伊爽 YS-100锅炉软化水设备

锅炉水处理常用离子交换法。在离子交换过程中，交换与被交换的离子均为阳离子,这种只进行阳离子交换的方法称为阳离子交换。树脂参加交换反应中的阳离子是钠离子(Na+)时,则此树脂为钠型阳离子交换树脂。当此树脂与水中钙、镁离子进行交换时 , 树脂上的钠离子(Na+)全部进入软化水中,这种用钠离子取代水中钙、镁的过程我们称之为钠离子软化交换法。
 
一、钠离子交换的原理
当含有钙、镁离子的生水,流经离子交换器中的钠离子交换剂层时,水中的钙、镁离子被交换剂中的钠离子所置换,从而将在锅炉中可能形成水垢的钙、镁盐类,转变为易溶性钠盐,而使水得以软化。用反应方程式表示如下:
ca2++2NaR=CaR2+2Na+
Mg2++2NaR=MgR2+2Na+.
式中: NaR一一代表锅离子交换剂;
Na+一一代表交换剂中的交换离子;
R一一表示交换离子以外的母体部分,它并不参加反应。
二、钠离子交换的特点
1.生水硬度大大降低或基本消除。
2.碱度保持不变。
经钠型离子交换树脂软化后的水质,由于碳酸盐硬度等量地转变成了碳酸氢钠,所以软化水中碱度与进水中的碱度相等。
3.软化水中含盐量略有增加经钠型离子交换树脂软化后的水,由于原水中的阴离子,即水中的氯离子(Cl-),硫酸根(S042- 一 )、碳酸氢根(HCO3-)和硅酸根(Si032-)等并不改变,如果水中的其他重金属阳离子忽略不计时,只是钙、镁盐类等量地转变成了不生成水垢的锅盐。钠离子的摩尔质量为23g/mo1,以1/2Ca2+为基本单元的摩尔质量为20.04g/mol、以1/2Mg2+为基本单元的摩尔质量为12.16g/mo1,因此,使软化后的水质,其含盐量要比其原水含盐量为高。
三、再生过程
在钠离子交换过程中,当软水中出现了硬度,而且超过了标准时,则证明钠型离子交换树脂已经失效。为了恢复其再交换的能力,就需要对此树脂进行再生。在再生过程中,就是使含有大量锅离子的氯化钠(NaCl)溶液,通过失效的树脂层,从而将离子交换树脂中的钙、镁离子排到溶液中去,钠离子则被树脂所吸附,使树脂重新又恢复了交换能力。
钠型离子交换树脂的再生过程,可以下列反应式表示:
CaR2十2NaC1=2NaR+CaCl2MgR2+2NaCl=2NaR+MgCl2
四、钠离子交换器的运行
钠离子交换器的运行一般分为四个步骤(从交换器失效算起〉:反洗、再生、正洗和交换(即运行)这四步组成一个运行循环,通常称为一个周期,现分述如下:
1.反洗
当交换器出水硬度超过规定水质标准,即为失效。失效后停止软化,先用一定压力的水自下而上对树脂层进行短时间的强烈反洗。反洗的目的是:
(1)松动交换剂层,为再生打下良好基础。在交换过程中,由于水自上而下地通过交换剂层,使交换剂层被压实,再生时就会造成交换剂与再生液接触不充分。所以再生前要反洗,使交换剂层得到充分松动,为再生打下良好基础。
(2)冲掉交换剂表层中截留的悬浮物、碎粒和气泡。在交换过程中,交换剂表层也起着过滤作用,水中的悬浮物被截留在表层上,致使压力增大,还会使交换剂污染结块,从而使交换容量下降;另外,交换剂碎粒也影响水流通过。反洗时可以冲掉这些悬浮物和碎粒,还可以排除交换剂层中的气泡。
***佳反洗强度,通过试验求得。一般反洗流速可控制在11~18m/h。反洗须至出水澄清为止。反洗时间约为10~15min 。在正常情况下,每立方米交换剂反洗水量约2.5~3m3。
2.再生
再生的目的是使失效的交换剂重新恢复交换能力。它是交换器运行操作中很重要的一环。再生时采用动态再生,而不用静态再生。即再生时不要放掉交换器内的水,然后在开始进再生液(盐液浓度以6~10×10-2为宜)的同时打开排水阀门,边进再生液边排水。应严格控制排水阀门开度,使再生液流速控制在3~5m/h,并确保全部交换剂层都浸泡在再生液里面。再生时间应不少于40min。
3.正洗
正洗的目的就是清除交换器中残留的再生剂和再生产物(CaCL、MgCl2)。正洗初期实际上是再生的继续,流速不要太大,可掌握在3~5m/hp。当正洗出水基本不咸时,可将流速加大到10~15m/h;正洗后期应经常取样化验出水硬度, 当出水硬度达到标准时,且氯化物不超过原水氯根50~100mg/L时,即可投入交换运行。
4.交换运行
正洗结束后,钠离子交换器即可投入运行。交换剂在交换器中的工作情况具有层状的特性。当水进入交换器时,首先发生的交换过程是在交换剂的上层,此时交换剂的下层实际上是没有什么变化的,因为水通过上面时各反应物质已达平衡。但当开始运行后,***上层很快就失效了,因此以后交换作用在此失效层以下的交换剂中运行。
在钠离子交换软化过程中交换剂层分为三层,如图7-1所示。*层为失效层,第二层为工作层,第三层为没参加工作的交换剂层,又称保护层。在交换软化中,*层渐渐加大,第二层渐渐向下移动,而第三层逐渐缩小,等到第二层的下边缘移到和交换剂层的下边缘重合时,若再继续交换,出水的硬度就开始增加了,也就是说交换器已开始失效。
五、钠离子交换器的有关计算
1.交换剂的工作交换容量可按下式计算:
E=Q(YD-YDc)/V
式中:E一一交换剂工作交换容量,mol/m3;
Q一一交换器周期出水量,m3;
YD一一原水的硬度,IIIEnol/L；
YDe--软化水平均残留硬度,mmol/L；
V一一交换剂体积,m3。
例[7-2]某厂一台交换器内001×7树脂为1m3,经化验YD=2.52mmol/L,YDc=0.02mmol/L,周期出水量为400m3,求此周期交换剂的工作交换容量为多少?
E=Q(YD-YDc)/v=400(2.52-0.02)/1=1000mol/m3
答:此周期001×7树脂工作交换容量为1000mol/m3。
2.再生一次用盐量可按下式计算:
m=EVb/1000a
式中:m一一再生一次用盐量,kg;
b一一交换剂的盐耗,g/mol;
α一一食盐纯度,10-2.
例[7-3]某厂一台交换器内装001×7树脂为0.3m3,其工作交换容量为100Omol/rd,再生时盐耗为120g/m01,使用食盐纯度为95×1OF2,求再生一次用盐量?
m=EVb/1000a=1000×0.3×120/0.95×1000≈37.6kg
答 : 再生一次用盐量为37.6kg。
3.盐耗的计算。根据上两个公式,可导出盐耗计算公式为:
b=ma/Q(YD-YDc)×103g/mol
例[7-4] 某厂一台交换器内装 001×7树脂为1m3,周期出水量为500m3,经化验:YD=2.02mmol/L,YDc=0.02mmol/L,食盐纯度为95×10-2,再生一次用盐量为140kg,求盐耗为多少?
b=ma/Q(YD-YDc)×103=140×95/100/500(2.02-0.02)×103
=133g/mol
答:盐耗为133g/mmol。