摘要：福建华电可门发电有限公司锅炉补给水系统混床树脂受到污染后，周期制水量下降，出水指标恶化，严重影响制水可靠性，危及机组运行及供热安全，除盐床体再生酸碱耗、水耗及再生废水排放量也成倍增长。为复苏被污染的树脂，保证制水系统正常运行，采用“先酸泡再碱泡”的方法，最终树脂复苏效果良好。结合实践对树脂污染的机理进行了分析，并提出了相应的预防措施。
关键词：离子交换树脂；树脂污染；树脂复苏
福建华电可门发电有限公司现装机容量为4X600MW，水源为附近水库水，2017年初从经营角度出发，原水水源由1.3元/吨的唐坂水库来水变更为0.196元/吨的幕浦水库来水。原水先进行混凝澄清预处理，后经双室双流活性炭过滤器、阳床、中间除碳器、阴床、混床除盐后进入除盐水箱，作为锅炉补给水，除盐设备共设三套。2017年7月，三台混床陆续出现制水周期大幅下降，再生合格率低，再生后正洗耗时长，投运初期出水电导率偏高等现象，混床的周期制水量一度下降至15000吨以下，树脂分层后观察发现阳树脂呈暗红色，阴树脂呈深褐色。按运行规程中对于混床制水周期明显下降的处理方法，对混床树脂进行碱泡，效果不佳。针对这一情况，我们进行了详细的调查和研究，确定了混床制水周期大幅下降是因为树脂受到污染，随后对除盐混床逐台进行树脂复苏，并对再生工艺进行了优化和调整。
一、树脂污染原因分析
1、原水水质分析
为了确定树脂污染原因，首先对幕浦水库及唐坂水库进行水质全分析，分析结果见下表：
从以上水质分析数据对比可以看出，幕浦水库原水有机物含量、胶体硅含量、铁含量等指标均明显高于唐坂水库原水，可见更换水源后水质较差是除盐混床树脂受到污染的一个重要原因。
2、树脂监测分析
我们将除盐01B混床树脂取样送检，检验报告主要数据见下表：
从上表可以看出01B混床树脂明显受到了铁、胶体硅、有机物协同污染。
二、树脂污染机理
1、无机物污染
主要是Cu、Fe、Ca、Mg、Al等金属盐遇到碱性物质或水解生产氢氧化物絮状沉淀，这些物质易堵塞树脂孔道，重金属离子使树脂发生催化氧化，形成断链，破坏树脂结构。[1]
2、有机物污染
天然水中存在的有机物主要是腐殖酸。腐殖酸是分子量很大的带有多胺基和多羧基的酸类物质，其成分极其复杂，并随着环境条件的变化而变化。由于腐殖酸分子量大而亲水性差，在与树脂的接触过程中，很容易被具有多孔性和疏水性的树脂骨架吸附。这种吸附以范德华力为主，一旦腐殖酸吸附在阴离子交换树脂上，它的易弯曲性以及树脂的多孔瓶颈性，导致腐殖酸不易被洗脱，树脂在运行过程中有机物会越积越多，从而影响树脂的正常离子交换过程，造成对阴离子交换树脂的污染。[2]
3、胶体硅污染
强碱性阴树脂一般不能交换天然水中的胶体硅酸，但当天然水通过强碱性阴离子交换器后，胶体硅酸仍有相当数量地减少，这与树脂的机械过滤及吸附作用有关。胶体硅酸通常不会污染强碱性阴树脂，但当再生条件不适当时，如再生剂量少，再生液温度及再生液流速过低时，就存在强碱性阴树脂被胶体硅酸污染的可能性。[3]
三、混床树脂复苏及再生工艺优化
1、混床树脂复苏
树脂受到了铁、胶体硅、有机物协同污染，应该先除去铁离子及其氧化物，而后除去有机物。[4]铁污染树脂复苏，用一定浓度的盐酸浸泡树脂，酸泡还有利于有机物和胶体硅的剥离。而受到有机物、胶体硅污染树脂复苏一般用加热碱泡法。
2、树脂复苏方案
2.1混床反洗至出水澄清，阴阳树脂分层，将水位排至中视孔。
2.2反洗排水阀保持打开，控制流量为10t/h，控制浓度4％，从底部进酸40min（6m³）。
2.3酸泡4-6h。
2.4酸泡结束，正洗至PH为6左右，排水至中间窥视孔中部（阴树脂以上约20cm）。
2.5开始进碱，控制流量为10t/h，控制浓度3-5％，进碱40min（6m³）。
