【正文】 ..... 23 ......................................................... 25 ....................................................... 28 化學(xué)水、凝結(jié)水裝置工藝技術(shù)規(guī)程 第 1 頁 共 32 頁 第一部分 化學(xué)水處理站 1 裝置概況 XX 煉化公司 化學(xué)水處理站根據(jù)原水水質(zhì)資料，選用一級過濾、兩級離子交換除鹽工藝（即：預(yù)處理采用高效過濾；一級除鹽采用陰、陽雙室浮床＋除碳工藝；二級除鹽采用混床）。設(shè)計容量一級除鹽水為 750t/h；二級除鹽水為 600 t/h。其中，二級除鹽水與處理后的凝結(jié)水混合后外供，以滿足鍋爐給水的需要，同時滿足全廠其它生產(chǎn)裝置對除鹽水的需求。本工藝由預(yù)處理系統(tǒng)、一級除鹽系統(tǒng)、二級除鹽系統(tǒng)、真空除氣系統(tǒng)、酸堿再生系統(tǒng)、廢水中和系統(tǒng)及自動加氨系統(tǒng)七部分組成。裝置設(shè)計年運行時間8400 小時。 陰、陽樹脂采用 OH 型和 H 型交換樹 脂，這樣離子交換置換下來的為 OH和 H+， OH和 H+在水中結(jié)合成水，因此，交換過程不會發(fā)生其它離子進(jìn)入水中的現(xiàn)象，確保出水水質(zhì)。 離子交換，就是水中的離子和離子交換樹脂上的離子，所進(jìn)行的等電荷反應(yīng)。 離子交換的反應(yīng)過程可以用 H 型陽離子交換樹脂 HR、 OH 型陰離子交換樹脂 R/OH 和水中 Na+（ Ca2+、 Mg2+）、 Cl （ HSiO SO4 CO32）交換反應(yīng)過程為例： Ca2+ Ca Mg2+ +2RH ≒ 2 R Mg + 2 H+ 2 Na+ 2Na 水中陽離子 陽樹脂 失效陽樹脂 2HSiO3 2HSiO3 SO42 +2R/OH ≒ 2 R/ SO4 + 2 OH CO32 CO3 水中陰離子 陰樹脂 失效陰樹脂 H++ OH≒ H2O 從上式可知：在離子交換反應(yīng)中，水中的陰、陽離子（如 Cl 、 HSiO HCO SO4 CO3Na+、 Ca2+、 Mg2+）被轉(zhuǎn)移到樹脂上去了，而離子交換樹脂上的一個可交換的 OH、 H+ 轉(zhuǎn)入水中。陰、陽離子從水中轉(zhuǎn)移到樹脂上的過程是離子的置換過程。而樹脂上的 OH、 H+交換到水中的過程稱游離 過程。因此，由于置換和游離過程的結(jié)果，使得 Na+（ Ca2+、 Mg2+）與 H+ 、 Cl （ HSiO HCO SO4CO32）與 OH互換位置，這一變化，就稱為離子交換。 原水經(jīng)過氫離子交換后，水中的陽離子幾乎都變成了 H+離子， pH值明顯降低，水中的碳酸平衡向生成 CO2 方向移動。 H+＋ HCO3 ≒ H2O ＋ CO2 化學(xué)水、凝結(jié)水裝置工藝技術(shù)規(guī)程 第 2 頁 共 32 頁 這樣就產(chǎn)生了大量的游離的 CO2 ， CO2 容易腐蝕金屬，并且在除鹽系統(tǒng)中會增加陰樹脂的負(fù)擔(dān)，因此在離子交換中要去除游離 CO2。