阴床出水电导率上升混床电导率也上升的分析和解决措施.doc

阴床出水电导率上升混床电导率也上升的分析和处理措施 徐良根 洪新华 概述：常熟发电有限公司一级除盐设备为4套除盐系列，阳床-中间水箱-脱碳器-阴床-混合床，每套系列额定出力100吨/h,生水运行系列周期制水1700吨左右，阴床出水电导率5.0us/cm，二氧化硅20ug/L时系列失效出列,系列运行正常。2006年公司在原来的一级除盐设备的基础上增设反渗透，但随着系列运行，出现了系列运行周期短，阴床出水电导率上升，混床出水电导率也明显上升，且很快失效的情况。试验研究结果表明：阴床出水电导率上升，混床出水电导率也明显上升，且很快失效是由于二氧化碳进入阴床引起阴床先于阳床失效，解决此异常可以在阳床出水处运行鼓风式脱碳器，对进口二氧化碳极低浓度（5mg/L）鼓风式脱碳依然能保持高效率。关键词：阴床 混床 电导率 二氧化碳 脱碳器一:电导率升高的问题常熟发电有限公司一级复床除盐设备为4台阳床和4台阴床，二级除盐设备为4台混床，系统连接为以下图示：RHROHH/OH RH 脱碳器 ROHH/OH 生水 RHROHH/OH 除盐水RHROHH/OH系列阳树脂为001*7 阴树脂为201*7系列进水为生水，电导率在300us/cm左右，生水碱度1.8mmol/L,阳床出水酸度1.0 mmol/L,PH=3.0左右.系列周期制水1700吨左右，阴床出水电导率5.0us/cm，二氧化硅20ug/l时判断系列失效出列。系列正常运行时，阴床电导率在0.50 us/cm左右,阳床先失效时, 阴床电导率持续上升直至5.0us/cm失效；阴床先失效时, 阴床电导率稳定一段时间后先下降后上升,二氧化硅超标失效出列。但不论阳床还是阴床先失效,混床出水电导率始终保持在0.06 us/cm左右,非常稳定，系列运行正常。2006年公司在原来的一级除盐设备的基础上增设反渗透，系统连接为以下图示:RH ROHH/OH RH 脱碳器 ROHH/OH RO 淡水 RHROHH/OH 除盐水RHROHH/OH系列进水为反渗透淡水，随着系列运行，出现了系列运行周期短，阴床出水电导率上升，混床出水电导率也明显上升，且很快失效的情况。系列周期制水量1.8万吨左右,系列运行稳定期,阴床出水电导率0.08 us/cm,混床出水电导率0.10 us/cm,制水至1.4-1.5万吨时,阴床电导率上升,混床电导率上升更明显,阴床出水电导率0.16 us/cm时,混床出水电导率已超过0.20 us/cm停运出列,再生实际酸碱耗严重偏离理论酸碱耗。2011年12月底，4套树脂因老化严重，全部更换，2012年3月系列又同样出现以上异常情况。二:原因分析系列淡水运行出现以上异常现象,初步判断分析为阴床先失效。1阴床受有机物污染,试验组对生水和淡水都做了有机耗氧量的试验分析,分析结果有机耗氧量在正常水平范围，排除了阴床受有机物污染的问题。2.阴床有酸性物质影响,且这种酸性物质强碱型阴树脂是难以吸收去除的， 这种酸性物质导致了阴床出水电导率的升高,同时导致混床出水电导率升高。淡水电导率在 10us/cm左右，淡水碱度0.06mmol/L,阳床出水酸度0.03 mmol/L,PH=4.5左右,阳床出水游离二氧化碳含量2.8mg /L小于5mg/L。传统的理论认为，鼓风式脱碳器处理的最大效率为出口含量5mg/L，即在水中二氧化碳含量小于5mg /L的情况下，运行鼓风式脱碳器已失去意义，2008年1月遂停运鼓风式脱碳器。2008年5月出现系列出水电导率上升,混床出水电导率也上升的异常现象，周期制水量明显偏短。2011年12月底，4套树脂全部更换，2012年3月系列同样出现以上异常情况。