新型软化水装置的应用

钱元玲

鹤煤集团福源煤炭购销公司，河南鹤壁 458030

1 基本内容及概况

鹤煤三矿地面锅炉房水处理系统安装于1984 年，现系统老化，操作繁琐，劳动强度大，工业盐、树脂使用量流失较为严重。为保证锅炉正常安全运行，减少不必要的人力物力投入，经矿领导及有关技术人员研究，决定对锅炉水处理装置进行更换。

经过调查论证，并结合矿井实际情况，2011 年8 月，选用3 台TM.F77A3 新型水处理装置。该新型水处理装置高效率低能耗，自动化程度高，供水工况稳定，能够替代手工操作，实现了水处理的各个环节的自动转换。

2012 年4 月，对地面压风机房安装TM.F77A3 新型水处理装置2 台，有效的阻止了空压机冷却器内部水垢的形成，使冷却器清洗周期由3 月/次延长至6 月/次，提高空压机的安全性能及使用寿命。

2 创新点

新型TM.F77A3 型多功能水处理装置的引进与应用，简化了以往人工操作水泵注水，人工加盐、加树脂等繁琐工作，实现了微电脑控制运行、反洗、吸盐+慢洗、正洗、盐箱补水五种功能，防止了树脂材料流失，其高效率低能耗，自动化程度高，完全能够实现水处理的各个环节的自动转换。

3 具体实施方法和步骤

3.1 新型水处理装置原理

新型TM.F77A3 型多功能水处理装置主要由阀驱动装置、阀体、盐罐、树脂罐等部分组成，主要工作原理为：原水在一定的压力（0.2MPa ～0.6MPa）、流量下，由进水口A 进入控制阀，从进水阀芯经阀体由树脂罐的上部（或树脂罐体中心管外侧）进入罐内。然后，向下穿过树脂层，此时水中的水中的阳离子（Ca2+，Mg2+，Fe2+……等）被树脂中所含的Na+交换吸附，同时等物质量释放出的钠（Na2+）离子。其交换过程如下：

2RNa + Ca2+= R2Ca + 2Na+

2RNa + Mg2+= R2Mg + 2Na+

即水通过钠离子交换器后，水中的Ca、Mg 离子被置换成Na 离子。 从软水器内流出的水就是去掉了硬度离子的软化水，再由下布水器返回中心管，向上至阀体，经出水阀芯从出水口B 流出（如图1 所示）。

当钠离子交换树脂失效之后，为恢复其交换能力，就要进行再生处理。在进行再生之前，先用水自下而上的进行反洗。反洗的目的有两个，一是通过反洗，使运行中压紧的树脂层松动，有利于树脂颗粒与再生液充分接触；一是使树脂表面积累的悬浮物及碎树脂随反洗水排出，从而使交换器的水流阻力不会越来越大。钠离子交换器再生吸盐，再生用盐液在一定浓度、流量下，流经失效的树脂层，使其恢复原有的交换能力。其再生过程反应如下：

R2Ca + 2NaCl = 2RNa + CaCl2

R2Mg + 2NaCl = 2RNa + MgCl2

图1 TM.F77A3 型多功能水处理装置工作原理及流程图

3.2 新型水处理装置功能

新型TM.F77A3 型多功能水处理装置具有反洗、吸盐、慢洗、正洗、盐箱补水五种功能。

1）反洗状态：原水由进水口A 进入控制阀，从进水阀芯经阀体，由罐体下部（或中心管）下布水器进入罐内，再向上经树脂层，并经阀体、出水阀芯，从阀体排水口C 排除（如图1）；

2）吸盐状态：原水由进水口A 进入控制阀，从进水阀芯进入射嘴进口，并快速流向射嘴出口，产生负压，此时电动球阀处于打开状态，从而将盐罐内的盐水从吸盐口D 吸入阀体，进入罐体的顶部。盐水向下流经树脂层，穿过下布水器，沿中心管向上，至阀体、出水阀芯，从阀体排水口C 排出（如图1）；

3）慢洗状态：吸完所有的盐水后，原水继续由进水口A进入控制阀，从进水阀芯进入射嘴进口，流过射流器，向下穿过树脂层，由下布水器，沿中心管向上进入阀体、出水阀芯，从阀体排水口C 排出（如图1）；

4）正洗状态：原水由进水口A 进入控制阀，从进水阀芯经阀体由树脂罐的上部进入罐内。然后向下穿过树脂层，经下布水器返回中心管，向上至阀体，经出水阀芯从阀体的排水口C 排出（如图1）；

5）盐箱补水状态：大部分原水由进水口A 进入控制阀，从进水阀芯经阀体由树脂罐的上部进入罐内。然后，向下穿过树脂层，成为软化水，由下布水器返回中心管，向上至阀体，经出水阀芯从出水口B 流出，小部分原水经射嘴出口由电动球阀经吸盐口D 注入盐罐（如图1）。

4 取得的经济及安全效益

新型TM.F77A3 型多功能水处理装置安装投运后，主要取得以下效益：

1）该装置自动化程度高，工况稳定，软化水效果好，有效的阻止了锅炉内部水垢的形成，降低了锅炉燃料的消耗，为锅炉安全运转提供可靠保障。每天节约燃料2t，则年节约730t 煤，按600 元/t 计算，年节约资金43.8 万元。减少一名操作人员，年节约人工工资约5.2 万元。

2）高效率低能耗，运行费用经济可观。每周节约工业盐1.5t，年节约资金6.3 万元。

3）该装置采用射流式吸盐，替代盐泵，降低了能耗。每台40FS-20A 型盐泵约1700 元，年消耗电能2409kw•h，节约电费0.5 万元。

4）压风机房冷却器清洗周期由3 月/次，延长至6 月/次，每次清洗费用约0.4 万元，年减少维护费用0.8 万元，系统投入后可减少一名操作人员，年节约资金约5.2 万元。

该水处理装置投入使用共计取得经济效益约为：61.8 万元。

5 推广应用情况

新型TM.F77A3 型多功能水处理装置共计安装5 台，在锅炉房安装3 台，自2011 年8 月投入使用至今，运行良好，能够保证锅炉供水质量。压风机房有四组压风机，其冷却系统均为水冷式，通过水循环吸收空压机产生的热量，达到空压机散热的效果。由于水在循环过程中会吸收大量的热量，长时间使用后，冷却器水中的钙、镁等重碳酸盐类物质会在其中形成水垢，使空压机进、排气温度升高，降低冷却效果，延长清洗周期，甚至引起高温停车。所以，空压机冷却用水必须进行软化处理。

目前，矿压风机房水处理装置仅有两个水处理缸，其软化方式为：人为的添加软化剂，向处理缸内注入清水，再自动溢出，进行简易软化处理。其软化处理方式陈旧，容易造成软化剂的流失，且软化水质量没有保证，造成每3 个月就需要清洗一次空压机冷却器。鉴于新型TM.F77A3 型多功能水处理装置的各项优势，2012 年4 月对压风机房水处理装置进行了改造，共计投入使用2 台该装置。

新型TM.F77A3 型多功能水处理装置在鹤煤三矿锅炉房、压风机房安装投入使用至今，运行良好，从未出现过安全事故，很好的保证了锅炉的安全运转，值得在水处理领域推广应用。

[1]李长有，武学东，马齐爽.单片机在软化水设备自动控制系统中的应用.微计算机信息，2006(7).

[2]唐印伟.软化水在煤矿机车蓄电池中的应用.煤炭技术，2010(8).