軟水制備系統(tǒng)概述

軟水制備系統(tǒng)概述曠俊良概論：本文主要對我廠現(xiàn)行的軟水制備系統(tǒng)、設(shè)備以及運(yùn)行中可能存在問題的原因和解決辦法進(jìn)行探究。同時(shí)，對動(dòng)力廠在該系統(tǒng)上的一些管理經(jīng)驗(yàn)和辦法做一個(gè)簡要的介紹。關(guān)鍵詞：軟水三（四）塔式流動(dòng)床全自動(dòng)軟水器硬度濁度管理前言軟化水是指將水中硬度（主要指水中鈣、鎂離子）去除或降低一定程度的水。水在軟化過程中，僅硬度降低，而總含鹽量基本不變。動(dòng)力廠作為全公司的供水單位，其由自備水站、950原水泵房、二軋軟水站供應(yīng)給煉鋼、高線、950、二軋等單位的軟水一直備受關(guān)注。為了使兄弟單位對軟水制備系統(tǒng)以及設(shè)備得到充分的了解，并提出寶貴的意見和建議，本文對我廠現(xiàn)行的軟水制備系統(tǒng)、設(shè)備進(jìn)行簡要的概述，并對可能存在問題的原因和解決方法進(jìn)行探究。同時(shí)，對動(dòng)力廠在該系統(tǒng)上的一些管理經(jīng)驗(yàn)和辦法做一個(gè)簡要的介紹。系統(tǒng)介紹離子交換樹脂是一種聚合物，帶有相應(yīng)的功能基團(tuán)。一般情況下，常規(guī)的鈉離子交換樹脂帶有大量的鈉離子。當(dāng)水中的鈣鎂離子含量高時(shí)，離子交換樹脂可以釋放出鈉離子，功能基團(tuán)與鈣鎂離子結(jié)合，這樣水中的鈣鎂離子含量降低，水的硬度下降。硬水就變?yōu)檐浰?，這是軟化水設(shè)備的工作過程。當(dāng)樹脂上的大量功能基團(tuán)與鈣鎂離子結(jié)合后，樹脂的軟化能力下降，可以用氯化鈉溶液流過樹脂，此時(shí)溶液中的鈉離子含量高，功能基團(tuán)會釋放出鈣鎂離子而與鈉離子結(jié)合，這樣樹脂就恢復(fù)了交換能力，這個(gè)過程叫作“再生”。由于實(shí)際工作的需要，軟化水設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)工作流程主要包括：工作（有時(shí)叫做產(chǎn)水）、反洗、吸鹽（再生）、慢沖洗（置換）、快沖洗五個(gè)過程。我公司所有軟水處理系統(tǒng)原水均使用資江河河水，其水質(zhì)情況如下（7月12日化驗(yàn)結(jié)果）：PH堿度mg/l硬度mg/l濁度NTU氯化物mg/l電導(dǎo)率|Js/cm10.2428.6489.753.4880336我公司目前軟水制備主要工藝流程：在軟水制備工藝中，河水一般在適當(dāng)投加凝聚劑后經(jīng)由預(yù)沉池除去水中大部分懸浮物和泥沙，然后在預(yù)沉池的出水上投加殺菌劑經(jīng)由機(jī)械過濾器流至軟化器，軟化器所產(chǎn)出的合格軟水統(tǒng)一儲存在軟水池，隨時(shí)為用戶備用。絮凝劑：加快水中懸浮物和膠狀物質(zhì)的絮凝沉降。殺菌滅藻劑：殺菌滅藻，避免因?yàn)樵孱惿L而造成后續(xù)設(shè)備處理能力的下降或喪失。軟水處理設(shè)備（軟化器）軟化水設(shè)備，即降低水硬度的設(shè)備，主要除祛水中的鈣、鎂離子，軟化水設(shè)備在軟化水的過程中，不能降低水中的總含鹽量。在我廠主要的軟化水設(shè)備有三（四）塔式流動(dòng)床、全自動(dòng)軟水器（鈉離子交換器）。三（四）塔式流動(dòng)床三塔式流動(dòng)床軟水設(shè)備系統(tǒng)由交換塔、再生塔、清洗塔、溶鹽器、循環(huán)泵、噴射器等組成。