开始怀疑这种酸性物质是二氧化碳,分析:淡水运行后阴床由于要处理HCO3-，负担比以前生水运行的时候要大，所以阴床总是先于阳床失效。HCO3-和二氧化硅都是难以吸除的离子，而HCO3-含量比二氧化硅要大,所以正常情况下，首先穿透出来的是HCO3-,混床对HCO3-处理能力也是非常有限的，所以会出现淡水运行系列阴床出水电导率上升混床出水电导率也上升的现象。阳床出水游离二氧化碳含量2.8mg /L小于5mg/L时,运行鼓风式脱碳器还有效果吗?鼓风式脱碳器处理的最大效率为出口含量5mg/L这个传统的理论是错误还是正确的呢? 查阅相关资料:这个传统理论是建立在鼓风式脱碳器进口二氧化碳含量在50-200mg/L模型基础上的,对于鼓风式脱碳器进口二氧化碳含量极弱的条件下有无效率,效率多高，目前还没有确切的理论数据和实验数据。系列淡水运行,阳床出水PH仍在4.5左右,水中的二氧化碳基本以完全的游离态存在,在鼓风式脱碳器不运行的情况下,阴床树脂的处理的阴离子量为0.09 mmol/L；运行鼓风式脱碳器,如果脱碳器在进口二氧化碳含量在极弱(小于5mg/L)的条件下仍有效率,假设脱碳器效率为100%,此时阴床树脂的处理的阴离子量为0.03 mmol/L即运行鼓风式脱碳器后系列周期制水量为不运行鼓风式脱碳器的3倍,即可达到5万多吨左右。 脱碳器的实际效率不可能为100%,所以系列周期制水量应该在4-5万吨。三:对策1.根据以上分析,2013年1月20日,系列淡水运行,恢复鼓风式脱碳器运行。#3系列连续三次运行,周期制水量始终只有1.8万吨左右；#4系列因鼓风式脱碳器检修,3月15日检修结束投运,运行至混床出水电导率0.20us/cm失效出列,周期制水量4.2万吨。#4系列运行后期虽然仍有阴床出水电导率上升,混床出水电导率也上升的现象,但阴床和混床出水电导率上升速度明显减慢。2.但此时#3系列在鼓风式脱碳器运行的情况下,周期制水量仍只有1.8万吨左右，明显异常。分析:#3系列异常情况仍属于二氧化碳进入阴床造成，脱碳风机运行正常，风量正常，说明还有其他因素影响二氧化碳的去除，分析很多原因都会引起除碳器的脱碳效率，其中脱碳器本身的结构会有影响：运行时水从除碳器的上部进入，经配水设备淋下，通过填料层后，从下部进入水箱，空气由鼓风机送入除碳器底部，由上部排出。配水装置为支母管式，水和空气的流动工况也将影响除碳效果，如配水支管配水不均，水淋下时呈粗柱状，淋水均匀度差， 因此填料层水与空气不能充分接触，不易形成均匀的水膜，除碳器的脱碳效率下降。发现#3系列阳床进水流量明显偏低，较#4系列减少了25吨多，分析认为#3系列阳床进水流量明显偏低是因为脱碳器进水装置有堵塞现象。流量低，在同样通流横截面的情况下，就意味着流速慢；堵塞又会导致水流偏流，这些因素直接导致脱碳器效率大打折扣。3月25日，检修人员对脱碳器进水装置检查，清理出较多杂质，#3系列阳床出水恢复至100t/h，4月22日，补水#3系列失效停运，周期制水量4.6万吨。四：结论2013年4月至今,#3#4系列淡水运行周期制水量稳定在4-5万吨,说明系列在淡水运行时,在阳床出水二氧化碳含量很低(小于5mg/L)的情况下,运行鼓风式脱碳器是有效率的,且脱碳效率非常高。五:异常的另一个原因 我公司目前的除盐制水方式是由原来的除盐设备直接增设了反渗透设备,原来的一级除盐设备没有任何改变,床体内的阴阳树脂的量也没有改变,在系列淡水运行时，阴树脂量相对来说变的少了,容易出现阴床先失效的情况,我公司100MW机组的一级除盐(也有反渗透)的阴床树脂装填量多,交换容量大,而且以一定的系列周期制水量停运出列,不会出现系列淡水运行阴床出水电导率上升混床电导率也上升的异常现象。