离子交换装置_浅析阴离子交换器中排装置损坏原因及处理

　　【摘 要】本文分析了某厂水处理设备阴离子交换器中排装置损坏的原因。同时也介绍了系统设备运行中存在的隐患，并对之进行理论分析和探讨，寻找最佳的运行方式，避免设备的损坏。　　【关键词】阴离子交换器；压差；中排装置损坏
　　引 言
　　某电厂两套制水设备，而两台阴离子交换器在两个月中分别发生中排弯曲损坏事件。经分析，确认运行人员的违规操作是导致此事件发生的主要原因，并提出有效的解决办法。
　　1、电厂水处理设备概况
　　该厂水处理方式为原水（地表水）→反应沉淀池→超滤和反渗透系统→淡水箱→淡水泵→逆流再生阳离子交换器→除碳器→中间水箱→中间水泵→阴离子交换器→混合离子交换器→除盐水箱。其中阴离子交换器为顶部进水，十字支母管式布水装置；排水装置采用穹型孔板加石英砂垫层；中排装置为母支管绕丝型结构；内部装填的为213凝胶型强碱阴离子交换树脂，装填高度为2500mm；中排装置上部有200mm的压脂层。
　　水处理的离子除盐系统投运时，当阳离子交换器正洗至Na≤100μg/L，启动除碳风机，经过除碳器，向中间水箱供水，中间水箱液位达到0.7m以上时，进行阴离子交换器的充水，满水后进行正洗，当出水达到DD≤100μs/cm，Si≤100μg/L，出水合格，正式投运阴离子交换器，然后依次投运混合离子交换器，满水后冲洗出水至DD≤0.15μs/cm，Si≤10μg/L向除盐水箱供水，用作锅炉补给水。
　　2、阴离子交换器中排装置损坏情况
　　该厂#2阴离子交换器在一次再生过程中，当开始进行小反洗的步骤时，发现中排管出水中夹杂大量阴树脂，运行人员立即停止再生。随后检修人员对该设备进行内部中排装置检查时发现，#2阴离子交换器中排母管中部呈V字形弯曲，支管呈倒V字形弯曲，支管下面的支撑槽钢两面脱落，损坏严重，中排支管绕丝已拉坏，树脂从裂缝中随水流出。
　　将#2阴离子交换器损坏的中排装置更换后，检查#1阴离子交换器中排装置，中排装置完好无损，未有任何异常情况。仅仅半个月之后，检修人员发现#1阴离子交换器中树脂界面下降较多，通知运行人员停运，检查发现#1阴离子交换器中排装置严重损坏，状况比#2阴离子交换器损坏的情况更加恶劣，中排装置与外部排水管连接端的管子已经断掉，支管严重变形，绕丝管严重拉裂，而且支撑槽钢的倒角已被拉坏，附近的衬胶被撕裂，树脂从原来的中排以上200mm高出，流失至中排下近200mm处；经分析确认，树脂在再生的发生树脂流失，运行人员未能及时发现，部分树脂随再生水留至化学再生废水池内（后期检修废水池时也发现了部分流失的阴离子交换树脂）导致树脂量明显减少。
　　3、阴离子交换器中排装置损坏原因分析
　　3.1阴离子交换器中排损坏原因
　　阴离子交换器中排装置的损坏一般可能由以下五种原因造成：
　　(1)材质原因：当中排装置设计及选材不合格时，其所能承压的压力达不到额定出力时的压差，随着设备运行时间的增加，就会出现中排装置腐蚀和中排装置弯曲的现象。
　　(2)长期的超负荷运行：该厂的锅炉补给水除盐装置为一级除盐加混床，两套额定出力均为110m3/h。混床为两台，采用母管制连接，两套设备为一用一备。设备超负荷运行会导致中排装置受力超过设计值，长期运行必然会使中排装置变形，最终弯曲损坏。
　　(3)运行过程中形成树脂干层：在树脂层中有干层或气泡的情况下，反洗进水流速过高，树脂层尚未散开，树脂的流动性差，夹在干树脂层中的中间排液装置被向上托起而造成中排装置的损坏。在运行中会因树脂干层收缩，使中排装置上下产生压差，如果压差过大，就会造成中排支管的向下弯曲。离子交换器在运行中树脂会出现干层，离子交换器用进口阀调节运行流量，交换器长时间处在低压的状态下运行，最后积聚在树脂层内形成干层，从而给离子交换器中排损坏创造了基本条件，长期运行中，就会出现中排装置劳损弯曲。
　　(4)阴离子交换器再生原因：再生过程中，阴离子交换器长时间运行，树脂出现板结，树脂被压实且流动性较差，如果刚开始大反洗的水流量过大，树脂就会出现骤然膨胀，瞬间的脱力很大，导致中排装置的损坏。
　　(5)阴离子交换器再生原因：运行人员未按操作规程操作，导致意外情况的发生，致使中排装置弯曲变形。
　　3.2阴离子交换器中排装置损坏原因查明
　　由于该厂阴离子交换器中排装置支管向下弯曲，根据倒角及两台阴离子交换器的损坏情况，检查再生的流量曲线和记录及反洗时力的方向是向上的，而导致中排损坏的力应该是从上到下的，因此可以排除阴树脂在再生过程中由于反洗水流量过大造成中排损坏。通过对阴离子交换器设备的运行记录检查发现，阴离子交换器并不存在长期超负荷运行情况，基本上出力维持在100～110m3/h，而且运行时间一般在8小时左右，同时进水压力基本维持在0.4～0.6MPa，可以消除树脂产生干层的现象。而且在历年的设备检修过程中，都会安排阴离子交换器的中排装置的检查工作，从投运至此次问题出现，设备运行近四年，运行情况良好，从未发现阴离子交换器中排装置损坏的现象，综上所述，可以判断该厂阴离子交换器中排装置的损坏有可能是第五种原因造成。
　　从#1阴离子交换器的损坏现象，特别是支撑槽钢的支撑倒角的损坏受力可以看到力的方向是从上向下的，在一般情况下，离子交换器中排装置损坏一般是从长支管发生弯曲开始。
　　该厂离子交换器中排装置采用的是1Cr18Ni9Ti不锈材质，母管采用DN100的不锈钢管和支管采用DN32的不锈钢管制作而成，通过计算母管和支管的弯曲变形条件可知，即母管和支管分别在压脂层上下压差为0.07MPa和0.05MPa时就会发生弯曲，而该厂的离子交换器正常运行时进出口压差约为0.02～0.04MPa，运行中离子交换器进出口压差达到0.05MPa时设备停运，进行再生，并进行大反洗，逐渐调整进水流量将将树脂冲洗松散，得到彻底膨胀，洗至反洗排水澄清无破碎树脂为止，然后双倍再生剂量进行再生，在这种情况下，设备不会出现异常情况的发生，所以也可以排除长时间当离子交换器进出口压差超标而造成中排装置损坏的可能性。