軟化水系統(tǒng)的工藝和設(shè)備

1、軟化水系統(tǒng)的軟化水系統(tǒng)的工藝和設(shè)備工藝和設(shè)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(duì)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(guān)知識(shí) 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(cè)定 五、軟化水系統(tǒng)的操作注意事項(xiàng)第三章第三章 軟化水系統(tǒng)的設(shè)備軟化水系統(tǒng)的設(shè)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(dāng)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(diǎn)：1 1、對(duì)水

2、質(zhì)嚴(yán)格要求。2 2、新水耗量少。3 3、嚴(yán)格執(zhí)行處理與排放標(biāo)準(zhǔn)。4 4、實(shí)行現(xiàn)代化的技術(shù)管理。5 5、重視水系統(tǒng)的四個(gè)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(dāng)重要的位置。因?yàn)檫@個(gè)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(shí)現(xiàn)處理與回收利用，如果在技術(shù)方面管理跟不上，不但會(huì)污染環(huán)境、浪費(fèi)資源，而且會(huì)對(duì)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)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(jìn)行分類可分為以下幾種： 1、軟化水：是相對(duì)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(xué)等方法將水中易于去除的強(qiáng)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(shí)的電導(dǎo)率為110s/cm。 3、純水（又稱去離子水）：一般是指在脫鹽的基礎(chǔ)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(shí)的電導(dǎo)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(dǎo)電介質(zhì)幾乎完全去除，同時(shí)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(shí)電導(dǎo)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(duì)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(shè)備的結(jié)垢、腐蝕和積鹽，必須對(duì)鍋爐給水的水質(zhì)嚴(yán)格要求，同時(shí)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(bǔ)充水，中壓鍋爐（3.825.78MPa）采用脫堿、除鹽水作為補(bǔ)充水，高壓鍋爐（5.8812.64MPa）則必須是除鹽水作為補(bǔ)給水。 1 1、低壓鍋爐補(bǔ)充水水質(zhì)指標(biāo)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(biāo) 系統(tǒng)系統(tǒng) 名稱名稱 考核項(xiàng)目考核項(xiàng)目 檢測(cè)項(xiàng)目檢測(cè)項(xiàng)目總硬（mg/L） 堿度（mg/L）總鐵（mg/L）總磷（mg/L）PH電導(dǎo)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(jié)晶器冷卻水20mg/L1.503.08.0300制氧設(shè)備冷卻水20000機(jī)組120mg/L5001.0387.0-9.5300020300制氧設(shè)備冷卻水4500、6000機(jī)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(guān)知識(shí) 1、離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)： 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(jié)構(gòu)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(gòu)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(tuán)的性質(zhì)可分為：(我們廠大部分使用的是732強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂)按官能基

7、團(tuán)性質(zhì)分為陽離子交換樹脂陰離子交換樹脂強(qiáng)酸性陽樹脂弱酸性陽樹脂強(qiáng)堿性陰樹脂弱堿性陰樹脂 3、陽離子交換樹脂的脫鹽機(jī)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(yùn)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(dǎo)致出水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)，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(duì)其進(jìn)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(duì)于劣化的樹脂一般只有通

8、過更換新樹脂來恢復(fù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，由于使用或操作不當(dāng)會(huì)加快樹脂劣化的速度。（例如鹽水濃度太高會(huì)使樹脂破裂） 樹脂的污染 A：無機(jī)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(jī)物污染：是指水中的一些有機(jī)物長時(shí)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(dāng)樹脂儲(chǔ)存或失效后長時(shí)間沒有再生時(shí)，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(jié)構(gòu)。為了減少樹脂的污染和中毒，原水在進(jìn)入交換柱之前應(yīng)進(jìn)行一定的預(yù)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(shí)水流的方向相同。 、逆流再生：再生劑的流向與工作時(shí)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(dāng)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(dāng)增加再生劑濃度，可以提高再生程度，經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)NaCl的濃度10%時(shí)，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(shí)間長，再生反應(yīng)充分，經(jīng)驗(yàn)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(dāng)提高點(diǎn)溫度（冬季伴點(diǎn)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(chǔ)存時(shí)間不超過一年，且不可拆開包裝，避免樹脂長時(shí)間暴露在空氣中。 C.最好儲(chǔ)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(fù)交替而膨脹和收縮，導(dǎo)致降低樹脂的強(qiáng)度。 D.如果發(fā)現(xiàn)樹脂變干后，切勿用生水浸泡，因?yàn)檫@樣會(huì)使樹脂驟然收縮和或膨脹而破裂。應(yīng)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(shè)備（例如蒸汽管道）附近和熱光照射的地方，可引起機(jī)團(tuán)的變形。 B.應(yīng)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(yīng)保

