化学水处理系统离子交换树脂清洗效果差的解决方法
                                    林猛
                         新疆天富热电厂新疆石河子832000
    摘要：针对化学水处理双室浮动床树脂体外反洗效果较差，影响系统安全经济运行的现状，采用多种方法进行试验并对清洗罐内部进行了改造，满足了树脂的清洗要求并达到了节能降耗的目的。
    关键词：化学水处理     离子交换树脂     树脂清洗罐
    中图分类号：TK223.5+1    文献标识码：B
    一、概述
    天富热电厂2×50MW机组配套化学水处理系统采用双室浮动床加混床处理工艺。设计除盐水供水量正常为365t/h，最大为387t/h。考虑系统自用水量及水箱积累水量等因素，水处理除盐系统设计运行出力平均为480t/h，最大为588t/h。年制水量115万m3，年供除盐水量109万m3左右。
    双室浮动床采用强、弱树脂配合串联使用，运行中出力大，酸碱耗低，有其自身的优点。但长时间运行后，由于成床频繁，运行压力较高等原因，致使树脂磨损、破碎率较大。大量的破碎树脂聚集在树脂层中，致使床体进出口压差增大，流量及出力达不到设计值，交换器会提前失效，周期制水量减少，增加酸碱耗及制水成本。因此必须及时地将破碎树脂清洗出去。由于双室浮动床内树脂填充量较高，没有反洗空间及惰性树脂阻挡的作用，因此无法在交换器内进行清洗，必须将树脂全部输送至清洗罐内进行清洗。
    原设计为4台阳床和4台阴床各共用1台清洗罐。使用后发现这样易造成强、弱树脂混合的现象，这对今后经济运行是很不利的。另外，在使用清洗罐清洗树脂时，树脂的反洗托起高度不够，清洗效果很差，已经影响到了正常的制水要求。对此经过反复试验与技改，终于较好地解决了存在的问题。
    二、交换器树脂填充情况
    树脂填充参数见表1。双室浮动床内部填充的两种树脂由交换器中部带有滤帽的花板隔开，两种树脂并不能混合在一起使用。运行时，水从底部进入，顶部排出。先通过弱树脂，再通过强树脂，从而去除水中的离子。
             
    对树脂的清洗和检查时，发现强阳树脂破碎率最大，树脂的机械强度也有所降低，树脂的年补充率也是最高的。
    三、树脂清洗的特点及现状
    1.清洗流程
    阴、阳床树脂清洗的频率主要取决于原水的浊度及交换器的压差。阳床内的树脂输出用生水，先将上室强酸性树脂通过树脂输送管道输送到清洗罐，通过自用泵将除盐水从清洗罐底部滤帽进入，从顶部排出，树脂在清洗罐内搅动、翻腾，通过调整流量控制树脂的整体托起高度，由于破碎树脂体积小，质量轻，会从顶部滤帽随排液一起排出，从而达到清洗破碎树脂的目的。上室强酸性树脂清洗完毕后，输送回阳床。再将弱酸性阳树脂输入清洗罐进行清洗。阴床的强、弱树脂清洗方法与阳床一样，也是强、弱树脂共用一台阴清洗罐。清洗罐的内部结构示意见图1。
           