它是利用鈉型陽離子交換樹脂去除水中鈣鎂離子，降低原水硬度，以達(dá)到軟化硬水的目的，避免碳酸鹽在管道、容器、鍋爐產(chǎn)生結(jié)垢現(xiàn)象。它的主要特點(diǎn)是不需要停床再生和清洗，可以不間斷地連續(xù)供水，適應(yīng)當(dāng)前大多數(shù)單位不停機(jī)生產(chǎn)的需要。｛所謂四塔是在三塔式流動(dòng)床的基礎(chǔ)上增加一個(gè)交換塔形成四塔式流動(dòng)床，其特點(diǎn)是原水經(jīng)二級離子交換，即樹脂經(jīng)二級交換塔重復(fù)利用，從而提高樹脂利用率，保證出水水質(zhì)。本文主要講述三塔式｝三塔式流動(dòng)床設(shè)備系統(tǒng)流程如下圖：3.1.2主要技術(shù)參數(shù)三塔式流動(dòng)床軟化水設(shè)備流程系統(tǒng)圖?運(yùn)行流速：20-30m3?入口水壓：0.18-0.6Mpa?工作溫度：1-55°C?出水殘余硬度：W0.03mmol/L?樹脂型號：001X7強(qiáng)酸性離子交換樹脂?再生劑(NaCl)耗量：76g/mol?進(jìn)水水質(zhì)要求：懸浮物W5mg/L、活性氯W0.3ng/L、含鐵量W0.3mg/硬度W5mmol/L3.1.3技術(shù)原理離子交換在交換塔內(nèi)，樹脂與原水相遇時(shí)，水中的鈣(Ca2+)、鎂(Mg2+)等離子與樹脂(NaR)進(jìn)行反應(yīng)，去除水中的鈣鎂鹽類，使硬水變?yōu)檐浰浞磻?yīng)過程為:Ca2++2NaRfCaR2+2Na+Mg2++2NaRfMgR2+2Na+實(shí)際生產(chǎn)中，原水從交換塔下部進(jìn)入，樹脂從交換塔上部落下，樹脂與原水反向交流，進(jìn)行離子交換，原水逐漸軟化，變成合格的軟水，從塔上部經(jīng)出水管輸出，流入軟水儲槽送給使用設(shè)備。一般情況下，采用一級鈉離子交換(即三塔式流動(dòng)床)，交換率99.6%，出水殘余硬度＜0.03mmol/L。樹脂再生與原水交換后的樹脂恢復(fù)成為飽和樹脂,飽和樹脂在一定的動(dòng)力作用下送入再生塔,在再生塔內(nèi)與再生劑——鹽水進(jìn)行置換反應(yīng),恢復(fù)交換能力。實(shí)際系統(tǒng)中，當(dāng)樹脂從交換塔上部下落、充分吸附水中的鈣鎂離子、到達(dá)塔下部時(shí)達(dá)到飽和，這時(shí)，樹脂在設(shè)備位差壓力和管道的引流下被送到再生塔上部，與塔下逆向上升的再生劑進(jìn)行交流置換，還原成新生樹脂。樹脂清洗經(jīng)過再生的樹脂恢復(fù)交換能力后，同樣在一定的動(dòng)力作用下送入清洗塔，用軟水清洗掉再生劑，再通過噴射器將樹脂送回交換塔繼續(xù)使用。具體過程：由再生塔吸送過來的新生樹脂，由清洗塔上部進(jìn)入塔內(nèi)，由分水缸壓出的軟水由清洗塔下部向上流動(dòng)，與新生樹脂交流洗滌，直到樹脂落入塔底部完成清洗；這時(shí)，一路從分水缸引出的軟化水經(jīng)過噴射器，產(chǎn)生足夠的吸送作用，將清洗塔底的樹脂輸送到交換塔上部，進(jìn)入交換循環(huán)。連續(xù)生產(chǎn)循環(huán)（1）、再生劑準(zhǔn)備：將再生用鹽放入熔鹽池鹽倉，化鹽水經(jīng)循環(huán)泵打入高位槽，再經(jīng)水管落入鹽倉，通過反復(fù)循環(huán)達(dá)到飽和，由位差送入再生塔。（2）、樹脂交換再生：樹脂在交換塔內(nèi)從上向下沉降并完成交換過程，再通過吸送管的作用，先進(jìn)入再生塔恢復(fù)交換能力，后進(jìn)入清洗塔清洗脫鹽，再通過噴射器打入交換塔上部接續(xù)交換循環(huán)。