通過(guò)采用以雙室雙層浮動(dòng)床為制水設(shè)備，不僅能夠提高除鹽水系統(tǒng)的供給能力，而且能夠優(yōu)化生產(chǎn)工藝，提高再生液的利用率，達(dá)到節(jié)能降耗增效益的目的。

一　全除鹽是電廠(chǎng)化學(xué)水處理的主要生產(chǎn)過(guò)程，除鹽水水質(zhì)的好壞直接影響到全廠(chǎng)動(dòng)力、熱力設(shè)備的安全、長(zhǎng)周期運(yùn)行。我廠(chǎng)原有除鹽水系統(tǒng)設(shè)計(jì)負(fù)荷為350t/h，由于“十五”改造的需要，外部所需除鹽水量大大增加；原有除鹽水制備設(shè)備不能滿(mǎn)足生產(chǎn)需要，且原系統(tǒng)存在一定的缺陷，改造已成必然。經(jīng)過(guò)調(diào)研和充分論證，決定在原有制水系統(tǒng)設(shè)備的基礎(chǔ)上增加一套陰、陽(yáng)雙室雙層浮動(dòng)離子交換器。

二　生產(chǎn)系統(tǒng)工藝現(xiàn)狀及問(wèn)題分析
（一）工藝流程
   我們熱化車(chē)間原有系統(tǒng)采用母管式運(yùn)行方式，五臺(tái)陽(yáng)床、五臺(tái)陰床及四臺(tái)除碳器并聯(lián)運(yùn)行；其系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖如圖1。這種運(yùn)行方式有它的優(yōu)越性：能單獨(dú)控制陰、陽(yáng)床的失效終點(diǎn)，且在供水負(fù)荷波動(dòng)頻繁、變化量大的情況下便于調(diào)整。作為如煉油化工行業(yè)的自備電廠(chǎng)，這種方式能夠很好地保證安全生產(chǎn)。

（二）原系統(tǒng)存在的問(wèn)題
 原系統(tǒng)存在以下兩個(gè)方面的問(wèn)題：
(1) 車(chē)間原有陰、陽(yáng)床采用逆流再生有頂壓固定離子交換器，所用離子交換樹(shù)脂是大孔強(qiáng)型樹(shù)脂，工作交換容量小，所以制水量較小，酸、堿耗等能耗指標(biāo)較高；且再生時(shí)對(duì)再生酸堿吸收不完全，沒(méi)有充分利用再生液就排放了，造成浪費(fèi)而且環(huán)保廢水排放費(fèi)用高。因我廠(chǎng)再生廢液需中和達(dá)標(biāo)后方可直接向外排放。
(2) 逆流再生固定床再生步驟多，需要空氣頂壓，再生效果不穩(wěn)定，受人為因素影響較大。
逆流再生固定床設(shè)備復(fù)雜，閥門(mén)多，全為手動(dòng)控制，勞動(dòng)強(qiáng)度大，操作工的主觀(guān)隨意性強(qiáng)，操作不標(biāo)準(zhǔn)化；床體中的中排管尼龍網(wǎng)套易破損，造成樹(shù)脂跑損

三　可行性分析
為擴(kuò)大原有除鹽水系統(tǒng)處理量，同時(shí)解決原除鹽水系統(tǒng)工藝和設(shè)備上的不足和技術(shù)落后，降低成本和能耗，通過(guò)調(diào)研及充分論證，本著工藝技術(shù)領(lǐng)先且自動(dòng)化程度高的原則，決定采用國(guó)內(nèi)運(yùn)用成熟且技術(shù)先進(jìn)的雙室雙層浮動(dòng)床來(lái)增加除鹽水處理量；采用PLC（Programmable Controller）對(duì)新增雙室雙層浮動(dòng)床和整個(gè)再生系統(tǒng)進(jìn)行控制。
（一）雙室雙層浮動(dòng)床的工作原理
    雙室雙層浮動(dòng)床是20世紀(jì)90年代中期從國(guó)外引進(jìn)的先進(jìn)化學(xué)除鹽水制備設(shè)備，具有負(fù)荷大、能耗低、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，因此在國(guó)內(nèi)被迅速推廣。它的主要結(jié)構(gòu)如圖2。上下兩層裝有單頭水帽，中間裝有雙頭水帽的間隔離層。
它的主要特點(diǎn)是在罐體中裝填大孔弱型和凝膠強(qiáng)型兩種樹(shù)脂，而間隔離層起到使樹(shù)脂互不相混的作用。 前者工作交換容量大，并具有大孔樹(shù)脂抗污染的能力。但只能吸附生水中強(qiáng)堿（或強(qiáng)酸）根離子，后者工作交換容量小，但對(duì)生水中弱堿（或弱酸）離子有較強(qiáng)的吸附能力。
 

