1、雙流弱酸陽床運(yùn)行參數(shù)的優(yōu)化和出水特性關(guān)鍵詞： HYPERLINK /tag/%C8%F5%CB%E1 t _blank 弱酸 HYPERLINK /tag/%D1%F4%B4%B2 t _blank 陽床 全國火電大機(jī)組（600MW級）競賽第9屆年會 田茂東許士勇蘇李(華能德州發(fā)電廠)摘要：通過對雙流弱酸陽床運(yùn)行和再生參數(shù)的優(yōu)化，提高了弱酸陽床的周期制水量，降低了酸耗。全面分析了弱酸陽床的出水特性，為以弱酸陽床出水為補(bǔ)水的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)各項(xiàng)指標(biāo)的控制和調(diào)整提供了依據(jù)。關(guān)鍵詞：雙流弱酸陽床循環(huán)冷卻水堿度硬度華能德州電廠三期工程2660MW機(jī)組循環(huán)冷卻水使用經(jīng)多級沉砂后的黃河水，水的堿度一般為3.

2、3mmol/L，硬度為5.5 mmol/L（1/2Ca2+1/2Mg2+）左右，堿度、硬度均比較大。為了提高濃縮倍率，節(jié)約用水，采用雙流弱酸陽床對循環(huán)冷卻水補(bǔ)水進(jìn)行100%處理。整個(gè)系統(tǒng)共有12臺3000的雙流弱酸陽床，設(shè)計(jì)出力275t/h，使用D113樹脂，其中上部填裝高度為800mm，下部為1100mm。設(shè)備投入使用前曾委托有關(guān)單位進(jìn)行了一系列的試驗(yàn)，選定了緩蝕阻垢劑，最終確定循環(huán)水濃縮倍率控制6倍，單臺弱酸陽床出水的堿度到2.0 mmol/L時(shí)為失效終點(diǎn)，控制各臺交換器出水混合后的堿度為0.8 mmol/L左右。實(shí)際運(yùn)行過程中，循環(huán)水的堿度、硬度不時(shí)超標(biāo)，威脅著設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。同時(shí)，

3、弱酸陽床還存在著再生用酸比耗高，周期制水量少等問題。為了對雙流弱酸陽床的運(yùn)行特點(diǎn)有更深刻的了解，對雙流弱酸陽床制水和再生過程進(jìn)行了全面測試，優(yōu)化了其運(yùn)行條件。1運(yùn)行條件的確定1.1 上、下進(jìn)水流量的確定樹脂的工作交換容量與水質(zhì)、流速和樹脂層高度有關(guān)1，雙流弱酸陽床中上層樹脂填裝量少，占總樹脂量的42.1%，但上層樹脂能夠得到充分的再生。在雙流弱酸陽床運(yùn)行過程中，快速關(guān)閉下部進(jìn)水門，穩(wěn)定后取樣，就可以測得上部出水水質(zhì)。根據(jù)上、下層樹脂的量和其他廠家的經(jīng)驗(yàn)，分別選取上部進(jìn)水占總進(jìn)水量的40%、45%和50%測試。在總流量為250 t/h，弱酸陽床出水堿度為2.0時(shí)，測得上層樹脂出水水質(zhì)如下：表1

4、上層樹脂出水水質(zhì)整個(gè)陽床出水堿度（mmol/L）上層樹脂出水堿度（mmol/L）占總流量的40% 占總流量的45%占總流量的50%2.01.751.952.2由此可見，在上部進(jìn)水流量占總流量的45%時(shí)，上、下層樹脂幾乎同步失效，所有樹脂的交換基團(tuán)能夠得到充分利用。1.2 進(jìn)酸、置換和正洗時(shí)間的確定為防止再生過程中產(chǎn)生硫酸鈣垢，借鑒其他廠家經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)酸濃度控制在0.6%左右2，流量100t/h。先再生上部樹脂，再生廢液由中排排出，中排出水呈酸性后關(guān)中排門，開底部排水門，再生全部樹脂。對再生過程中排水的堿（酸）度、硬度等指標(biāo)進(jìn)行測量，結(jié)果見表2。表2 再生各步序排水堿度、硬度測量值步序時(shí)間（分鐘）測

5、量指標(biāo)（單位：mmol/l）堿度1/2（Ca2+Mg2+）1/2Ca2+上進(jìn)酸201.510576501.110888700.711282804.011187下進(jìn)酸101.711362801.2108841200.792841300.6928014418.49070155357258置換714.18565150.23830200.33026300.41815正洗50.27.24.11005.32.5150.73.11.6說明：1.表中負(fù)值表示酸度。 2.進(jìn)酸、置換用水為弱酸陽床出水，堿度為0.8 mmol/l左右。由表2可以看出，上進(jìn)酸80分鐘后中排排水已成酸性，可以轉(zhuǎn)為下進(jìn)酸，下進(jìn)酸130分

