补给水混床运行异常及处理

摘 要：所谓混床，就是把一定比例的阳、阴离子交换树脂混合装填于同一交换装置中，对流体中的离子进行交换、脱除。一般阳、阴树脂装填的比例为1：2，可按不同树脂酌情考虑选择。混床也分为体内再生混床和体外再生式混床，该文讨论的是体内再生混床。体内再生式混床在运行及整个再生过程均在混床内进行，再生时树脂不移出设备以外，且阳、阴树脂同时再生，因此所需附属设备少，操作简便。混床是发电厂水处理设备中主要设备。混床一旦发生故障，直接影响发电机组的正常补水，甚至造成发电机组的停运。该文根据作者多年来的工作经验，并结合现场实际情况，从混床的作用、结构、原理、异常、处理方法、运行中的注意事项进行论述。

关键词：混床 运行 异常 处理

中图分类号：TQ08 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）07（a）-0095-02

随着超临界、超超临界机组的陆续投产，机组对补给水水质的要求越来越高，而混床作为补给水处理设备中的最后一环，起着举足轻重的作用。如何保证混床的出水水质和制水量，成为化学运行工作者越来越重视的问题。随着水处理混床出水控制标准越来越高、企业环保节能管理的不断加强，对化学运行人员运行和再生技能提出了更高的要求。为什么同样的设备、同样的时间、同样的再生剂，不同的人操作，再生效果会不同？这是因为有些人把握住了再生中的关键，而有些人没把握住，这就需要在工作中，不断的学习和总结。

1 混床在发电厂中的作用

在发电厂中，水进入锅炉后，吸收燃料燃烧放出的热能转变成蒸汽，蒸汽导入汽轮机做功，热能转变成机械能，发电机将机械能转变成电能，送至电网，水在其中起到了传能介质的作用。

作为进入锅炉的补充水，对水质的要求较高。为保证补给水水质，往往在水处理设备中布置混床。

2 混床的结构

常见混床的结构如图1所示。

进水装置：采用辐射支管T型绕丝结构，使进水均匀的分布在罐体中，不产生偏流现象。

进碱装置：采用支母管开孔+水帽结构，使碱再生液均匀分布在树脂界面上，不产生偏流，提高再生效果。

上部排水装置：采用T型绕丝结构，布置在树脂面以上200 mm，作为树脂混合前排水用。

中部排水装置：采用支母管T型绕丝结构，布置在阴阳树脂分界面，使再生废液均匀的排除体外，减少阴阳树脂再生时的交叉污染。

出水装置：采用多孔板+不锈钢水帽结构，水帽均匀的布置在多孔板上，使出水均匀，避免偏流。

窥视孔：在混床罐体上中下三个位置有三个窥视孔，上部窥视孔的作用是：在树脂反洗分层时，观察树脂的膨胀高度，避免反洗流量过大，造成跑树脂；中部窥视孔的作用是：观察树脂高度，以便及时补充树脂；下部窥视孔的作用是：反洗分层后，观察阴阳树脂分界面是否明显。

树脂层：由阴阳离子交换树脂混合而成，高度约为1.5 m，阴阳树脂比例为2：1，主要作用是去除进水中的硬度、碱度和阴阳离子，使其成为去离子水，出水电导率≤0.15mS/cm，出水二氧化硅≤10mg/L。

3 混床的工作原理

在混床中，由于阳、阴树脂是相互混合均匀的，所以阳、阴离子交换反应几乎是同时进行的。或者说水的阳离子交换和阴离子交换是多次交换进行的。即经H型阳树脂交换所产生的H+和经OH-型阴树脂交换所产生的OH-不能积累起来，会立即生成离解度很低的水。这样就基本上消除了反离子的影响，其离子交换反应可以进行得很彻底，所以混床的出水质量很高。

混合床除盐的反应方程式如下：

4 混床运行异常及处理

4.1 树脂混合不均匀

（1）树脂混合前水位控制不当。

树脂混合前水位控制不理想，水位一般控制在树脂面上150 mm左右，放水水位过高会导致混合后树脂产生重新分层，放水水位过低会导致树脂不能均匀扰动。

（2）混合用压缩空气压力、流量控制不当。

混床混合用压缩空气压力一般控制在0.08～0.10 MPa之间，压力过高会造成树脂磨损严重或跑树脂，压力过低不能使树脂产生扰动。减压阀一旦调整好，正常运行时尽量不要再调整。