2.6正排至中间窥视视孔顶部，碱泡3-4h。
2.7碱泡结束，正洗至中性。
2.8观察分层情况，分层情况好按正常步骤再生，分层情况不好，继续反洗分层，然后按正常步骤再生。
3、再生工艺优化
树脂出现胶体硅污染，除了进水携带胶体硅之外，运行及再生过程控制不当也是重要原因。一般在碱液浓度较高，温度和流速较低时更易发生这种现象。结胶体硅一般出现在再生液排出端的树脂中，这是由于到达出口处再生碱液的pH急剧下降，形成结胶体硅的环境。为了防止阴树脂被胶体硅污染，我们采取了以下措施：
3.1控制阳床出水的漏钠量，阳床失效后及时退出运行
在实际运行中，由于再生时间来不及等原因，常常出现阳床失效后仍保持运行的情况，经专业技术决策规定，阳床出水Na含量超过100ug/l后必须退出运行。这是因为如果阳床出水的漏钠量过大，经阴床强碱型阴树脂交换后，阴床中会有较多的NaOH，会抑制离子交换反应的继续进行，使得阴床出水中的硅含量增大，污染混床中的强碱型阴树脂。
3.2保证再生液温度
我厂除盐再生系统配备了一台电热水罐作为碱再生液加热热源，原设计带有四组加热器，后由于其中一组加热器故障长期未修复，一直保持三组加热器运行，导致电热水罐加热效率低，冬季再生时只有进碱前期可以保证再生液温度，至进碱后期再生液温度严重不足。后重新采购一组新的加热器，安装后基本解决了再生液加热问题。
我们还发现部分操作人员在再生过程中，跳过了床体预热这一步骤，直接进碱，这样的误操作也会影响床体再生效果。针对这一情况，我们组织专业全体人员重新学习除盐床体再生操作及注意事项，提高操作人员技能水平，保证再生效果。
3.3减少失效阴床、混床的停运时间
阴床、混床失效后应及时再生，尽量减少失效态阴床、混床的停运时间，以避免阴树脂交换或吸附的可溶性硅酸盐水解为硅酸并逐渐聚合成胶体硅。
四、复苏效果评价
三台除盐混床经上述方法复苏后，树脂的公交基本恢复，制水周期大幅提升，由复苏前的15000t左右提升至33000t以上，且再生合格率达到100%；预计全年可减少混床再生次数50次，节约酸56t，碱127t；极大地减缓了化学专业的制水压力，提高了制水可靠性，保证机组运行及供热安全；同时除盐水水质也得到极大改善，对防止热力系统腐蚀、结垢、积盐起到了积极的作用；除盐设备正常运行后，可以长期使用幕浦水库原水，2017年幕浦原水使用量占比由2016年的10%上升到75%，全年共节约水费348.9万元。
五、结论
混床树脂污染包括铁污染、有机物污染、胶体硅污染等类型，而且往往是数种污染类型协同作用，传统的碱泡法不能有效的起到复苏作用，而我厂采取的酸碱交替浸泡法，复苏效果良好，复苏后的树脂制水周期及理化性能接近新树脂。运行及再生过程控制不当也是造成树脂受到污染的原因之一，操作人员应做到操作规范化、精细化。
参考文献：
[1]张国林，李伟超，李林唐；浅谈树脂中毒污染与树脂复苏；1998年全国玻璃学术会议论文集；1998年TQ171.6 R123.6；第369~371页，共3页。
[2]张国辉，马珪；阴离子交换树脂复苏工艺的改进；化工生产与技术；2002年第五期；第14~16页，共3页。
[3]张艳丽；离子交换树脂的污染与复苏；经济技术协作信息；2004年第24期；第99页，共1页。
[4]高振平，赵文亮，姜丹，丁德，闫爱军；强碱性阴离子交换树脂污染原因分析及复苏工艺研究；陕西电力；2010年第7期；第59~61页，共3页。
论文作者:汪檩
论文发表刊物:《电力设备》2018年第34期
论文发表时间:2019/5/20
标签：树脂论文; 胶体论文; 有机物论文; 水库论文; 阴离子论文; 碱性论文; 硅酸论文; 《电力设备》2018年第34期论文;