（3）、軟水產(chǎn)出：在系統(tǒng)中加入離子交換樹脂和再生用鹽，接通循環(huán)泵電源，啟動(dòng)系統(tǒng)并開啟原水管閥門，原水經(jīng)流量計(jì)從交換塔下部進(jìn)入，與下行中的樹脂實(shí)現(xiàn)離子交換，軟水從塔頂源源不斷地產(chǎn)出，送入軟水儲槽，完成連續(xù)生產(chǎn)循環(huán)。全自動(dòng)軟水器（鈉離子交換器）工作原理：鈉離子交換器出水管上的傳感流量計(jì)隨機(jī)收集輸出水量信息并及時(shí)輸入電腦，經(jīng)儲存、運(yùn)算后，發(fā)出指令給多路通伺服閥或電磁閥進(jìn)行相應(yīng)的操作。同時(shí)，又把相關(guān)信息同步反饋回微電腦系統(tǒng)需要再生時(shí)，電腦控制電磁閥切斷出水管通路，預(yù)置程序的定時(shí)啟動(dòng)，使反洗－－吸鹽－－沖洗－注水等工藝準(zhǔn)確無誤的進(jìn)行操作。微電腦可根據(jù)用戶的需要進(jìn)行優(yōu)化預(yù)置?？呻S機(jī)顯示：周期設(shè)定出水量、剩余水量、單位小時(shí)水流量、周期耗鹽量、每次再生的時(shí)刻和當(dāng)前工作的模式。滿足運(yùn)行中的不同需求，任何時(shí)候都可以將全自動(dòng)軟水器運(yùn)作切換為人工手動(dòng)再生，以滿足軟水處理設(shè)備運(yùn)行工況的不同要求。技術(shù)指標(biāo)：?進(jìn)水要求：余氯VO.lppm；濁度V2FeV0.3ppm；MnV0.3ppm；總含鹽量V500ppm；?工作壓力：0.15-0.6MPa；?工作溫度：5-50°C；?電源：220V、50Hz；?功率：W10W；軟水設(shè)備運(yùn)行中常見的問題及處理方法4.1硬度升高總的來說，軟化器出水硬度升高的原因是原水中的鈣鎂離子與樹脂中的鈉離子交換不完全、不徹底而造成的。造成不完全交換一般有三種原因：?再生液氯化鈉濃度過低：加大氯化鈉投加量，增加再生液濃度。在軟水處理中，對再生液濃度的要求一般為飽和溶液。操作時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)是見鹽不見水，即讓熔鹽池鹽位高于水位，水在鹽層內(nèi)形成暗流。?樹脂再生時(shí)間過短、再生不完全：對三（四）塔軟化器而言，一般可以減少再生樹脂閥開度或降低射水器水壓減緩再生樹脂進(jìn)入交換塔的速度。同時(shí)，也可適當(dāng)減少飽和樹脂進(jìn)入再生塔的量。?處理量過大、超出了樹脂的處理負(fù)荷：降低系統(tǒng)進(jìn)水量。自動(dòng)床可在系統(tǒng)設(shè)置中調(diào)低產(chǎn)水量參數(shù)。濁度升高?原水濁度過高，超出系統(tǒng)處理能力：一般洪峰時(shí)期河水的濁度會突然提高，資江河水變成極其渾濁的黃（紅）色，此時(shí)的軟水濁度一般會較高，可以通過加大凝聚劑投加量，有效的降低這一指標(biāo)。經(jīng)過多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和化驗(yàn)數(shù)據(jù)，如預(yù)沉池及機(jī)械過濾器運(yùn)行正常，我廠制備的軟水濁度一般均可控制在5NTU以下。?預(yù)沉池排污不及時(shí)：加強(qiáng)對預(yù)沉池沉泥的檢查，及時(shí)排污。?機(jī)械過濾器失效：及時(shí)更換介質(zhì)。氯化物升高?再生液過量：適當(dāng)降低再生液氯化鈉濃度?系統(tǒng)泄漏，再生液進(jìn)入軟水系統(tǒng)：對系統(tǒng)進(jìn)行檢查，各段水質(zhì)進(jìn)行檢測，及時(shí)處理?