浅谈如何提高精处理高速混床周期制水量

李金万

（湛江电力有限公司，广东 湛江524043）

0 引言

凝结水占火力发电厂锅炉给水总量的90%以上［1］，其质量的好坏对机组的安全和高效运行起到了至关重要的作用。对湛江电力有限公司而言，高速混床的利用度不高，基于对单位三期项目的长远考虑，展开了对高速混床的研究。

目前，我国凝结水精处理的除盐系统分为2种，高速混床以及由阳床和阴床串联而成的复床结构。其中，高速混床以其运行流速高，出水水质好等特点，成为应用最为广泛的精处理除盐系统。近年来，随着机组参数和容量的不断增大，对凝结水品质的要求也越来越高。因此，提高高速混床周期制水量成为了优化精处理过程中必不可少的环节。

1 高速混床的运行现状

一般来说，在凝结水精处理系统中，高速混床的工作过程可分为3个阶段，依次是氢型循环阶段、氢型循环向氨型循环转变阶段以及氨型循环阶段［2］。第一阶段是氢型循环阶段，凝结水中的Na＋、NH＋4几乎全部被阳树脂所吸收，直到有Na＋、NH＋4漏出；第二阶段是转变阶段，也称氨化阶段，出水中开始出现NH＋4，并且含量不断增多，进而达到峰值，此时，Na＋浓度也达到最高，但仍在正常的指标范围内；最后是氨型循环阶段，进水口和出水口的Na＋、NH＋4含量几乎相等，随着工作的推进，最终阳树脂被完全氨化，出水口处阳离子超标，电导率等指标不再符合要求。此时，需对树脂进行再生，然后重新投入使用。根据工作阶段不同，高速混床的运行方式分为氢型（H／OH）运行和氨型（NH4／OH）运行2种。目前，我国大多数高速混床的运行方式仍为前者，但是其存在制水周期短、周期制水量少、环境污染大和经济效益低等缺点。氨型运行方式可有效解决上述问题，但要求树脂再生质量高、凝汽器密封性能好等，这就限制了其应用和推广。因此，寻求2种运行方式的结合，提高精处理凝结水的质量及周期制水量，成为了国内外研究的重点。

2 现存问题分析

2.1 氢型运行方式周期制水量少

为了减少系统中的水、汽腐蚀，并维持凝结水较高的p H值，常在给水和凝结水中加入一定量的NH＋4。与凝结水中其他种类的阳离子相比，凝结水中所含NH＋4的比例最大。高速混床采用氢型方式运行时，阳树脂基本上全部用于去除NH＋4，而且NH＋4的含量越高，阳树脂消耗越快，同时氢型树脂转换成氨型树脂，失去了对Na＋的交换能力。此时，需要对失效的树脂进行再生后才能重新投入使用。因此，氢型运行周期短，周期制水量也较少。去除的NH＋4又需要在后续工艺中重新加入，造成资源、能源的浪费。

2.2 氨型运行方式要求高

采用氨型方式运行的高速混床，可有效地增加周期制水量，但是，其对精处理的工序也有较高的要求。有研究表明，混床氨型运行的条件是阴阳树脂分离度达到99.9%以上，否则无法保证出水质量［3］。这就对树脂的再生提出了严峻的考验。在实际操作过程中，由于客观条件的限制，经常出现树脂分离不彻底、树脂混合不均匀、阴阳树脂分层以及树脂再生过程中输送不完全等现象。这些因素都阻碍了混床以氨型方式的正常运行，缩短了混床的运行周期，使混床的周期制水量严重减少。

3 提高周期制水量的途径

3.1 延长氨化运行时间

从氨型运行方式的特点可以看出，高速混床从氢型循环阶段转变为氨型循环阶段后，仍然可以继续工作，并保证出水质量，从而大大延长了混床的工作时间。与此同时，氨型循环阶段并未去除凝结水中的有益成分NH＋4，节省了NH＋4的补充量，节约了自身运行的费用。因此，尽量延长高速混床的氨型循环工作时间，对周期制水量的提高有很明显的帮助。但是，要实现高速混床的氨型运行，还要满足再生剂质量好，再生工艺成熟精确，凝汽器密封性能好以及进水和再生液中Na＋含量不能过高等条件。近年来，国内外对高速混床氨型运行均有研究，并取得了一定的进展。山西兴能发电有限公司通过延长混床氨型运行时间，并不断优化工艺，使得周期制水量由最初的7～8万t提高到现在的13～14万t，运行周期明显加长。河北西柏坡发电责任有限公司通过对2台机组实行氨型运行，使制水周期从6～8天延长到25～40天，同时平均每年节省24.5万元的药品费以及将近50万元的除盐费用。事实表明，高速混床的氨型运行有效提高了凝结水精处理系统的周期制水量，对节省资源，提高经济效益起到了积极的作用。

