王迎新
合肥热电集团有限公司众诚分公司 230011
摘 要∶研究了电力系统水处理树脂盐再生加热工艺，结合我厂实际情况，采用表面式加热器加热阴离子再生用碱液，可以提升再生效果，提高阴离子交换器的工作容量。
关键词： 再生 加热 制水 成本
引言：电力系统水处理多采用离子交换设备，不管水源是原水还是自来水，离子交换树脂在使用一段时间后，就会失效，然后需要用离子碱进行再生，一般再生液的水温为常温，在冬季时水温较低，影响了再生液的效力，导致阴床制水周期变短，为了解决这个问题，计划采用加热装置提高再生效果，保证制水量。
1.阴床再生效果分析
以合肥热电集团有限公司众诚分公司水处理工艺为例进行研究，该公司阴树脂型号为201×7型，失效后,采用离子碱进行再生,再生液的温度为室外常温，再生后出水二氧化硅一般在15 ug/L左右,运行时间约24小时,制水量约1650t。冬季由于气温较低，再生液温度一般在0-10℃，再生后出水电导率和含硅量上升，周期制水量也降低了一半；极寒天气时，再生出水二氧化硅含量为80 ug/L，接近失效值100 ug/L。，我们采用再生液加热工艺后，树脂的水处理能力明显提高，出水量和出水水质均有所提升。
2.阴离子交换树交换器再生原理及加热原理
阴离子交换树脂具有吸附水中阴离子的能力，用OH-交换水中的阴离子当阴离子交换树脂由OH-型转换成A-型时，阴离子交换树脂失效。失效后的阴离子交换树脂要恢复交换能力就需要进行再生处理。再生过程就是除盐制水过程的逆反应：
HSiO3 NaHSiO3
R≡N HCO3 + NaOH R≡NOH + NaHCO3
Cl NaCl
R(≡N)2SO4 + 2NaOH R(≡NOH)2 + Na2SO4
即用一定浓度的NaOH自下而上地流过失效的阴树脂，使失效的树脂恢复工作能力。由于阴离子交换树脂的最佳工作温度在10-35℃之间，在冬季生产中环境温度很难达到此要求，所以一般再生效果不理想，碱耗增大。有资料指出，在16度时，即使再生时间高达100分钟，硅酸的洗脱率也只有50%，再生液温度每提高1℃，工作交换容量可以提高0．6％，去硅效果可提高1．7％，当再生液加热至35度时，其洗脱率可接近100%，可见提高进水和再生液温度对除硅效果和速度有很大影响。为了取代强碱阴树脂吸附的硅酸，碱液加温是必要的。提高再生液温度能增加再生程度，加快了内扩散和膜扩散的速度。因为随着温度的升高，离子或分子的热运动会加剧，单位时间内离子或分子碰撞固相表面的次数增多，使离子间相互交换的几率增加，也就增大了水中离子被树脂吸附和交换的速度，还有利于树脂的充分还原。
3.加热工艺改造设计
众诚分公司现有LWNY-18N阴离子交换器3台，LNY-250阴离子交换器2台，再生时分别用1#和3#碱喷射器，进行进碱和置换，现购买一台2030KWB汽-水表面式换热器，利用原停用ABB蒸汽管道为换热器提供汽源，通过架空蒸汽管，接入换热器，利用三通阀接1#碱喷射器除盐水管进入加热器内，此项改造实施所需材料为换热器、阀门、管件及温控设备，实际发生采购费用约8万元，外加安装、保温施工费用，总共约10万
5.效益分析
以2019年1月阴离子交换器为比较，使用换热器前后情况比较：
LWNY-18N 再生次数 用碱量 费 用
改造前 45次 20.934T 23027
改造后 30次 13.956 15351
LWNY-250 再生次数 用碱量 费 用
改造前 27次 25.567T 28124
改造后 18次 17.045T 18750
1、经济效益：通过对再生碱液加温，可以提高再生效果和再生成功率，提高阴床利用效率，保障锅炉用水的安全可靠。
2、环境效益：可以降低离子碱和再生用水的消耗、减少碱性废水的排放从而降低中和用酸耗。
3、劳动强度：可以降低再生频率以减少人员劳动强度。
电力系统内有90%以上的企业都采用树脂交换水处理工艺，仅合肥热电一家现有树脂水处理设备近百台。阴床再生加热装置采用并不普遍，但冬季阴床再生效果不理想，增加碱耗，对安全生产造成极大影响，在对比了相关单位混合式加热和喷射器管道加热方式后，我公司根据实际情况采用了表面式换热器进行加热，噪音小，且使用温控阀根据出水温度自动控制进汽量，加热温度便于控制；目前，市售离子碱的价格为1100元／吨，从上表可以看出，利用新增换热器加热再生用碱液，大约可以减少1／3-1/2的再生次数，不计算冲洗床所用的水量及中和废水排放耗用的工业盐酸，单就用离子碱量相比，每月可节约费用17000余元，由此可以看出此项目的经济性。综上所述，利用换热器提高再生液温度在技术上和经济上都是可行的。
6.针对此次改造的建议
针对众诚分公司此次阴床再生加热改造，有部分不完善的地方在后期工作中，有必要采取措施加以整改。
（1）由于化学再生喷射器车间面积局限，进汽阀门位置较高，操作不便，需搭建操作平台。
（2）换热器疏水采用汽液两相流装置，通过逐级自流排入地沟，存在一定的浪费。
7.结论
冬季阴床再生效果不佳是离子交换除盐工艺中普遍存在的问题。在每年冬供期间阴床再生频繁制水量下降已严重影响了电力生产的正常进行，同时也给企业带来了沉重的经济负担。通过阴床再生加热改造，用换热器再生液温度，提高了阴床再生效果，降低了制水成本，保证了制水量，为企业安全经济稳定运行打下了坚实基础。
参考文献：王蒙聚 热力发电厂水处理 中国电力出版社（2004）
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