加装除碳器,提高阴床周期制水量

摘 要：本文概述了除碳器除碳原理和大唐太原第二热电厂化学水处理系统流程，描述了加装除碳器前后一级除盐系统中阴床周期制水量的变化。证明了在一级除盐系统的中间安装除碳系统的必要性。

关键词：阴床 除碳器 周期制水量

1 系统概述：

大唐太原第二热电厂化学水处理系统由超滤系统+反渗透系统+二级除盐组成，水源为生水加污水处理后的中水，来水首先进入生水箱经生水泵、蒸汽加热器，通过自清洗过滤器进行初步过滤后进入超滤装置，产水经过超滤水箱、超滤水泵、保安过滤器，通过高压泵升压后进入反渗透装置，产水收集至中间水箱，在供暖期（每年十一月至下一年四月） 一部分水经过热网补水泵供热网补水，其余部分通过中间泵进入阳床、阴床、混床最后至除盐水箱供机组补水。整个水处理系统设计出力775 m3/h，最大出力848 m3/h。除碳器除碳原理：是亨利定律（在等温等压下，某种气体在溶液中的溶解度与液面上该气体的平衡压力成正比）在生产实践中的应用，水中游离的二氧化碳可以看作溶解在水中的气体，因此只要在水面上气体中的二氧化碳分压较小就可以除去水中游离的二氧化碳。除碳器一般安装在工业除盐系统的阴阳床之间。

2 现状调查

大唐太原第二热电厂水处理系统于2009年9月投入制水运行，原设计水源为城市中水，因城市中水系统至今无法保证足量供给，故现水源大部分为八水厂来水，水质较好，并且安装了超滤和反渗透系，除盐系统为母管制，一级除盐（阴阳床）进水水质有了很大提高，因此没有按照传统设计安装除碳系统。但是在实际除盐系统会运行中，发现阴阳床周期制水量差距大，再生次数不平衡，为了保证再生废水排放指标，所以再生排放过程中用酸量消耗很大。阴阳床周期制水量差距大，阴床平均周期制水量10956m3 ，阳床完成一次制水周期再生一次的同时阴床制水周期5次再生5次。不良影响：①再生用碱量大，阴床周期制水量低，再生频繁，以每次再生消耗0.9吨碱计算，每月多消耗3.6吨。②由于不能保证阴阳床同时再生，单独再生阴床时，排废水用酸量大。2012年8月排废水用酸量0.45吨，用碱量0吨。③阳床出水中含有的大量碳酸氢根（HCO3- ）和游离状态的二氧化碳（HCO3- +H+===CO2+H2O），直接进入阴床，消耗大量的氢氧根（OH- ），使阴床出水PH值降低，而阴床出水应保持一定的碱性。④当阴床进水中含有较大的二氧化碳和HCO3- 时，由于HCO3- 的吸着能力与HSiO3- 相似，因此影响阴床除硅能力，阴床提早达到失效点。⑤阴床再生次数多，自用水量大，除盐系统自用水率高。

3 除碳系统安装

水处理阳床出水PH为2.0-4.3，水中碳酸化合物主要以游离CO2 存在，利用亨利定律制成的除碳器就可排除水中的CO2 。因此除碳器安装在阳床之后阴床之前。

除碳器有两种形式：鼓风式除碳器和真空式除碳器。鼓风式除碳器的作用是使水中的二氧化碳随吹过的空气排入大气。因为空气中二氧化碳分压很小（一般为0.03%），水从除碳器本体上部进入，经配水设备喷淋，通过填料层（多面空心塑料球），进入除碳水箱，空气由鼓风机从除碳器本体底部进入，上部排出，喷淋而下的小水柱和水滴和鼓入的空气充分接触，水中的CO2 很快被带走。真空式除碳器以蒸汽作为工作介质，利用真空泵或喷射器从除碳器上部抽真空，使水达到沸点从而除去水中的气体。不止除去CO2 ，并且除去水中的其它气体。对防止阴树脂的氧化和出水管道的腐蚀有利。鼓风式除碳器简单易操作，产水能够达到制水要求；而真空式除碳器工作介质危险，水升温后降温，运行成本高。因此采用鼓风式除碳器。为提高阴床周期制水量、降低再生用碱量、排废水用酸量和降低自用水率在原化学水处理系统中阴阳床间加入了除碳器系统。根据阴阳床运行状况和机组制水要求，计划除碳系统主要由2台除碳水箱、4台除碳器、4台除碳水泵及控制系统、监控系统组成。整套系统最小出力为120 m3/h。最大出力为960 m3/h。出水水质CO2≤5mg/L。除碳器的流程为：阳床出口母管→除碳器→除碳水箱→除碳水泵→阴床入口母管。