6、鐘后，排水呈酸性，如果再繼續(xù)進(jìn)酸，排水的酸度增長很快，說明酸的利用率迅速降低。由于弱酸樹脂很容易再生，因此下進(jìn)酸時(shí)間以130140分鐘為宜。置換20分鐘后排水已成堿性，至30分鐘，排水中硬度也大幅下降。正洗15分鐘后，測得的排水硬度已小于進(jìn)水中的硬度，設(shè)備再生完畢，可以轉(zhuǎn)入運(yùn)行或備用。綜上所述，確定的再生條件為：附表：進(jìn)酸濃度0.6%左右再生液流量100t/h上進(jìn)酸時(shí)間7580分鐘下進(jìn)酸時(shí)間130140分鐘置換時(shí)間30分鐘正洗時(shí)間15分鐘2 雙流弱酸陽床的出水特性2.1 弱酸陽床的反應(yīng)機(jī)理循環(huán)水補(bǔ)水經(jīng)過弱酸陽離子交換處理，能將水中主要結(jié)垢成份如Ca2+、Mg2+、HCO3-去掉一大部分，其化學(xué)

7、反應(yīng)如下：2RCOOH +Ca(HCO3)2（RCOO）2 Ca+2CO2+2H2O （1）2RCOOH +Mg(HCO3)2（RCOO）2Mg+2CO2+2H2O （2）可能存在的反應(yīng)：2RCOOH +CaCl2（RCOO）2Ca+2HCl（3）2RCOOH +MgCl2（RCOO）2Mg+2HCl（4）2RCOOH +CaSO4（RCOO）2Ca+H2SO4（5）2RCOOH +MgSO4（RCOO）2Ca+H2SO4（6）2.2 雙流弱酸陽床的出水特性保持雙流弱酸陽床進(jìn)水總流量為250t/h，其中上進(jìn)水流量為110115 t/h左右，在整個(gè)運(yùn)行周期，弱酸陽床出水的堿度、硬度及鈣硬與運(yùn)行時(shí)

8、間的關(guān)系如下圖所示：圖1 弱酸陽床出水的堿度、硬度及鈣硬與運(yùn)行時(shí)間的關(guān)系由于原水中硬度大于堿度，由圖1可以看出，永硬水經(jīng)雙流弱酸陽床處理后，出水具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）弱酸陽床投運(yùn)初期出水硬度較大，隨即迅速下降。初期出水硬度大的原因，可能為再生過程中產(chǎn)生有微細(xì)的CaSO4結(jié)晶，在制水過程中又重新溶解到水中；另一個(gè)原因是交換反應(yīng)產(chǎn)生的H+與沒有得到再生的鈣型或鎂型樹脂發(fā)生離子交換，將Ca2+、Mg2+置換下來，即弱酸陽床在轉(zhuǎn)入運(yùn)行制水后，反交換還會延續(xù)一段時(shí)間。（2）弱酸陽床投運(yùn)初期酸度較大，而且在以后運(yùn)行的20多個(gè)小時(shí)的時(shí)間內(nèi)，出水都呈酸性，表明發(fā)生了反應(yīng)式（3）（6）所示的交換。這說明在弱酸

9、陽床運(yùn)行的前期，不但能除去碳酸鹽硬度，還能分解水中部分中性鹽，生成無機(jī)強(qiáng)酸。這也是永硬水經(jīng)弱酸離子交換床處理后，其腐蝕性增強(qiáng)的原因。對一臺弱酸陽床來說，其前期出水是酸性的，要使各個(gè)弱酸陽床出水混合后保持一定的堿度，最好按均勻的時(shí)間間隔再生弱酸陽床。（3）永硬水經(jīng)弱酸離子交換床處理，其出水仍然為永硬水。（4）弱酸陽床出水中的鎂/鈣比大于進(jìn)水中的鎂/鈣比，即弱酸樹脂對鈣離子的選擇性系數(shù)比對鎂離子的大。（5）在制水的大部分過程中，堿度、硬度等指標(biāo)增長比較緩慢，但在運(yùn)行50多個(gè)小時(shí)后，增長速度加快，即使如此，仍然沒有失效的突變點(diǎn)。2.3 整個(gè)制水周期出水平均堿度和樹脂工作交換容量的計(jì)算根據(jù)測得的數(shù)據(jù)，

10、將出水堿度看作時(shí)間的函數(shù)，擬合得： （7）式中 M出水堿度，mmol/lt時(shí)間，小時(shí)平均堿度為：（8）式中 出水平均堿度，mmol/LQ 弱酸陽床出水流量，t/h樹脂的工作交換容量可由下式求出：（9）式中 q樹脂的工作交換容量，mol/m3M0原水堿度，mmol/LV樹脂的體積，m3已知原水的平均堿度為3.3 mmol/L，流量為250t/h，到出水堿度為2.0 mmol/L時(shí)運(yùn)行時(shí)間約為70小時(shí)，由式（7）、（8）和（9）可以計(jì)算出整個(gè)運(yùn)行周期出水的平均堿度為0.738 mmol/L，樹脂的工作交換容量為3346mol/m3?？傔M(jìn)酸時(shí)間為220分鐘（其中上進(jìn)酸80分鐘），進(jìn)酸濃度0.6%，流量100 t/h，再生比耗為：1.02.4 不同失效終點(diǎn)下的出水平均堿度和樹脂工作交換容量在調(diào)整循環(huán)冷卻水指標(biāo)時(shí)要特別注意，弱酸陽床控制不同的失效終點(diǎn)，其出水的平均堿度差別很大，另外樹脂的工作交換容量也與所控制的失效終點(diǎn)有關(guān)，具體計(jì)算結(jié)果見表3：附表失效終點(diǎn)（堿度mmol/L）1.01.52.0運(yùn)行時(shí)間（小時(shí)）546470運(yùn)行周期出水平均堿度（mmol/L）0.2440.5220.738樹脂工作交換容量（mol/m3）30793317