摘要：沈阳经济技术开发区热电有限公司作为供热企业，年制备除盐水量达100万吨。公司用作锅炉补给水的生产工艺为预处理、一级除盐和二级除盐。一级除盐采用的是阴阳离子交换器。本文主要讨论在再生阴阳离子交换器过程中，如何优化各个操作步骤，以提高离子交换器的周期产水量，从而达到节能环保的目的。
关键词：电厂；离子交换器
一．离子交换是借助于固体离子交换剂中的离子与水中的离子进行交换，以达到置换掉溶液中某些离子的目的，从而得到高纯度除盐水的过程。离子交换是可逆的等当量交换反应。再生方法采用的是逆流再生。即再生时再生液的方向与水流方向相反。再生液首先接触失效程度较低的底层树脂,然后再再生失效程度较高的中、上层树脂。这样,再生液被充分利用 ,并能保证底层树脂得到充分再生。交换器在运行和再生过程中，必须保持树脂处于静止。如果树脂发生攒动，就会将树脂层破坏，打乱各个层树脂的失效程度，使得出水水质恶化，交换器产水量下降。
二．再生剂的选择和用量。
再生剂采用的是浓度为大于45%液态氢氧化钠（阴床），浓度大于31%的盐酸（阳床）。高浓度的酸碱经过除盐水稀释后，通过再生泵打入到交换器体内，与失效的树脂进行再生反应。一般来说，再生剂用量越多，再生效果越好，更能够将全部失效的树脂再生出来，但这种关系是非线性的，当再生剂用量增大到理论量的3倍后，继续增大再生剂的用量时，再生过程就会趋于稳定，再生效果不会有显著提高。这样是不经济的，因此再生程度控制在60-80%就可以了。
三．再生剂的浓度
为了使再生反应进行完全，从理论上说，再生液的浓度越高再生越彻底。但实际上，再生液的浓度提高，只是在一定范围内再生程度提高，当浓度超过这一范围时再生程度反而会下降。这是由于以下原因造成的：再生水平和再生流速一定时再生液的浓度愈高，体积愈小，再生剂与树脂的接触时间愈短因此很难达到交换平衡。同时，因再生液的体积小也影响它在树脂层中的均匀分配：再生液浓度过高，溶液中再生产物的浓度也随之增高，反离子的干扰作用较为严重，使再生反应受到阻碍，再生液浓度过渡低则可能造成再生反应进行不彻底同时还增加了再生操作的时间、增加自用水耗和电耗，这也是不利的。
四．再生液的流速
当树脂的再生水平和再生液的浓度确定后，再生液的体积即为一定的，定量体积的再生液通过交换器的流速与再生时间成反比。控制再生剂液的流速，实际上就是保证再生液与树脂之间有一个适当的接触时间，以保证再生反应尽量完全及充分利用再生剂。若流速过低，会增加了再生液偏流的可能性，还可能因再生液与树脂接触时间过长而导致交换反应向逆方向进行，从而影响再生效果，若流速过高时，可能由于再生液和树脂接触时间过短，而使再生反应不够充分。当再生剂用量一定时，再生液浓度、再生时间和再生流速对再生效果的影响是相互关联的，所以除了单独考虑它们的影响外，还要考虑它们之间的关系。
五．再生液的温度
再生液的温度对再生效果也有一定影响。对于强酸性阳树脂来说，如能将再生液的温度提高到40℃时，则能有效的清除树脂中的铁及其氧化物，从而提高了树脂的工作交换容量，防止树脂的铁污染，而对碱液加温对去除强碱性阴树脂吸着的硅酸也很有帮助。但再生液的温度不宜太高以免树脂基团降解。
六．操作步骤
逆流再生的操作步骤：小反洗、放水、预喷射、再生、置换、小正洗、大正洗。再生过程中每一个步骤控制的是否得当，都会对交换器的周期出水量及出水水质带来影响。在这里我就结合现场实际操作情况对现行的再生工艺做合理的调整和改进。
1．反洗
对流再生离子交换器反洗可分为大反洗和小反洗。小反洗的目的是洗去上层树脂中的污物和中排装置上的碎树脂。大反洗是为了松动树脂层，防止树脂结块，利于再生时再生液的均匀分布。 运行时规定阴阳床每20周期、周期制水量明显下降或运行阻力明显增加时需进行大反洗。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆从现场实际操作情况看，本公司的原水为市政水，水质较好、浊度较低，因此可适当延长阴、阳床的大反洗周期。这样即可以降低酸碱耗。
2. 预喷射
