混床出水电导率超标原因分析及处理

1 机组概况

内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司（以下简称托克托电厂）一期工程装机容量为2×600 MW，汽轮机为一次中间再热、单轴、三缸、四排汽、双背压冲动凝汽式汽轮机。锅炉为哈尔滨锅炉有限责任公司制造的亚临界、一次中间再热、单炉膛平衡通风、控制循环汽包锅炉，型号为HG-2008/17.4YM5型，最大连续蒸发量2008 t/h，额定蒸发量1757 t/h。一期锅炉补给水处理原水为黄河水，系统采用反渗透预脱盐，再经离子交换除盐设备处理，保证出水达到除盐水水质标准。离子交换除盐设计为两列：一列为一级除盐设备加混床；一列为一级混床加二级混床，设计出力为2×150 t/h。一期锅炉补给水制水流程如图1所示。

2 存在的问题分析

2.1 阳床运行压差异常增大

2010-05-11，阳床运行压差异常增大，进水压力达0.62MPa，出水压力为0.24MPa，最大出水流量达97 t/h，比正常流量至少降低约30 t/h。阳床正常运行基本参数见表1所示[1]。

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表1 阳床正常运行基本参数

  

进水压力/MPa出水压力/MPa树脂装填量/mm树脂型号流量/th-1阴床出水电导率/（μS·cm-1）0.35～0.40 0.30～0.35直径2500，层高1200 001×7型强酸树脂120～150 0.10～0.50

由表1数据可知，阳床压差和流量与正常运行参数差别较大。虽然一级除盐设备出水水质合格，但阳床进出口压差较大，仍无法正常运行，随即停运检查分析。

（1）系统通过反渗透装置进行预脱盐处理，因此阳床运行周期相对较长，以120 t/h的流量运行连续15 d再进行再生处理，正常再生时仅对阳床进行小反洗，经过15个再生周期进行1次大反洗。阳床周期运行时间较长，可能造成树脂过度压实，树脂颗粒间的缝隙减小，水流阻力增大，压力损失增大，导致进水压力升高，流量减小。

针对一级除盐设备出水电导率正常、二级混床出水电导率超标的问题，分析可能原因如下。

（4）自2002年6月开始，除再生处理外，阳床基本处于连续运行状态，截至阳床进水压力增大时已大流量运行约8 a。在阳床制水和再生过程中，由于树脂离子形态反复发生变化，引起颗粒不断膨胀和收缩，导致颗粒产生裂纹。同时树脂在使用过程中受摩擦、挤压以及周期性转型的影响，进一步造成树脂颗粒破裂，机械强度下降。磨损严重的树脂颗粒间缝隙变小，致使进水压力增大，流量减小。

（3）反洗时，阳床出水石英砂垫层出现乱层，部分小颗粒石英砂进入大颗粒石英砂中，导致出水阻力增加，阳床进出水压差增大，流量减小。

基于上述可能原因逐一进行排查：首先，对阳床进行再生处理，同时进行大反洗，再生处理后投运阳床，此时最大进水流量达130 t/h，进水压力为0.50MPa，运行1 d后，进水流量降至100 t/h，进水压力升高为0.60MPa，说明树脂被过度压实并非是阳床入口压力升高的主要原因。然后，拆解阳床出入口管道及阀门进行检查，发现管道衬胶和阀门阀芯均完好，因此排除了管道和阀门堵塞的可能。最后，取出阳床树脂进行检查，同时对石英砂垫层做了检查，未发现石英砂垫层存在问题，但树脂的圆球率远不满足要求，所有树脂都不是完整的颗粒，用手指轻轻一搓立即变成树脂粉末，表明树脂已经严重老化，不能继续使用。

在人性本善的基础上，王阳明认为仁义礼智、四端之心是人所固有的良知良能，是道德产生、道德行为发生的基础，这里的道德更多的是一种善行的张扬和善性的实践。休谟从社会资源的稀缺性和人的自然本性角度考虑，认为人的自然本性是为了满足个人的需要，获得自己的快乐，但是这种私心的发展必然不利于整个社会的可持续和稳定发展，所以在这种“自私”的基础上必须产生一种道德去平衡人性和社会之间的关系，这里的道德更多的是一种行为约束。

