【正文】 鍋爐軟化水處理中。 27 一、 富來全自動軟水器 工作原理 富來全自動軟水器采用的是固定床鈉離子交換 軟化 法。 運 行，也稱產(chǎn)軟水 原水在一定的壓力、流量下， 進入 裝有 鈉 離子交換樹脂的 樹脂罐 ， 樹脂中 含 有 的可交換離子 Na+，與水中的 Ca2+、 Mg2+進行離子交換 軟化反應(yīng)，使出水硬度達到使用要求。為了保證反洗時完整樹脂不會 被 沖走，在設(shè)計軟水器時，應(yīng)在樹脂層上留有一定的反洗空間。一般清洗水量為樹脂 28 體積 的 。 為了保證鹽箱中的鹽液濃度達到飽和，首先應(yīng)保證 食鹽 溶解時 間不小于 6小時，其次是必須保持鹽箱中始終 有固體顆粒食鹽。 三 、 富來全自動軟水器 組成 全自動軟水器在技術(shù)理論上并未有新的突破，其軟 化和再生的原理與同類型傳統(tǒng)的手動（固定床順流或逆流）軟水器基本相同，只是體積變小了，由手 動操作，變?yōu)樽詣涌刂撇僮?，但還是需要操作人員對其運行進行維護 ， 從而 保證軟水器運行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。 控制閥可根據(jù)設(shè)定的程序，自動完成軟水器的所有工作過程，樹脂罐用于填裝鈉離子交換樹脂，做為軟化、再生反應(yīng)的容器（即交換器），鹽箱則用于溶解軟水器再生時所用的飽和食鹽（ NaCl）溶液。進出口 管徑 大于1in的控制閥采用無鉛黃銅 制造 。 30 31 32 33 鹽箱 鹽箱主要是用來配制再生用飽和食鹽溶液，一般采用工程塑料制造，內(nèi)部還安裝有鹽蓖、鹽井，在鹽井內(nèi)還放有鹽閥（空氣止回閥）。 34 再生控制裝置是控制閥的指揮機構(gòu)，由再生控制器和驅(qū)動裝置組成。 結(jié)構(gòu)特點 ： 活塞為縱向布置 ， 閥體材質(zhì)均為工程閥體材料質(zhì)塑料 。軟水器如果采用流量再生啟動方式，還需在軟水器出水口處安裝流量計，為再生控制器提供流量信號。 第 六章 富來全自動控制閥簡介 富來全自動 控制閥是軟水器的核心部件，它主要由多路閥和再生控制裝置組成。上布水器與控制閥連接，然后中心管從上布水器內(nèi)插入到控制閥內(nèi)，下布水器固定在中 心管下端。每種型號控制閥至少有 7種規(guī)格的射 流器供用戶選用，互換性能強，并且有近百種規(guī)格的流量控制孔板供用戶選擇，能最大限度的滿足用戶要求。 29 全自動軟水器 的程序控制原理如下圖，程序控制器根據(jù)再生控制信號源（時間或流量）來啟動再生程序，并向多路閥驅(qū)動器發(fā)出動作指令，通過閥定位器來控制活塞的動作位置，從而來改變水 流方向，完成不同的工作過程。 如果采用固定床 逆流再生 工作過程為 ：運行、 再生 、置換、反洗、正洗。 鹽箱 注 水 （再生循環(huán)第五步） 向鹽箱注入 溶解下次 再生所需 耗 鹽量的水。 再生 ，也稱吸鹽 （再生循環(huán)第二步） 從鹽箱內(nèi)吸入飽和鹽液，并稀釋至規(guī)定濃度后，以一定的 流量流 經(jīng)失效的樹脂層，將樹脂還原 成鈉型， 使其恢復(fù) 軟化 能力 。 反洗 （再生循環(huán)第一步） 樹脂失效后，在進行樹脂再生之前先用水自下而上的進行反洗，反洗的目的有兩個，一是通過反洗，使運行中壓緊的樹脂層松動，有利于樹脂顆粒與再生液充分接觸，二是清除運行中在樹脂表面積累的懸浮物同時一些 破碎樹脂顆粒也可隨著反洗水排出 。 