凝结水精处理系统油污染树脂复苏

作者：张毅

   随着发电机组容量和参数逐渐提高．对机组水汽品质的要求越来越高．凝结水精处理系统的重要性和必要性日益凸显。作为保障热力系统水汽品质的重要措施．凝结水精处理系统一旦无法正常运行，意味着整个系统水汽品质失去控制．将带来巨大的安全隐患和经济损失。特别是凝结水精处理系统树脂受到油污染，不仅会严重影响凝结水精处理系统的正常运行，还会给机组带来水汽品质恶化、设备面临腐蚀等危害。本文结合某电厂凝结水精处理系统树脂油污染情况．分析了树脂油污染对凝结水精处理系统的影响，结合复苏试验和工程实践．研究出一套经济可行的树脂复苏方法。

1  树脂油污染概况

    某电厂凝结水精处理系统受到油污染后．机组水汽品质极度恶化，主要水汽指标如表1所示。为保证机组安全运行，电厂采取了加大排污、粉末树脂过滤器频繁爆膜、更换混床树脂等紧急措施控制热力系统水汽品质，但效果不理想。

2油污染树脂的危害及其复苏机理

    离子交换树脂的物理结构由网状交联结构的高分子链、凝胶相中高分子链之间的空隙、凝胶相间的孔穴（仅大孔树脂有）组成（见图la）），交换过程分为膜扩散、颗粒扩散、交换反应、颗粒扩散、膜扩散等5个阶段。树脂受油污染后，油分子会在树脂颗粒表面形成一层包裹油膜(见图1b)．堵塞树脂空隙或孔穴，阻碍了离子膜扩散过程，导致交换过程无法进行．从而使树脂失去交换能力，具体表现为树脂交换能力下降或丧失。另一方面．油分子之间的引力会导致树脂颗粒互相吸引、粘附在一起，形成阴阳树脂抱团现象（见图1 c）），引起混床树脂难以分离，破坏正常水流走向．从而影响混床树脂的分离乃至再生、运行效率。同时，油的密度较小，加上其疏水性，会出现油污染树脂颗粒漂浮现象．加大了混床树脂分离难度。因此．混床受到油污染后．一般都会出现制水能力急剧下降、树脂抱团和漂浮等现

象，给混床树脂的分离、再生、反洗及运行带来恶劣的影响．从而导致了凝结水精处理系统出水水质恶化。文献研究认为：随凝结水中汽轮机油含量的增加以及树脂受含油凝结水浸泡时间的延长．树脂的油污染程度加重，并降低同复苏条件下的复苏效果。实践经验表明：树脂油污染不仅仅为汽轮机油污染．还有其他种类的油污染，且污染程度与油污成分、油污在凝结水中的质量分数、污染时间、溶液种类、环境温度及树脂种类等因素有关。

    油污染树脂复苏是指通过各种途径将树脂表面的油分子洗脱，从而释放离子迁移、交换通道，促使膜扩散正常化。在复苏过程中，主要围绕破坏树脂与油污之间的范德华力来考虑各影响因素的影响．其包括油污的剥离和溶解效果、溶液亲水性及复苏产物扩散等，同时还需考虑复苏剂对树脂是否产生二次污染、是否易清洗等问题。文献介绍了多种树脂油污染复苏剂，包括碱液、碱盐混合液、有机溶剂和表面活性剂等，其在树脂油污染复苏过程中所起的作用各不相同。文献介绍了部分复苏剂的对比情况，并结合工程项目进行了实践，指出所用方法还有待进一步改进。

    电厂水处理用树脂中的油污染都由来水携带而来．多为水循环系统表面油残留及设备渗漏、泄漏等所导致。由于树脂油污染程度和油污种类的不同。各树脂复苏处理方法也不尽相同，需要针对个案进行复苏试验来确定安全可靠且便于实施的复苏处理工艺。

3复苏试验

3.1一树脂状态

    某电厂油污染树脂的颜色与新树脂基本相同，手感油腻。树脂原样中加入NaCl溶液时，可见溶液表面漂浮的油污层，并携带有部分抱团状树脂颗粒．容器壁上也粘附了一层较厚的油膜，同时树脂层中存在一些油膜包裹的气泡（见图2）。经过反复水洗并按测试标准规定的步骤处理后测试其理化性能．阴阳树脂的理化性能基本正常，表明该混床树脂经过适宜的复苏处理后能够恢复其交换能力。

