锅炉补给水一级除盐系统的性能优化试验.pdf

第 2 5卷第 3期 2 0 1 0年 9月 电 力 科 学 与 技 术 学 报 J 0URNAL OF EI ECT RI C P OW ER S CI ENCE AND TECHNOLOGY Vo 1 ． 2 5 NO ． 3 S e p ． 2 01 0 锅炉补给水一级 除盐 系统 的性 能优化试 验 佟海林， 马永红 ( 湖北襄 樊发电有限责 任公司 ， 湖北 襄樊4 4 1 1 4 1 ) 摘 要 ： 离子交换除盐是目前应用广泛的锅炉补给水处理方式， 其运行效果的优劣与电厂经济性密切相关． 提出 一 级除盐系统优化运行方案 ． 试验表明 ： 除盐系统的再 生剂 流量与 浓度更 加合理 ， 阳床 与阴床 的反洗 、 正洗 流量减 少 ， 水耗 降低 ； 使再生酸 、 碱用量分别下降 4 1 ． 5 ％， 4 7 ． 1 ， 较大提高了补给水系统经济性指标． 关 键 词 ： 补给水； 除盐 ； 再生剂； 酸耗； 碱耗 中图分 类号 ： T K 2 2 3 ． 5 ； T Q 0 8 5 ． 4 1 2 文献标 识 码 ： A 文章编 号 ： 1 6 7 3 — 9 1 4 0 ( 2 0 1 0 ) 0 3 — 0 1 0 3 — 0 4 Opt i m i z a t i o n t e s t o f f i r s t — l e v e l d e s a l i n a t i o n s y s t e m f o r b o i l e r f e e d wa t e r TONG Ha i — l i ng．M A Yon g — ho ng ( H u b e i Hu a di a n Xi a n g f a n P o we r Ge n e r a t i o n Co m p a n y Lt d，Xi a n gf a n 44 1 1 4 1， Ch i n a ) Ab s t r a c t ： I o n — e x c h a n g e d e s a l i n a t i o n i s t h e b o i l e r wa t e r t r e a t me n t me t h o d wi t h b r o a d a p p l i c a t i o n ． I t h a s r e l a t i o n wi t h t h e p l a n t e c o n o my ．Th e o p t i ma l o p e r a t i o n p r o g r a m o f f i r s t — l e v e l d e s a l i n a t i o n s y s t e m i s pr o po s e d i n t h i s p a pe r ．An op t i m i z a t i on t e s t o f t he f i r s t — l e v e l d e s a l i na t i on s y s t e m i s c a r — t i e d ou t ．Re s ul t s s ho w t h a t t he r e a s on a bl e r e ge n e r a t i o n a ge nt d o s a g e a nd c o nc e nt r a t i o n f or d e s a l i — n a t i o n s y s t e m a r e o b t a i n e d；t h e wa t e r c o n s u mp t i o n i n b a c k wa s h i n g a n d f o r wa r d wa s h i n g f o r c a t — i on be d a ni o n b e d i s r e d uc e d； t he r e g e ne r a t i o n a c i d a nd a l ka l i c o ns um p t i o n a r e d e c r e a s e d a t 4 1 ． 5 ，4 7 ． 