除碳 器是根據(jù)氣體分壓定律和亨利定律的原理 ，將空氣用鼓風(fēng)機(jī)從下部引入，含有 CO2 的水從上部淋下 ，空氣和水對流接觸，由于填料把水分散成極薄的水膜，增加了水與空氣的接觸面積 ， 氣流越往上走含 CO2越多，最后由除 CO2 器頂部排出 ，水越往下流含 CO2 越少，最終水殘留 CO2可達(dá)到 5mg/l左右。 在水處理工藝中，一般是用水力噴射器稀釋和輸送酸堿再生液，也用于除氣系統(tǒng)的抽真空。噴射器通常是用有機(jī)玻璃、 硬質(zhì)塑料或不銹鋼等耐腐蝕材料制作。 圖 噴射器的構(gòu)造是 由 1 噴嘴、 2 混合室、 3 喉管、和 4 擴(kuò)散管組成。 噴射器是利用流體在不同截面導(dǎo)管中流動時能量轉(zhuǎn)換關(guān)系來吸入和輸送液體。 在不考慮流體摩擦阻力情況下，流體經(jīng)噴射器時的能量變化符合能量守恒定律，即： V12 P1 V22 P2 Z1＋ ── ＋ ─── ＝ Z2＋ ── ＋ ── 2g ρg 2g ρg 因噴射器各點處于同一水平面上， 所以位壓能相等，即： Z1=Z2，則 V12 P1 V22 P2 ── ＋ ─── ＝ ── ＋ ── 2g ρg 2g ρg Z1 、 Z2—進(jìn)出出口高度； V1 、 V2—進(jìn)出口流速； P1 、 P2—進(jìn)出口壓力； ρ—流體密度。 當(dāng)具有一定壓頭的工作水經(jīng)噴射流出時， 由于水流速度增大， 動壓頭隨之增大，靜壓頭相應(yīng)降低，圖 化學(xué)水、凝結(jié)水裝置工藝技術(shù)規(guī)程 第 3 頁 共 32 頁 當(dāng)靜壓頭小于外界大氣壓力時， 混合室即形成一定的真空度，可將某種液體吸入混合室， 此 處與離心泵葉輪中心處形成負(fù)壓相類似。 工作水在混合室與吸入水匯合，一并進(jìn)入喉管，在喉管內(nèi)混合水獲得較高的動壓頭。 水流進(jìn)入擴(kuò)散管后，因截面逐漸增大， 混合水的動壓頭轉(zhuǎn)化成較高的靜壓頭送入管路。 亨利定律：稀溶液在一定溫度下，氣體在液體中飽和濃度與液面上該氣體的平衡分壓成正比。 BB kxP ? BP ：稀溶液液面上溶質(zhì)的蒸汽分壓； k ：亨利系數(shù)； Bx ：溶質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)（摩爾分?jǐn)?shù)）。 由上式可知，只要降低稀溶液液面上的溶質(zhì)的蒸汽分壓，這種平衡就會打破，溶解氣體就會從溶液中析出，而達(dá)到新的平衡。 真空除氣系統(tǒng)是亨利定律的應(yīng)用。該系統(tǒng)由真空除氣器、儲水箱、給水泵、射水泵組成。 PCLC混床出水至二級除鹽水箱真空除氣器儲水箱射水泵給水泵PC 圖 由射水泵送出的壓力水經(jīng)過水射器時，因通徑變小，流速增加，使部分壓力能轉(zhuǎn)化為動能，在該處產(chǎn)生局部真空。混床出水進(jìn)入真空除氣器，因壓力突然降低，析出部分溶解氣體，析出的氣體被水射器源源不斷地抽走，以維持除氣器的真空狀態(tài)，從而使除氣過程連續(xù)進(jìn) 行。除氣后的二級除鹽水由給水泵送至二級除鹽水箱。抽出的氣體經(jīng)儲水箱頂部排出。 ： 主要用于再生陽離子交換樹脂和調(diào)節(jié)中和池 pH 值。 