有些混床排气管直径太小，造成进气混合时，排气量不足，床体憋压，不能充分搅动树脂，此时应开反洗排水门，辅助排气。

4.2 树脂反洗分层不彻底

（1）阴阳树脂抱团。

树脂在使用过程中由于静电引力而使其不易分层现象叫做“抱团”现象。这种现象一般在阳、阴树脂混合在一起，彼此接触时由于阳树脂脱下的H+，与阴树脂脱下的OH-互相结合成水，于是阳树脂由于失去一部分阳离子而显“负电性”，而阴树脂则因为失去一部分阴离子而显“正电性”，这两种带异性电荷的树脂小球就会因为静电引力，而互相吸引成团状，而不易分离了。

如果在“抱团”的树脂中加入电解质（通常为苛性碱），则带负电荷的阳树脂会因为结合阳离子（Na+）而显电中性；带正电荷的阴离子会因为结合阴离子（OH-）而显中性，“抱团”的阳、阴树脂就会因此而“解团”。所以在分层前，通过碱再生管道向床内树脂中打入2%的碱液，就可以消除树脂的“抱团"现象，改善分层效果。

（2）反洗水流速控制不当。

混床反洗分层流速控制在10 m/h，反洗时间10 min，流速采用小-大-小的顺序控制。反洗初期，采用小流量松动树脂，待树脂松动后采用大流量，使树脂层充分膨胀，注意控制树脂膨胀高度在上部窥视孔中部以下，以防跑树脂，反洗后期采用小流量。

（3）树脂失效程度低。

为防止混床树脂运行时间过长导致树脂结块抱团，实际运行中，往往将未失效的混床退出运行转入再生。未失效的阴阳树脂密度差较小，不易分层，这时可通过碱再生管道，向床体注入2%左右的碱液，使阳树脂转为Na+型，阴树脂转为OH-，增大阴阳树脂的密度差，这样分层就比较容易了，但要特别注意反洗流量，一方跑阴树脂。

4.3 混床出水PH值低

（1）阴树脂受到再生酸液污染。

首先，当阳树脂量损失，造成在反洗分层后，阴树脂跑到中间排水装置以下，当进酸再生时，酸液会将阴树脂转为R-CL型，运行时，这部分“氯型”阴树脂释放出Cl-，与阳树脂释放出的H+，结合成HCl，使混床出水pH低。处理方法是，将阳树脂补充到设计高度，调整阴阳树脂比例为设计值。

其次，反洗分层不彻底，阴树脂混杂在阳树脂中，也会导致阴树脂受到酸再生液的污染。再次，中排管位置设计偏高，使阴树脂在中排管的下部，或者由于树脂装填时，阴阳树脂比例不对，少装了阳树脂，多装了阴树脂，也会是阴树脂在再生时受到酸污染。

最后，阴树脂降解或水解，强碱阴树脂在使用过程中，强碱基团不断降解，弱碱基团不断增加，这些弱碱基团与再生剂接触时，形成盐型弱碱基团，在正洗时，由于pH值上升，弱碱基团会发生水解，并释放出酸来，使混床出水pH偏低。

（2）阴树脂受到污染。

污染阴树脂的有机物，常见的是腐殖酸和富里酸，这类有机酸带负电荷，吸附在阴树脂上，不仅阴树脂交换容量降低，而且在一定条件下，有机酸会释放出来，使pH降低。

（3）树脂混合不均匀。

阴阳树脂混合不均匀，会引起沉积在下部的阳树脂缓慢的释放残余的酸再生液，使混床初期有酸性水泄漏。

5 结语

水处理混床运行中出现的树脂混合不均匀、反洗分层不彻底、出水pH值低，会造成混床出水水质不合格、运行周期短、再生不合格，造成这些异常的原因，有设计不合理、运行操作不当、树脂污染老化等，当遇到这些异常时，要从多方面进行分析处理，使水处理混床处于良好的状态。

参考文献

[1]沈英林，林嵩，等.电厂化学技术问答[M].北京：化学工业出版社，2009.

[2]吴春华，等.超超临界火电机组培训系列教材（电厂化学分册）[M].北京：中国电力出版社，2012.

[3]张萍，丁桓如，吴春华.水处理设备的水力学均匀性问题探讨[C].上海电力学院环境与化学工程学院，中国电机工程学会电厂化学2013学术年会论文集，长沙，2013.