2.2 混床出水电导率超标

为了不影响正常制水，2010-07-22，将原阳床树脂全部更换为新的凝胶型阳树脂（型号为001×7型），共计254袋（25 L/袋）。第1次更换阳树脂后，进行使用前预处理和再生处理，阳床投运后，进水压力为0.42MPa，出水压力为0.38MPa，运行流量正常，除盐系统出水水质合格。

对混床树脂重新进行再生处理，投运后混床出水电导率并未好转，仍不合格。考虑可能是二级除盐混床运行时间较长，树脂性能变差，导致出水水质不满足二级除盐水的标准要求。随即分别切换至2号混床+1号混床和2号混床+3号混床方式运行，二级除盐设备出水电导率恢复正常。即使2号混床出水电导率偏高，二级除盐设备出水水质仍然合格，因此可以确定二级混床运行正常，排除二级混床树脂存在问题的可能性[3]。投运2号混床时除盐系统出水水质监测数据见表3。

  

图1 一期锅炉补给水制水流程

3 混床出水电导率超标原因分析及处理

3.1 原因分析

（2）由于阳床出水阀门胶皮阀芯或出口衬胶管道脱落导致管道堵塞，造成阳床进水压力升高，流量减小。

3.1.1 混床树脂失效

2017年6月，被告人颜某无证驾驶一辆三轮摩托车行驶在娄底市娄星区某小区的人行横道地段时，将正在人行横道上过马路的刘某及其妻子唐某撞倒在地，导致刘某当场死亡，唐某因抢救无效于事发12天后死亡。最终经法院判决，颜某因犯交通肇事罪，被判处有期徒刑1年。

但运行不到半年，除盐水制水系统水质超标。2010年12月中旬，一级除盐设备出水电导率不超标，二级除盐设备（1号混床和3号混床）出水电导率超标（大于0.2μS/cm）[2]。第1次更换阳树脂后除盐系统出水水质监测数据见表2。

3.1.2 阳床树脂失效

一种可能是阳床树脂受到氧化剂氧化，最常见的氧化剂是水中活性氯。当水中活性氯质量浓度为0.6～0.7mg/L时，强酸阳离子交换树脂即发生明显氧化，因此要求进入反渗透装置的水中活性氯质量浓度应小于0.1mg/L[4-5]。托克托电厂一期锅炉补给水制水系统中虽然添加了氧化型杀菌剂次氯酸钠，但在进入反渗透系统前已与还原剂亚硫酸氢钠发生反应，余氯很少（见表4），再经过反渗透膜处理工艺后，余氯更少。因此可以排除阳床树脂被反渗透出水中余氯氧化的可能。

另一种可能是阳床树脂再生时受到盐酸中余氯氧化。根据盐酸入厂化验报告可知，盐酸中未检测到余氯，因此因再生使阳床树脂受到氧化的可能性较小。

 

表2 第1次更换阳树脂后除盐系统出水水质监测数据

  

注：1）制水量为累计数据，当树脂再生后，制水量从0开始重新累计。

 

2010-07-28 2010-08-07 2010-09-05 2010-09-22 2010-10-06 2010-10-22 2010-10-29 2010-11-24 2010-11-29 2010-12-13 2010-12-16 2010-12-18 2011-01-01 2011-01-04 2011-01-16 2011-01-28 0.163 0.424 0.703 0.095 0.164 0.194 0.102 0.160 0.220 0.124 0.132 0.140 0.155 0.185 0.174 0.157 0.06625 051 0.064 0.057 11 275 81 427 0.049 0.051 50 847 77 320 0.068 0.062 0.139 0.155 0.198 0.210 94 079 107 273 26 253 37 061 45 648 53 735 0.22621 965 0.207 0.270 0.237 0.202 77 753 85 840 109 279 140 983

 

表3 2号混床投运时除盐系统出水水质监测数据

  

注：1）同上。

 

2010-12-09 2010-12-20 2010-12-29 2011-01-05 2011-01-08 2011-01-10 2011-01-27 0.121 1.090 0.173 0.323 0.564 0.456 0.096 0.05940 258 0.064 0.056 0.062 39 049 69 263 115 894 0.05996 067 0.070127 651 0.059101 328

