（中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯煤制油分公司 内蒙古鄂尔多斯市 017209）
摘要：火力发电厂水处理酸性阳离子交换树脂报废标准已正式颁布实施, 它是建立在已知树脂性能劣化基础上的标准。在实际运行中, 离子交换器或除盐系统设备出现异常的原因是多方面的,如何判断树脂性能的劣化, 是一个比较复杂的问题。本文分析了防止离子交换器树脂泄漏解决措施。
关键词：离子交换器；树脂泄漏；解决措施；
离子交换器中排装置的母管与壳体是法兰连接的，支管与母管间也是用法兰连接的，用耐酸橡胶板作为密封元件。由于材质或安装等因素，造成密封元件损坏是导致跑树脂的原因之一。通过近几年离子交换器的检修发现，密封垫损坏导致的跑树脂现象占到了检修次数的40％，比例是较大的。
一、概述
1.离子交换树脂再生方法。一是分层。对混合阴阳离子交换树脂反洗，使阴阳离子交换树脂松动膨胀至上视镜位置，冲洗10～20min，关闭下进水阀，离子交换树脂进行自然沉降分层。阳离子交换树脂密度大于阴离子交换树脂沉积在混床下部，阴离子交换树脂处在混床上部，将混床内水排至刚没过离子交换树脂为宜，浸泡10min。二是再生药剂准备。将酸碱原液分别加入酸箱和碱箱，加水搅匀，将酸密度稀释至1.03~1.04g/cm3 之间；碱密度稀释至1.025～1.035g/cm3 之间，配好阴阳离子交换树脂再生药剂溶液。三是再生。将酸泵和碱泵同时开启，分别打开酸、碱箱排液阀门。将碱泵流量调整到1200L/h，酸泵流量调整到600L/h，同时分别从上、下进液口打入阴阳离子混床。调整中排阀开度，控制酸碱进量与中排水量一致，同时保证水位高于离子交换树脂。进酸、碱溶液时间为50min。四是混合。清洗结束后，控制混合离子交换器内水位在离子交换树脂上200～300mm处， 打开上排阀及排气阀，缓慢打开压缩空气进气阀，逐步加大进气量，使阴阳离子交换树脂充分混合沸腾，时间约5min。关闭进气阀，开下排阀，使树脂迅速下沉在线清洗。将混合离子交换器投入使用，产出水排入循环水池，测量水质达标后并入制水系统。
2.离子交换器的结构。交换器的主体是一个密闭的圆柱形壳体，内部结构：上部、下部是穹形多孔板分水装置，中部是支管型再生液分配装置和三通母支管叠片式中排出水装置（母管和支管处于不同位置，母管在上），支管以三通方式通过法兰与母管相连，支管两侧开孔管外再套上有0.25 mm 缝隙的ABS 塑料叠片，从支管的活动端将叠片一个一个地装上，并用圆螺母和六角螺母将叠片压紧，保证出水均匀性，防止树脂乱层。中排装置的母管两端有角型加固板，并用不锈钢U 型卡子固定牢，沿母管全长焊有加强筋，支管用U 型卡子固定在加强筋上，筒体内部和加固板、加强筋都衬有5mm 的橡胶。母管和U 型卡子及支管均为不锈钢材质。交换器内部装有交换树脂和石英砂配级层。交换器运行时，上下部进生水，通过树脂进行离子交换后产品水（软化水）从中排出水装置排出；由于中排出水装置长期在pH 值较低的介质中浸泡，受树脂和水的冲击，腐蚀和冲刷磨损是软化床中排跑树脂的主要原因。它不仅浪费树脂，使树脂交换容量降低，而且直接导致设备出力降低，增加酸碱消耗，给经济运行带来了一定影响。
3.工作原理。阳床中, 阳离子交换剂树脂与生产水中的各种阳离子进行交换而放出H+;阴床中, 阴离子交换树脂与经阳床、脱气塔加压后的中间水中的各种阴离子进行交换而放出OH-, 这样, 当水经过这些阴、阳离子交换剂的交换处理后, 水中的各种盐类就基本被除尽。再生时, 阴、阳离子交换剂分别采用不同浓度的碱、酸液进行逆流再生。首先将已损坏的中排滤管采用简单的冲击挤压等方法进行强度校验, 经校验确认中排滤管的确存在强度问题;于是我们又询问使用过此类离子交换器的相关单位是否也存在同样的问题, 并联系厂家能否对中排滤管进行强度改造, 以满足离子交换器的安全生产使用要求, 同时组织相关技术人员在网上查找中排滤管的相关资料, 到生产资料市场调查寻找质量可靠、技术含量较高的产品。操作时禁止进水量过大，反洗时截门要缓慢开启，小流量灌