预喷射是再生过程中很关键的一个步骤。因再生时再生液的流速对再生水平影响很大，而预喷射就是调整再生流速、做好再生前的准备工作的一个重要步骤。在预喷射过程中，调整喷射器流量时一定要缓慢，以冲乱树脂层。根据离子交换器再生的实际经验来看，阴阳床再生流速可控制在5-7m/h 为宜。因为在再生剂用量和再生液浓度一定的情况下，再生流量过高，则再生时间就会缩短，再生液与树脂接触时间过短，影响再生效果。再生流量过低，再生液就不能均匀的在交换器内分布，易造成偏流。同时，再生液与树脂接触时间过长，也会影响再生效果。
3.再生
这是再生过程中最关键的一步，这一步骤控制的好坏直接影响离子交换器的周期出水量。规程中规定，阳床再生酸浓度控制在2-3%，阴床再生酸浓度控制在1.5-2.0%阳床正常进酸量为3.22吨，大反洗后进酸量为6吨。阴床正常周期进碱2.05吨，大反洗后近碱4吨。在正常的实际工作中，离子交换器的再生用量可以根据离子交换器上一周期的出水水质和周期出水量进行动态的调整。即离子交换器在上一周期的失效时水质较好、周期出水量不高的情况下（树脂的失效程度低），适当降低再生剂用量，而在离子交换器在上一周期的失效水质较差、周期出水量高度情况下（树脂的失效程度高），适当增加再生剂用量。通过对再生过程的观察发现，在刚开始进再生液的初期可将再生液浓度控制的稍高一些阳床控制在3.5-4.0%，阴床控制在2.5-3.0%。进再生液大约5-10分钟后，将再生液浓度调整至正常范围内，通过这样调整可提高交换器的周期出水量。这是因为在再生初期时，树脂的失效程度较高，提高再生液浓度有利于再生反应的进行，而随着再生的进行，树脂上所吸附的离子杂质慢慢减少，再生液的浓度就可适度降低，使再生反应能够持续进行，同时也保证了充足的再生时间。在再生前适当提高再生液的温度，对再生水平的提高也有帮助。 再生时可通过监督再生排废液的PH值和再生所置换出的盐类浓度变化，以此为依据可以确定酸、碱的用量。在再生过程中再生排废液的酸、碱浓度会由低到高逐渐上升，同时再生排废液中置换出了盐类含量也会逐渐增大。当再生排废液的酸、碱浓度接近或等于再生液，再生排废液中所置换下来的盐类浓度趋于稳定或有下降趋势时，可视为再生终止。
4.置换
再生操作结束后，在树脂层中仍存留着尚未利用的再生液，同时一些被置换下来的离子杂质也未及时被水流带走。置换的目的就是为了进一步充分发挥这部分再生液的作用，同时将再生时置换下来的离子杂质及时冲洗出来，以防止由于再生液与树脂接触时间过长，而影响再生效果。这一步骤依然要确保树脂层的稳定状态，防止树脂层发生扰动现象。置换时间不宜过短，过短会造成树脂层中残留的再生液及再生废液冲洗的不够彻底，进而增加了正洗时间，影响出水水质。一般来说，阳床置换时间因不少于40min，阴床置换时间因不少于45min。置换结束后，交换器需先上满水，保证树脂层平坦。防止上部树脂乱层。
5.小正洗
小正洗是为了将压脂层内和再生装置中的再生废液冲洗干净以避免这些再生废液在运行时随着水流进入交换树脂层，而影响交换器的周期出水量。
6.大正洗
小正洗结束后，要进行大正洗。大正洗是将树脂层中残留的再生废液冲洗干净，以免影响交换器的出水水质。
七.结论
在预喷射过程中，调整喷射器流量时一定要缓慢以冲乱树脂层。阴阳床再生流速控制在5-7m/h为宜，再生这一步骤控制的好坏直接影响离子交换器的周期产水量。在刚开始进再生液的初期可将再生液浓度控制的稍高一些，阳床控制在3.5-4.0%，阴床控制在2.5-3.0%.进再生液大约5-10分钟后，将再生液浓度调整至正常范围内，阳床再生酸浓度控制在2-3%，阴床再生碱浓度控制在1.5-2.0%，通过这样调整可提高交换器的周期产水量。置换的时间不能少于50min。
参考文献
[1] 周柏青陈志和. 热力发电厂水处理. 中国电力出版社. 2010.
[2] 黄成群.电厂化学.中国电力出版社2007.
论文作者:谭世奇
论文发表刊物:《电力设备》2018年第12期
论文发表时间:2018/8/9
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