固定床離子交換除鹽系統的應用探究

楊魁

（遼寧紅沿河核電有限公司，遼寧 大連 116000）

現代科學技術的日新月異，各種高新技術的不斷涌現，有力地推動了我國固定床離子交換除鹽系統的迅猛發展。然而，在固定床離子交換除鹽系統的實際運行過程中，也出現了不少問題，這就需要積極探索有針對性的解決措施，使固定床離子交換除鹽系統可以更好地運行。

1 固定床離子交換除鹽系統在應用過程中出現的問題

1．1 再生消耗增加的問題

在一級除鹽系統中，由于陰陽離子交換器很容易受到各種因素的影響，導致陰陽離子交換器經常會出現再生次數增加的問題，這就會造成陰陽離子交換器的運轉周期大幅降低。所以，在實際的應用中，想要使除鹽水可以被更加合理的應用，就需要不斷對使用方案進行改進，從而會造成陰陽離子交換器再生時使用再生液的數量不斷發生改變，這就極大地增加了再生自耗水量。并且，還會大量消耗一級除鹽系統的再生液，這些都會造成使用成本的增加。

1．2 制水周期的問題

一級除鹽系統是固定床離子交換除鹽系統之中的重要組成部分，由于這個系統的工作模式就是為母管制水，這就導致相關工作人員需要依靠陰陽離子交換器，才可以對其準確判斷。然而，一旦陰陽離子交換器出現失效的問題，就會導致一級除鹽系統出現分別再生的情況。而且，相關工作人員需要利用監控系統對設備出水的鈉離子含量、析出水的二氧化硅含量以及陰離子交換器出水在線電導率進行監測。所以，通常情況下工作人員會結合自身的工作經驗以及系統的原始設計數據，對其狀態進行判斷。通常情況下，陰陽離子交換器的制水周期在20h的情況下，那么陰陽離子交換器批量制水量就會達到2100m3。但是，在固定床離子交換除鹽系統運行的早期，一級除鹽系統中的全部陰陽離子交換器都能夠符合相關標準。然而，通過觀察近些年來我國企業在使用固定床離子交換除鹽系統的過程中，往往會出現各種問題，造成制水周期不符合相關標準。

2 導致固定床離子交換除鹽系統在應用過程中出現問題的原因

2．1 再生液溫度

離子交換器的運行周期與再生效果有著十分緊密的聯系。這是因為如要使再生時離子擴散速度增加，可以通過提升再生液的溫度來進行，這十分有利于再生環節的運行。并且，通過對氫氧化鈉溶液進行預熱處理，可以使再生陰離子交換樹脂，從而可以有效提升硅酸性陰樹脂的使用效果。由于在對氯化氫溶液預熱時，需要使其處于一定的溫度才可以進行再生陽離子交換樹脂的過程，以獲取樹脂中的鐵以及氧化物。

2．2 無頂壓操作

為了使固定床離子交換除鹽系統的逆流再生效果得到保證，并為了避免在置換以及再生的過程中離子交換樹脂發生亂層現象，通常會在再生環節中使用氣頂壓措施，這樣就可以防止離子交換器在再生的過程中出現亂層現象。但是，由于固定床離子交換除鹽系統受到很多客觀因素的影響，通常情況沒有使用氣頂壓設施。同時，往往系統操作人員會使用手動再生的模式，這就導致再生液的濃度以及時間會因為操作人員操作方式的差別出現極大的差異，導致離子交換器的再生作用效果受到極大影響。

2．3 原水溫度

通過實踐應用的結果我們發現，在冬天使用固定床離子交換除鹽系統時，因為氣溫過于寒冷的原因，就會減慢一級除鹽系統陰陽離子交換器的周期，之所以會出現這種問題，是由于固定床離子交換除鹽系統不僅有離子交換除鹽的模式，而且在離子交換時，會造成樹脂顆粒和水溶液直接接觸，隨之導致陰陽離子出現擴散的問題。而相關工作人員在這種情況下，往往需要通過提升原水溫度的方式，使液膜與孔道的擴散速度得到提升。而由于原水溫度提升，就會使離子的交換反應速度變快，這就會導致離子交換反應發生質出現極大的變化。并且，在固定床離子交換除鹽系統中，因為除鹽系統所使用的原水是生產水，然而在低溫的環境中，生產水無法很好的進行離子交換反應。

