一级除盐系统频繁失效原因分析及处理措施

一级除盐系统频繁失效原因分析及处理措施
摘要：贺州电厂锅炉补给水系统为超滤反渗透加二级除盐，在调试初期只投运二级除盐系统制水。

期间一级除盐曾频繁失效，甚至出现再生失败的现象。

经研究，发现是由于阴树脂受硅污染所致。

调整再生方式后恢复正常。

关键词：阴床HCO3- SiO2 电导率
1.问题的产生
贺州电厂2×1000MW超超临界机组锅炉补给水系统流程为澄清水→孔隙调节型纤维过滤器→清水箱→清水泵→自动清洗过滤器→超滤装置→反渗透装置→阳床→阴床→混床→除盐水箱。

其中一二级除盐设两列，一级除盐单元制连接，一二级除盐之间母管制连接。

在调试初期，受安装进度限制，采用清水箱来水直接到阳床→阴床→混床→除盐水箱的运行方式。

一级除盐阴阳床再生采用无顶压逆流再生工艺。

2011年10月下旬，自各离子交换器陆续投入运行后，一级除盐系统发生频繁失效的情况。

经常发生在再生结束投入运行不到两小时，阴床电导超过20μS/cm或再生结束正洗时，甚至无法将电导洗至小于30μS/cm的情况。

一级除盐制水量经常只有几百吨。

2.原因分析
2.1 可能原因
（1）新树脂质量不达标，性能较差
（2）再生酸碱质量不合格
（3）再生工艺不佳，操作不当
（4）来水水质恶化
（5）树脂受污染
（6）阴阳床内部结构损坏
2.2 原因分析确认过程
2.2.1 树脂性能核查
阳床采用苏青牌001×7树脂，阴床采用苏青牌201×7树脂。

根据厂家提供的检验报告，以及送检至西安热工院所得的检验报告：树脂品质没有问题。

所以，此因素可以排除。

2.2.2 再生液质量
再生采用31%盐酸与32%氢氧化钠。

经检验，酸碱品质完全符合要求，杂质含量都在标准以内。

2.2.3 再生工艺
再生时采用大反洗再生工艺，酸浓度控制在3～4%，碱浓度控制在3～5%，流量为15～17t/h，进酸碱时间为40～60min。

置换时间为50～70min。

新树脂都已经过充分预处理。

再生操作按传统一级除盐再生操作步序进行，无失误操作发生。

2.2.4 来水水质
某日水质全分析报告如下：
原水水质情况在调试期间较为稳定，未发生水质突然恶化等情况。

阳床进水为孔隙调节型纤维过滤器出水，在调试阶段孔隙调节型纤维过滤器运行状态未达到最佳，其产水浊度在2NTU～11NTU之间波动。

产水稍微偏高的浊度对于一级除盐运行产生了部分影响，在阳床反洗时偶尔反洗水较浑浊。

但此因素不是一级除盐频繁失效的根本原因，因为即使在阳床进水浊度为2时，一级除盐仍会很快失效，且反洗水较清澈。

2.2.5 树脂污染
（1）H2SiO3 和SiO2在树脂上的沉积（即胶态硅污染）
仔细分析阴床再生时发生的主要反应如下：
R2SO4 + 2NaOH → 2ROH + Na2SO4
RNO3+ NaOH → ROH + NaNO3
RCl + NaOH → ROH + NaCl
RHCO3 + NaOH → ROH + NaHCO3
RHSiO3 + NaOH → ROH + NaHSiO3
再生液由单一的NaOH溶液逐渐转化为Na2SO4+NaNO3 +NaCl+ NaHCO3 +NaHSiO3的混合液。

在混合液中NaHCO3+ NaOH →Na2CO3 +H2O.所形成混合液将出现三种情况：
A、如果NaHCO3足够多时，溶液中NaOH将全部生成Na2CO3。

NaHCO3 与Na2CO3形成缓冲溶液。

这种溶液PH约在8.3～9.2
B、如果NaHCO3适量时，NaOH与NaHCO3正好反应完，此溶液PH约
8.3～9.3
C、如果如果NaHCO3少量时，溶液中有剩余NaOH，PH约9.3～大于12.
同时，在PH较低的情况下（上述A、B情况时），溶液中浓度较大的NaHSiO3会发生水解，NaHSiO3+ H2O→NaOH +H2SiO3 →SiO2（沉淀）+ H2O。