六:可以预见的现象 1.淡水运行系列失效时阴床和混床出水电导率的变化 淡水运行时系列失效：(1)阳床先于阴床失效：在正常淡水运行状态下，阴床出水电导率表现的离子主要为极微量的NaHCO3与NaOH共同形成,表现为弱碱性，当阳床失效时，有较多持续的Na离子进入阴床，经过阴床后形成较多持续的氢氧化钠，碱性持续增大，所以阴床出水电导率会持续明显增大，进入混床后由于树脂的交换，Na+离子吸收去除,产生H+，与氢氧根结合变成水，电导率相比阴床会明显小很多，也就是与以前变化不大(2)阴床先于阳床失效：在正常淡水运行状态下，阴床出水电导率表现得离子主要为极微量的NaHCO3与NaOH共同形成,表现为弱碱性，当阴床失效时，有较多的酸性水（由于强碱性阴树脂对阴离子的选择性不同，此时的酸性水主要表现为碳酸）进入阴床，与极微量的NaHCO3与NaOH共存，此时出水PH值由弱碱性变为弱酸性，因开始只是少量的碳酸进入阴床，所以此时阴床电导率变化不大。随着较多持续的酸性水进入阴床，阴床电导率会持续明显增大。进入混床后，由于树脂对碳酸的吸收去除能力有限，混床的电导率与阴床一样，随着较多持续的酸性水进入，电导率会持续明显增大。而且混床因除去阴床共存液中的Na+,混床出水电导率会比阴床出水电导率大。（所以也出现了前文中系列淡水运行稳定期,阴床出水电导率0.08 us/cm,混床出水电导率0.10 us/cm, 到失效时阴床出水电导率0.16 us/cm时,混床出水电导率已超过0.20 us/cm的现象。）预见结论：淡水运行时系列阳床先失效，即水质没有受二氧化碳影响（或影响很小），阴床出水电导率会持续明显增大，而混床出水电导率与以前相比变化不大，且会比阴床出水电导率明显小。淡水运行时系列阴床先失效，即水质受二氧化碳影响（或影响很大）阴床出水电导率会持续明显增大，而混床也会持续明显增大，且比阴床出水电导率明显大。2 .利用碳酸氢根离子的特性,合理调整运行方式,可以提高淡水系列运行周期制水量。虽然有鼓风式脱碳器运行，但还是会有极少一部分碳酸进入阴床，碳酸氢根非常难以交换去除，但同时也意味着吸附在树脂上的碳酸氢根也会容易出来（特别是阴树脂吸附碳酸氢根较多，阴床水质较好的情况下，更容易出现上述现象，离子平衡的问题）只要投运前正洗充分，碳酸很容易洗脱出来，相当于恢复了部分阴树脂的交换容量，极大减少了碳酸对系列的影响，系列和混床出水水质指标好转。系列淡水运行到3.5万吨左右，即在阴树脂吸附碳酸氢根较多时，停运1-2天左右后再正洗充分后投运,这样可以极大降低碳酸对系列的影响，有效提高淡水系列的运行周期。七:预见的实际检验 1.淡水运行系列失效时阴床和混床出水电导率的变化 2013年7-8月，#3#4#1#2系列在淡水运行稳定期，出现了阴床出水电导率0.08 us/cm，而混床出水0.06 us/cm，直至系列二氧化硅超标，阴床出水电导率0.16 us/cm，而混床出水电导率为0.12 us/cm，较过去的月份淡水运行稳定期，阴床出水电导率0.08 us/cm，而混床出水电导率为0.10 us/cm，失效时阴床出水电导率0.16 us/cm，而混床出水电导率大于0.20 us/cm，情况有很大的不同。#3系列制水5.5万吨,#4系列制水4.6万吨,#1系列因生水运行过，不作统计，#2系列目前运行，预计可制水5.0万吨。分析：7月8月气温很高，淡水水温在31，水中的二氧化碳更容易逸出，系列制水受二氧化碳的影响就小,说明判断预见1概括结论是正确的，即淡水运行时系列阳床先失效，阴床出水电导率会持续明显增大，而混床会比阴床明显小，与以