11、持清潔，防止表面形成污垢。 C.避免重物對(duì)樹脂擠壓和摩擦。 9、舊樹脂的保管 、長期停用的樹脂應(yīng)轉(zhuǎn)型后儲(chǔ)存，強(qiáng)酸型的樹脂出廠時(shí)為氫型，存放時(shí)應(yīng)轉(zhuǎn)變成鈉型。 、將樹脂保存在交換器內(nèi)，用水浸泡。 、應(yīng)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(shè)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(jìn)行動(dòng)態(tài)交換，這種水處理設(shè)備叫做離子交換器。 2、離子交換器的工作過程 初期階段：當(dāng)原水從交換器上部進(jìn)入，接觸樹脂進(jìn)行離子交換，這時(shí)水的組成大部分為Ca2+、Mg2+，隨著水的運(yùn)動(dòng)，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(shí)，離子交換與反離子達(dá)到一定的平衡，這時(shí)水的組成為Na+、Ca2+、Mg2+，這部分交換帶稱為工作層。 RNa2+Ca2+ RCa2+2Na+ 進(jìn)水出水失效層工作層未交換層 運(yùn)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(hù)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(kuò)大，也不縮小，而失效層不斷擴(kuò)大，未交換層不斷縮小。 運(yùn)行未期： 隨著交換帶的下移，交換帶的下端達(dá)到樹脂層的底部時(shí)，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(shí)根據(jù)工藝水質(zhì)的要求停止運(yùn)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(jí)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(cè)定 H=Ma2V103 其中：H為軟化水的總硬（mg/L或毫克當(dāng)量/升） M為EDTA的摩爾濃度 a為滴定時(shí)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(xiàng)1、溶鹽時(shí)長時(shí)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(shí)候，一定要想辦法提前處理。（用機(jī)械篩子篩等）3、因?yàn)辂}過濾器體積小、濾料少，如果反洗跟不上，這些泥沙就會(huì)進(jìn)入軟化柱

14、的未交換層，導(dǎo)致未交換層樹脂提前失效和破壞，所以，對(duì)于過濾器的反洗是操作過程中非常重要的一項(xiàng)工作。4、過濾器、離子交換器反洗的時(shí)候，壓力和強(qiáng)度一定要把握好，壓力和強(qiáng)度太小，泥沙和懸浮物洗不出來，壓力和強(qiáng)度太大，要么會(huì)使樹脂和濾料亂層，（亂層是離子交換器最忌諱的），要么會(huì)使樹脂從上排放出來造成浪費(fèi)。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(jié)。5、送水的時(shí)候，要防止由于超壓而導(dǎo)致人孔和法蘭漏水，有時(shí)可以把PVC管和流量計(jì)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(xiàng)6、對(duì)于上排和中排濾網(wǎng)的保護(hù)也要到位

15、，否則會(huì)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(duì)失效層和工作層樹脂進(jìn)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(dǎo)致軟水指標(biāo)不達(dá)標(biāo)。9、軟化水系統(tǒng)在工藝設(shè)計(jì)方面最好保證原水壓力的穩(wěn)定性，例如夏天的時(shí)候，由于原水緊缺，導(dǎo)致壓力不穩(wěn)，嚴(yán)重影響軟化水的效果。因此建議盡可能設(shè)計(jì)原水池，能對(duì)原水進(jìn)行粗略的過濾，例如二煉鋼的軟化水系統(tǒng)，運(yùn)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(yīng)配置壓縮空氣管或低壓氮?dú)夤埽阌谔岣叻聪磯毫途鶆蚍植挤聪此?。例如二煉鋼軟水系統(tǒng)。11、在以下三種情況下使用二級(jí)軟化：五、軟化系統(tǒng)的操作注意事項(xiàng)把二級(jí)軟化柱當(dāng)一級(jí)軟化柱直接使用。一級(jí)軟化出水硬度超標(biāo)的時(shí)候進(jìn)二級(jí)軟化柱。原水硬度達(dá)到300mg/L以上的時(shí)候采用二級(jí)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(jìn)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(duì)樹脂徹底清洗和補(bǔ)充一次。14、裝樹脂的時(shí)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