鍋(guō)爐軟化(huà)水設(shè)備

鍋(guō)爐(lú)水處理(lǐ)常用離(lí)子交(jiāo)換法(fǎ)。在(zài)離(lí)子交換(huàn)過(guò)程中(zhōng)
，交換(huàn)與被交(jiāo)換的離子均(jūn)為陽(yáng)離(lí)子,這種(zhǒng)隻(zhī)進行(háng)陽離(lí)子(zǐ)交(jiāo)換(huàn)的方法(fǎ)稱為陽離子(zǐ)交換。樹(shù)脂參加交換反應中(zhōng)的陽離子是鈉(nà)離(lí)子(zǐ)(Na+)時,則(zé)此樹(shù)脂(zhī)為(wéi)鈉型(xíng)陽離子交換(huàn)樹脂。當此樹(shù)脂(zhī)與水(shuǐ)中鈣，鎂離子(zǐ)進行交(jiāo)換(huàn)時(shí) , 樹(shù)脂(zhī)上的鈉離子(zǐ)(Na+)全部進入軟化(huà)水中,這(zhè)種(zhǒng)用鈉離子取代水中鈣，鎂的過(guò)程(chéng)我(wǒ)們(mén)稱之為鈉離子(zǐ)軟化(huà)交(jiāo)換(huàn)法(fǎ)。
一，鈉(nà)離子交換的(dí)原(yuán)理
當(dāng)含(hán)有鈣(gài)，鎂離(lí)子(zǐ)的生(shēng)水(shuǐ),流(liú)經(jīng)離子(zǐ)交換(huàn)器中(zhōng)的鈉(nà)離子(zǐ)交換(huàn)劑層時,水(shuǐ)中的鈣，鎂(měi)離(lí)子被交(jiāo)換劑中的鈉(nà)離(lí)子(zǐ)所(suǒ)置(zhì)換,從而(ér)將(jiāng)在(zài)鍋爐(lú)中可(kě)能形(xíng)成水垢的鈣(gài)，鎂鹽類(lèi),轉變(biàn)為(wéi)易(yì)溶性鈉鹽,而(ér)使(shǐ)水(shuǐ)得(dé)以軟化(huà)。用反應(yīng)方(fāng)程式(shì)表示(shì)如(rú)下:

ca2++2NaR=CaR2+2Na+

Mg2++2NaR=MgR2+2Na+.

式中(zhōng): NaR一一(yī)代表鍋離(lí)子(zǐ)交(jiāo)換(huàn)劑(jì);

Na+

一一代(dài)表(biǎo)交(jiāo)換(huàn)劑中(zhōng)的交換離(lí)子;
R一一表示交(jiāo)換離子以外(wài)的母體(tǐ)部分,它(tā)並(bìng)不參加反(fǎn)應。
二(èr)，鈉離子交換的特點(diǎn)

1.生水(shuǐ)硬度大(dà)大(dà)降低(dī)或(huò)基本(běn)消除。

2.鹼(jiǎn)度保持不(bù)變。

經(jīng)鈉型(xíng)離(lí)子交換樹脂軟化(huà)後(hòu)的水質,由於碳酸鹽硬(yìng)度(dù)等(děng)量地轉(zhuǎn)變成了(liǎo),所以軟化(huà)水中鹼度與進(jìn)水中的鹼度相等(děng)。

3.軟(ruǎn)化水(shuǐ)中含鹽量略(lüè)有(yǒu)增(zēng)加經(jīng)鈉(nà)型離子交換樹脂(zhī)軟化(huà)後(hòu)的水(shuǐ),由(yóu)於原水(shuǐ)中的(dí)陰(yīn)離(lí)子,即(jí)水(shuǐ)中的氯離子(Cl-),硫酸根(S042- 一(yī) )，碳(tàn)酸(suān)氫根(HCO3-)和(hé)矽(guī)酸(suān)根(Si032-)等(děng)並不(bù)改變,如(rú)果水中的(dí)其(qí)他(tā)重(zhòng)金(jīn)屬陽離(lí)子忽略不(bù)計時,隻(zhī)是(shì)鈣，鎂鹽類等(děng)量地轉變成了不生成水垢(gòu)的(dí)鍋(guō)鹽(yán)。鈉(nà)離(lí)子(zǐ)的摩爾(ěr)質(zhì)量(liáng)為23g/mo1,以1/2Ca2+為基(jī)本(běn)單元的(dí)摩爾質(zhì)量為20.04g/mol，以1/2Mg2+為(wéi)基本單(dān)元的(dí)摩爾質(zhì)量(liáng)為12.16g/mo1,因(yīn)此(cǐ),使(shǐ)軟化後(hòu)的(dí)水(shuǐ)質(zhì),其含鹽量(liáng)要比其原水(shuǐ)含鹽量為高。

