是極其不合理的，因為當其進入離子交換器中的水硬度很高時，從進鹽到清洗的時間都被縮短，雖然增加了用鹽量，但是會導致鹽的濃度相應增高，實際的成品水的利用效率則會相應降低，而且鹽液與樹脂接觸不充分會使得水的再生過程非常不徹底，這反過來會降低實際產出的水量，使得再生頻繁、運行時間更短。當進入離子交換器中的水硬度較低時也是一樣的問題，即使可以相應地延長每一流程的運行與控制時間，但是繼電器調節與控制的基本時間是固定的，這會導致軟化水的時間不能夠設定在合理的范圍內，無論對于離子交換器的使用，還是水的利用效率都會造成嚴重的影響。

針對以上離子交換器在運行和控制過程中易出現的故障，一般采取的解決措施是使用微電腦來取代繼電器實現對軟化水運行過程基本時間的控制。與此同時，注意在每個控制器中增加調節按鈕，設置參數范圍，方便離子交換器運行與控制的每一過程都能夠根據實際需要設定時間，而不是受基本時間的約束。在用微電腦取代繼電器后，應尤其注意根據不同硬度的水來設置不同的運行與控制時間。因為當離子交換器內的樹脂數量確定時，無論水的硬度是高還是低，其所需要交換的總水量是確定無疑的，即在運行過程的最后樹脂層失效的基本情況大致相似，在這樣的情況下再生過程中的用鹽量與水的硬度無關，只是周期產水量會隨水的硬度變化而相應地發生改變。這樣不僅可以有效地防止離子交換器出現故障，也可以使整個運行和控制過程變得簡單易操作，提高了工作效率。endprint

2.2 在離子交換器安裝過程中易出現的故障及原因

2.2.1 安裝環境

一般的離子交換器為方便使用一般都會選擇安裝在室內，為了避免樹脂受到損壞，應控制好室內的溫度，既不能過高也不能過低。如果選擇用微電腦對整個軟化水的過程進行控制，那么還應注意保持室內的干燥，防止有腐蝕性氣體流入。如果以上安裝環境達不到的話，很可能會導致離子交換器的零件出現生銹的故障，安裝環境惡劣的情況下還會連帶電力線路出現故障。

2.2.2 出水負壓及軟水箱水位控制

離子交換器一般都由陽離子交換器和陰離子交換器組成，這就需要采用雙柱來實現交替循環的效果，當一個柱在再生的過程中，其所需用水一般都由另一個柱來提供。在這樣的情況下，就需要離子交換器的軟水出管口能夠達到一定的高度，而且出口的位置能夠保證通大氣，不然的話會導致離子交換器負壓不足從而影響再生效果。如果水壓過高，那么進入柱內的鹽液有可能又會倒回，導致離子交換器出現多路閥串漏的故障。

2.3 在使用過程中易出現的故障及原因

2.3.1 原水水質

一般來說，進入離子交換器中的原水水質需要達到城市自來水的使用標準，即水的濁度應小于或者等于FTU的兩倍，否則會導致離子交換器中的懸浮物過多，一方面縮短離子交換器的使用壽命，另一方面影響產出水的實際質量。在原水水質太差的情況下，都需要在離子交換器內安裝機械過濾的裝置。就算原水水質達到了城市自來水的使用標準，也需要在離子交換器的進水管處設置一個過濾裝置，防止水中的雜物堆積過多會對離子交換器的多路閥造成損壞，也會影響多路閥的潤滑度。另外，在交替的前后，應注意清洗離子交換器，防止水的雜物堆積。

2.3.2 系統壓力

在離子交換器運行過程中，應注意讓水壓保持在一定的范圍內，不能過高或者過低，否則會影響水流的速度，不能夠有效保證產出水的質量。除此之外，若在離子交換器工作過程中水的壓力過大，也會對離子交換器造成一定程度的損壞，導致水的泄漏或者硬水、鹽水串漏。在水壓過高的情況下，可以通過安裝減壓閥來調節水壓，在水壓過低的情況下，則可以通過安裝增壓泵來增加水的壓力使水的壓力保持在合理的范圍內。

2.3.3 排廢量

在對離子交換器進行調試的過程中，應注意合理控制各工位的排廢量大小，不然也會對再生的效果有一定的影響。在進鹽的同時需要排除廢物，這個時候如果排廢量太大，會使鹽液濃度過低，造成再生的整個過程清洗不徹底；若鹽液濃度過低，則會導致產出水的質量不過關。

2.3.4 鹽液的過濾

在水再生的過程中若水中鹽液雜質過多會導致離子交換器的鹽閥和多路閥損壞，因此需要使用專門的過濾器對鹽液進行過濾。除此之外，當過濾器使用一段時間后，需要定期打開鹽罐下的排污口清理鹽罐。

2.4 離子交換器間斷運行中易出現的問題及原因

按照離子交換器的工藝流程和工作原理，離子交換器需要在產水的過程中不能出現間斷的情況，否則會對離子交換器產生一定程度的影響，長期出現間斷的情況會使離子交換器出現故障，如在某些工位停機，特別是在再生工位停機，由于原水閥、鹽液閥等都未關閉，易造成鹽水的串漏等并且會影響到再次出水時的出水質量。另外，對于時間繼電器控制的交換問題，再次使用后會造成原定的程序被破壞，從而對水質造成一定程度的影響。

