（江苏国信高邮热电有限责任公司 江苏扬州 225600）
摘要：针对离子交换除盐系统混床出水电导率超标问题，对锅炉补给水处理系统进行全面分析，确定混床出水电导率超标的原因是原水中携带的有机物未被有效去除和阳床树脂被氧化分解产生的有机物污染了阴床树脂，在更换阳床树脂、复苏阴床树脂后，除盐水系统恢复正常。同时就异常原因提出改进措施，为保障离子交换除盐系统的安全运行提供参考。
关键词：离子交换除盐系统；电导率；有机物污染；树脂氧化
前言
水汽系统中含有的杂质是引起热力设备腐蚀、结垢和积盐等故障的主要根源[1]。锅炉补给水是水汽系统污染的主要源头，补给水质量的控制对水汽品质至关重要[2]。《燃气-蒸汽联合循环发电厂化学监督技术导则》（DL/T 1717-2017）中对燃气-蒸汽联合循环机组运行中的给水和水汽质量提出了严格的要求。我国工业水处理技术中关于除去水中离子杂质的研究成果较多，离子交换、反渗透、电渗析都是较常使用的方法，其中应用最广泛的是离子交换法[3]。离子交换除盐系统在运行过程中经常会出现各种故障，造成出水水质变差，若故障未能够及时得到有效的解决，会造成极大的安全生产隐患。因此，分析离子交换除盐系统的故障原因和处理措施具有重要意义[4]。
1 水处理系统概况
锅炉补给水系统设计处理工艺为运河水→2×300t/h沉淀池混凝澄清→2×320t/h空气擦洗滤池过滤→化学水池→4×75t/h多介质过滤器→3×110t/h阳离子交换器→除二氧化碳器→中间水箱→3×110t/h阴离子交换器→3×110t/h混合离子交换器→除盐水箱。离子交换设备为2运1备，阳离子交换器使用001×7型强酸阳离子交换树脂，阴离子交换器使用D202-II型强碱阴离子交换树脂，混合离子交换器使用001×7MB型强酸阳离子交换树脂和201×7MB型强碱阴离子交换树脂。锅炉补给水系统于2017年7月投用，由于原水预处理系统的施工工期滞后，一直采用市政自来水直接补入化学水池进行后续处理。
2 除盐水水质超标现象
（1）阳床周期制水量迅速降低，但运行压差未明显增加（0.04~0.06MPa）。阳床出水钠含量合格，阴床出水电导率、硅含量合格，混床出水硅含量合格（6~12µg/L），但电导率超标，大于或等于阴床电导率。
（2）除盐水中TOC含量高达459μg/L，已超标。根据《燃气-蒸汽联合循环发电厂化学监督技术导则》（DL/T 1717-2017）：锅炉补给水要求TOC≤200μg/L[5]。
（3）水汽系统氢电导率超标，其中TOC、CH3COO-含量异常高。
3 超标原因分析
使用10%NaCl+2%NaOH溶液对阴离子交换树脂进行浸泡处理，浸出液呈深棕色，经检测浸出液中COD浓度为846mg/L、二氧化硅浓度为79.96 mg/L、铁浓度为30mg/L。首次浸泡处理后阴床制水能力改善显著，但3个月后再次出现混床出水电导率超标问题，二次浸泡处理阴离子交换树脂后无明显效果。
在确认再生操作无误后判断超标原因为树脂被有机物污染[6]，被污染后的阴离子交换树脂去除小分子有机物的能力变弱，最终导致混床出水电导率不合格。有机物的来源包括原水携带和树脂被氧化分解产生两种。
（1）原水携带有机物
离子交换除盐系统的进水水质要求CODMn小于2mg/L，自来水中的CODMn浓度为2 mg/L左右，枯水期CODMn浓度较高，由于离子交换器前设计的是多介质过滤器，无活性炭过滤器，多介质过滤器对于溶解态有机物几乎无处理能力，因此在枯水期会造成树脂被有机物污染。
