400 t/h除鹽水工程的擴(kuò)建及運(yùn)行

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

[關(guān)鍵詞] 混床；二級(jí)除鹽；運(yùn)行

我廠原有除鹽水系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱一級(jí)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(jí)除鹽水，水質(zhì)可達(dá)到：電導(dǎo)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(dá)到110～150 µg/L。隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大以及9.8 MPa鍋爐擴(kuò)建，現(xiàn)有一級(jí)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(jí)除鹽工程（簡(jiǎn)稱二級(jí)除鹽），該工程在原有一級(jí)除鹽基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)建，利用陰陽離子交換樹脂混合處理制備二級(jí)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(jí)除鹽系統(tǒng)2010年12月投用，運(yùn)行至今出水質(zhì)量良好，綜合效益顯著。

1工藝流程設(shè)計(jì)

新建二級(jí)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(jìn)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(jìn)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(qiáng)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(jìn)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(jìn)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(jìn)入中間水箱，經(jīng)中間水泵增壓后進(jìn)入雙室滿室浮床陰床下室，水中的大部分強(qiáng)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(shí)，弱酸根離子如硅酸根離子則被強(qiáng)堿陰樹脂除去。陰床出水即為一級(jí)除鹽水。一級(jí)除鹽水分成兩路，靠余壓一路進(jìn)入1#一級(jí)除鹽水箱作為混床原水，一路進(jìn)入2#一級(jí)除鹽水箱外供用戶，實(shí)現(xiàn)分質(zhì)供水。全廠回收的蒸汽冷凝液及部分一級(jí)除鹽水進(jìn)入1#一級(jí)除鹽水箱，經(jīng)過二級(jí)原水泵加壓送入精制混床，進(jìn)一步除去Na+和硅酸根離子后進(jìn)入二級(jí)除鹽水箱，由二級(jí)除鹽泵送至用戶。二級(jí)除鹽水電導(dǎo)可達(dá)到0.2 µs/cm以下，SiO2達(dá)到20 µg/L以下[1]。

 

 

圖1  二級(jí)除鹽工藝流程

Fig.1  The secondary except salt process flow

   

用水設(shè)備對(duì)除鹽水水質(zhì)要求不同，為節(jié)約降耗，充分利用原一級(jí)除鹽水供水管網(wǎng)，除鹽水實(shí)行一、二級(jí)分質(zhì)供水，管網(wǎng)之間設(shè)置聯(lián)通實(shí)現(xiàn)二級(jí)除鹽并入一級(jí)除鹽管網(wǎng)，提高一級(jí)除鹽水供應(yīng)能力。對(duì)空分、合成、尿素、凈化等系統(tǒng)的蒸汽冷凝液進(jìn)行回收，減少排放浪費(fèi)。擴(kuò)建一級(jí)除鹽4#系列，提高一級(jí)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(jí)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(yùn)行參數(shù)，提高制水周期降低消耗。

2 設(shè)備選型

一級(jí)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(kuò)建260 t/h一套為4#系列，一級(jí)除鹽水供水能力達(dá)到700 t/h，其中200 t/h作為二級(jí)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(xiàng)目投資和制水成本等方面綜合考慮，二級(jí)除鹽新建混合床離子交換器200 t/h兩套，供水能力達(dá)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(jí)除鹽正在使用的羅門哈斯均粒樹脂，它具有如下優(yōu)點(diǎn)：均粒樹脂有良好的水力學(xué)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(xué)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(diǎn)，與傳統(tǒng)的001×7#普通樹脂相比，制水量可提高20 ％以上；強(qiáng)度高，不易破碎，具有卓越的機(jī)械強(qiáng)度和良好的抗?jié)B透沖擊性能；再生劑擴(kuò)散時(shí)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(xiàng)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(tái)

2

4^#陽床

DN3200，260 m³/h，0.2～0.3 MPa，5～50 ℃

1

臺(tái)

