軟化水系統(tǒng)的工藝和設備

1、軟化水系統(tǒng)的軟化水系統(tǒng)的工藝和設備工藝和設備目目 錄錄第一章第一章 工業(yè)用水的基本概述工業(yè)用水的基本概述 一、一、軟化水在工業(yè)用水中的重要性 二、二、工業(yè)純水的分類 三、三、鍋爐給水對水質(zhì)的要求第二章第二章 軟化水的基本工藝軟化水的基本工藝 一、離子交換樹脂的相關知識 二、離子交換器的工作過程 三、軟化水系統(tǒng)的工藝流程 四、軟化水的硬度測定 五、軟化水系統(tǒng)的操作注意事項第三章第三章 軟化水系統(tǒng)的設備軟化水系統(tǒng)的設備 一、自清洗過濾器 二、石英砂過濾器 三、離子交換器 第一章 工業(yè)用水的基本概述一、軟化水在工業(yè)用水中的重要性 綜觀當今世界，現(xiàn)代化的大型鋼鐵企業(yè)用水系統(tǒng)都有其共同特點：1 1、對水

2、質(zhì)嚴格要求。2 2、新水耗量少。3 3、嚴格執(zhí)行處理與排放標準。4 4、實行現(xiàn)代化的技術管理。5 5、重視水系統(tǒng)的四個平衡問題：即水質(zhì)、水溫、懸浮物和水質(zhì)穩(wěn)定與溶解鹽的平衡。其中，軟化水系統(tǒng)在工業(yè)用水中占有相當重要的位置。因為這個系統(tǒng)的新水耗水量最大，水質(zhì)要求最高，產(chǎn)生的廢水很難實現(xiàn)處理與回收利用，如果在技術方面管理跟不上，不但會污染環(huán)境、浪費資源，而且會對設備的正常運轉造成威脅。 二、工業(yè)純水的分類軟化水是工業(yè)純水的一種。在工業(yè)用水中，根據(jù)生產(chǎn)的要求，按純度進行分類可分為以下幾種： 1、軟化水：是相對于硬水來說的，一般是指水中的Ca2+、MP2+等離子的含量較低或去除至一定程度的水。軟化水一

3、般用于低壓工業(yè)鍋爐用水。 2、脫鹽水：一般是指用物理、化學等方法將水中易于去除的強電解質(zhì)去除至一定程度的水。脫鹽水中的剩余含鹽量一般在15mg/L以下，25時的電導率為110s/cm。 3、純水（又稱去離子水）：一般是指在脫鹽的基礎上還將水中難以去除的硅酸及二氧化碳等弱電解質(zhì)去除到一定程度的水。25時的電導率一般為0.11s/cm，剩余含鹽量在1mg/L以下。 4、高純水（又稱超純水）：一般是指將水中的導電介質(zhì)幾乎完全去除，同時將水中不離解的膠體物質(zhì)、氣體去除至極低程度的水。25時電導率為0.1s/cm以下，剩余含鹽量在0.1mg/L以下。 5、理論水（又稱理想水）：不含任何雜質(zhì)的水，這樣的水

4、一般是不存在的。 三、鍋爐給水對水質(zhì)的要求 在鍋爐給水系統(tǒng)中，為了防止熱力系統(tǒng)設備的結垢、腐蝕和積鹽，必須對鍋爐給水的水質(zhì)嚴格要求，同時鍋爐的壓力越高，水質(zhì)要求越高，通常低壓鍋爐（2.45MPa）是以軟化水作為補充水，中壓鍋爐（3.825.78MPa）采用脫堿、除鹽水作為補充水，高壓鍋爐（5.8812.64MPa）則必須是除鹽水作為補給水。 1 1、低壓鍋爐補充水水質(zhì)指標壓力1.0MPa1.01.6MPa1.62.5MPa懸浮物5mg/L5mg/L5mg/L總硬0.03mmol/L0.03mmol/L0.03mmol/LPH(25）777溶解氧0.1mmol/L0.1mmol/L0.05mmo

5、l/L含油2mg/L2mg/L2mg/L含鐵0.3mg/L0.3mg/L0.3mg/L 2 2、中鋼軟化水的水質(zhì)指標 系統(tǒng)系統(tǒng) 名稱名稱 考核項目考核項目 檢測項目檢測項目總硬（mg/L） 堿度（mg/L）總鐵（mg/L）總磷（mg/L）PH電導率 (S/cm)濁度 （NTU）氯離子（mg/L）加熱爐冷卻用水0.307.0-9.51000煉鋼汽化冷卻水0.03mmol/L0.307.0-9.01000煉鋼結晶器冷卻水20mg/L1.503.08.0300制氧設備冷卻水20000機組120mg/L5001.0387.0-9.5300020300制氧設備冷卻水4500、6000機組250mg/L1