針對以上離子交換器間斷運行中易出現的問題，可以通過以下兩個方法來加以改進：第一個方法是通過變換自動控制系統，讓其能夠在間斷的情況下可以自動結束整個再生過程，與此同時對之前的工作狀態能夠有較清晰的記錄，這樣才能夠有效保證在離子交換器再次投入工作后仍然能夠按照原來的工作狀態繼續工作。第二個方法是要求在離子交換器出現故障的情況下，繼電器仍然能夠正確顯示運行的狀況，如果可能的話盡量不要讓再生的過程間斷，即使出現再生過程間斷的情況也可用復位鍵或者人工操作來控制或者切斷管路閥門。另外，注意設置自動和手動兩種控制管路閥門的方法，即使出現再生過程停止的情況也可以有專門的工作人員來進行調整，使離子交換器能夠一直在工作的狀態中而沒有間斷的情況，保證其工作狀態正常運轉。

2.5 離子交換器中的交換柱以及鹽罐易出現的問題及原因

在離子交換器中的交換柱和鹽罐，由于經常跟工業鹽接觸，所以在使用一段時間后易出現交換柱和鹽罐腐蝕的問題。為了解決這種問題，有兩種解決的辦法，一種解決辦法是對于低碳鋼、鐵素體不銹鋼材料的內壁采取防腐處理，一般用的防腐材料為環氧樹脂涂料。這里應當注意的情況是無論是鐵素體不銹鋼還是低碳鋼都應當采取同樣的防腐措施，不應區別對待。由于鐵素體不銹鋼對于鹽中的鈉離子較敏感，經不起鹽水的長久腐蝕。另一種解決的辦法是應用其他材料來代替低碳鋼和鐵素體不銹鋼材料，如可以使用奧氏體不銹鋼材料。奧氏體不銹鋼材料相對于低碳鋼和鐵素體不銹鋼材料來說，含碳量要相對低一些，以添加鈦元素來提高防腐蝕能力，這樣也會給水處理設備離子交換器帶來較小的壓力，從而降低離子交換器故障發生的概率。針對鹽罐的話，可以考慮采用聚氯乙烯材料或者玻璃鋼制造的材料，這種類型的材料具有較好的抗腐蝕性，相對其他材料來說成本較低，當然這種類型的材料也有一定的缺點，如不能承受較高的溫差，材料的整體硬度不夠，不能承受強壓。當然，也可以考慮使用環氧玻璃，這種玻璃相對玻璃鋼來說硬度更高，但是同樣不能夠承受較高的溫差，成本較高。針對這兩種不同材質的玻璃，就需要根據實際情況來選擇合適的玻璃材質。

2.6 離子交換器整體工作交換能力不強的問題及原因

離子交換器在再生水的過程中會出現整體工作叫護岸能力不強的問題，產生該問題的主要原因有以下幾個方面：首先，在再生水的過程中，使用的還原食鹽的質量不符合使用標準；其次，還原食鹽的總體消耗量過低；再次，進入陽離子交換器中的陽離子的膠劑顆粒摻雜一些其他的物質；最后，處理水所包含的三價鐵離子的量超過實際使用標準。除此之外，還有排水效果不合理、相關的人工操作方面不符合實際要求等原因使得離子交換器的整體工作交換能力不強。

針對離子交換器整體工作交換能力不強的問題，分析了其產生的原因后，采取的針對性措施為：首先，采取有效措施嚴格把控進入離子交換器中的食鹽的質量，如果有條件可以考慮選擇使用蘇打對進入離子交換器中的食鹽軟化后再讓其投入生產使用；其次，提高還原食鹽的總體消耗量；再次，對進入離子交換器中的水先進行過濾處理，排掉水中的雜質后再投入使用，另外，還需要對離子交換劑展開沖洗，在沖洗的過程中能夠使用濃度較低的硫酸參與操作；最后，在排水系統使用一段時間后要注意檢查，嚴格控制質量標準，確保不會發生任何安全問題。

3 結語

隨著整個社會的進步與發展，鍋爐設備在各個企業的應用頻率也越來越高。眾所周知，鍋爐在使用的過程中最主要的參與者就是水，主要是應用煤炭的燃燒作用，實施基本的加熱，然后再對加熱的水所產生的水蒸氣加以有效的利用，進一步來滿足工業生產的實際需要。在實際對水加工的過程中，鍋爐水的質量就變得尤為重要。因此，在具體使用鍋爐的過程中，離子交換器作為非常重要的鍋爐水處理設備，對水進行適當的處理可以有效保證進入鍋爐的水符合工業生產實際需要，從而減少常見故障的出現，避免不必要的麻煩。但是在離子交換器使用的過程中經常會出現一些問題，要想保證鍋爐的作用能夠繼續發揮下去，整個工業再生水的過程能夠順利開展，就有必要快速地處理離子交換器在應用過程中經常會出現的故障，從而保證鍋爐的用水質量。

參考文獻

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