3

4^#陰床

DN3200，260 m³/h，0.2～0.3 MPa，5～50 ℃

1

臺(tái)

4

1^#、2^#精制混床

DN2200，200 m³/h，0.2～0.3 MPa，5～50 ℃

2

臺(tái)

5

樹脂清洗器

DN2500，16 m³，≤0.4 MPa，5～50 ℃

2

臺(tái)

6

脫碳器

DN2500，260 m³/h，常壓，5～50 ℃

1

臺(tái)

 

3 運(yùn)行操作

3.1運(yùn)行工況

我廠使用一次水經(jīng)串級(jí)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(jì)）326 mg/L、總硅（以SiO2計(jì)）12.07 mg/L、電導(dǎo)率（25 ℃）630 µs/cm、PH值7.62。經(jīng)雙室滿室浮床一級(jí)除鹽后能達(dá)到：電導(dǎo)率（25 ℃）≤2 µs/cm、SiO2≤0.1 mg/L、PH（25 ℃加氨調(diào)節(jié)）8.5～9.0。回收的冷凝液水質(zhì)情況：SiO2≤30 µg/L、電導(dǎo)率（25 ℃）≤30 µs/cm、Na+≤30 µg/L?；齑策\(yùn)行工況：Q 200 t/h、SiO2 6.81 µg/L、電導(dǎo)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(tái)混床）40000 t，達(dá)到并優(yōu)于設(shè)計(jì)目標(biāo)。

3.2故障分析及處理

雙室滿室浮床因設(shè)備構(gòu)造特點(diǎn)決定，運(yùn)行流速高、制水量大、周期產(chǎn)水量高。同時(shí)也存在樹脂工作層對(duì)運(yùn)行的穩(wěn)定性有較高要求，運(yùn)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(jì)的水力條件，否則會(huì)出現(xiàn)出水水質(zhì)波動(dòng)，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(jìn)入一級(jí)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(shí)，使用2 %～4 %的NaOH進(jìn)行浸泡，使樹脂充分失效，再次重復(fù)分層操作。正洗電導(dǎo)率超出指標(biāo)時(shí)，停運(yùn)設(shè)備進(jìn)行重新混脂，或由于再生進(jìn)酸、堿時(shí)操作順序不當(dāng)造成偏流，樹脂未完全再生，需重新處理。由于混床運(yùn)行周期較長(zhǎng)可達(dá)200 h，運(yùn)行或停運(yùn)期間需要對(duì)在線分析儀表進(jìn)行維護(hù)，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(gè)月，完成了一級(jí)除鹽的擴(kuò)建及新建二級(jí)除鹽，投用后效果明顯，整體運(yùn)行穩(wěn)定，出水水質(zhì)達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)。解決了生產(chǎn)系統(tǒng)對(duì)水質(zhì)、水量的要求，解決了原固定床一級(jí)除鹽能耗高、自耗水量大、環(huán)境污染嚴(yán)重的問題，改造后一級(jí)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(duì)冷凝液進(jìn)行回收，提高利用率降低排放，同時(shí)替代部分除鹽水量，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性的節(jié)水減排，項(xiàng)目實(shí)施后節(jié)約一級(jí)除鹽水用量219 t/h，年節(jié)約費(fèi)用276 萬元。降低污水處理成本，項(xiàng)目實(shí)施后年減排廢水量175 萬t，年節(jié)約污水處理費(fèi)用為298 萬元。二級(jí)除鹽混床系統(tǒng)年增加運(yùn)行費(fèi)用為384 萬元，項(xiàng)目實(shí)施后年綜合經(jīng)濟(jì)效益為242 萬元。

 

參考文獻(xiàn)

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

[2]《離子交換樹脂標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)》。王方．中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2003．

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

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

[收稿日期]  年-月-日
 
 
[基金項(xiàng)目] 
 
[作者簡(jiǎn)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?yàn)楣I(yè)水處理。
 
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