反渗透加混合离子交换器工艺中除碳器作用探讨_余志祥

反渗透加混合离子交换器工艺中除碳器作用探讨DiscussionontheeffectofcarbonremoverintheROandmixion-exchangertechnology余志祥1,李琳2,李颖茹3YUZhi-xiang1,LILin2,LIYing-ru3(1.广西电力试验研究院有限公司,广西南宁530023;2.中铝广西分公司,广西百色530000;3.东方电气集团公司中央研究院系统集成研究所,四川成都610000)摘要:对反渗透加混合离子交换器工艺中除碳器的作用原理进行了分析和探讨。结合实际工程,通过理论分析和现场调整运行试验,同时监测运行过程中二氧化碳浓度,得出系统中二氧化碳浓度影响因素和实际测试数据。结果表明在反渗透装置后二氧化碳浓度已降至13.5mg/L,经除碳器后二氧化碳浓度为8.5mg/L,整个系统中除碳器作用不明显。因此从反渗透装置加混合离子交换器工艺中取消除碳器是可行的,具有一定的经济效益。关键词:反渗透;混合离子交换器;除碳器;补给水中图分类号:TM621.8;TQ085+.4文献标志码:B文章编号:1671-8380(2009)04-0058-02随着膜技术的发展,由反渗透(RO)装置与混合离子交换器组成的火力发电厂锅炉补给水处理系统已得到广泛应用,与传统的阳、阴离子交换器加混合离子交换器水处理工艺相比,反渗透加混床工艺具有减少了频繁的除盐水系统再生操作、酸碱耗低、废液排放量少、节水、离子交换系统简单等优点[1];但也有其不足,主要表现为:一次性投资较大,对进水水质要求较高,对日常运行维护及运行人员技术水平有更高的要求。中铝广西分公司三期热电厂3×220t/h工程锅炉补给水系统纯水工艺为反渗透加混合离子交换器,反渗透装置和混合离子交换器之间安装有室外鼓风型除碳器,本文从反渗透出水水质出发,结合鼓风型除碳器除碳原理,通过与传统的阳离子交换器、阴离子交换器加混合离子交换器工艺中除碳器原理及作用进行对比,对该系统中除碳器作用和实际效果进行分析,对从系统中去掉除碳器的可行性进行探讨,分析相关经济效益。1系统概况中铝广西分公司锅炉补给水处理水源来自厂区动力厂,动力厂水处理工艺为混凝沉淀,水源来自江水。三期工程锅炉补给水系统为机械过滤器、活性碳过滤加反渗透和混合离子交换器,均为母管式;配套系统包括再生系统,树脂贮存及复苏设备,反渗透加药,清洗设备。其流程见图1:图1锅炉补给水处理工艺流程图2反渗透加混合离子交换器纯水工艺中去除除碳器可行性分析2.1离子交换系统中除碳器的工作原理除二氧化碳有鼓风除碳器和真空除碳器两种,在电厂补给水处理系统中一般采用鼓风除碳器。鼓风除碳器作为传统阳离子交换器、阴离子交换器加混合离子交换器工艺中是必不可少的,其除碳原理如下:阳离子交换器出来的酸性水从除碳器上部进入,经配水设备及填料层后,进入除碳器水箱;在除碳器中,由于填料的阻挡作用,水流被分散成许多小股、水滴状或水膜,从底部鼓入的空气与水有非常大的接触面积,而空气中CO2的分压力又很低,这样就将从水中解吸出来的CO2很快带走[2]。水通收稿日期:2009-06-29;修回日期:2009-08-1858广西电力2009年第4期DOI:10.16427/j.cnki.issn1671-8380.2009.04.017过鼓风除碳,可将CO2含量降至5000mg/m3以下。2.2反渗透加混合离子交换器系统中除碳器的作用与传统阳、阴离子交换器加混合离子交换器工艺相比,反渗透加混合离子交换器工艺中除碳器位于反渗透装置之后,混合离子交换器之前。2.2.1从反渗透装置截留能力方面分析天然水(包括地表水和地下水)都具有一定的盐,其表现形式大多是碳酸盐,传统阳、阴离子交换器加混合离子交换器工艺中除碳器位于阳离子交换器之后,阴离子交换器之前。水经过阳离子交换器后,大量金属阳离子被去除,碳酸根离子和碳酸氢根离子转为二氧化碳,进入除碳器后被去除。但反渗透膜孔径小至纳米级,在一定的压力下,H2O分子可以通过反渗透膜,而源水中的无机盐、有机物、胶体、细菌、病毒等杂质无法通过反渗透膜[3]。水通过反渗透系统后,水的电导率一般可以下降到5μs/cm,反渗透膜脱盐率可达到99%以上,即水中的大部分杂质被截留下来,反渗透装置出水的碳酸根离子和碳酸氢根离子转化成二氧化碳的比例已极其有限,因此除碳器的作用受到极大的限制。2.2.2从反渗透装置出水pH值方面分析传统阳、阴离子交换器加混合离子交换器工艺中阳离子交换器的出水由于原水中阳离子被阳树脂置换释放出氢离子,原水中阴离子不发生变化,氢离子未被中和,导致阳离子交换器出水pH值下降,呈酸性,阳离子交换器出水pH值一般为2～4。因此对于以下化学反应平衡会向着二氧化碳气体不断析出的方向移动。2H++CO32-→——※H2