（2）阳离子交换树脂被氧化分解
由于一直使用自来水作为原水，自来水中活性氯含量为0.3 mg/L~0.5 mg/L。离子交换除盐系统的进水水质要求为游离余氯小于0.1mg/L。余氯可分为化合态余氯和游离态余氯，游离态余氯具有很强的氧化能力，是导致树脂在应用中降解变质的主要原因[7]。余氯氧化树脂会导致树脂骨架裂解老化，溶解出有机物，进而导致阴离子交换树脂被污染。
4 处理和改进措施
（1）更换阳离子交换树脂
使用压缩空气从阳离子交换器底部通入，对阳离子交换树脂进行擦洗，去除树脂表面的杂质和有机物；使用3%NaOH溶液对阳离子交换树脂进行浸泡复苏处理后，阳床周期制水量未恢复，混床出水电导率仍超标。因此购买新的001×7型强酸阳离子交换树脂进行更换，同步使用10%NaCl+2%NaOH溶液对阴离子交换树脂进行浸泡复苏后阳床周期制水量提升至5000~6000吨，混床出水水质合格。
（2）使用原水，并控制杀菌剂使用量
停止使用市政自来水，使用设计原水预处理系统处理运河水。由于沉淀池入口需加入次氯酸钠杀菌灭藻，在空气擦洗滤池出口增加余氯在线监测仪，控制余氯含量小于0.1mg/L。
（3）改造锅炉补给水系统
在多介质过滤器与阳床之间增加活性炭过滤器，使用多介质过滤器过滤原水中的悬浮物，活性炭过滤器吸附有机物和余氯，将锅炉补给水处理工艺更改为运河水→沉淀池混凝澄清→空气擦洗滤池过滤→化学水池→多介质过滤器→活性炭过滤器→阳离子交换器→除二氧化碳器→中间水箱→阴离子交换器→混合离子交换器→除盐水箱。
或者增加超滤反渗透系统，将锅炉补给水处理工艺更改为运河水→沉淀池混凝澄清→空气擦洗滤池过滤→化学水池→加热器→自清洗过滤器→超滤装置（UF）→超滤水箱→反渗透升压泵→反渗透保安过滤器→反渗透装置（RO）→淡水箱→淡水泵→阳离子交换器→除二氧化碳器→中间水箱→阴离子交换器→混合离子交换器→除盐水箱。纯离子交换法的酸碱消耗量和废水排放量均很大，增加超滤反渗透系统后能够显著降低酸碱耗和废水排放量，同时超滤装置和反渗透装置能够有效去除原水中的有机物，保障离子交换除盐系统的正常运行。
5 结论
离子交换除盐系统混床出水电导率超标的原因是原水中携带的有机物未被有效去除和阳离子交换树脂被氧化分解产生的有机物随着水流继续进入阴离子交换器，导致强碱阴离子交换树脂被有机物污染，去除小分子有机物的能力变弱甚至丧失，最终导致混床出水电导率不合格。通过更换阳离子交换树脂、复苏阴离子交换树脂后系统恢复正常运行，建议严格控制离子交换除盐系统进水中的有机物和余氯含量，保障树脂不被污染和氧化。
参考文献：
[1]陈志和，周柏青.水处理设备系统及运行[M].北京：中国电力出版社，2010.
[2]张 花.化学除盐水系统酸碱耗高的原因分析及解决方法[J].设备运维，2019，11（24）：187.
[3]尹 域.浅谈除盐水设备的故障分析及改造[J].水电工程，2018，（36）：2629.
[4]杨 勇.锅炉水处理设备离子交换器常见故障及原因研究[J].工业技术，2017，15（28）：91-93.
[5]DL/T 1717-2017，燃气-蒸汽联合循环发电厂化学监督技术导则[S].
[6]孙 勇，张春雷，徐华伟.锅炉补给水除盐系统强碱阴离子交换树脂有机物污染的诊断及预防[J].清洗世界，2017，33（8）：39-43.
[7]吴 文，崔焕芳，王广珠等.凝胶型强酸性阳离子交换树脂氧化后性能变化的研究[J].热力发电，1998，（5）：51-55.