3.2 树脂的选择

树脂的分离与混合效果，是选择树脂的主要考虑因素。由于树脂的分离与混合直接影响树脂的质量和交换能力，进而影响到凝结水的品质和产水量，因此在选择树脂时，应综合考虑2种效果的作用，做到二者兼顾。在保证树脂能够充分分离的情况下，还应具有一定的混合能力。另外，树脂的强度也是需要考虑的因素。破碎的树脂容易在树脂交界处形成混脂层，可用漂洗等办法去除树脂中不符合要求的小颗粒和树脂碎屑，以减少混杂。

3.3 树脂的分离与混合

离子交换树脂是高速混床的核心部分，是出水品质和产水量的保证。高速混床运行过程中，离子交换树脂的交换容量逐渐达到饱和，失效的树脂需停止工作，在对其进行分离、再生、混合均匀后，投入下一个工作周期。在分离过程中，如果阴阳树脂分离不彻底，造成树脂混杂，那么混杂的阴树脂会接触成分为强酸的阳再生剂，形成氯型树脂；而混杂的阳树脂则会接触成分为强碱的阴再生剂，形成钠型树脂。这就造成树脂再生质量的降低，同时也增加了循环体系中Na＋、Cl－的含量，必然导致出水质量下降以及周期制水量减少。为解决上述问题，在分离过程中，通常需要根据实际工况，选择合适的分离塔和分离技术，如高塔分离法、锥塔分离法、中间抽出法及浮选分离法等。采用改变流量反洗分层的方法以及借助科学的检测技术，也有助于树脂的完全分离。分离再生后的树脂，需要重新混合，若混合不均匀，由于阴阳树脂的比重差别，会出现阳树脂在下部较多，阴树脂在上部较多的情况。此时，碱性凝结水会很快耗尽上部的阳树脂，并与阴树脂直接接触，从而干扰树脂正常的离子交换过程，同时降低凝结水的p H，不利于周期制水量的提高。因此，可以从树脂的选择入手，确保其均匀性，并将再生后的树脂运输至混床后进行二次混合，以提高其混合效果。由于分离和混合自身的不同特点，因此，在实际操作过程中，要综合考虑2种因素的影响。

3.4 树脂的再生方式

再生工艺使失效的树脂重新具备交换能力，继而可以投入到下一个工作周期中使用。为了得到较高的再生度，选取的再生液应有较高的纯度以及合适的离子浓度。河北省电力研究院的孙小军等［4］，通过对负压再生、满水再生、倒U型排水再生和负压再生的分析与比较指出，倒U型排水再生方式不存在调整液位和再生液向再生管道上部水空间扩散的问题，也不受大气压变化的影响，是一种较为先进的设计理念。

3.5 日常工作规范

除了以上提及的4点，人为因素对提高混床周期制水量的影响也是不可避免的。凝结水中通常含有氧化物、碎屑等杂质，会加速树脂的失效过程，造成系统堵塞及运行减缓，使得周期制水量大大减少。因此，需要在高速混床前添加前置过滤器，将杂质去除，从而保证混床中的树脂充分用于离子交换，延长混床的工作周期。公司应对操作人员进行专业培训，提高其专业水平，尤其是对运行指标的控制能力。另外，采用自动控制和监测也是一种可取且高效的办法。

4 结语

由于高速混床在凝结水精处理系统中的大规模应用，其周期制水量得到了高度的重视。综上所述，针对不同的实际情况，采取相应的措施，可以很好地改善高速混床的工况，显著提高其周期制水量。高速混床会随着周期制水量的提高而得到进一步的推广和应用，为电厂机组凝结水的精处理提供有力的支撑和保证。

［1］张铁，韩倩倩.提升火电厂凝结水精处理系统运行质量的措施［J］.净水技术，2011（4）

［2］王欣，张昕.凝结水高速混床的特性及运行终点探讨［J］.甘肃科技，2012（11）

［3］陆继民.精除盐运行床周期制水量少的原因探讨［J］.浙江电力，2003（6）

［4］孙小军，王晓攀，郭铁甲.凝结水精处理系统树脂再生方式的比较与选择［J］.河北电力技术，2010（2）