化學(xué)水、凝結(jié)水裝置工藝技術(shù)規(guī)程 第 4 頁 共 32 頁 在氫離子交換過程中，當(dāng)處理后的水中出現(xiàn)了鈉離子，使酸度降低或硬度增高，而且超過了標(biāo)準(zhǔn)時，則證明此氫型離子交換樹脂已經(jīng)失效，為了恢復(fù)其交換能力，就需要對此樹脂進(jìn)行再生。 陽樹脂再生過程，就是使鹽酸溶液通過失效的樹脂層，從而將樹脂中的其它陽離子排到溶液中去，氫離子被樹脂所交換吸附，便重新恢復(fù)了樹脂的交換能力。再生過程之所以能夠進(jìn)行，是 因為再生酸液濃度較高，再生反應(yīng)中反應(yīng)物的化學(xué)位高于氫型樹脂離子交換反應(yīng)中反應(yīng)物的化學(xué)位，使如下化學(xué)平衡向右邊移動。 Ca Ca2+ 2R Mg + 2H+ ≒ 2 HR + Mg2+ 2Na 2Na+ 失效陽樹脂 氫型樹脂 ： 主要用于再生陰離 子交換樹脂與調(diào)節(jié)中和池 pH。 在氫氧根離子交換過程中，當(dāng)處理后的水中出現(xiàn)了硅離子，使電導(dǎo)升高而且超過了標(biāo)準(zhǔn)時，則證明此氫氧根型離子交換樹脂已經(jīng)失效，為了恢復(fù)其交換能力，就需要對此樹脂進(jìn)行再生。 陰樹脂再生過程，就是使堿溶液（ NaOH）通過失效的樹脂層，從而將樹脂中的其它陰離子排到溶液中去，氫氧根離子被樹脂所交換吸附，便重又恢復(fù)了樹脂的交換能力。再生過程之所以能夠進(jìn)行，是因為再生堿液濃度較高，再生反應(yīng)反應(yīng)物的化學(xué)位高于氫氧型樹脂離子交換反應(yīng)反應(yīng)物的化學(xué)位，使如下化學(xué)平衡向右邊移動。 2HSiO3 2HSiO3 2R/ 2Cl + 2OH ≒ 2R/OH + 2Cl CO3 CO32 失效陰樹脂 氫氧型樹脂 ：用于調(diào)節(jié)外供一級除鹽水和二級除鹽水 pH 值。 氨能與碳酸生成碳酸銨， 過量的氨能提高水的 pH 值，從而防止水中的游離二氧化碳對給 水管道及熱力設(shè)備的腐蝕。 NH3＋ H2O≒ NH4OH NH4OH＋ H2CO3≒ NH4HCO3＋ H2O NH4HCO3＋ NH4OH≒ (NH4)2CO3＋ H2O ，減少占地 ； 共用酸、堿再生與廢水中和系統(tǒng)，同時 化學(xué)水處理站的生水與凝結(jié)水站的凝結(jié)水換熱，合理利用能量 。 。各單元的陽床和相對應(yīng)的陰床同時運行、同步再生，再生時陽床排出的酸性廢水和陰床排出的堿性廢水同時進(jìn)入中和池（等當(dāng)量）自動中和。 ，合理使用投資，便于運行、管理和維護(hù) 。 ，減少了溶解氣體對管道和設(shè)備的腐蝕。 化學(xué)水、凝結(jié)水裝置工藝技術(shù)規(guī)程 第 5 頁 共 32 頁 2 工藝過程簡述及工藝原則流程圖 化學(xué)水處理站所需原水來自全廠新鮮水管網(wǎng)，經(jīng)換熱后進(jìn)入生水箱，生水箱出水經(jīng)泵加壓后 經(jīng)過高效纖維過濾器，去除水中大部分的懸浮物和有機(jī)雜質(zhì)。高效纖維過濾器內(nèi)裝有專用纖維濾料，正常運行時通過電動機(jī)將下孔板提升，將纖維層壓實到所需要的壓實厚度，原水由設(shè)備下部進(jìn)入穿過濾料層，再由設(shè)備頂部送出。 