原水氯化物含量過高：對水中氯化物的去除，目前一般采用的處理方法有電滲析和反滲透，動(dòng)力廠1#2#發(fā)電機(jī)組即有2套反滲透系統(tǒng)，在其他軟水處理系統(tǒng)中，對水中氯化物的去除基本沒有專門的設(shè)備。但應(yīng)該提到的是，前端處理的機(jī)械過濾器如果是活性炭的話，對氯化物是有一定的吸附作用的。在我單位，目前主要依靠前端的絮凝沉降和活性炭過濾器來控制這一指標(biāo)。5.動(dòng)力廠各外供軟水制備單位制水情況5.1自備水站?四塔式流動(dòng)床水處理裝置2套，單套處理能力60m3/h?FLECK全自動(dòng)軟化水設(shè)備2座，單座處理能力60m3/h主要供給煉鋼，一部分送至3#發(fā)電鍋爐。以目前2套系統(tǒng)約100m3/h的實(shí)際處理量，基本能夠滿足需要，且有時(shí)稍有節(jié)余。950原水泵房?全自動(dòng)軟化水設(shè)備2座，單座處理能力60m3/h,出水硬度S0.03mmol/L?全自動(dòng)軟化水設(shè)備2座，單座處理能力30m3/h，出水硬度＜0.05mmol/L?5#發(fā)電機(jī)組凝結(jié)水約100m3/h主要供給高線和950板帶的加熱爐，4套全自動(dòng)軟化水設(shè)備及時(shí)相應(yīng)設(shè)計(jì)的，但由于5#發(fā)電機(jī)組凝結(jié)水的加入，以及950板帶廠的長時(shí)間停產(chǎn)，導(dǎo)致大量軟水節(jié)余。高線加熱爐的用水量約30~40m3/h，所有目前950水泵房在軟化器不使用的情況下，依舊有60m3/h左右的軟水節(jié)余。2011年，動(dòng)力廠對凝結(jié)水管以就近原則做暫時(shí)改造，使大部分凝結(jié)水進(jìn)入制氧機(jī)組凈循環(huán)系統(tǒng)，在確保高線生產(chǎn)的同時(shí)保證了制氧機(jī)組循環(huán)水的水質(zhì)。但軟水的的成本較高，可以經(jīng)過改造使這一部分水充分利用起來。二軋軟水站?全自動(dòng)軟化水設(shè)備2套，單套處理能力60m3/h主要供二軋、三軋加熱爐，以目前的產(chǎn)水量可以滿足需求，稍有節(jié)余。動(dòng)力廠對軟水制備系統(tǒng)的管理6.1嚴(yán)格化驗(yàn)制度：班組每2小時(shí)至少對軟水制備系統(tǒng)出水水質(zhì)情況進(jìn)行取樣檢測，并根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果及時(shí)采取有效措施。在水質(zhì)出現(xiàn)異常時(shí)，必須縮短取樣化驗(yàn)間隔時(shí)間，根據(jù)具體情況可定為1小時(shí)/次或30min/次，直至系統(tǒng)恢復(fù)正常。嚴(yán)格監(jiān)測制度：由監(jiān)測對軟水制備單位進(jìn)行每周最少一次的不定期取樣監(jiān)測，凡發(fā)現(xiàn)水質(zhì)指標(biāo)一項(xiàng)不合格，根據(jù)嚴(yán)重程度處50元以上罰款，直至恢復(fù)正常。積極進(jìn)行系統(tǒng)改造：一方面是對原水工藝系統(tǒng)進(jìn)行改造，以確保為軟水系統(tǒng)供應(yīng)水質(zhì)較為穩(wěn)定的水源；另一方面就是對軟水器出水管進(jìn)行改造，加裝排放管，不合格的水經(jīng)由排放管回到原水中在處理，避免不合格水流向用戶。6.4動(dòng)力廠軟水水質(zhì)主要控制指標(biāo)：硬度W30“mol