淺談排氣冷卻器冷卻水的軟化水處理技術(shù)

1、淺談排氣冷卻器冷卻水的軟化水處理技術(shù) 再生液濃度對樹脂的再生程度影響較大，當(dāng)再生劑用量一定時，在一定范圍內(nèi)，可以認(rèn)為再生液濃度越大，再生程度越高。但濃度超過一定范圍時，再生程度反而下降。這是因?yàn)樵偕簼舛冗^高時，因其體積過小與樹脂再生反應(yīng)不均，并且還會引起樹脂活性基團(tuán)過分遭受壓迫，從而影響再生效果。 排氣冷卻 軟水制備 交換器 【中圖分類號】u664.81+4文獻(xiàn)標(biāo)識碼：b文章編號：1673-8005（2013）02-0020-02 排氣冷卻系統(tǒng)由排氣冷卻器和排氣冷卻水系統(tǒng)組成。向排氣冷卻器提供符合要求的軟化水，滿足冷卻器對水質(zhì)、水量的要求，是保證冷卻器長期、安全、正常運(yùn)行的前提，也是保證航空

2、發(fā)動機(jī)實(shí)驗(yàn)正常進(jìn)行的前提。 由于排氣冷卻器是處在高溫燃?xì)庀鹿ぷ鞯膿Q熱裝置，根據(jù)實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)，為防止結(jié)垢，延長其使用壽命，在冷卻器的運(yùn)行期間，對水質(zhì)有嚴(yán)格的要求，需進(jìn)行軟化處理，其硬度必需小于0.04me/l。 1軟水制備 1.1流程 來自高位水池的澄清水，由進(jìn)水總管進(jìn)入軟水站，經(jīng)減壓閥減壓后，進(jìn)入五臺并聯(lián)的雙流機(jī)械過濾器，在這里去除懸浮雜質(zhì)，然后進(jìn)入五臺并聯(lián)的“負(fù)壓、逆流再生的雙流機(jī)械過濾器”，在此水被軟化，去除硬度（鈣離子、鎂離子），最后進(jìn)入各用水點(diǎn)。 1.2軟化水制備裝置及軟化原理 在軟化水制備過程中，最主要的及關(guān)鍵的設(shè)備是“負(fù)壓逆流再生鈉離子交換器”（簡稱鈉離子交換器），它的內(nèi)部構(gòu)造是由進(jìn)水

3、及中間排液裝置、樹脂層、壓脂層、石英砂墊層和下排水裝置等組成。這種交換器的特點(diǎn)是：軟化時，原水從交換器上部進(jìn)入，下部流出；再生時，再生液由下部進(jìn)入，上部流出。交換器的運(yùn)行按反洗、還原、正洗和軟化四個步驟周期性地進(jìn)行。此四個步驟所經(jīng)歷的時間為交換器的運(yùn)行周期，其中反洗、還原、正洗統(tǒng)稱“再生”。 鈉離子交換器的作用是用來軟化水，應(yīng)用的是離子交換的原理，它是借助于離子交換劑（樹脂）中的可交換離子（鈉離子na+）與水中要去除的離子（鈣離子ca2+、鎂離子mg2+）間的離子交換來達(dá)到處理水的目的。離子交換樹脂是由空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的骨架（母體）與附著在骨架上的許多活性基團(tuán)組成的不溶性高分子化合物?；钚曰鶊F(tuán)遇水

4、發(fā)生電離，能電離出可在一定范圍內(nèi)自由移動并與周圍溶液中的其它同性離子進(jìn)行交換反映的可交換離子。因此，在與水進(jìn)行交換反應(yīng)的過程中，水中的ca2+、mg2+被離子交換樹脂中的na+所代替，使易結(jié)垢的鈣、鎂化合物，轉(zhuǎn)變成不易形成水垢的鈉化合物，使水得到軟化。 1.3水的軟化 在制水的過程中，樹脂層離子交換過程可為兩個階段。 樹脂剛開始交換一段不長時間內(nèi)，樹脂飽和程度曲線形狀不斷變化，隨即形成一定形式的曲線，稱交換帶的形成階段 當(dāng)原水由上部進(jìn)入鈉離子交換器時，水中的ca2+、mg2+首先遇到表層的樹脂并與這部分樹脂中的na+進(jìn)行交換反應(yīng)，此時水中的一部分ca2+、mg2+轉(zhuǎn)入樹脂中，樹脂中的一部分na