1 ％ r e s p e c t i v e l y ； a n d t h e e c o n o my o f t h e ma k e — u p wa t e r s y s t e m i s i n c r e a s e d ． Ke y wo r d s： ma ke — u p wa t e r；d e s a l i na t i o n；r e ge ne r a nt ；r a t e o f a c i d c o ns umpt i o n；r a t e of a l ka l i c o n— s umpt i o n 电厂 锅炉 补 给水 处 理 系 统工 艺 流 程 一 般 为 ： 预 处 理来 水一 机 械加 速搅 拌澄 清池 ( 清水 区加斜 管) 一 清水箱一清水泵一高效过滤器一活性炭过滤器一强 酸 阳离子 交换 器一 直联 式 除碳 器 ( 大气 式 ) 一 中间水 泵 一强 碱 阴离 子交换 器一 混床 一 除盐水 箱一 除 盐水 泵一 汽机 水补 水 箱． 为 保证 设备 经 济运行 ， 降低 除盐 设备 的水耗和再生酸碱耗 ， 对一级除盐系统进行 了 性能 优化 和 调 整 试 验 研 究E l - z 3 ． 离 子 交换 除盐 是 目 前应用广泛、 影响深远的锅炉补给水处理方式 ， 其运 行效果的优劣与电厂经济性密切相关． 收稿 日期 ： 2 0 1 O —O 2 —2 8 基金项 目： 湖南省 自然科学基金( 0 9 J J 6 0 6 7 ) 通讯作者 ： 佟海林 ( 1 9 7 0 一) ， 男 ， 工程 师， 主要从事 电厂化 学系统运行 的研究 ； E - ma i l ： ma y h @x f f d ． c o m 1 0 4 电 力 科 学 与 技 术 学 报 2 0 1 0年 9月 1 性 能优化试验 某 厂锅炉补 给水 除 盐 系统 采用 逆 流再 生 方 式 ， 其一级除盐床阳树脂的体积为 7 ． 9 m。 、 阴树脂体积 为 1 1 ． 3 m0 ． 采用重 铬酸钾 法测定该 系统 C OD的 变 化可知： 有机物主要通过高效过滤器、 活性炭过滤器 和阴床去除， 而阳床却会释放一些有机物 ， 因而阳床 出 口有 机物含 量高 于活 性 炭过 滤器 出 口 ， 该 现象 在 调试时要 引起重 视[ 3 ] ． 为保证该系统阳床、 阴床顺利大反洗 ， 使得树脂 充分松动又不 至于流失， 经多次调整 ， 确定阳床流量 ≤7 5 t ／ h 、 阴床流量≤7 0 t ／ h ． 除碳器是 一级 除盐 系 统 中的 重要 组 成部 分 ， 该 试验 中采 用氢 氧化钠 固定 二氧 化碳 ， 再 用 硫 酸标 准 溶 液反滴 法测定 二氧 化碳 的浓度 ， 以测 定 除碳 器 的 工作 效 率． 测． 试 结 果 表 明： 除 碳 器 除 碳 效 率 为 9 O ． 7 3 ％， 属于正常工作范围 ． 1 ． 1一级 除盐 系统 运行状 况查定 为确 定一级 除盐 系 统工 作 状 况 ， 进 行 了为 期 1 周 的运行状 况查定 ， 结果 如表 1 所示 ． 表 1一级 除 盐运 行 查 定 结果 T a b l e 1 I n v e s t i g a t i o n r e s u l t s f o r f i r s t — l e v e l d e s a l i n a t i o n s y s t e m m mo l ／ L 平 均值 1 ． 4 5 0 ． 7 5 0 ． 7 0 0 ． 1 3 0 ． 0 5 0 根据 表 1测 试结 果 ， 计算 表 明 ， 一 级 除盐 阳床 、 阴床 的 工 作 交 换 容 量 分 别 为 6 9 1 ．0 mo l ／ m。 ， 1 9 2 ． 3 mo l ／ m。 ． 1 ． 2 一级 除盐系统再 生剂 用量的理 论计算 再 生剂 的理 论用 量计 算 [ 5 为再 生剂 用 量 一 再 生 比耗 周期 离 子 交 换 总 量 ， 其 中再 生 酸 的再 生 比耗按 1 ． 4 倍 计 ， 再生碱 的再生 比耗按 1 ． 5倍计 算 ； 制水周期按 2 5 h计． 阳床再生剂用量计算结果 ： 再 生剂用 量 一1 ． 4 2 5 1 4 0 2 ． 2 1 ／ 9 ． 5 — 1 1 4 0 L ；阴 床再生剂用量计算结果 ： 再生剂用量 一1 ． 52 5 1 4 00 ． 8 8 ／ 9 ． 9 5 —4 6 4 L． 