    2.树脂清洗存在的问题及现状
    （1）阴、阳床的树脂清洗均采用强、弱树脂共用1台清洗罐，这样就不可避免地出现强弱树脂混合的现象。造成混脂的原因是：①树脂管路清洗不干净。②V形花板坡度较小，部分树脂会积存在滤帽之间，难以清除。强弱树脂混合后会造成以下不良后果：交换器出水质量下降，周期制水量减少，交换器提前失效，清洗管路时造成大量的除盐水浪费等。因此，仅用1台清洗罐清洗两种树脂显然是不合理的。
    （2）树脂的反洗托起高度不够，清洗效果很差。自用泵满出力运行90m3/h，树脂的托起高度还不能到达下窥视镜的位置，继续提高清洗水流量（最大130m3/h），也只能勉强达到下窥视的位置。由于树脂的整体托起高度距顶部滤帽还有1m左右，这样只有极少数的破碎树脂能被清洗掉。而且清洗时间很长，一般也要4h以上，费时费水，效果亦差。
    综上所述，要解决强、弱树脂混脂和树脂清洗效果不理想的问题。
    四、分析及改造
    1.解决清洗过程中混脂的问题针对强、弱树脂共用一台清洗罐容易混脂的现象，进行了认真分析，主要原因是，强酸性树脂清洗完毕，输回交换器时输不干净，部分少量树脂会积存在树脂管道的弯头处及底部的V形板滤帽之间，再清洗另一种树脂时就会出现部分混合。因此采取了以下措施。
    （1）增加树脂输回的时间，提高输脂时的流量。试图将清洗罐中及管路中的残余树脂输回床体。但发现仍然不能完全清除。
    （2）打开清洗罐人孔门，进行人工清理。虽然能够清理干净，但费时费力，增加工作量。不能作为长期的一项措施执行。
    （3）阴、阳床各增加一台清洗罐，使强弱树脂分开来清洗。此方案能彻底地解决混脂问题。确定购置新清洗罐后，充分考虑到了现有清洗罐在设计上存在的不足，提出了相关的技术要求和改进意见，对新购置清洗罐的内部结构进行了相应改造，经使用后效果良好。
    2.对现用清洗罐进行技术改造针对目前使用的清洗罐清洗效果差，进行了全面的分析、改造和调试，找出了最佳的清洗方法和运行参数。
    （1）分析。
    ①反洗时流量偏小，树脂整体托不起来，翻腾高度不够。树脂在交换器内正常运行时，成床投运时的托起流量应在180～200m3/h，而清洗罐的清洗水入口管道为DN100，自用泵单台出力为90m3/h，清洗时投运两台水泵供水，最大流量也只能达到130m3/h。因此树脂清洗时流量显然偏小，使树脂托不起来。
    ②清洗罐底部V形板上的滤帽设计尺寸偏小，分布太散，过水能力较小，且罐体内出树脂口附近滤帽布置较其他部位要少。这个部位树脂在清洗时根本无法托起。另外，交换器内的滤帽的过水侧缝为0.5mm，底部直径为86.5mm，清洗罐内的滤帽过水侧缝为0.28mm，底部直径为65.5mm，从以上数据来看，清洗罐内的滤帽过水能力是较弱的，不能满足清洗树脂时的水量要求。
    （2）调试方案选择。树脂从交换器中被输送到清洗罐内，静止时的上位高度为0.85m，下窥视镜位置为1.3m左右，上窥视镜为2m左右。因此，树脂的托起高度只有达到上窥视镜的2m左右的位置时，破碎树脂才能接近顶部滤帽，随清洗水一起排出。根据以上数据，进行如下调试：
    ①增加反洗流量。在清洗时使用两台自用水泵，最大流量为130m3/h，树脂的托起位置是1.1～1.2m。只提高了0.35m，还没有达到下窥视镜的位置，取样观察排液中只有极少数的破碎树脂，清洗流量无法再提高，只能靠延长时间来尽量清洗出破碎树脂，这种方案费水费时，清洗效果不好。
    ②考虑到流量不够及滤帽的过水能力较差的原因，试着采用两路供水的方案进行清洗。自用水流量调整至满出力，另外从清洗罐的出脂口返送水（交换器来的返送水）。流量提高至180m3/h左右，树脂的托起位置能够达到1.7～1.8m，已超过下窥视镜位置。取样观察排液中有少量破碎树脂。清洗效果有所改善。但还不理想。
    ③流量提高了，为什么树脂的整体有效托起高度不够呢？通过从上窥视镜观察树脂的翻腾状态发现，树脂翻腾不均匀，中部向四周涌，主要原因是两路供水中，自用水是通过V形板上滤帽均匀进水，这没有问题，但是清洗罐出脂口的返送水流量较大，由于没有挡水板均匀分布作用，配水不均匀，致使树脂整体托起高度不够。找到原因后，参考交换器内部的布水装置，在清洗罐内的出脂口部位自制并安装了一块直径为370mm的圆形挡水板。考虑到防腐问题，采用不锈钢材料。经过试用，仍采用两路供水的条件下，在流量控制在160m3/h左右时，树脂托起位置就已经达到2m的上窥视镜的位置了，流量仍然可以继续调大，取样观察排液中的破碎树脂量较多，清洗效果很好，清洗时间缩短。④拆除清洗罐内顶部的不锈钢滤帽。由于破碎树脂很容易堵塞滤帽侧缝，造成出水不畅，破碎树脂排不出来。因此只要把清洗流量控制好，树脂的托起高度稳住，就不会出现大量跑正常颗粒树脂的现象。经过试验这样做还是可取的，能够达到清洗要求。改进后的树脂清洗罐的内部结构见图2。
             
    底部V形板处原出脂口处加装一挡水板，直径370mm。顶部不锈钢滤帽拆除，防止碎树脂堵塞。树脂清洗时，底部出脂口可将交换器返送水引入清洗罐，增加清洗水流量。
    增设挡水板后，清洗水与床体来的返送水同时进入清洗罐，水流分布更加均匀，树脂托起效果更好（底部滤帽进的是清洗水，出脂口进的是床体来的返送水）。由于碎树脂过多时，很容易将顶部滤帽侧缝堵塞，因此将其拆除。由于树脂清洗时人员在就地操作，流量计等仪表完备，只要控制好树脂的托起高度及流量，就不会出现跑正常颗粒树脂的现象。经过多次试验，效果很好。
    表2列出了三种清洗方式的效果比较。