三，再(zài)生(shēng)過程
在鈉離子(zǐ)交換過(guò)程中,當(dāng)軟水中出現了(liǎo)硬度,而且(qiě)超過了標準(zhǔn)時(shí),則(zé)證明(míng)鈉(nà)型離子(zǐ)交(jiāo)換樹(shù)脂已經(jīng)失效。為了(liǎo)恢(huī)復其再(zài)交(jiāo)換的能(néng)力(lì),就(jiù)需要(yào)對(duì)此樹脂進(jìn)行(háng)再(zài)生。在再生(shēng)過(guò)程中(zhōng),就(jiù)是(shì)使(shǐ)含(hán)有(yǒu)大(dà)量(liáng)鍋(guō)離(lí)子的氯(lǜ)化(huà)鈉(NaCl)溶液,通(tōng)過失效的(dí)樹(shù)脂層(céng),從而將離子交(jiāo)換(huàn)樹脂中的鈣，鎂(měi)離(lí)子(zǐ)排(pái)到溶(róng)液中去(qù),鈉(nà)離子則(zé)被樹脂所(suǒ)吸(xī)附(fù),使(shǐ)樹(shù)脂重(zhòng)新(xīn)又恢(huī)復了(liǎo)交(jiāo)換(huàn)能(néng)力(lì)。
鈉型離(lí)子交換(huàn)樹脂的再(zài)生過程,可(kě)以下列(liè)反(fǎn)應式表示(shì):

CaR2

十2NaC1=2NaR+CaCl2MgR2+2NaCl=2NaR+MgCl2
四(sì)，鈉(nà)離子交(jiāo)換(huàn)器的(dí)運(yùn)行
鈉(nà)離子(zǐ)交(jiāo)換(huàn)器(qì)的運(yùn)行一(yī)般分為(wéi)四(sì)個步驟(從(cóng)交換(huàn)器(qì)失(shī)效算(suàn)起(qǐ)>:反(fǎn)洗(xǐ)，再(zài)生(shēng)，正洗(xǐ)和交換(即運行(háng))這四步(bù)組成一(yī)個(gè)運行(háng)循(xún)環,通(tōng)常稱(chēng)為一個(gè)周(zhōu)期,現(xiàn)分述如(rú)下(xià):

1.反洗

當(dāng)交換器(qì)出(chū)水(shuǐ)硬度超(chāo)過規(guī)定水質標(biāo)準,即(jí)為失效。失效後停(tíng)止軟(ruǎn)化,先(xiān)用一定壓(yā)力的水自(zì)下而(ér)上(shàng)對樹(shù)脂層進行短(duǎn)時間(jiān)的強(qiáng)烈反洗(xǐ)。反洗的目(mù)的是(shì):

(1)

鬆(sōng)動交(jiāo)換劑(jì)層,為(wéi)再生(shēng)打下良好(hǎo)基(jī)礎。在交(jiāo)換過程中(zhōng),由於水(shuǐ)自(zì)上而(ér)下地(dì)通過交(jiāo)換劑(jì)層,使交(jiāo)換劑層(céng)被(bèi)壓(yā)實(shí),再(zài)生時就會(huì)造成(chéng)交(jiāo)換劑與再(zài)生液(yè)接觸不(bù)充(chōng)分。所(suǒ)以再生前(qián)要(yào)反洗(xǐ),使(shǐ)交換劑(jì)層得到(dào)充(chōng)分鬆動(dòng),為再(zài)生(shēng)打下良好(hǎo)基(jī)礎。

(2)

衝掉(diào)交換劑(jì)表(biǎo)層中(zhōng)截留(liú)的(dí)懸浮物(wù)，碎粒和氣泡(pào)。在交換過(guò)程中,交換(huàn)劑表層(céng)也起(qǐ)著(zhuó)過濾作(zuò)用(yòng),水(shuǐ)中的懸浮(fú)物被截(jié)留在表(biǎo)層上,致(zhì)使(shǐ)壓(yā)力增大(dà),還(huán)會(huì)使交換劑汙染結塊,從而(ér)使交(jiāo)換(huàn)容(róng)量下(xià)降(jiàng);另(lìng)外,交(jiāo)換(huàn)劑(jì)碎粒(lì)也影響(xiǎng)水(shuǐ)流(liú)通(tōng)過(guò)。反洗時(shí)可(kě)以(yǐ)衝掉(diào)這(zhè)些懸浮(fú)物(wù)和碎(suì)粒,還可以排除交(jiāo)換劑(jì)層中的(dí)氣(qì)泡(pào)。
***佳反洗強(qiáng)度(dù),通(tōng)過試驗求(qiú)得(dé)。一(yī)般(bān)反洗(xǐ)流速可(kě)控(kòng)製(zhì)在11~18m/h。反(fǎn)洗(xǐ)須(xū)至出水(shuǐ)澄清為止(zhǐ)。反(fǎn)洗時間約(yuē)為10~15min 。在正常情況下(xià),每立方米(mǐ)交換劑(jì)反(fǎn)洗(xǐ)水(shuǐ)量約2.5~3m3。

2.