1 ． 3一级 除盐 系统再 生洗 脱试验 在给定 的再 生条 件 下 ， 使 再生 液 流过 失 效 的树 脂层 ， 同时分批收集再生废液( 即再生洗脱液) ， 分析 洗脱离子含量和再生剂量 ， 得到一系列再生曲线 ， 由 此确定再生剂浓度和控制时间． 表 2给出了实际使 用 再生剂 的质 量状 况． 表 2 再 生剂 质 量 T a b l e 2 Re g e n e r a n t q u a l i t y f o r f i r s t — l e v e l d e s a l i n a t i on s y s t e m 指 标 质量 百分 密度 ／ 浓度／ 杂 质含量 ／ 指 标 杂 质含量 数 ／ ( g ／ c m 。 ) ( m o l ／ L ) 1 )运行 调整 前 的试验结 果． 在 进行 运行 调整 试 验 之前 ， 首 先 对一 级 除盐 再 生 过程进 行 了摸底 试 验 ， 即 在 以往 的 再生 条件 下 进 行 再生洗脱 试 验 ， 通 过分 析洗脱 离子量 和再生剂 量 ， 得 到调整前 的再 生 曲线 ． 进行 此摸底 试验 时 ， 实际再 生时 间约 为 1 7 rai n ， 再 生入 口盐酸 和氢 氧化 钠 的 质 量百 分数分别 为 4 ． 3 ％和 3 ． 6 ％ ， 再 生洗脱 液分析结 果 如 图 1所示 ． 3 ． 5 3 ． O 1 ．5 0 ．5 O 5 l O l 5 2 0 2 5 再生 时间／ mi n 图 1一 级 除 盐 系统 调 整 试 验 前 的再 生 曲线 F i g u r e 1 Re g e n e r a t i o n c u r v e b e f o r e a a j u s t me n t f or f i r s t — l e v e l de s a l i n a t i on s y s t e m 从图 1可以看出 ， 再生完成时再生洗脱液中的 离子浓度和酸碱浓度均处于高位 ， 也就是说， 再生终 点 并未达 到 ， 且 再生 剂消耗 量大． 2 )运 行调 整后 的试 验结果． 根 据一 级除盐 再 生 摸底 试 验 结果 ， 对 其 进行 调 整试验． 在 同样 的酸 碱 耗 量 下 ， 降 低 再 生 剂 人 口浓 度 ， 延长 再生 时间 ， 调整试 验结果 如 图 2所示． 第 2 5 卷第 3期 佟海林 ， 等 ： 锅炉补给水一级除盐系统 的性 能优化试验 1O 5 2 O 1 6 1 ．2 羹o ．8 0 ．4 0 5 l O 1 5 2 O 2 5 3 O 3 5 4 0 4 5 再生 时间／ mi n 图 2一级 除 盐 系统 调 整 试 验 后 的 再 生 曲 线 Fi g u r e 2 Re g e n e r a t i o n c u r v e a f t e r a d j u s t me n t f o r f i r s t - l e v e l d e s a l i n a t i o n s y s t e m 从 图 2可 以看 出 ： ① 再 生 试 验 的前 2 0 mi n内 ， 再生 洗脱 液 中的酸 碱 浓 度 都 很低 ， 这说 明 酸碱 被 充 分 利 用 ； ② 阳 离 子 交 换 树 脂 的 再 生 过 程 进 行 到 3 5 rai n时 ， 再生洗脱液中的钠离子含量达到峰值 ， 然后 快速下降， 说明阳床树脂需要 4 0 mi n可达到充分再 生 ； ③ 阴床再 生洗脱 液 中的氯离子 浓 度仍然 较 高 ， 说 明阴床再 生终 点 还要 进 一 步试 验 确 定 ( 继 续 进行 的 试 验表 明 ， 阴床再 生 时间需 要 5 0 mi n ) ． 3 )一级 除盐 的大 反 洗调整 试验 ． 大 反洗 完成 后 ， 采 用双倍 的再 生 剂量 进行 再 生 ， 并严 格 控制再 生 酸 碱浓 度 ， 然 后 分 批 收 集 再 生 洗脱 液 ， 通过 分 析洗脱 离 子 量 和再 生 剂 量 得 到 新 的 再 生 曲线 ， 如 图 3所示 ． 此试 验 过 程 中 ， 阳床 的 实 际 再 生 时 间为 7 3 mi n ， 阴床 再 生 时 间为 8 5 rai n ， 再 生 入 口 盐 酸 和 氢 氧 化 钠 的 质 量 百 分 数 分 别 为 2 ． 