关键词：除盐水， 混床， 树脂再生， 步序优化
1 混床整体设计说明
除盐水生产系统（SDA）离子除盐设备包括阳、阴离子交换器（阳、阴床）除盐单元及混合离子交换器（混床）除盐单元。混床作为二级离子除盐设备，置于阴床之后。
混床为圆柱形压力容器，选用强酸性大孔径均粒D001型阳离子交换树脂，层高500mm；选用强碱性大孔径均粒D201型阴离子交换树脂，层高1000mm；惰性树脂层高300mm。【1】判断混床是否失效以该床出水水质为准，要求：电导率＜0.15μS/cm；可溶性硅＜20μg/L；钠＜5μg/L；6.0＜pH＜8.0。
在系统调试过程中，发现混床制水量在15000m3/h左右时，硅浓度超标，但其余指标仍处于合格范围内，导致混床失效。且有时混床再生过程中，无法实现一次成功。周期制水量偏低或再生不稳定，将增加运行人力，增加酸碱药剂及自用水的消耗，增加系统运行成本。
2 树脂再生的过程分析
离子交换过程是在水中离子与离子交换树脂的可交换基团间进行的。树脂的可交换基团不仅处在树脂颗粒的表面，而且大量的处在树脂颗粒内部，当树脂与水接触时，会在树脂颗粒表面形成一层很薄的不流动的边界水膜。
离子交换过程是比较复杂的，不仅仅是离子间交换位置，这其中还有离子在水中和树脂颗粒内部扩散的过程。树脂再生系统中的树脂分离工艺以及空气擦洗、反洗、进再生液再生、再生后的正洗等步骤出现问题都会影响再生后树脂中可交换基团与水中离子的交换过程。
3 原因分析
该型号混床采用上端进碱，下端同时进酸，中间排水的分流再生方式。由于混床出水pH值正常，在6.9左右，基本排除硅污染的情况。从混床窥视孔中对阴树脂及阳树脂进行观察，发现阴树脂为浅黄白色，阳树脂为浅棕色，颜色正常，可排除铁离子污染。通过观察分析现场混床再生步骤及设备切换状态，发现混床再生步序本身存在较多不合理性，导致混床最终出水不符合预期。
综合分析，有以下几方面原因：
a、反洗不彻底，进行反洗程序时未能将树脂中的杂质彻底冲出；
b、阴阳树脂分层效果不理想，树脂层内相互参杂性；
c、混床再生过程中，树脂再生不充分；
d、混脂效果不理想，将直接制约混床的总体制水量及出水效果。
4 树脂再生流程调整
针对以上原因，现对混床再生步序表操作步骤进行优化分析。混床再生步序表如附表1。
附表1：混床再生步序表
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注：●代表开阀操作，○代表关阀操作
4.1 反洗分层
该步骤主要有两个功能，一是反洗出树脂中的杂质，二是实现混床中的阴阳树脂分层，为进酸、碱步骤做准备。混床长时间运行，怀疑底部积累有大量硅酸根容易，反洗流量不足，不足以将硅酸根容易反洗出混床。按设计数据，反洗流速为10m/h，根据混床本体参数，计算可得反洗流量为31.4m3/h，按此流量无法使树脂达到100%的膨胀率，需调大反洗流量。反洗流量较大时，树脂磨损较严重，将影响树脂床的整体使用寿命。根据现场情况确认，逐步调大流量至45m3/h时，树脂层膨胀至上部窥视孔，此时膨胀率在100%左右，反洗14min后，逐步调小反洗流量直至反洗结束，以便树脂沉降分层，整个过程无跑脂现象，分层效果较好，满足反洗设计要求。
4.2 酸碱控制
根据离子交换除盐理论,树脂交换基团的再生度与交换基团和酸碱再生液的接触时间成正比，即酸碱液在床内的滞留时间长有利于离子的彻底交换。为保证阴阳离子交换树脂充分再生，增大氢离子与树脂的接触时间，降低酸碱溶液的流速。在总酸、碱用量不变的前提下，使得树脂充分活化。调节进酸碱流量至15m3/h，严格按设计值调节碱液浓度为4%左右，酸液浓度为5%左右。
4.3 树脂混合
混脂前的整体清洗步骤，需增大冲洗流量，确保混床内酸碱充分置换完毕，将树脂水内H+、OH-彻底洗出，冲洗水量应达到3倍树脂体积。并应延长酸碱置换时间，置换用水量应到2倍树脂体积。
经反复实际验证，混脂时，混床内液位需在树脂层以上30cm左右高度，调节混脂时间至40S，此时混脂效果较好，满足设计要求。
5 结论
通过上述改进措施后，混床均能实现一次再生合格，周期制水量明显提升，出水水质满足设计要求：电导率0.08μS/cm左右，可溶性硅7μg/L左右。现场调试人员，按现场试验结果，对SDA混床树脂再生程序进行整体优化，并将操作流程固化进典操票中。
本文针对福建福清核电厂一期工程SDA系统调试过程中的混床树脂再生问题进行了详细的阐述和剖析，解决了混床树脂再生不合格及再生不彻底的根本问题，并对混床再生步序表进行了优化。上述分析及操作方法对以后类似系统的调试，具有一定的借鉴意义。
参考文献:
[1] 中国核电工程有限公司．FQ017SDA002B30845GN（除盐水生产系统手册第2-5章B版CFC）．
论文作者:解建勇,,牛敏
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年23期
论文发表时间:2020/5/8