雙室雙層浮動(dòng)床利用兩種樹(shù)脂的特點(diǎn)，制水時(shí)從下向上，大孔弱型樹(shù)脂先吸附生水中強(qiáng)堿（或強(qiáng)酸）根離子，凝膠強(qiáng)型樹(shù)脂再吸附生水中剩余的弱堿（或弱酸）離子，保證出水合格；再者弱型樹(shù)脂的結(jié)合H+（或OH－）的能力強(qiáng)，所以再生時(shí)可用強(qiáng)型的再生廢液再生就可取得很好的效果。再生時(shí)從上向下，凝膠強(qiáng)型樹(shù)脂先吸附高濃度再生液中H+（或OH－），再生液沒(méi)有吸附完的H+（或OH－），由大孔弱型樹(shù)脂吸附。因此對(duì)再生液能充分利用，排出的再生廢液酸（或堿）度低，減少了再生廢液中和處理量。
（二）性能比較
雙室雙層浮動(dòng)床運(yùn)行和再生方式既可提高制水量，又可降低酸（或堿）耗。再生時(shí)由于是從上到下，不需要空氣頂壓，簡(jiǎn)化再生過(guò)程，比逆流再生固定床再生少6個(gè)步驟，在加較大程度上減少了人為因素影響。同時(shí)由于運(yùn)行是從下向上，整體將樹(shù)脂托起，樹(shù)脂間空隙大，其*大流理可達(dá)288m3/h。
比較而言，國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的逆流再生固定床，由于裝填單一型號(hào)強(qiáng)型樹(shù)脂，雖然能較好地吸附生水中的強(qiáng)酸堿離子，但工作交換容量小，而Φ3000固定床*大流量只能達(dá)176 m3/h。使得周期制水量小，能耗高。固定床的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，閥門(mén)多，中排管的尼龍網(wǎng)容易破損，既容易造成樹(shù)脂跑損，又增加維修工作量。且再生時(shí)必須空氣頂壓，不易操作，易造成樹(shù)脂亂層而使再生失敗。
浮動(dòng)床與逆流再生固定床（以陰床為例）的部份性能指標(biāo)對(duì)比如表1
表1  ：性能指標(biāo)對(duì)比表
床型 流速m/h 周期制水量(t) 堿耗g/mol
雙室雙層浮動(dòng)床Φ2800 50 9000~17000 ≤55
逆流再生固定床Φ3000 29 3500~5500 75~80

四　實(shí)施
（一）工藝方案
   在不改變?cè)�有系統(tǒng)的總體運(yùn)行方式的情況下進(jìn)行擴(kuò)容改造。即采用原有的母管式制水系統(tǒng)，陰、陽(yáng)床總制水能力要提高。采用在原有陰、陽(yáng)床系統(tǒng)中各增加一臺(tái)雙室雙層浮動(dòng)力床。系統(tǒng)原理方框圖如圖3。
 

中間水箱、除碳器，制水母管采用原有設(shè)備。單臺(tái)雙室雙層浮動(dòng)力床工藝流程圖，如圖4。
 

（二）實(shí)施、運(yùn)行狀況
在考慮滿(mǎn)足生產(chǎn)供水能力的情況下，根據(jù)原有廠(chǎng)房及場(chǎng)地的現(xiàn)狀，我們采用陰、陽(yáng)各一臺(tái)Φ2雙室雙層浮動(dòng)床運(yùn)行的關(guān)鍵步驟是啟動(dòng)成床，如控制不好，會(huì)造成樹(shù)脂亂層而影響制水量，受操作工操作水平影響較大，因此我們采用PLC系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行全運(yùn)行和再生全過(guò)程程控。在陽(yáng)床出口安裝在線(xiàn)Na+濃度監(jiān)測(cè)表，在陰床出口安裝pH表和電導(dǎo)率表，PLC系統(tǒng)通過(guò)監(jiān)測(cè)Na+濃度、PH值和電導(dǎo)率數(shù)據(jù)，控制運(yùn)行狀況和失效點(diǎn)。
通過(guò)對(duì)再生系統(tǒng)的改造，加裝氣動(dòng)隔膜閥、超聲波液位計(jì)和酸、堿濃度計(jì)，通過(guò)PLC系統(tǒng)控制再生液流速、濃度和酸堿用量，并供固定床和浮動(dòng)床共同使用，達(dá)到自動(dòng)再生目的。
對(duì)浮動(dòng)床的操作控制分為兩大步即“再生”和“運(yùn)行”，其工藝流程圖如圖4。
該系統(tǒng)在應(yīng)用中設(shè)計(jì)了四種運(yùn)行模式：點(diǎn)操――人工控制每歩各個(gè)閥門(mén)開(kāi)關(guān)；歩操――人為控制每歩的時(shí)間；半自動(dòng)控制分為“運(yùn)行”——從“成床”至“停運(yùn)”；“再生”——從“預(yù)噴射”至“備用”；全自動(dòng)從“成床”—“運(yùn)行”—“靜置”—“停運(yùn)”—“預(yù)噴射”—“進(jìn)再生液”—“置換”—“清洗”至再生完成達(dá)“備用”全過(guò)程。