5、+轉(zhuǎn)入水中。隨著原水的不斷通入，頂部鈉型樹脂總是與含ca2+、mg2+的原水接觸，很快變成了鈣型和鎂型樹脂，離子交換達(dá)到飽和，失去交換能力。這時樹脂層形成了三個層次：上層為失效層，這里樹脂由鈉型全部變成鈣型和鎂型，為100%飽和；中部為工作層，為交換區(qū)，這里是鈉型漸變?yōu)殁}型和鎂型的過渡區(qū)，為部分飽和；下部為尚未參加交換的樹脂層，樹脂仍為鈉型，飽和程度為零，稱保護(hù)層，起著保護(hù)出水水質(zhì)的作用。此時把整個樹脂層各點(diǎn)飽和程度連成曲線，即得飽和程度曲線，也就是交換帶。是已定型的交換帶沿水流方向以一定速度向下移動的過程，此時每股進(jìn)水的鈣、鎂離子在瞬間與某一定厚度的交換帶進(jìn)行交換反應(yīng) 因此，所謂交換帶，是指

6、在那一瞬間正在進(jìn)行交換反應(yīng)的軟化工作層，這個軟化層并不是在一段時間內(nèi)固定不動的，而是隨著時間的推移向下移動，直到交換帶的下端達(dá)到樹脂層的底部。 在交換器的實(shí)際運(yùn)行中，根據(jù)用水的水質(zhì)要求，我們將交換器的軟化終點(diǎn)控制在水硬度小于0.04me/l的范圍內(nèi)，通過對交換器進(jìn)出水閥門的控制來調(diào)整軟化時水的流量，以達(dá)到對出水流速的控制，通過定時對出水硬度指標(biāo)的檢驗(yàn)，來確定軟化終點(diǎn)。 2鈉離子交換器的再生 2.1原理與過程 再生就是使離子交換劑恢復(fù)交換能力，再生過程是軟化過程的逆過程，它是借助于具有較高濃度的再生液，以一定的速度通過樹脂層，使軟化過程中吸附的鈣、鎂離子從樹脂上置換出來，恢復(fù)樹脂的交換能力，該再

7、生液濃度為5%8%的氯化鈉溶液，再生液由交換器的下部進(jìn)入，由上部排出。這一過程為離子交換器的再生或還原，這種再生方式為逆流再生。 離子交換樹脂之所以可以進(jìn)入軟化和再生，是由于離子交換反應(yīng)同化學(xué)反應(yīng)一樣，服從當(dāng)量定律并且是可逆反應(yīng)。在軟化過程中，鈣、鎂離子可以取代陽離子樹脂上的鈉離子，原因在于在常溫和低濃度下，強(qiáng)酸性陽離子樹脂對水中常見離子有一個選擇性順序（ca2+mg2+na+），即位于順序前面的陽離子，可以從樹脂上取代位于順序后列的陽離子。但是選擇性順序是指常溫且水中離子濃度低的情況，而高濃度時，順序的前后變成了次要問題，而濃度的大小則成為離子交換反應(yīng)的決定因素，離子交換樹脂的再生即屬于這一

8、情況。水中由于離子濃度的加大，使之大量擴(kuò)散、遷移到樹脂交換聯(lián)網(wǎng)孔里去，從而將樹脂上原來吸附的離子置換出來。 鈉離子交換器的再生操作步驟按小反洗、逆流再生、逆向清洗、正洗幾個部分進(jìn)行。 2.2再生程序與其有關(guān)因素 再生是交換制水過程中最重要的環(huán)節(jié)，再生程度主要與再生劑的單位耗量、再生液濃度、再生速度及人為因素有關(guān)。 對于再生劑的耗量，根據(jù)離子交換具有可逆性且進(jìn)行等當(dāng)量交換，從理論上講，消耗的再生劑的克當(dāng)量數(shù)與失效的交換劑上所吸附的離子的克當(dāng)量數(shù)相等，就可以獲得完全再生。要使交換劑的再生較徹底，就要增加再生劑耗量，但交換劑的交換容量并不與再生劑加大成直線關(guān)系。因此，不能無限增加再生劑耗量，而要在滿足一定的工作交換容量的條件下，使再生劑耗量最省。 再生液濃度對樹脂的再生程度影響較大，當(dāng)再生劑用量一定時，在一定范圍內(nèi)，可以認(rèn)為再生液濃度越大，再生程度越高。但濃度超過一定范圍時，再生程度反而下降。這是因?yàn)樵偕簼舛冗^高時，因其體積過小與樹脂再生反應(yīng)不均，并且還會引起樹脂活性基團(tuán)過分遭受壓迫，從而影響再生效果。 再生需要維持適當(dāng)?shù)牧魉俸蜁r間，流速太大或過慢，都會影響再生效果，一般再生流速控制在4m/h為好。 2.3結(jié)論 軟化水制備系統(tǒng)投入使用以來，經(jīng)現(xiàn)有時間的運(yùn)行調(diào)試，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計要求，運(yùn)行狀況良好，水的軟化效果較好。但它的反洗時間相對過長，這一