3.2试验方案

    根据实践经验，为便于在现有系统设备中直接进行复苏处理，将污染树脂与复苏液的体积比定为1:1：虽然提高试验温度有利于提升复苏效果．但考虑现场设备升温困难、部分复苏液组分使用温度受限，故试验在常温下进行；试验时间为3h：选取碱液、碱盐混合液、表面活性剂等5种复苏液进行试验。根据试验结果确定复苏液的种类后，再进行复苏液的浓度和清洗水量试验，在此基础上提出经济可靠的复苏处理方案。

3.3  结果及讨论

    根据试验方案．20℃室温下，取污染树脂5份各10 mL,分别加入5种等体积的复苏液浸泡3h．每30 min搅拌1次，试验结果如表2所示。

    由表2可见，由于树脂中含油量较大，容器壁上也会粘附有大量的油渍。因此，树脂复苏必须同时去除树脂中油分和设备壁上的油膜。对比上述5种处理液的实验效果：3种含NaOH成分的复苏液可完全去除器壁上的油膜，但不能解决树脂抱团问题，且阴树脂在NaOH溶液中转型后变轻易漂浮，与油层混杂在一起．不利于油层的清除：碳酸盐溶液无法解决树脂漂浮问题．同样不利于油层的清除：复合表面活性剂溶液能较好地除去树脂和器壁上的油，树脂无抱团现象．溶液表层的油层呈乳化状，虽然有极少量的油珠粘附于器壁，但可通过加强搅拌予以去除。

    鉴于复合表面活性剂溶液的处理效果最好．在相同的试验条件下进行了不同浓度复合表面活性剂溶液复苏试验．结果如表3所示。

    从表3可知，随着复苏液浓度的升高，除油效果增加，清洗水耗也随之增加。因此．需要考察复苏后树脂的交换容量来确定树脂的复苏效果．以最终确定复苏液的浓度。

    对上述用各复苏液处理过的树脂进行了理化性能分析，冈为被油污染的树脂在密度测试过程中会产生较大误差，所以只能以标准测试方法计算树脂湿基交换容量代替体积交换容量．其交换容量分析结果如表4所示。表4中试样编号与复苏液编号一一对应，其中试样0为树脂原样经多倍体积饱和盐水分离、水洗及氯化钠溶液转型后树脂的测试结果：试样1~8号测试结果为经过除油处理、多倍体积饱和盐水分离、水洗后树脂的测试结果。树脂预处理及测试方法。

    表4数据表明，经过各复苏液处理后的树脂样品湿基交换容量基本一致（考虑测试误差）。

    综合上述试验结果，采用质量浓度为0.25 g/L的复合表面活性剂溶液作为油污染树脂复苏液．不仅可以去除树脂中的油污，恢复其交换能力．消除树脂抱团、悬浮现象，同时还能去除容器壁上粘附的油膜，节约复苏剂用量和清洗水量。

    根据工程实践，提高复苏处理温度和延长复苏处理时间均有利于提升油污染树脂的复苏效果。但复合表面活性剂在高于40℃温度时其主要活性成分的亲水性会变差，从而导致乳化油的稳定性变差．影响除油效果，冈此复苏处理温度不宜超过40℃。同时，考虑复苏处理方案的现场实施，建议复苏处理时间为8～12 h，每2h空气搅拌1次，可根据现场运行实际进行调整。鉴于此，最终复苏方案确定为：复苏剂采用质量浓度0.25g/L的复合表面活性剂溶液，污染树脂与复苏液体积比为1:1．在复苏温度约35℃的条件下对树脂进行复苏，处理时间为8～12 h．每th空气搅拌1次。

4现场实施及树脂复苏效果

    上述方案结合现场实际情况完善和细化后予以实施。

4.1  高速混床及输脂系统清洗

    根据复苏试验现象推测．会有大量油污粘附在现场凝结水精处理设备内壁上．若复苏后的树脂重新投运，不可避免会被再次污染。因此，需要对凝结水精处理系统中树脂运行、输送和再生等设备和管道进行除油清洗。

