400 t/h除鹽水工程的擴建及運行

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[摘  要] 本文介紹了400 t/h規(guī)模的混床工藝進行除鹽處理及雙室滿室浮床擴建的工程概況，分析了運行管理中出現(xiàn)的問題及治理措施，綜合評價了混床工藝進行二級除鹽的性能。

[關(guān)鍵詞] 混床；二級除鹽；運行

我廠原有除鹽水系統(tǒng)（簡稱一級除鹽）規(guī)模為600 t/h，采用離子交換法除去水中的可溶性鹽類和溶解性氣體制備一級除鹽水，水質(zhì)可達到：電導率＜10 µs/cm、SiO2＜50 µg/L，供應(yīng)鍋爐、廢鍋及氣化燒嘴冷卻水用水。還有一套固定床制備淺除鹽系統(tǒng)，規(guī)模為300 t/h，出水水質(zhì)較差SiO2達到110～150 µg/L。隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大以及9.8 MPa鍋爐擴建，現(xiàn)有一級除鹽水水質(zhì)已不能滿足生產(chǎn)系統(tǒng)尤其是3.8 MPa鍋爐的用水要求。固定床離子交換工藝落后，成本較高，再生廢液造成環(huán)境污染。在2010年10月新建設(shè)200 t/h×2的混床二級除鹽工程（簡稱二級除鹽），該工程在原有一級除鹽基礎(chǔ)上進行擴建，利用陰陽離子交換樹脂混合處理制備二級除鹽水，供應(yīng)高壓鍋爐使用。完全替代了固定床制備淺除鹽，降低了消耗成本。二級除鹽系統(tǒng)2010年12月投用，運行至今出水質(zhì)量良好，綜合效益顯著。

1工藝流程設(shè)計

新建二級除鹽的流程見圖1。管網(wǎng)提供的三次水作為原水，經(jīng)1～4#三次水加壓泵加壓至0.3 MPa，分別進入1～4#纖維納米過濾器，去除三次水中的懸浮物及部分雜質(zhì)。過濾后的水壓力約0.24±0.02 MPa從底部進入雙室滿室浮床陽床下室，Ca2+、Mg2+離子首先被弱酸性陽樹脂吸附交換，然后通過上室強酸陽床，水中大部分的Na+、K+等陽離子被除去。陽床產(chǎn)水靠余壓自頂部進入脫碳器，經(jīng)過噴淋裝置，流過表面積較大的填料層，并在填料層與自脫碳器下部進入的空氣逆流接觸，水中的游離CO2被迅速析出自脫碳器頂部排出。經(jīng)脫碳后的水進入中間水箱，經(jīng)中間水泵增壓后進入雙室滿室浮床陰床下室，水中的大部分強酸性離子如HCO3-、CO32-、CI-、SO42-陰離子被弱堿性陰樹脂吸附，通過陰床上室時，弱酸根離子如硅酸根離子則被強堿陰樹脂除去。陰床出水即為一級除鹽水。一級除鹽水分成兩路，靠余壓一路進入1#一級除鹽水箱作為混床原水，一路進入2#一級除鹽水箱外供用戶，實現(xiàn)分質(zhì)供水。全廠回收的蒸汽冷凝液及部分一級除鹽水進入1#一級除鹽水箱，經(jīng)過二級原水泵加壓送入精制混床，進一步除去Na+和硅酸根離子后進入二級除鹽水箱，由二級除鹽泵送至用戶。二級除鹽水電導可達到0.2 µs/cm以下，SiO2達到20 µg/L以下[1]。

 

 

圖1  二級除鹽工藝流程

Fig.1  The secondary except salt process flow

   

用水設(shè)備對除鹽水水質(zhì)要求不同，為節(jié)約降耗，充分利用原一級除鹽水供水管網(wǎng)，除鹽水實行一、二級分質(zhì)供水，管網(wǎng)之間設(shè)置聯(lián)通實現(xiàn)二級除鹽并入一級除鹽管網(wǎng)，提高一級除鹽水供應(yīng)能力。對空分、合成、尿素、凈化等系統(tǒng)的蒸汽冷凝液進行回收，減少排放浪費。擴建一級除鹽4#系列，提高一級除鹽水供應(yīng)能力，替代原固定床淺除鹽生產(chǎn)工藝。改變一級除鹽原有三次水母管制方式為單系列制，優(yōu)化雙室滿室浮床運行參數(shù)，提高制水周期降低消耗。

2 設(shè)備選型

一級除鹽原有雙室滿室浮床200 t/h兩套是1#、2#系列，260 t/h一套是3#系列，擴建260 t/h一套為4#系列，一級除鹽水供水能力達到700 t/h，其中200 t/h作為二級除鹽的原水，蒸汽冷凝液回收200 t/h。從原水水質(zhì)的適應(yīng)性、項目投資和制水成本等方面綜合考慮，二級除鹽新建混合床離子交換器200 t/h兩套，供水能力達到400 t/h。主要設(shè)備規(guī)格見表1。離子交換樹脂選用原一級除鹽正在使用的羅門哈斯均粒樹脂，它具有如下優(yōu)點：均粒樹脂有良好的水力學特性，壓降低，不易產(chǎn)生偏流，樹脂粒徑控制在0.625±0.025 mm范圍內(nèi)，物理、化學性能更加優(yōu)良；工作交換容量大，在全再生條件下，以穿透100 PPb的Na+為泄漏點，與傳統(tǒng)的001×7#普通樹脂相比，制水量可提高20 ％以上；強度高，不易破碎，具有卓越的機械強度和良好的抗?jié)B透沖擊性能；再生劑擴散時間縮短，酸堿用量減少[2]。