3 2 和 2 ． 33 ． 删 抽 蝗 霉 再 生 时问， m i n 图 3一 级 除 盐 系 统 大 反 洗 调 整 试 验 后 的 再 生 曲 线 F i g u r e 3 Re g e n e r a t io n c u r v e a f t e r a d j u s t me n t f o r b i g b a c k wa s h i n g i n f i r s t — l e v e l d e s a l i n a t i o n s y s t e m 从 图 3可 以看 出 ， 再 生 洗 脱 液 中各 离 子 浓度 都 出现 了上 下波 动 的现象 ， 但 还是有 规律 可循 的． 总 的 来 说 ， 大 反洗后 必须 保证 充 分的再 生 时间 ， 阴树 脂 的 再 生 时 间一般要 保 证 8 0 mi n以上 ， 而 阳树脂 的再 生 时间也要保证 7 0 mi n以上． 1 ． 4 一级 除盐 系统 调整 前后 效 果 E 匕 较 实际运 行过 程 中 ， 一 级 除 盐 系 统 经 常 需要 进 行 重复再 生 ． 根据 实际 运行 情 况进行 优 化调 整后 ， 一级 除盐系统的再生酸耗和碱耗都明显下 降， 再生酸耗 由调 整 前 的 2 ． 2 7下 降 到 1 ． 5 0 ， 再 生 碱耗 则 由调 整 前 的 3 ． 9 9下 降到 2 ． 6 4 ； 另 外 ， 阳 、 阴 树脂 的工 交 和 平均 周期 制水 量在 调 整后 也 都 有 所 提 高 ] ． 一 级 除盐调整前阳树脂工交平均为 7 0 0 ． 0 mo l ／ m。 ， 阴树 脂工交平均为 1 9 5 ． 2 mo l ／ m。 ， 调整后的阳树脂工交 平 均 为7 9 0 ．2 mo l ／ m。 ，阴 树 脂 工 交 平 均 为 2 2 0 ． 4 mo l ／ m。 ，表 3 ～ 5给 出了具 体 结果． 表 3试 验调 整前 、 后 一 级 除 盐 系统 运 行 效 果 比 较 T a b l e 3 Op e r a t i o n c o mp a r i s o n b e f o r e a n d a f t e r a d j u s t me n t f o r f i r s t — l e v e l d e s a l i n a t i o n s y s t e m 表 4试验 调 整 前 、 后 一 级 除 盐 系统 再 生 酸 碱 用量 比较 Ta bl e 4 Compa r i s on of r e ge n e r a nt a c i d a n d a l ka l i c o n s u mp t i o n b e for e a n d a f t e r a d j u s t me n t i n f i r s t - l e ve 1 de s a l i n a t i o n s y s t e m 试 验 调 整 再生 剂用 量／ L 再 生剂 质量 百分 数／ ％ 再 生 比耗 周 期制 HC I N a OH HC t N a OH 酸耗碱耗水 量／t 调整 前1 4 0 0 9 0 0 3 ． 0 ～5 ． 0 3 ． 0 ～5 ． 0 2 ． 2 4 3 ． 9 3 2 6 2 2 调整 后 9 6 0 5 5 0 2 ． 0～2 ． 5 1 ． 5 ～2 ． 0 1 ． 4 9 2 ． 6 I 3 1 2 4 表 5试 验 调 整 前 、 后 一级 除 盐 系统 生 产 成 本 比较 Ta b l e 5 Pr o d u c t i o n c o s t c o m p a r i s o n b e for e a n d a f t e r a d j u s t me n t f o r f i r s t - l e v e l d e s a l i n a t i o n s y s t e m L／ t 1 ． 5调 整试 验效 果 分析 由表 4 ， 5的数据分 析 可知 ， 进 行调 整试验 后 ， 再 生 流量 、 再生 剂浓 度更 加合 理 ， 反洗 、 正 洗流量 减少 ， 再 生水耗 降低 ． 