    复苏试验结果表明：NaOH溶液可以有效清除容器内壁上粘附的油污且配制方便．因此现场采用高温碱洗的方式对油污进行清除．NaOH质量浓度为5%~6%．温度控制45℃左右．浸泡8~12 h。经综合考虑，高速混床及输脂系统清洗主要流程为：阴再生塔配碱调温→压缩空气将碱液压入混床一混床浸泡一压缩空气将废液压回阴再生塔一再生废水池一调节pH值后排放。混床排空后进水清洗混床，直至出水pH值≤8、p(Na+)≤20 μg/L。混床投运前启动再循环泵冲洗l h，以彻底清除残余碱液．同时开启各现场仪表的取样管阀门进行冲洗。

    现场对机组所属的3台高速混床进行了清洗。清洗时初始排水呈红褐色，表面有大量的乳化状油漂浮，清洗结束前出水清澈，pH值为7~8，与p( Na+)<15  μg/L。

4.2  混床树脂复苏

    按照树脂复苏方案，现场对4套混床树脂（含已更换的树脂）进行了复苏，复苏流程为适量适温复苏液一复苏容器（分离塔或阴、阳树脂再生塔）一再生废水池。复苏液温度控制在35℃左右，浸泡8～12 h．隔th空气擦洗5 min。最后一次空气擦洗结束后静置1 h．然后对复苏容器进行低流量反洗并监测反洗出水，直至出水清澈无泡沫、水中无油花。

    树脂复苏初始阶段．对复苏容器中的树脂进行了初步水洗。反洗出水携带的部分油污被除盐水携带出来．其中夹杂有少量树脂颗粒：经过复苏液处理后．形成的乳化油被反洗水冲出，清洗中期，大量复苏液被清洗出来。经过多次的空气擦洗和逐渐加大流量的冲洗，树脂中的复苏液被清除。清洗后期出水清澈，无复苏液泡沫残留。

4.3树脂复苏效果

    树脂复苏处理后，按正常程控操作步序对树脂进行了分离操作．从分离塔的上部窥视孔可见树脂松散，无抱团现象：排水中无树脂颗粒携带。操作完成后可从中部窥视孔观察到清晰的线型阴阳树脂分离界线．复苏后的树脂按正常程控操作步序进行再生处理后重新投运．现场在线仪表监测结果如表5所示。

    由表5可见，复苏后的树脂和清洗过的混床重新投运后．其出水水质满足GB/T 12145-2008的要求．运行时间与正常运行时间持平，凝结水精处理系统已恢复至未受污染时的水平。需要指出的是，编号2-3混床复苏后初始投运时出水pH值高达7左右，其为该混床树脂的阳树脂较少、阴阳树脂比例明显失调所致。

5建议

    在凝结水精处理混床系统中，树脂受到油污染是极为严重的问题，不仅会影响机组的经济运行，还会对机组安全带来隐患。凶此，要从源头避免油污染的发生，这要求机组在离子交换器投运前对整个水汽系统进行除油处理，并对油封润滑系统进行详查，防止油类进入水汽系统。另外，一旦发现树脂受到油污染，应从三方面人手：一是马上解列离子交换器，并第一时问排查、修补漏点．避免污染程度加重：二是及时对污染的树脂进行复苏处理，并建议处理前进行复苏试验，确保复苏效果：三是尽可能地对存在油污染的设备及管道进行全面除油处理，避免复苏后的树脂受到二次污染。

6结语

本文结合工程实例．对某电厂受油污染的凝结水精处理系统树脂进行了复苏试验，结果表明：采用所选树脂复苏工艺，复苏效果良好。由此可见，根据树脂油污染程度，进行有针对性的处理，可使问题得以解决。本文方案町供同类机组借鉴。

7摘  要：凝结水精处理系统离子交换树脂受到油污染后通常出现抱团、树脂漂浮和混床制水量下降等现象，给机组运行带来极大安全隐患。针对某电厂出现的凝结水精处理系统树脂油污染问题，通过对离子交换树脂的性能及污染状况进行分析，研究出经济可行的复苏方法。工程实践表明，某电厂油污染树脂采用该复苏方法进行处理后，树脂无抱团、悬浮现象，混床阴阳树脂分离效果良好，投运后出水水质满足GB/T12145-2008《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》的要求，且恢复至未受污染时的水平。