除碳系统的启动及运行：①阳床正洗水质合格后，投运阳床。开启除碳器入口电动调节阀。启动除碳器（启动除碳风机）②待除碳水箱水位涨至1m时，启动除碳水泵③手动开启除碳水泵出口门，调整出口门开度。对阴床进行正洗④ 根据除碳水箱液位变化，调整除碳水箱入口电动调节门。#1#2除碳器对应#1除碳水箱，#3#4除碳器对应#2除碳水箱。⑤每台除碳器处理水量最大260 t/h，根据投运阳床的数量，选择投运除碳器的数量。

4 除碳器运行过程的工况维护

1） 除碳器运行过程中应该随时监督除碳器负荷，如果除碳器的进水负荷过大则可能恶化除碳器的效果。因此除碳器的进水必须均匀、连续且维持稳定负荷运行。2）除碳器运行过程中维持一定的风水比，理论上，除去CO2其风水比应维持在15-40m3空气/m3水，风水比低于上述值时，也会影响除碳效果。3）水温，提高水温会加快CO2从水中的脱碳速度，有利于除碳；同时由于大部分除碳器都置于室外，适当提高水温对冬季运行有利。除碳器温度受阴离子交换树脂热稳定性的影响，所以水温以不超过400C为宜。4）除碳器鼓风机的进气质量要好，新鲜空气要不含灰塵。否则污染的气体杂质（如CO2、NH3等），会随之溶入水中，影响除碳效果和阴床进水的水质，所以鼓风机入口最好要有过滤装置且连接软带要演严密不漏空气。

5 效果验证

改造后一级除盐系统有两个流程，正常情况下为流程1：阳床→除碳器→除碳水箱→除碳水泵→阴床。当除碳系统发生缺陷需要全部退出运行时为流程2：阳床→阴床。除碳系统投运后，除碳器出水含CO2≤5mg/L。 2013年1月，阴阳床均再生两次。效果：①再生用碱降低。阴床周期制水量提高到原来的5倍，再生次数少。 ②基本保证阴阳床同时再生，再生时酸碱废水中和，不需要加酸碱废水可达到排放标准。③阳床出水中含有的游离状态的二氧化碳被除去，使阴床出水PH值保持在7.8—9.0，阴床出水应保持一定的碱性。④当阴床进水HCO3- 减少，提高了阴床除硅能力，阴床制水能力增强。⑤阴床再生次数少，自用水量少，降低了除盐系统自用水率。

6 结束语

离子树脂交换技术自20世纪40年代发展至今已经有70年的历史，在工业水处理技术尤其是电厂水处理中得到广泛应用，阴阳床除盐技术是其中发展成熟的技术之一，而除碳器的应用是一个重要补充，随着反渗透、电渗析技术的推广，部分电厂不安装除碳器，但是在实际运行过程中由于原水含碳量不同，反渗透等设备除碳效果不同，因此不能一概而论，应根据生产实际需要确定最佳的水处理工艺。

参考文献

[1]余志祥.李琳.反渗透加混合离子交换器工艺中除碳器作用探讨.广西电力.2009.32（004）：58-59.

[2]施燮均.王蒙聚.肖作善.热力发电厂水处理.武汉水利电力大学.中国电力出版社出版，1996。

[3]刘雪英。鲍继超。周长君。中国电力出版社职业技能鉴定指导书（2008）。

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