而且 ， 最 明显 的效果 是一 级除 盐系统 再 生酸 、 碱用 量 在 调 整 后 明显 下 降 ， 每 吨 除 盐 水 的 1 0 6 电 力 科 学 与 技 术 学 报 2 O l O年 9月 酸 、 碱用 量分别下 降了 4 1 ． 5 ％和 4 7 ． 1 ． 如果按 2 0 0 7年酸 、 碱 用量各 8 0 0 t 计 ， 则 经过调 整试验 后 每 年 可节 约 的 酸 、 碱 费 用 分 别 为 ： 节 约 购 酸 费 用 ： = = 8 0 0 4 1 ． 5 4 0 0 = 1 3 2 8 0 0元 ， 节 约购 碱 费 用 一 8 0 0 4 7 ． 1 6 0 0 =2 2 6 0 8 0元 ． 2 结论 1 )一 级除盐 系统酸 、 碱再生 剂质 量百 分数 分别 为 2 ． O ～2 ． 3 和 1 ． 5 ～2 ． 0 时 ， 可 以保证 再生 时间和再 生质 量． 2 )小反洗再生时应保证阳床再生时间 4 0 mi n 、 阴床再 生时间 5 0 mi n以上 ； 而大反洗再 生时 ， 则应 保 证 阳树脂再 生时间 7 0 mi n 、 阴树脂再 生 8 0 m i n以上． 3 )再 生 过 程 中 ， 在 进 酸 碱 前 要增 加 预 喷 射 步 骤 ， 碱 预 喷 射 时 还 要 打 开 蒸 气 门 ， 预 喷 射 1 5～ 2 0 mi n阴床 上部 树 脂 被加 热后 ， 再 打开 进 酸 碱 门 ， 否则阴床上层树脂水温基本无变化， 这一点在冬季 气 温较低 时尤 为重要． 4 )经过优 化 调 整后 ， 酸碱 耗 降低 ， 每 年 仅 减 少 酸碱 用量 一项就 可节约 资金 3 5 ． 8 8 8万元． 参考 文献 ： [ 1 ]毛正 中， 马永红 ， 彭祥维．全膜处理除盐法 的技术经济 分析 [ J ] ．电力科学与技术学报 ， 2 0 0 7 ， 2 2 ( 2 ) ： 9 7 — 1 0 0 ． M A0 Z h e n g - z h o n g， M A Yo n g — h o n g， P ENG Xi a n g — we i ．Te c hn i c a l a n d e c on omi c an a l ys i s a b out i nt e gr a t e d me mb r a n e d e i o n i z a t i o n s y s t e m[ J ] ． J o u r n a l o f E l e c t r i c P o we r S c i e n c e a n d Te c h n o l o g y ，2 0 0 7，2 2 ( 2 ) ：9 7 一 1 0 0 ． [ 2 ]任保伸 ， 赵亚辉．离子交换除盐水系统优化方案 [ J ] ．河 北 化 工 ， Z 0 0 8 ， 3 1 ( 2 ) ： 6 1 — 6 2 ． REN B a o - s h e n 。ZHA0 Ya — h u i ． I o n - e x c h a n g e d e s a l i n a — t i o n wa t e r s y s t e m o p t i mi z a t i o n p r o g r a m [ J ] ． He b e i C h e mi c a l E n g i n e e r i n g a n d I n d u s t r y ， 2 0 0 8 ， 3 1 ( 2)： 6 1 — 62 ． [ 3 ]张建福 ， 曾琦 ， 张君喜．离 子交换设 备运行恶 化的原 因 分析及处理口] ． 工业水处理 ， 2 0 0 8 ， 2 8 ( 4 ) ： 7 1 — 7 4 ． ZHANG J i a n - f u ，Z HEN Qi ，Z HANG J u n ． 】 【 i ． Th e a — na l y s i s a nd t r e a t me nt a bo ut i o n - e x c ha n ge e qu i pme nt u n — d e r d e t e r i o r a t i o n o p e r a t i o n [ J ] ．I n d u s t r i a l Wa t e r T r e a t — me n t ，2 0 0 8 ，2 8 ( 4 )：7 1 - 7 4 ． [ 4 ]郭军科 ， 卢立秋 ， 宋卓．双室双 层浮动床 除盐工艺 优化 调整口] ．