H2SiO3 和SiO2将沉积于树脂之间，导致再生完正洗时硅不达标，间接导致电导洗不下来。

或者达标后运行时间很短又失效。

贺州电厂锅炉补给水一级除盐未设置除碳器，导致阴床进水中HCO3-含量相当高。

而再生时按照传统无顶压逆流再生工艺参数进行再生，再生液OH-的量相对于树脂层中HCO3-远远不足，从而导致溶液中NaHSiO3发生水解，H2SiO3 和SiO2将沉积于树脂之间，导致再生完正洗时硅不达标，间接导致电导洗不下来。

或者达标后运行时间很短又失效。

此外，在实际再生过程中有两个现象可以很好的证明此因素。

一为阴床进碱时中排产生大量气泡。

产生气泡的原因如下：
在上部失效的树脂层中含有少量的RHSO4型树脂，当含有再生产物如NaCl，NaHCO3的再生液流经这一层树脂时，会发生如下反应产生CO2：
RHSO4+NaCl→ RCl+NaHSO4
RHSO4+ NaHCO3→Na2SO4 +H2O +CO2↑
此外，上部树脂层中的盐型弱碱基团水解产生酸（HCl、H2SO4），当再生产物NaHCO3流经这一树脂层时，还会发生如下反应而产生CO2：
HCl（或H2SO4）+ NaHCO3→NaCl（或Na2SO4）+ H2O +CO2↑
几次再生进酸碱时，中排出水都会带出大量气泡，且在进酸碱时间达40分钟时仍不断有气泡产生，足以证明床体中HCO3-含量相当高，而再生液OH-的量相对来说不足，这样便会导致硅污染的发生。

另一现象是在进行大反洗操作时，阳床树脂很快便松动、膨胀，而阴床树脂却只有轻微的膨胀。

即使反洗流量在30t/h也膨胀不十分明显。

可以推断，阴床上部部分树脂因胶体硅污染已有结块现象。

（后打开人孔检查发现确实如此）。

此外在实际运行过程中，因现场条件限制，有几次一级除盐失效后未及时进行再生，也为硅污染创造了条件。

2.2.6 床体内部结构检查
检查中排装置情况，并无异常。

综合以上推断后，总结出一级除盐频繁失效的原因为：
（1）阴床受胶体硅污染，再生进酸碱时间相对不足（主要原因）
（2）一级除盐进水浊度偏高（次要原因）
3.处理措施
阴树脂硅污染，可采用稀的温碱液浸泡溶解，或在再生时增加碱液与树脂接触时间来改善。

受现场调试条件制约，贺州电厂采取了以下措施：
（1）加强预处理，降低过滤器出水浊度
过滤器有三台，采用一用两备的方式，加强反洗次数。

规定两小时反洗一次，并根据实际情况，通过窥视孔观察纤维束污染情况，适当增加反洗次数。

同时，加强浊度的监测，每班至少测两次清水箱及运行过滤器出口浊度，一旦浊度不合格立即投运备用过滤器，反洗不合格过滤器，防止阳床受悬浮物污染。

（2）再生时调整阴床进碱工况
再生采用稍微降低碱液浓度，延长进碱时间的做法。

采用1.8%～2.8%的碱液浓度，进碱时间由原来的50～70min增加为90min。

（3）阴阳床失效后立即再生，防止放置过程中胶态硅沉积。

在采取以上措施后，一级除盐制水量显著增加。

主要指标与之前对比如下：
4.结论
（1）在一级除盐未设置除碳器时，阴床很易发生胶体硅污染。

在再生时要改变传统阴阳床再生工艺参数，增加进再生剂时间，以防止硅污染。

（2）阴阳床在失效后应及时进行再生，不能放置过久，否则易发生硅沉积。

参考文献：
[1]何明，周柏青.阴床运行导致混床出水电导率升高的处理措施[J].湖北电力，2008（10）.
[2]周柏青，陈志和.热力发电厂水处理（上册）[M].4版.北京：中国电力出版社，2009：265-340。