3 優化固定床離子交換除鹽系統的具體措施

3．1 應對各種問題的具體措施

（1）提升陰離子交換器再生液溫度。由于陰離子交換器需要使用濃度在30%的氫氧化鈉溶液與除鹽水進行稀釋后，才會產生化學作用。所以，想要提升陰離子交換器的再生效果，就可以對堿儲槽以及堿管線進行改造，在其中增加低壓蒸汽伴熱管線，這樣就可以利用低壓蒸汽使氫氧化鈉溶液的溫度大幅提升，不僅能夠有效增加洗脫率，還可以有效的防止氫氧化鈉溶液在低溫的情況下出現結晶的問題，這樣就可以充分保證陰離子交換樹脂的效果。

（2）提升頂壓操作。企業在使用固定床離子交換除鹽系統的過程中，需要對陰離子交換器設置進行調整，這是因為傳統陰離子交換器雖然有氣動閥，然而氣動閥卻只有2個開關，這就對調整頂壓的進氣量帶來了很大的影響，一旦空氣管網壓力出現任何波動，都會極大影響頂壓壓力的穩定，致使相關設備無法正常工作。這就可以通過對其進行調整，使將手動閥門放到原有氣動閥之前，這樣離子交換器在再生的過程中，就能夠很好的對空氣壓力以及空氣量進行合理的調整，使頂壓可以一直處于正常的工作狀態。

（3）提升原水溫度。在固定床離子交換除鹽系統中可以將冷凝液換熱器添加到系統之中，能夠將其作為在陽離子交換器產生作用之前，除鹽系統與原水進行回收的設備。并且，在冷凝液的換熱環節中，可以有效的提升原水的溫度。通過實驗我們發現，在室外溫度處于0℃的情況下，對原水進行換熱之后，保證原水的水溫可以超過20℃，這樣的原水溫度十分適合離子的交換反應。

3．2 離子交換器再生操作的優化措施

（1）再生智能監控系統。在應用固定床離子交換除鹽系統的過程中，將再生智能監控系統放入其中，能夠對再生液的濃度與流速進行全面的監控，一旦出現任何問題，都可以通過系統優化再生液，這樣就可以有效避免出現分層現象，還使得再生液的濃度梯度也得到很好的保證，使單一的再生模式得以改善，可以有效防止發生二次污染問題。同時，還可以合理的分配利用再生液的量，有效避免初選浪費的問題。尤其是在操作再生離子交換器時，相關工作人員可以利用智能再生操作平臺開展相關工作，對系統的每一次再生都能準確、及時的進行監測，將再生液的濃度數據全面的顯示出來，從而可以不斷對其進行調整，使其保持在正常的范圍之內，不僅可以大幅優化再生效果，還可以使再生濃度可以產生梯度分布的現象。并且，為了可以防止出現再生消耗過大的情況，相關工作人員可以根據其實際情況，及時的添加樹脂，還可以定期復蘇離子交換樹脂，切實的增強再生條件，這樣就可以有效的增強離子交換樹脂的再生度，提升固定床離子交換除鹽系統的使用效率。

（2）自動再生操作。維護人員在清理離子交換器附屬的氣動閥時，需要首先對阻止自動程序運行的閥門進行維修，保證其可以處于正常的工作狀態，還要充分利用再生智能監控系統，使離子交換器自動再生程序能夠獲得進一步的優化，從而使其反洗時間、放水時間以及置換時間都可以得到很好的改善。需要注意的是，要將陰離子交換器再生時的大反洗及時地轉變為小反洗操作，還要積極添加頂壓操作，這樣就可以很好地改善系統排水以及置換的時間。

4 結語

總而言之，在固定床離子交換除鹽系統之中，離子交換樹脂將必然會出現老化或者污染的問題，這就會導致樹脂的性能受到極大的影響，導致離子交換器的制水周期大幅降低，引發再生消耗過大的問題，還會造成出水的水質大幅降低等各種問題。這就需要相關工作人員不僅要定期復蘇離子交換樹脂，還要對缺失嚴重的區域及時增補新樹脂，從而使離子交換樹脂的再生度可以處于一種合適的區間范圍之內，以此可以充分保證離子交換器的再生效果不受到任何影響。