摘要：火电厂化学除盐系统中的酸喷射器的腐蚀损坏问题很普遍，因它被腐蚀而影响除盐设备运行的事故时有发生。经观察、分析发现:造成喷射器频繁损坏的主要原因是制造它所选用的材料不合适。而这个问题一直没有引起有关设计和使用单位的重视。为了解决这一问题，我们重新选用了制造喷射器的材料。经近两年的运行实践证明:选用具有优异的化学稳定性的耐腐蚀材料——聚四氟乙烯制造喷射器，是解决化学除盐系统酸喷射器腐蚀损坏的一个好方法。
关键词：使用单位；喷射器；化学除盐系统；腐蚀损坏；聚四氟乙烯；工作流体；化学稳定性；火电厂；实践证明；耐腐蚀材料
前言
火电厂化学除盐系统中的酸喷射器的腐蚀损坏问题很普遍，因它被腐蚀而影响除盐设备运行的事故时有发生。经观察、分析发现:造成喷射器频繁损坏的主要原因是制造它所选用的材料不合适。而这个问题一直没有引起有关设计和使用单位的重视。为了解决这一问题，我们重新选用了制造喷射器的材料。经近两年的运行实践证明：选用具有优异的化学稳定性的耐腐蚀材料—聚四氟乙烯制造喷射器，是解决化学除盐系统酸喷射器腐蚀损坏的一个好方法。喷射器是化学除盐系统里离子交换器再生时使用的一种液体混合装置。它的工作流体是除盐水，引射流体是25～30%的工业盐酸。
1 酸喷射器腐蚀的基本情况
我厂原用喷射器系用ICr18NigTi不锈钢制造(此材料制作的喷射器在电厂使用较广泛)。运行中喷射器的腐蚀损坏频繁；腐蚀一般在运行一周后就较明显，一个月左右就会发生因喷嘴腐蚀损坏导致喷射器不能正常运行；由于喷咀的腐蚀损坏，每年消耗喷咀三个左右，造成较大的优质钢材浪费。以后，如果在新喷咀安装以前，预先对喷咀外表面涂环氧树脂防腐，只能勉强维持使用十个月左右，且这段时间里的维护工作量大，没有从根本上解决问题。腐蚀的主要部位是，喷射器接受室里的喷咀外锥面。腐蚀的外观表现是：一些沿流体运动方向的条状和针状腐蚀坑，喷头、喉管和焊缝等处不同程度地被腐蚀；其中喷头腐蚀最严重，形成锯齿状，特别严重时，喷阻的头部被腐蚀掉。造成酸喷射器腐蚀损坏的主要原因是，由于ICr18NigTi不锈钢根本就不耐盐酸溶液腐蚀，而喷射器工作时接受室是负压，此处盐酸浓度很高(几乎与吸入的盐酸浓度相同)。因此喷咀的外锥面极易腐蚀，又因为喷咀头部截面小，再生液流速高，故此处冲刷腐蚀特别严重，且腐蚀坑有方向性。
2 聚四氟乙烯材料制作喷射器
为了彻底解决喷射器的腐蚀损坏问题，经筛选，决定用聚四氟乙烯材料制作喷射器，因为这种材料具有非常优良的耐腐蚀性，几乎可以抵抗所有化学介质的腐蚀。由于这种材料在加工毛坯时存在一些具体困难，所以没能用它作整个喷射器。同时考虑到喷咀腐蚀最严重、最易损坏，就先用聚四氟乙烯做了一个喷咀。
在聚四氟乙烯喷咀使用近二年的时间里，酸喷射器运行正常，没有发生因喷射器腐蚀损坏而引起的除盐系统不能正常工作的问题。检修时拆下喷咀检查，外锥表面光滑、无腐蚀迹象；但ICrisNigTi不锈钢部件有腐蚀，原来的喷咀腐蚀损坏问题得到了解决。
聚四氟乙烯材料与ICr18NigTi不锈钢材料喷咀相比，聚四氟乙烯化学稳定性好，耐腐蚀力强，大大提高了喷咀的使用寿命，使用聚四氟乙烯每年可节约用Icr18NigiT元钢加工喷咀的材料费和加工费1200元左右。同时，大大减少了检修，维护工作量。而聚四氟乙烯材料比ICr18NigiT不锈钢机械加工容易得多。用聚四氟乙烯材料制作酸喷射器，可以彻底解决它的腐蚀损坏问题。如果聚四氟乙烯原材料形材能够解决的话，所有的喷射器部件都用它制造则效果更好。同时建议设计和使用单位在涉及盐酸(或一些别的强腐蚀性介质)时，可以多多考虑使用这种材料。
3 化学一级除盐系统设备的设置原则
（1）H 离子交换器设在强碱 OH 离子交换器之前。其原因为：一是强碱 OH 离子交换树脂交换容量低，在酸性水（氢交换水）中离子交换反应的效率高；二是原水先经 H 离子交换，生成的H2CO3可用脱碳器除去，减少了强碱 OH 离子交换器的负荷；三是若原水先经氢氧型阴离子交换器，则会产生氢氧化钙沉淀。
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（2）除碳器应设在 H 离子交换器之后、强碱 OH 离子交换器之前。这样可以有效地将水中 HCO3-以 CO2形式除去，以减轻强碱 OH 交换器的负担和降低碱耗。当原水碱度≤0.6 mmol/L 时可不设。综上所述，最简单的化学一级除盐系统为：原水→H 型阳离子交换器→除碳器→强碱 OH 型阴离子交换器→除盐水。