當鈉離子交換樹脂失效后，為了恢復(fù)其軟化能力，用鈉離子再生劑進行再生，既有順流再生，也有逆流再生，再生劑一般采用食鹽（ NaCl）溶液。 目前應(yīng)用最多的是美國 濱特爾 （ Pentair） 水處理集團 下屬的 富來（ Fleck，也譯為富來克）控制裝置制造公司生產(chǎn)的控制閥。 ⑥ 、再生劑的純度 再生劑的純度對交換劑的再生程度和出水水質(zhì)影響較大，如果再生劑質(zhì)量不好，含有大量雜質(zhì)離子，尤其是含有要交換的“反離子”，例如食鹽中硬度含量高，就會降低再生程度，且出水水質(zhì)也會受影響。為了使再生時交換反應(yīng)充分進行，一般認為再生液與交換樹脂的接觸時間不少于 30min。維持適當?shù)牧魉?，實質(zhì)上就是使再生液與交換樹脂之 26 間有適當?shù)慕佑|時間，以保證再生時交換反應(yīng)充分進行，并使再生劑得到最大限度的利用。如再生液濃度太低，則再生不完全，而且再生所需時間長，設(shè)備自耗水量大。 鈉離子交換器的再生鹽耗可按下式計算： 式中： K鈉離子交換器的再生鹽耗 ， g/mol； m再生一次所用純 食鹽 的質(zhì)量， g； Q鈉離子交換器的周期 產(chǎn) 水量， m3； YD產(chǎn) 水周期中原水的硬度， mol/ m3； YDc軟化水的殘余硬度， mol/ m3，當原水硬度比它大很多時，可以忽略不計； 當再生劑用量不足時，交換樹脂的再生程度低，工作交換容量受影響，制水周期縮短，交換器自耗水量增大，有時甚至?xí)绊懗鏊|(zhì)量；適當增加再生的 鹽 耗，可提高交換樹脂的再生程度，但 再生鹽 耗增加到一定量后，再生程度不會再有明顯提高，這時如繼續(xù)增加 再生鹽 耗就會造成浪費，所以采用過高的再生 鹽 耗也是不經(jīng)濟的。 影響再生效果的因素 ① 、再生方式 如前所述，一般逆流再生比順流再生效果好，不過對于固定床逆流再生來說，再生操作的方法必須要正確，特別是交換劑不能亂層（交換劑層由于反洗松動而使得上下層次打亂的現(xiàn)象），否則逆流再生的效果也會受很大影響。 逆流再生時，再生液首先接觸的是失 效 程度較低的保護層，當流至失效程度最高 的交 換劑層時，雖然交換下來的 Ca2+、 Mg2+濃度較高，但由于隨即被排出，因此十分有利于平衡向再生方向移動。順流再生時，由于再生液首先接觸的是交 24 換器上部已完全失效的交換劑，當再生液從上至下流至交換 器底部保護層時，再生液中不但 Na+含量很低，而且還含有大量已被交換下來的 Ca2+、Mg2+，影響出水質(zhì)量。 再生是 鈉 離子交 換 器使用過程中十分重要的環(huán)節(jié)。 鈉離子交換再生原理 再生過程，主 要 是使含有大量的鈉離子的氯化鈉（ NaCl）溶液，通過失效的樹脂層，從而將離子交換樹脂中的鈣、鎂離子交換到溶液中去，鈉離 子則被樹脂所吸附，使樹 脂重新恢復(fù)交換 容量 。 ④ 、進水含鹽量 進水 含鹽量的高低 會 影響出水品質(zhì)，而進水含鹽量中 K+、 Na+的總含量對出水品質(zhì)的影響非常大。一般建議 樹脂（每小時 水 流量為樹脂裝載 體積 的 840倍） 。一般建議運行流速控制在2030m/h（即 410gpm/ft2），二級軟化處理和 小型裝置可適當提高 到小于60m/h。反之流速越小所需的工作 層 越 小 ，樹脂利用率 就 會提高，但設(shè)備 單位時間 產(chǎn)水能力會下降。