當(dāng)高效纖維過濾器運行壓差達(dá)到 ，過濾器失效，需要進(jìn)行反沖洗。反洗時開啟電機(jī)將下孔板緩慢回落到給定位置，使纖維成拉直狀態(tài)，用大流量水進(jìn)行正洗、空氣擦洗，直到纖維清潔為止。設(shè)備反洗時，為防止活動多孔板被纖維卡住，特別設(shè)置了收線網(wǎng)。 系統(tǒng)中所有高效纖維過濾器的運行、反洗等過程由集散控制系統(tǒng)（ DCS）實現(xiàn)全自動操作。纖維過濾系統(tǒng)采用母管制，過濾后的水匯集到母管送至陽床。 預(yù)處理系統(tǒng)出水水質(zhì)：懸浮物≤ 2mg/l。 預(yù)處理 系統(tǒng) 出水進(jìn)入陽床底部入口，水由下至上運行。下室裝有 D113Ⅲ FC大 孔弱酸性丙烯酸系陽離子交換樹脂，可除去水中 90%的暫時硬度。下室出水由塔內(nèi)進(jìn)入上室。上室裝有 0017FC凝膠型強(qiáng)酸苯乙烯系陽離子交換樹脂，可以將水中余下的 10%暫時硬度和其它陽離子大部分去除。陽床出水進(jìn)入對應(yīng)的除 CO2器，水中的 CO2被除 CO2器風(fēng)機(jī)的鼓風(fēng)空氣帶走。經(jīng)除碳后的水中殘留 CO2小于 5mg/l，再通過中間水泵送至陰床底部入口，水由下至上運行。陰床下室裝有 D301Ⅲ FC大孔弱堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂，除去水中強(qiáng)酸陰離子。下室出水由塔內(nèi)進(jìn)入上室。上室裝有 2017FC凝膠型強(qiáng)堿苯乙烯系陰離子交換 樹脂，可以除去水中余下的強(qiáng)酸陰離子和弱酸陰離子。陰床出水即為一級除鹽水（其電導(dǎo)率小于 5μs/cm），并送入二級除鹽系統(tǒng)。 一級除鹽水進(jìn)入混床，進(jìn)一步除去水中殘留的陰、陽離子，出水即為二級除鹽水，其電導(dǎo)率小于。合格的二級除鹽水送入真空除氣系統(tǒng)。 混床出水進(jìn)入真空除氣器，因壓力突然降低，析出部分溶解氣體，析出的氣體被水射器源源不斷地抽走。除氣后的二級除鹽水由給水泵送至二級除鹽水箱。抽出的氣體經(jīng)儲水箱頂部排出。 陽離子交換樹脂再生 劑為 31％的 HCl，陰離子交換樹脂再生劑為 32％的 NaOH。 31％ HCL和 32％NaOH都由汽車槽車運來，卸入酸堿緩沖罐后，分別經(jīng)酸提升泵、堿提升泵送入酸、堿高位儲罐。 31％HCl和 32％ NaOH分別由酸、堿計量泵送出經(jīng)稀釋至相應(yīng)濃度后進(jìn)入陰、陽、混合離子交換器對陰、陽離子交換樹脂進(jìn)行再生，置換出在制水過程中交換的陰、陽離子，恢復(fù)陰、陽離子交換樹脂的交換能力。再生廢液排入中和池。 化學(xué)水、凝結(jié)水裝置工藝技術(shù)規(guī)程 第 6 頁 共 32 頁 為減輕對管道和設(shè)備的腐蝕，設(shè)組合式加氨裝置 2套，分別對一級、二級除鹽水加氨，使供給各生產(chǎn)裝置的一級、二級除鹽 水的 pH值分別維持在 ～ ～ 。 為減少再生酸堿廢液對環(huán)境的污染，在化學(xué)水處理站內(nèi)設(shè)中和池，配套中和水泵 2臺。酸、堿再生廢液全部排至中和池，根據(jù)中和池水的 pH值投