 

表4 反渗透设备入口氯质量浓度在线测试数据 μg/L

  

2010-12-13 2011-01-01 2011-01-04 2011-01-06 2011-01-16 2011-01-28 3.8 3.2 3.5 3.7 3.2 2.9

综合分析上述原因和历史运行数据，可以确定导致二级除盐设备出水水质不合格的原因为第1次更换的凝胶型阳树脂（001×7型）抗氧化能力弱，在投运5个月后，逐渐被进水中的弱氧化剂氧化，导致混床出水电导率超标[6]。

3.2 处理措施

2011-02-01，再次更换了阳树脂，本次更换为D001大孔型阳树脂，共计254袋（25 L/袋）。新树脂经过预处理和再生后，于2011-02-05正式投运。截至目前，一、二级除盐设备运行正常，出水水质优良。第2次更换阳树脂后除盐系统出水水质监测数据见表5。

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4 结语

托克托电厂经过第2次更换阳树脂后，连续运行到2017年年底混床出水水质一直保持优良，说明大孔型阳树脂抗氧化性强，能够满足水处理系统运行要求。在使用氧化型杀菌剂的水处理工艺中，要严格控制阳床进水中余氯的质量浓度，防止阳树脂被氧化，同时建议使用抗氧化性强（交联度大）的凝胶型阳树脂或大孔型阳树脂。

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表5 第2次更换阳树脂后除盐系统出水水质监测数据

  

注：1）同上。

 

2011-01-04 2011-04-03 2011-07-02 2011-10-07 2012-01-03 2012-04-13 2012-07-05 2012-10-10 2013-01-07 2013-04-08 2013-06-29 2013-10-16 2014-01-05 2014-04-07 2014-06-28 2014-10-04 2015-01-05 2015-04-27 2015-07-06 2015-10-02 2016-01-03 2016-04-04 2016-07-05 2016-11-13 2017-01-02 2017-05-17 2017-09-15 2017-12-02 0.19 0.09 0.44 0.09 0.14 0.08 0.10 0.19 0.12 0.15 0.15 0.24 0.09 0.05 0.16 0.08 0.08 0.09 0.14 0.44 0.15 0.15 0.26 0.24 0.80 0.36 0.15 0.29 0.10 0.27 0.08 0.11 0.41 0.08 0.17 0.06 0.05 0.08 0.06 0.05 0.07 68 650 135 426 4844 25 036 87 016 108 952 68 717 0.13 0.61 0.05 0.05 28 707 93 064 0.28 0.16 0.0820 454 0.28 0.08 0.05 0.06 0.06 0.06 0.07 0.07 0.07 0.06 0.07 0.14 0.06 0.06 0.06 0.06 0.05 0.06 0.11 84 054 8658 22 114 12 013 34 211 274 610 70 752 276 537 102 960 276 910 1794 182 803 42 387 170 466 16 724 97 570 42 387 51 425 0.0818 253 0.053595 0.110.0664 506 0.26 0.64 0.05 0.06 0.05 0.06 0.08 0.06 0.05 0.05 0.09 5144 150 924 313 388 84 285 23 579 72 327 11 096 59 542 39 749 0.05 0.06 140 566 1773

参考文献：

[1]吴仁芳，杜祖坤.电厂化学[M].3版.北京：中国电力出版社，2006.

[2]中国电力企业联合会.火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量：GB/T 12145—2016[S].北京：中国标准出版社，2016.

[3]韩志远，韦民英.火电发电厂化学水系统设计优化探讨[J].华北电力技术，2009（增刊1）：92-94.

[4]王广良，汪德良.离子交换树脂使用及诊断技术[M].北京：化学工业出版社，2005.

[5]张澄信，陈志和.离子交换水处理试验研究原理[M].武汉：华中理工大学出版社，1997.

[6]朱兴宝，张伟，王俊坚，等.强酸阳树脂的阴离子污染与强碱阴树脂的阳离子污染[C]//中国电机工程学会.中国电机工程学会电厂化学2011年年会论文集.北京：中国电机工程学会，2011.