满后再增大流量。禁止在有压力时突然排水泄压，从底部排水时应先打开空气门，再缓慢开启排水门，降低、减缓水冲击和振动，防止中排装置向上或向下弯曲损坏。
二、实例分析
1.工程概况。某电厂的水处理系统是二级除盐系统，水处理系统共有12台阳离子交换器（简称阳床）、5台除二氧化碳器（简称除碳器）、3个中间水箱、12台阴离子交换器（简称阴床）和9台混合离子交换器（简称混床），最大设计制水量为900ｍ3／ｈ，阳、阴离子交换树脂主要用于水的软化，树脂失效后可以通过酸、碱进行再生，从而可以反复使用。电厂的离子交换器都是固定床，其中阳床采用逆流空气顶压再生，阴床采用非顶压方式逆流再生，混床采用逆流水顶压再生。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆近年来电厂离子交换器每年都会出现多次树脂泄漏事故，其主要表现在：一是离子交换器大反洗时反排发生树脂泄漏；二是离子交换器再生时中排发生树脂泄漏；三是离子交换器正洗过程中正排发生树脂泄漏；四是正常运行的阴床和混床进水流量逐渐变小，停运该阴床和混床后对其进行小反洗，发现该阴床和混床反排有树脂，可以判断某台阳床和阴床正排发生树脂泄漏。
2.原因分析。电厂每次发生树脂泄漏后，运行人员都会停运该台离子交换器，投运其他备用离子交换器，并填写报修单通知检修人员进行处理，检修人员会对离子交换器发生的树脂泄漏事故进行原因排查，最后进行处理。
（1）反排树脂泄漏原因。近年来仪化热电厂离子交换器反排树脂泄漏的原因主要有以下3个方面：一是十字头部位开裂。进水装置十字头部位为ＰＶＣ材质，焊接的法兰和挡板出现开裂或脱落，大反洗过程中树脂从开裂部位泄漏，主要发生在采用ＰＶＣ材质焊接的１～４＃阳床和阴床进水装置十字头。二是网套破损。进水装置十字头连接的孔管外覆涤纶网套（或锦纶网套）发生破损。大反洗过程中树脂从破损的网套口泄漏。三是螺栓腐蚀。进水装置连接法兰的不锈钢螺栓发生腐蚀断裂，大反洗过程中树脂从螺栓腐蚀断裂部位的法兰口泄漏。
（2）中排树脂泄漏原因。近年来仪化热电厂离子交换器中排树脂泄漏的原因主要有以下3个方面：一是网套破损。由于中排支管采用孔管外覆涤纶网套（或锦纶网套）工艺，因此，运行2-3年后网套发生破损，再生过程中树脂从破损的网套口泄漏。二是槽钢孔眼部位受损。由于中排固定槽钢为钢衬胶槽钢，衬胶槽钢连接Ｕ型卡的孔眼部位长期摩擦，造成衬胶层破损，再生过程中由于酸（碱）腐蚀，衬胶层破损的孔眼部位腐蚀严重，在长期不断的大、小反洗过程中，衬胶槽钢会从腐蚀的孔眼部位断裂，从而将中排支管拉变形，造成网套破损，再生过程中中排发生树脂泄漏。三是螺栓松动脱落。由于交换器的大、小反洗振动，中排主管道与支管法兰连接的螺栓松动脱落，再生过程中中排发生树脂泄漏。
（3）正排树脂泄漏原因。由于离子交换器正排树脂下面的石英砂发生乱层，导致树脂泄漏的原因主要有2个方面：一是大反洗操作不当。运行人员在进行大反洗开始时反洗流量过大，当交换器内部石英砂受到突然猛烈的冲击时，容易造成石英砂乱层。二是维护不及时。交换器内部的石英砂乱层是一个渐变的过程，每经过一次大反洗，交换器内部的石英砂都会少量上下窜动，当一台交换器运行多年后，其内部石英砂就会完全乱层，正洗和运行过程中就会出现树脂泄漏的现象。
3.解决措施