五　經(jīng)濟(jì)效益
（一）技術(shù)指標(biāo)對(duì)比
該改造項(xiàng)目于2001年11月完成后，12月開(kāi)始投用，到2002年5月，主要各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)與固定床相比，如下表2：
表2  技術(shù)指標(biāo)對(duì)比表 時(shí)間：2001年11月至2002年5月
 陽(yáng)床周期平均制水量（t） 陰床周期平均制水量（t） 酸耗g/mol 堿耗g/mol 酸耗下降(%) 堿耗下降(%)
固定床 6280 4662 40.86 81.35  
浮動(dòng)床 8488 9156 31.11 55.99 18.97 31.77
（注：酸、堿耗含義為陰、陽(yáng)樹(shù)脂每除去生水中1mol的陰、陽(yáng)離子所消耗的酸或堿耗量，是衡量離子交換樹(shù)脂化學(xué)除鹽的主要能耗指標(biāo)。）
（二）經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益
1、經(jīng)濟(jì)效益
以全年一臺(tái)床制水50萬(wàn)噸計(jì)算，一套陰陽(yáng)浮動(dòng)床比固定床節(jié)約的資金如下：
陽(yáng)浮動(dòng)床全年節(jié)約酸量（30%）＝(浮動(dòng)床酸耗-固定床酸耗)×全年制水量×30÷0.3
＝(40.86-33.11)×500000×3.0÷0.3≈38.75噸
 經(jīng)濟(jì)效益＝38.75×600(元/噸)≈2.32(萬(wàn)元)
陰浮動(dòng)床全年節(jié)約堿量(30%)＝(浮動(dòng)床堿耗-固定床堿耗)×全年制水量×2.2÷0.3
 ＝(81.35-55.99)×500000×2.2÷0.3≈92.99噸
  經(jīng)濟(jì)效益＝92.99×600(元/噸)≈5.57(萬(wàn)元)
一套浮動(dòng)床一年可節(jié)約資金約7.89萬(wàn)元
注：①3mmol/l為陽(yáng)床進(jìn)水堿度和出水酸度的總和；
②2.2mmol/l為剩余的碳酸根離子的濃度和出水酸度的總和
2、社會(huì)效益
該系統(tǒng)采用了PLC系統(tǒng)，大大降低了操作工的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了系統(tǒng)的可靠性和操作規(guī)范性。
雙室雙層浮動(dòng)床的設(shè)備比原有固定床少了中排系統(tǒng)，減少了樹(shù)脂的跑損及檢修頻次。降低了再生自用水，減少了排放量。

（一）項(xiàng)目的應(yīng)用和推廣價(jià)值
雙室雙層浮動(dòng)床由于具有流量大、周期制水量大、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，自20世紀(jì)80年代末齊魯石化引進(jìn)以來(lái)，技術(shù)已發(fā)展成熟，有較高的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益，石化企業(yè)熱電廠(chǎng)已逐步使用，代替逆流再生固定床進(jìn)行一級(jí)除鹽。在要求供除鹽水量大的電廠(chǎng)具有很大的推廣使用價(jià)值。
（二）存在的問(wèn)題及改進(jìn)措施
(1) 開(kāi)始成床步驟操作難度大，如亂層，會(huì)影響制水量。
(2) 因平時(shí)再生不能充分反洗，制水周期長(zhǎng)容易積累懸浮物，如不進(jìn)行體外再生（在清洗罐里反洗），各方面性能會(huì)下降。
(3) 提高PLC程控系統(tǒng)可靠性和操作工的技術(shù)水平。
(4) 安裝配套清洗罐，定期清洗樹(shù)脂。