6、001.0387.0-9.5300020300煉鐵軟水50mg/L1.08.0300焦化鍋爐給水0.03mmol/L0.307.0-9.01000 第二章 軟化水的基本工藝一、離子交換樹脂的相關知識 1、離子交換樹脂的結構： 離子交換樹脂是一種高聚物電解質(zhì)，是具有三維立體空間網(wǎng)狀結構的多孔海綿狀高分子化合物，一般由惰性骨架、固定基因和官能基因三部分構成。它的骨架是吸附水中Ca2+、Mg2+的主要載體。 如圖：Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+樹脂的網(wǎng)狀骨架 2、離子交換樹脂的類型一般地按照離子交換樹脂所帶的官能基團的性質(zhì)可分為：(我們廠大部分使用的是732強酸性陽離子交換樹脂)按官能基

7、團性質(zhì)分為陽離子交換樹脂陰離子交換樹脂強酸性陽樹脂弱酸性陽樹脂強堿性陰樹脂弱堿性陰樹脂 3、陽離子交換樹脂的脫鹽機理 軟化：R-Na2+Ca2+ RCa+2Na+ R-Na2+Mg2+ RMg+2Na+如圖：Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Ca2+ 4、離子交換樹脂的失效 在離子交換樹脂的運行過程中，由于各種原因?qū)е聵渲慕粨Q性能下降或喪失，導致出水水質(zhì)不達標，這種現(xiàn)象叫樹脂的失效。樹脂失效后必須要通過一定的方法對其進行激活。 5、引起樹脂交換性能降低的主要因素： 樹脂的劣化 主要是指樹脂在使用過程中破碎，不可逆膨脹等因素造成樹脂的部分失效或永久性失效。對于劣化的樹脂一般只有通

8、過更換新樹脂來恢復系統(tǒng)的正常運行，由于使用或操作不當會加快樹脂劣化的速度。（例如鹽水濃度太高會使樹脂破裂） 樹脂的污染 A：無機物污染：主要是由于水中的Cu、Fe、Mn、Mg等鹽類在堿性環(huán)境下生成的一些物質(zhì)堵塞了樹脂的孔道。 B：有機物污染：是指水中的一些有機物長時間吸附在樹脂的表面，影響樹脂的正常交換。 C：微生物污染：當樹脂儲存或失效后長時間沒有再生時，產(chǎn)生的一種藻類和微生物，不但污染水質(zhì)，還可以破壞樹脂結構。為了減少樹脂的污染和中毒，原水在進入交換柱之前應進行一定的預處理。 6、樹脂的再生 RCa+2Na+ RNa2+Ca2+ RMg+2Na+ RNa2+Mg2+如圖：Ca2+Na+Ca

9、2+Mg2+Mg2+Mg2+ 、順流再生：是指再生劑在交換柱中的流向和工作時水流的方向相同。 、逆流再生：再生劑的流向與工作時水流的方向相反。 7、影響樹脂再生的因素 、再生劑的用量：一般來說，適當提高再生劑的用量，有助于樹脂再生程度的提高。 、再生劑的濃度：一般來說，適當增加再生劑濃度，可以提高再生程度，經(jīng)驗數(shù)據(jù)NaCl的濃度10%時，再生效果最好。 、再生劑的流量：一般來說，再生劑流速低，跟樹脂接觸時間長，再生反應充分，經(jīng)驗數(shù)據(jù)不得低于30min。 、再生劑的溫度，純度等也是影響再生程度的主要因素，適當提高點溫度（冬季伴點熱）盡可能選用質(zhì)量好、雜質(zhì)少的工業(yè)鹽。 8、新樹脂的管理 、保持樹脂

10、的水分 A.注意包裝的密封及完整，防止烘干。 B.儲存時間不超過一年，且不可拆開包裝，避免樹脂長時間暴露在空氣中。 C.最好儲存在充滿鹽水的交換器內(nèi)，防止樹脂由于烘干和潤濕反復交替而膨脹和收縮，導致降低樹脂的強度。 D.如果發(fā)現(xiàn)樹脂變干后，切勿用生水浸泡，因為這樣會使樹脂驟然收縮和或膨脹而破裂。應用飽含鹽水浸泡，然后逐漸稀釋。 E.浸泡樹脂的水需經(jīng)常更換，以防止微生物的滋生和繁殖而污染樹脂。 、防止受熱和受凍 A.放在高溫設備（例如蒸汽管道）附近和熱光照射的地方，可引起機團的變形。 B.應保存在室內(nèi)，環(huán)境溫度在540，或保存在飽含鹽水中。 、防止污染 A.避免與鐵容器及油類直接接觸。 B.應保