（1）防止反排树脂泄漏措施。一是将ＰＶＣ材质焊接的１～４＃阳床和阴床进水装置十字头更换成不锈钢材质十字头。二是将进水装置十字头连接的网套式孔管更换成不锈钢缠绕丝管。三是采用材质不锈钢螺栓和螺母对不锈钢进水装置法兰进行固定连接，同时加强对进厂紧固件不锈钢螺栓和螺母的质量验收。离子交换器中排装置的母管和支管法兰间密封垫由以前用3 mm 厚的耐酸橡胶板密封，改用5mm的，连接方式由以前的对夹式密封垫改为现在的带孔固定式，密封垫的直径与法兰直径相同，用螺栓把密封垫完全固定住，不仅增强了密封垫的耐腐蚀性和耐冲击性，而且也能保证不易出现安装不好的问题。
（2）防止中排树脂泄漏措施。一是为了避免由于网套老化造成树脂泄漏的问题再次出现，电厂采用精度为60目即过滤缝隙为0.25ｍｍ的全不锈钢绕焊过滤筛管作为支管，其直径为38与原规格匹配，同时在38的筛管内采用内支撑加强钢条，长度与支管长度相等，以便使不锈钢卡箍与罐体的支撑槽钢固定时有足够强度。将中排中心部位改用三通连接，并将长度分别为２ 280ｍｍ、2140ｍｍ、1820ｍｍ、1320ｍｍ的支管分为2段，每件支管长度不变，一头用盲板封死，另一头焊接外螺纹螺母与三通上的内螺纹相连，以便于在2500的罐体内进行安装、拆卸和维修。中排支管中心与连接法兰的高度为280ｍｍ，尺寸、安装孔的焊接方位与罐体母管上的法兰需相匹配，连接管亦采用38的不锈钢管，一头与法兰相接，另一头也采用焊接外螺纹螺母与三通上的内螺纹相连。二是为了防止衬胶槽钢孔眼部位长期摩擦，衬胶层破损，从而发生腐蚀造成槽钢断裂，改用长度为4.5ｍ／根的材质不锈钢槽钢，规格为100ｍｍ×48ｍｍ×5.3ｍｍ，替代衬胶槽钢，可避免由于槽钢腐蚀断裂引起的中排支管变形，造成中排发生树脂泄漏。三是为了防止交换器的大、小反洗振动引起的中排主管道与支管法兰连接的螺栓松动脱落问题，检修人员在连接法兰时在每个螺栓上增加不锈钢弹垫，从而解决了螺栓振动松动脱落问题。检修中排装置的同时，也要对再生液装置进行详细的检查和检修，防止再生液分配不均走了短路，造成局部进酸过多，局部中排装置腐蚀加重。这样不仅再生效果不好，浪费酸碱，而且加快了局部中排装置的损坏速度。
（3）防止正排树脂泄漏措施。一是针对运行人员大反洗操作不当的问题，要求运行人员进行大反洗操作时到现场进行监护和检查，反洗时应将大反洗门从小到大缓慢开启，以防反洗开始流量过大造成石英砂乱层。二是针对石英砂乱层的交换器，对其进行重新分层处理并在不同粒径的石英砂上铺设材质不锈钢滤网，从而防止石英砂乱层，同时补加适量的树脂。
4.效益估算。每台交换器正排石英砂重新分层需要5人共7ｄ时间，采取改造措施前平均每年交换器石英砂重新分层约5台次，人工费用按按150元／ｄ计，每年正排检修费用约2.6（万元）。电厂离子交换器更换中排不锈钢绕焊过滤筛管、进水不锈钢缠绕丝管和不锈钢十字头及正排不锈钢滤网每台需要花费约2.4万元，不锈钢槽钢与衬胶槽钢价格相当，可不计。
针对离子交换器树脂泄漏的情况采取了一系列控制措施，有效防止了离子交换器树脂的泄漏，保证了电厂水系统的安全稳定运行，其处理方法对同类水处理系统解决树脂泄漏问题具有一定的指导意义。
参考文献：
[1]李培元主编．火力发电厂水处理及水质控制．第２版．北京：中国电力出版社，2015
[2]宋珊卿主编．动力设备水处理手册．第２版．北京：中国电力出版社，2015
[3]张世云．离子交换器树脂泄漏原因分析及处理措施．川化，2015，46（1）：34～36
[4]国家电力公司热工研究院化学研究所.化学水处理.元宝山发电厂培训教材, 2015.
论文作者:雷军
论文发表刊物:《电力设备》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/26
标签：树脂论文; 中排论文; 槽钢论文; 离子交换器论文; 装置论文; 法兰论文; 螺栓论文; 《电力设备》2017年第27期论文;