再(zài)生
再生的(dí)目的(dí)是(shì)使失效的交換劑(jì)重新恢(huī)復交換(huàn)能(néng)力。它(tā)是(shì)交(jiāo)換器運(yùn)行操(cāo)作中(zhōng)很重要的(dí)一(yī)環。再生時采用動(dòng)態再生(shēng),而(ér)不(bù)用靜態再生。即(jí)再(zài)生時不要(yào)放掉(diào)交換器(qì)內的(dí)水,然後在(zài)開(kāi)始(shǐ)進(jìn)再生液(yè)(鹽液濃(nóng)度(dù)以6~10×10-2為宜)的(dí)同時打(dǎ)開(kāi)排水(shuǐ)閥(fá)門,邊(biān)進(jìn)再生(shēng)液邊排水。應(yīng)嚴格(gé)控製排水閥(fá)門(mén)開(kāi)度(dù),使再生液流速(sù)控製(zhì)在3~5m/h,並確(què)保(bǎo)全(quán)部(bù)交換劑層(céng)都浸(jìn)泡在再生液(yè)裏(lǐ)麵(miàn)。再(zài)生時間應(yīng)不少於40min。

3.

正洗
正洗(xǐ)的(dí)目(mù)的(dí)就(jiù)是清除交換器中殘留的(dí)再生劑(jì)和再生(shēng)產物(CaCL，MgCl2)。正洗(xǐ)初(chū)期實(shí)際上是再(zài)生(shēng)的(dí)繼續,流速不(bù)要(yào)太大,可掌握在(zài)3~5m/hp。當正洗出水基本不鹹(xián)時,可(kě)將流速加大(dà)到10~15m/h;正洗(xǐ)後(hòu)期應(yīng)經常取樣(yàng)化(huà)驗出水(shuǐ)硬(yìng)度, 當出(chū)水硬度達(dá)到(dào)標準(zhǔn)時,且氯(lǜ)化物(wù)不(bù)超過原水(shuǐ)氯(lǜ)根50~100mg/L時(shí),即可(kě)投(tóu)入交換運(yùn)行(háng)。

4.

交(jiāo)換運行
正洗(xǐ)結束後,鈉離子(zǐ)交換器(qì)即可投入運行。交換(huàn)劑(jì)在交(jiāo)換(huàn)器中(zhōng)的工作情況具(jù)有層(céng)狀(zhuàng)的特性。當(dāng)水進入(rù)交換(huàn)器(qì)時,首(shǒu)先發(fā)生(shēng)的(dí)交換(huàn)過程是在(zài)交(jiāo)換(huàn)劑(jì)的上(shàng)層,此(cǐ)時交換(huàn)劑的(dí)下(xià)層實際上(shàng)是(shì)沒有(yǒu)什麼變(biàn)化的,因為水(shuǐ)通(tōng)過(guò)上麵(miàn)時(shí)各反應物(wù)質已達平衡(héng)。但(dàn)當(dāng)開始運行後,***上層很快(kuài)就失效(xiào)了,因此以後交(jiāo)換作(zuò)用(yòng)在此失(shī)效層以(yǐ)下的交換(huàn)劑中運行。
在鈉離(lí)子(zǐ)交換(huàn)軟化過程(chéng)中(zhōng)交換劑層分為三層(céng),如圖(tú)7-1所示(shì)。一(yī)層(céng)為(wéi)失(shī)效層,第二層(céng)為(wéi)工(gōng)作(zuò)層(céng),第三層(céng)為(wéi)沒參(cān)加(jiā)工作的交(jiāo)換(huàn)劑(jì)層,又稱保護層(céng)。在(zài)交換軟(ruǎn)化(huà)中,一(yī)層(céng)漸漸加大,第(dì)二層(céng)漸(jiàn)漸向(xiàng)下移動,而第(dì)三層(céng)逐(zhú)漸縮小(xiǎo),等到(dào)第(dì)二層的下邊緣移(yí)到(dào)和交換(huàn)劑層(céng)的下邊(biān)緣重合時,若(ruò)再繼續(xù)交換,出水(shuǐ)的硬(yìng)度就開(kāi)始增加(jiā)了(liǎo),也就是說交換(huàn)器已開始(shǐ)失效。
鍋(guō)爐(lú)軟(ruǎn)化(huà)水設(shè)備