宁夏 电力 ， 2 0 0 9 ( 5 ) ：6 4 — 6 6 ． GU0 J u n — k e ，LU Li — q i u ，S ONG Z h u o ．Op t i mi z i n g a d — j u s t o f d o u b l e c h a mb e r d o u b l e - d e c k b e d d e s a l i n a t i o n p r o c e s s [ J ] ．N i n g x i a E l e c t r i c P o w e r ，2 0 0 9 ( 5 ) ： 6 4 — 6 6 ． E s ]李长 志，段波．化学除盐 制水 系统再生 酸、 碱耗 高的原 因及对策 [ J ] ．华电技术 ， 2 0 0 8 ， 3 0 ( 1 2 ) ： 1 4 — 1 7 ． LI Ch a n g — z h i ， DUAN B o ． Th e r e a s o n o f h i g h c o n s u m p — t i o n o f a c i d a n d a l k a l i f o r d e s a l t i n g c h e mi c a l wa t e r h a n — d l i n g s y s t e m a n d t h e c o u n t e r me a s u r e s[ J ] ． Hu a d i a n Te c h n o l o g y ， 2 0 0 8 ，3 0 ( 1 2 ) ： 1 4 — 1 7 ． [ 6 ]徐玲 ， 马永红 ， 彭祥维．凝 结水处 理中汽轮机 油对阴树 脂的污染及 复苏工艺 [ J ] ． 电力科 学与技 术学报 ， 2 0 0 9 ， 2 4 ( 3 ) ： 7 7 - 8 1 ． XU Li ng， M A Yo ng — ho ng， PENG Xi a n g- we i ． Ani o n e xc h a ng e r e s i n p ol l u t i o n by t ue bi ne oi l an d i t ’ s r e c ov e r y i n c o n d e n s a t e wa t e r t r e a t me n t s y s t e m[ J ] ． J o u r n a l o f E — l e c t r i c P o we r S c i e n c e a n d Te c h n o l o g y ， 2 0 0 9，2 4( 3) ： 7 7 - 8 1． [ 7 ]胡克华，徐斌．优化 改造 除盐水 工艺 提高 除盐 水品质 口] ．广东化工 ， 2 0 0 9 ， 3 6 ( 7 ) ： 1 7 7 — 1 7 8 ． HU Ke — hu a。XU Bi n．M o di f i c a t i o n a nd opt i mi z a t i on of t he d e m i n e r a l i z e d wa t e r t e c hn ol og y t o i mpr ov e t h e q ua l — i t y o f d e mi n e r a l i z e d wa t e r [ J ] ．Gu a n g d o n g C h e mi c a l I n — d u s t r y， 2 0 0 9， 3 6 ( 7 ) ： 1 7 7 一 I 7 8 ． [ 8 ]王冬 ， 颜芳．双室满室床制除盐水工艺技术研究 与应用 [ J ] ．大氮肥 ，2 0 0 9 ， 3 2 ( 1 ) ： 5 7 — 5 9 ． W ANG Do n g， YAN Fa n g ． S t u d i e s a n d a p p l i c a t i o n o f d o u b l e c h a mb e r - f u l l b e d w a t e r d e s a l t i n g t e c h n o l o g y [ J ] ． La r ge S c a l e Ni t r og e no us Fe r t i l i z e r I n dus t r y， 2 0 09，3 2 ( 1)： 5 7 — 5 9．