（3）经过一级化学除盐后，水中几乎不含游离 CO2或 HCO3-，因此在二级除盐系统中不再设置除碳器。
（4）为实现水的深度除盐，除采用多级阳、阴离子交换反应的系统外，还可采用一级除盐系统加混床。在混床内，实现了无穷多级的阳、阴离子交换反应，由于反离子作用极小，这种反应相当彻底，出水质量较好。对于除硅要求高的水也应采用带混床的除盐系统。
（5）当原水水质差，一级除盐系统的交换器运行周期短，酸、碱耗大时，可以采用强、弱型树脂联合应用工艺。该工艺发挥了弱型树脂交换容量高，再生效率高的特点，扩大了化学除盐适用的水质范围。一是当原水中强酸阴离子含量较高时，在系统中增设弱碱 OH 交换器，利用弱碱树脂交换容量大、容易再生等特点，提高系统的经济性。弱碱 OH 交换器应放在强碱 OH 交换器之前。二是当原水碳酸盐硬度比较高时，在除盐系统中增设弱酸 H交换器，弱酸 H 交换器应置于强酸交换器之前[1]。
3 一级除盐设备设置
根据原水的水质品质，选用不同的一级除盐设备。我厂化学一级除盐设备采用阴阳双室浮动床加除碳器。
（1）双室床是在交换器中加一块多孔板将交换器分隔成上、下两室，弱、强树脂各处一室，强型树脂在下室，弱型树脂在上室，这样就避免了因树脂混层带来的问题。上、下两室间通常装有带双向水帽的多孔板，以沟通上、下室的水流。为了防止细碎的强型树脂堵塞水帽的缝隙，可在强型数脂的上面填充密度小而颗粒大的惰性树脂层。在此种设备中，由于下室中是装满树脂的，所以不能在体内进行清洗，需另设体外清洗装置。清洗周期取决于进水中悬浮物含量的多少和设备再工艺流程中的位置，一般是10～20 个周期清洗 1 次。
（2）除碳器设在阳双室浮动床之后，阴双室浮动床之前，这样可以有效地将水中的碳以 CO2形式除去，以减轻强碱 OH 交换器的负担和降低碱耗。
（3）浮床运行时水流自下而上，同时将整个树脂层托起，离子交换反应是在水向上流动的过程中完成。树脂失效后，停止进水，使整个树脂层下落，再生时，再生液流动方向自上而下。由于浮床内树脂是基本装满的，没有反洗空间，故无法进行体内反洗。当树脂需要反洗时，需将部分或全部树脂移至专用清洗装置内进行清洗。经清洗后的树脂送回交换器后再进行下一个周期的运行[2]。
（4）浮床的工艺特点：一是浮床成床时，为了使成床保持原床层状态，水流不宜缓慢上升，应使其流速突然增大。在制水过程中，应保持足够的水流速度，不得过低，以避免出现树脂层下落的现象。为了防止低流速时树脂层下落，可在交换器出口设回流管。此外，浮床制水周期中不宜停床，尤其是后半周期，否则会导致交换器提前失效。二是由于浮床制水时和再生时的液流方向相反，因此，与逆流再生离子交换器一样，可以获得较好的再生效果，再生后树脂层中的离子分布，对保证运行时出水水质也是非常有利的。三是浮床除了具有对流再生工艺的优点之外，还具有水流过树脂层时压头损失小的特点。这是因为它的水流方向和重力方向相反，在相同流速条件下，与水流从上至下的流向相比，树脂层的压实程度较小，因而水流阻力也小，这也是浮床可以高流速运行和树脂层可以较高的原因。四是浮床体外清洗需增加设备和操作，操作更为复杂，为了不使体外清洗次数过于频繁，因此对进水浊度要求严格，一般应≤2 mg/L。
4 结语
用聚四氟乙烯材料制作酸喷射器，可以彻底解决它的腐蚀损坏问题。如果聚四氟乙烯原材料形材能够解决的话，所有的喷射器部件都用它制造则效果更好。同时建议设计和使用单位在涉及盐酸(或一些别的强腐蚀性介质)时，可以多多考虑使用这种材料。
参考文献
[1]李廷微.化学水处理系统存在问题分析及优化运行[J].工业用水与废水,2011,42(3):52-55.
[2]赵二杰,高曙光,宋丰明.化学水处理装置的优化运行及改进措施[J].工业用水与废水,2003,34(2):27-28.
论文作者:张坤
论文发表刊物:《电力设备》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/19
标签：喷射器论文; 树脂论文; 乙烯论文; 化学论文; 材料论文; 系统论文; 交换器论文; 《电力设备》2017年第15期论文;