 

 

表1  主要設(shè)備規(guī)格

Tab.1  Main equipment specification

項目

名稱

規(guī)格

數(shù)量

單位

1

4^#纖維納米過濾器

DN2800，260 m³/h，0.2～0.3 MPa，5～50 ℃

1

臺

2

4^#陽床

DN3200，260 m³/h，0.2～0.3 MPa，5～50 ℃

1

臺

3

4^#陰床

DN3200，260 m³/h，0.2～0.3 MPa，5～50 ℃

1

臺

4

1^#、2^#精制混床

DN2200，200 m³/h，0.2～0.3 MPa，5～50 ℃

2

臺

5

樹脂清洗器

DN2500，16 m³，≤0.4 MPa，5～50 ℃

2

臺

6

脫碳器

DN2500，260 m³/h，常壓，5～50 ℃

1

臺

 

3 運行操作

3.1運行工況

我廠使用一次水經(jīng)串級換熱后的三次水作為脫鹽處理的原水，水質(zhì)為：總硬度（以CaCO3計）326 mg/L、總硅（以SiO2計）12.07 mg/L、電導率（25 ℃）630 µs/cm、PH值7.62。經(jīng)雙室滿室浮床一級除鹽后能達到：電導率（25 ℃）≤2 µs/cm、SiO2≤0.1 mg/L、PH（25 ℃加氨調(diào)節(jié)）8.5～9.0?；厥盏睦淠核|(zhì)情況：SiO2≤30 µg/L、電導率（25 ℃）≤30 µs/cm、Na+≤30 µg/L?；齑策\行工況：Q 200 t/h、SiO2 6.81 µg/L、電導率（25 ℃）0.1 µs/cm、PH（25 ℃加氨調(diào)節(jié)）8.5～9.0、Na+ 20 µg/L、周期產(chǎn)水量（單臺混床）40000 t，達到并優(yōu)于設(shè)計目標。

3.2故障分析及處理

雙室滿室浮床因設(shè)備構(gòu)造特點決定，運行流速高、制水量大、周期產(chǎn)水量高。同時也存在樹脂工作層對運行的穩(wěn)定性有較高要求，運行初期的起床流速、中期流量及壓差控制，必須滿足設(shè)備設(shè)計的水力條件，否則會出現(xiàn)出水水質(zhì)波動，甚至提前失效的情況。蒸汽冷凝液溫度約為80 ℃，已經(jīng)超出樹脂使用條件，因此在進入一級除鹽水箱前經(jīng)過循環(huán)水換熱器降溫至40 ℃。

混床的再生處理中，陰陽樹脂的分層是比較關(guān)鍵的步驟，出現(xiàn)樹脂分層界限不明顯時，使用2 %～4 %的NaOH進行浸泡，使樹脂充分失效，再次重復分層操作。正洗電導率超出指標時，停運設(shè)備進行重新混脂，或由于再生進酸、堿時操作順序不當造成偏流，樹脂未完全再生，需重新處理。由于混床運行周期較長可達200 h，運行或停運期間需要對在線分析儀表進行維護，防止因斷液造成硅表損壞[3]。

4 結(jié)論

本工程工期只有3個月，完成了一級除鹽的擴建及新建二級除鹽，投用后效果明顯，整體運行穩(wěn)定，出水水質(zhì)達到了設(shè)計目標。解決了生產(chǎn)系統(tǒng)對水質(zhì)、水量的要求，解決了原固定床一級除鹽能耗高、自耗水量大、環(huán)境污染嚴重的問題，改造后一級除鹽系統(tǒng)由新工藝替代老式流程生產(chǎn)除鹽水量 171 t/h，年節(jié)約制水成本52 萬元。對冷凝液進行回收，提高利用率降低排放，同時替代部分除鹽水量，實現(xiàn)系統(tǒng)性的節(jié)水減排，項目實施后節(jié)約一級除鹽水用量219 t/h，年節(jié)約費用276 萬元。降低污水處理成本，項目實施后年減排廢水量175 萬t，年節(jié)約污水處理費用為298 萬元。二級除鹽混床系統(tǒng)年增加運行費用為384 萬元，項目實施后年綜合經(jīng)濟效益為242 萬元。

 

參考文獻

[1]《工業(yè)水處理技術(shù)》。余經(jīng)海．化學工業(yè)出版社，2010．

[2]《離子交換樹脂標準手冊》。王方．中國標準出版社，2003．

[3]《離子交換樹脂使用及診斷技術(shù)》。王廣珠．化學工業(yè)出版社，2005．

(本文文獻格式：黃文龍，齊心，車文靜．400 t/h除鹽水工程的擴建及運行[J]．廣東化工，2011，38( )：)

[收稿日期]  年-月-日
 
 
[基金項目] 
 
[作者簡介]  黃文龍(1981.04-)，男，黑龍江省，本科，技術(shù)員，助理工程師，主要研究方向為工業(yè)水處理。
 
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