11、持清潔，防止表面形成污垢。 C.避免重物對樹脂擠壓和摩擦。 9、舊樹脂的保管 、長期停用的樹脂應轉型后儲存，強酸型的樹脂出廠時為氫型，存放時應轉變成鈉型。 、將樹脂保存在交換器內(nèi)，用水浸泡。 、應定期換水，防止發(fā)霉。 二、離子交換器的工作過程 1、離子交換器：將離子交換樹脂，裝入圓柱形設備中形成一定厚度的濾層，并使原水以一定流速通過樹脂層進行動態(tài)交換，這種水處理設備叫做離子交換器。 2、離子交換器的工作過程 初期階段：當原水從交換器上部進入，接觸樹脂進行離子交換，這時水的組成大部分為Ca2+、Mg2+，隨著水的運動，越往下Ca2+、Mg2+濃度越小，稱為初期階段。初期階段交換速度最大，隨著水流

12、到一定深度時，離子交換與反離子達到一定的平衡，這時水的組成為Na+、Ca2+、Mg2+，這部分交換帶稱為工作層。 RNa2+Ca2+ RCa2+2Na+ 進水出水失效層工作層未交換層 運行中期： 隨著水往下流，交換帶逐漸下移，頂層的樹脂已經(jīng)充滿了Ca2+、Mg2+，失去了交換能力，因此這部分樹脂稱為失效層。交換帶所處的位置稱為工作層，也叫交換層。交換帶以下的位置稱為未交換層，也叫保護層。所以，離子軟化的過程是交換帶下移的過程，交換帶既不擴大，也不縮小，而失效層不斷擴大，未交換層不斷縮小。 運行未期： 隨著交換帶的下移，交換帶的下端達到樹脂層的底部時，出水中的Ca2+、Mg2+開始出現(xiàn)，水質(zhì)開始

13、惡化，軟化柱失效，這時根據(jù)工藝水質(zhì)的要求停止運行。 三、軟化水系統(tǒng)的工藝流程 原水 管道泵 自清理過濾器 石英砂過濾器軟水池 二級離子交換器 離子交換器 供水泵 軟化水用水系統(tǒng) 四、軟化水的硬度測定 H=Ma2V103 其中：H為軟化水的總硬（mg/L或毫克當量/升） M為EDTA的摩爾濃度 a為滴定時消耗的EDTA體積（ml） V為水樣體積（ml）五、軟化系統(tǒng)的操作注意事項1、溶鹽時長時間攪拌，而且最好打回流。2、工業(yè)鹽的質(zhì)量直接影響再生效果，所以過程中發(fā)現(xiàn)鹽中泥沙多、雜物多的時候，一定要想辦法提前處理。（用機械篩子篩等）3、因為鹽過濾器體積小、濾料少，如果反洗跟不上，這些泥沙就會進入軟化柱

14、的未交換層，導致未交換層樹脂提前失效和破壞，所以，對于過濾器的反洗是操作過程中非常重要的一項工作。4、過濾器、離子交換器反洗的時候，壓力和強度一定要把握好，壓力和強度太小，泥沙和懸浮物洗不出來，壓力和強度太大，要么會使樹脂和濾料亂層，（亂層是離子交換器最忌諱的），要么會使樹脂從上排放出來造成浪費。所以，反洗的最好辦法是短周期的、低壓力的操作，避免樹脂和濾料板結。5、送水的時候，要防止由于超壓而導致人孔和法蘭漏水，有時可以把PVC管和流量計撐破，而且在保證能滿足生產(chǎn)的前提下，水壓越低，軟化效果越好，一般地原水壓力不得超過0.4MPa。五、軟化系統(tǒng)的操作注意事項6、對于上排和中排濾網(wǎng)的保護也要到位

15、，否則會造成樹脂的大量流失。做到勤檢查，定期更換。7、中排的作用主要是對失效層和工作層樹脂進行反洗用的。8、離子交換器操作過程中防止閥門內(nèi)漏和相鄰柱之間互竄導致軟水指標不達標。9、軟化水系統(tǒng)在工藝設計方面最好保證原水壓力的穩(wěn)定性，例如夏天的時候，由于原水緊缺，導致壓力不穩(wěn)，嚴重影響軟化水的效果。因此建議盡可能設計原水池，能對原水進行粗略的過濾，例如二煉鋼的軟化水系統(tǒng)，運行效果比較好。10、為了保證很好的反洗效果，軟化水反洗系統(tǒng)中應配置壓縮空氣管或低壓氮氣管，便于提高反洗壓力和均勻分布反洗水。例如二煉鋼軟水系統(tǒng)。11、在以下三種情況下使用二級軟化：五、軟化系統(tǒng)的操作注意事項把二級軟化柱當一級軟化柱直接使用。一級軟化出水硬度超標的時候進二級軟化柱。原水硬度達到300mg/L以上的時候采用二級軟化。12、藥品保管方面，既要防曬防凍，更要密封好，防止別的液體混進去影響濃度。例如EDTA、13、根據(jù)原水的水質(zhì)情況和樹脂的使用情況，建議每兩年對樹脂徹底清洗和補充一次。14、裝樹脂的時候，離子交換器內(nèi)石英砂必須用水浸泡，防止樹脂把石英砂沖亂而漏樹脂。15、由于離子交換器內(nèi)壁有襯膠層，故不允許在軟化柱外面用氧氣