摘要：通过西安西联供热工程中的浮动床实际应用，介绍浮浮动床阳离子交换器设备特点，以及设备运行期间出水情况，同时在文中分析了在调试阶段需注意的几项技术问题，以防止因方法不当，对设备造成出水水质下降甚至设备损坏事故。
关键词：浮动床；树脂；填装高度；出水碱度；非碳酸盐硬度
1.浮动床阳离子交换器设备特点
浮动床内部空间较小。进水方式为下进上出，设备运行时，由于水力筛分的结果，使得颗粒较小的树脂排列在床层上部，颗粒较大的树脂排列在床层下部，进入双室浮动床的水首先接触颗粒大的树脂，使床层阻力较小，压差平稳，其水力特性得到改善。大约70％～80％的树脂在上部形成压紧层，其余树脂在室内下部形成悬浮层（即水垫层）。【1】所以浮动床的运行流速比较高，一般在30m/h－50m/h。由于浮动床的水流方向原因，树脂层在运行过程中水流速过低后（小于10 m/h），会造成树脂层乱层，破坏工作层，导致出水水质下降。在浮动床运行后期，流速降低或设备停运时，会造成交换器提前失效，制水周期缩短【1】。
2.浮动床床阳离子交换器结构特点
西安西联供热工程弱酸阳离子交换器采用的是浮动单室床，进水方式为穹型孔板加级配石英砂垫层。出水装置为多孔挡板加单头不锈钢水帽。采用对流再生方式，再生剂为HCL，进酸管路设置在过滤器出水管，再生排液管为倒U管。石英砂垫层顶部距水帽挡板约2.8m，运行树脂高度为2.5m，惰性树脂层高度约0.2m，材料为EPC。交换器均采用D113型大孔弱酸性阳离子交换树脂.
3．调试期间需注意技术问题
3.1石英砂处理
在床体添加石英砂时，需根据床体内部实际高度进行填装，必要时需做高度调整。在浮动床中，级配石英砂垫层起到平均分配进水作用。在处理石英砂时，需将其反洗干净，以防至影响出水水质。在反洗时，必须采用开人孔方式进行石英砂反洗工作，如果采用通过反洗排水管进行反洗排放，石英砂中部分细小机械杂质将会将浮动床出水水帽缝隙堵住，造成在再生阶段，部分水帽因缝隙堵塞造成再生偏流，以致树脂再生不彻底，影响出水水质，降低制水周期。在对石英砂垫层进行反洗前，需先进水将其浸泡1－2小时，石英砂经过浸泡后，消除了1－2mm石英砂表面张力大现象。更有利于反洗。反洗初期时，将进水量控制在最小，以防止进水量过大对垫层产生较大水力冲击，导致石英砂乱层现象。待人孔出水后，缓慢将进水量加大，进水流速控制在10－15m/h（约50－75t/h），当反洗出水水质澄清无杂质后，停止反洗。
3.2弱阳树脂填装工作
3.2.1浮动床树脂填装工作
弱阳树脂具有失效时体积变换较大特点，D113型树脂钠型体积膨胀率为60－65％，钙镁体积膨胀率为10－30％【2】。弱阳树脂在运行期间只是对暂时硬度具备去除能力，对非碳酸盐硬度和中型盐基本无交换能力。西安西联供热工程中弱酸浮动床内部高度为2.8m，设计运行树脂高度为2.5m，惰性树脂层高度约0.2m。考虑到树脂失效后体积变化率，在首次填装工作时将床体装至2.1m，添加0.2m惰性树脂，预留0.5m的高度作为膨胀空间。在浮动床失效后，观察膨胀高度。在经历两次失效后，发现树脂膨胀高度约20－30cm。在此种情况下，尚有20cm的高度作为浮动床的水垫层预留空间。在浮动床刚刚投运时，进水流量达到70t/h（流速约15m/h）时，便可成床，处可以观察到树脂在上部形成压紧层，其余树脂在室内下部形成悬浮层（即水垫层）。在首次投运时，进水流量在180t/h以上时，树脂层被全部托起，于下视镜处可以观察到整个树脂的分界面位于石英砂顶部约50cm。随着运行时间的增长，下部树脂转换为钙镁型，树脂便下落，树脂均匀地成扰动状态，形成树脂与水共存的悬浮层。而上部树脂依然成被压实状态。