隨著交換器的運行，失效層的區(qū)域不斷增大，工作層不斷下移，未交換區(qū)域隨之減少，當工作層下移至接近交換層底部時，出水中將會因 Ca2+、 Mg2+穿透而出現(xiàn)了硬度，因此為了保證出水合格，應(yīng)在底部保留一定的 Na 型未交換劑層，即當工作 層到達交換劑層底部之前，就應(yīng)進行再生，故最底層的未交換劑層被稱為保護層。 由以上分析可以得知，對于硬度很 小 的原水，單純進行鈉型軟化，雖然硬度消除了，但是會使軟化后的水質(zhì)含鹽量增加很多。 ② 、堿度不變 經(jīng)鈉離子交換樹脂軟化后的水，由于碳酸鹽硬度等量的轉(zhuǎn)變成了重碳酸鈉，并不能使硬水的堿度降低，所以堿度保持不變。當原水的堿度較 低時，工業(yè)鍋爐的給水可采用鈉離子交換軟化 法 處理。 樹脂被有機物污染的復(fù)蘇方法：一般可用 24% NaOH 和 810% NaCl混合溶液，加熱至 4050℃后，對樹脂進行堿洗。 有機物污染 當水中有油脂類、腐植酸及其它有機物時，極易在樹脂表面形成一層油膜，堵塞樹脂的微孔，對活性交換基團起封閉作用，從而嚴重影響樹脂的性能。然后將樹脂移到耐酸的容器中，采用812%HCl將樹脂浸泡或低流速循環(huán)，最好二者交替進行，時間約為 1020小時。 鐵污染 樹脂被鐵污染的原因，主要是水源水或再生劑中含鐵量過高（≥）。 四 、 樹脂污染及污染后的處理 樹脂變質(zhì) 樹脂變質(zhì)的主要原因是由于水含有氧化劑，尤其是自來水中殘留的游離余氯含量過高（≥ ）時，就會使樹脂結(jié)構(gòu)遭到破壞，當溫度較高或水中有重金屬離子存 在時，更易加速樹脂變質(zhì)。 NaCl的質(zhì)量分數(shù)（ %） 5 10 15 20 冰點（℃） 防止污染和發(fā)霉 新樹脂貯存時，應(yīng)避免和鐵容器、氧化劑、油類及有機溶劑等接觸 ，以防樹脂污染。 鹽型存放 軟水器如停用時間較長，應(yīng)將已使用過的鈉離子交換樹脂用 10%的NaCl溶液轉(zhuǎn)成 Na型。 要盡量避免或減少對樹脂的污染，如懸浮物、有機物、鐵離子、游離氯等雜質(zhì)的污染，保持樹脂的穩(wěn)定性。 新樹脂在預(yù)處理前，應(yīng)先用水使樹脂充分膨脹，但如果樹脂在運輸或貯存過程中脫了水，則不可將干樹脂直接浸入水中，以防樹脂因急劇膨脹而破裂。從上面的選擇性順序可以看出鈉型離了交換樹脂（ RNa）與水中的 Ca2+、 Mg2+很容易發(fā)生交換反應(yīng)，生成 R2Ca 和 R2Mg，但要將它們再生下來就比較困難。也就是說，樹脂 再生的好壞直接影響其工作交換容量的大小。 工作交換容量：表 示 在工作條件下，單位體積樹脂所具有的離子交換量，單位為 mmol（一價基本單元物質(zhì)） /mL（濕樹脂）或 mol/L（濕樹脂）兩種。 交換容量 樹脂的交換容量是離子交換劑最重要的性能指 標，它是衡量樹脂可能交換離子數(shù)量多 少的指標。 另 外，干燥的樹脂如直接浸泡在水中，樹脂也會因一下子溶脹而碎裂，故干燥樹脂需先浸泡在飽和食鹽水中，讓其逐漸溶脹。正常情 況下樹脂每年破損率不超過 5%。 濕密度又有濕真密度和濕視密度之分。 含水量 由離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)可知，樹脂中孔道內(nèi)的自由水分和交換基團上的結(jié)合水分構(gòu)成了樹脂水分， 001 7樹脂的含水量 占 其質(zhì)量的一半 ，約為4555%。 粒度 離子交換樹脂的粒度是指樹脂以出廠時的活性基團形式，在水中充分膨脹后的顆粒直徑。在使用中，因交換離子的轉(zhuǎn)換，樹脂顏色也會發(fā)生一些變化，這一般是正?，F(xiàn)象。呈球狀顆粒的樹脂與樹脂總量的質(zhì)量分數(shù)稱為圓球率。這種結(jié)構(gòu)類似排布錯亂的蜂巢，在樹脂內(nèi)形成縱橫交錯的“孔道”，離子交換基團就分布在孔道的骨架上，水中的離子通過孔道到達交換位置進行交換反應(yīng)，交換下來的離子由孔道擴散到水中，從而完成了離子交換的全部過程。 鍋外水處理的方法很多，一般采用的是離子交換法 對鍋爐給水進行軟化處理。 五、水垢的 清除及防止 水垢的清除 為了清除水垢一般采用機械除垢和化學(xué)除垢法。鍋水在這些部位沒有達到沸點，水流的紊動性很小，因此碳酸鈣容易以結(jié)晶形態(tài)沉積在管壁上，形成堅硬的碳酸鹽水垢。含油水垢多呈黑色，有堅硬的，也有松軟的，水垢表面不光滑，它多結(jié)生在鍋爐內(nèi)溫度較高的部位上。 氧化鐵垢 氧化鐵垢的主要成分是鐵的氧化物，大都結(jié)生在鍋爐熱負荷最高的受 熱面上，有時也會在水冷壁管、煙管等 位生成。 硅酸鹽水垢在鹽酸中不溶解，加熱后其他成分部分地緩慢溶解，有透明狀態(tài)砂粒沉淀物，加入 1%HF可緩慢溶解。硫酸鹽水垢多為白色，也有微黃色的，特別堅硬、致密，手感滑膩。由于結(jié)生的條件不同，可以是堅硬、致密的硬質(zhì)水垢，多結(jié)生在熱強度高的部位；也可以是疏松的軟質(zhì)水垢，多結(jié)生在溫度比較低的部位，如鍋爐的省煤器、進水管口等處。 三、水垢的種類 由于水垢的結(jié)生與給水和鍋水的組成、性質(zhì)以及鍋爐的結(jié)構(gòu)、鍋爐運 行狀況等許多因素有關(guān)，使水垢在成分上有很大的區(qū)別。這些鹽類從水中析出固相，沉積結(jié)生水垢。 降低鍋爐使用壽命 鍋爐受熱面上的水垢，必須徹底清除才能保證鍋爐的安全和經(jīng)濟運行。其中，有些物質(zhì)在高溫高濃度的條件下會對管壁金屬發(fā)生嚴重的腐蝕，如 NaOH等。此時會使結(jié)垢部位的金屬壁溫度過高，引起金屬強度下降，在壓力的作用下，就會發(fā)生過熱部位變形、鼓包，甚至引起爆炸等事故。水垢是一種牢固附著在金屬表面上的沉積物，它對鍋爐的安全運行有很大的危害，結(jié)生水垢的現(xiàn)象是鍋爐水質(zhì)不良所引起的一種故障。 C1/2EDTA=：稱取于 800℃灼燒至恒重的基準氧化鋅 （稱準至 ），用少許高純水濕潤，加鹽酸溶液（ 1:1）使氧化鋅溶解 ,移入 1000mL 容量瓶中，稀釋至刻度，搖勻。 乙二胺四乙酸二鈉 （ 1/2EDTA） 標準溶液的配制及標定 ① 、配制 C1/2EDTA=：稱取 20g乙二胺四乙酸二鈉溶于 1000ml高純水中，搖勻。 酸性鉻深藍 C16H10N2O9S2 酸性鉻深藍加 10mL 氨 氯化銨緩沖溶液，加入 40mL 高純水，用 95%乙醇稀釋至 100mL。它以固體形式存放較好，也可以分別配制成酸性格藍 K和萘酚綠 B溶液，使用時按試驗確定的比例加入。此緩沖溶液的優(yōu)點是：無味， PH 穩(wěn)定，不受室溫變化的影響。 ④ 、如果在滴定過程 中發(fā)現(xiàn)滴定不到終點或指示劑加入后顏色呈灰紫色時，可能是 Fe、 Al、 Cu或 Mn等離子的干擾。 ）。 硬度的含量按下式計算： 式中： YD(1/2Ca2+、 1/2Mg2+)水的硬度，（ mmol/L）； C1/2EDAT標準準濃度， mol/L； V1/2EDTA滴定時所耗 EDTA標準溶液的體積， m L； VS水樣體積， m L。 10H2O） 40g 溶于 80mL 高純