在掌握树脂失效膨胀率后又补加了10cm的树脂，失效后预留10cm的高度作为浮动床的水垫层预留空间，结果出水水质良好，制水周期达到设计要求。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆水垫层合理，避免了树脂因填装高度不合理造成设备首挤压损坏，同时在最大程度上降低了因落床而产生乱层现象的可能性。
3.3弱阳树脂反洗工作
西安西联供热工程浮动床采用的D113型树脂颗粒度较好，树脂机械强度大，破碎程度较低。由于是单室浮床，所以采用体外反洗方式，利用擦洗罐进行水气混合反洗。在设备首次投运前，需对树脂进行反洗，以便将碎小树脂反洗出来，便于降低运行压差。同时，由于浮动床进水流向特点，会使得颗粒较小的树脂排列在床层上部，如果存在过于细小及破碎的树脂进入出水水帽，造成缝隙堵塞现象，以致出水阻力增大，设备处理降低。同时，因水帽被堵塞，会发生再生时，再生液分配不均匀，树脂再生不彻底，影响出水水质，降低制水周期。
4．浮动床运行期间特点及需注意技术问题
4.1运行期间特点
（1）不会出现偏流、穿透现象
浮动床一突出优点是在树脂层中几乎不会出现穿透现象，它能够自身调节，自动消除偏流。因为当双室浮动床趋于形成穿透而发生偏流时，局部水流速度就会过高，此时周围的树脂就会随水流涌向偏流处填补这部分区域，使床层趋于平整，从而避免了穿透、偏流的发生，保证了交换器的出水水质。
（2）具备逆流再生的优点
浮动床采用的是逆流再生工艺。再生时，全部新再生液自上而下通过弱阳树脂，树脂得到了充分再生，使其有了很高的再生度。
（3）运行情况
西安西联供热工程弱阳浮动床的水源为市政自来水，硬碱比略大于1，存在非碳酸盐硬度。在设备刚投运时，设备处理在120－145t/h。可以测定出水酸度在0.05mmol/L左右，出水硬度约为原水中非碳酸硬度。在处理500－1000t后，出水碱度上升到0.1-0.2mmol/L，此后出水碱度较长时间维持在0.5mmmol/L以下，出水硬度同原水非碳酸盐硬度与出水碱度之和接近。处理6500－8000t后，出水碱度上升至0.6mmmol/L，出水硬度也上升，出水硬度升高的数值与出水碱度接近，此时床体接近于失效，再处理400－500t水后，出水碱度上升至1.0-1.5 mmmol/L，硬度也上升，此时树脂交换层被穿透，床体失效。
（4）再生
弱阳浮动床再生时，控制好再生排放水门的开度，使床体保持0．05～0．06 MPa的压力，使再生液在床内分布均匀，树脂转型彻底。在计算完理论进酸量后，调整再生流量与再生浓度，与到U管排液门处测定再生排液pH值。再生排水一直为中性，当测定排水成酸性后，停止进酸，记录此时进酸总量。
（5）运行期间需注意问题
由于浮动床在运行时树脂是呈被托起状态，所以在运行阶段避免设备频繁起停或运行流速过低（小于10m/h）【2】，以防止树脂在落床时发生乱层现象，尤其是在设备运行中后期，落床后重新投运后，出水水质下降，造成交换器提前失效。
5．总结
本文阐述了弱酸阳离子浮动床在调试工作期间工作注意事项与运行期间设备特点等方面，其中包括石英砂填装、弱酸阳离子树脂填装工作、再生、设备运行流速与差压控制等。为此类设备在调试与运行工作方面上提供了一些实际中的经验，希望能对进行此方面工作的人员起到一些参考意见。
参考文献：
[1]《双室浮动床离子交换除盐系统的特点及调试》天津电力建设公司（天津300161）苏志林、魏乃茂
[2]《火力发电厂水处理及水质控制工程》第二版 武汉大学 李培元 主编
[3]《单元制双室双层浮动床的应用原理和特点分析》《工业水处理》2002年11期 齐鲁石化公司胜利炼油厂 丁书东 常祖军
论文作者:董义,傅海鹏,张高铭
论文发表刊物:《电力设备》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/18
标签：树脂论文; 硬度论文; 碱度论文; 设备论文; 偏流论文; 石英砂论文; 阳离子论文; 《电力设备》2017年第24期论文;