软化器高负荷运行参数的研究

（山东钢铁股份有限公司莱芜分公司炼钢厂，山东 莱芜 271104）

软化器高负荷运行参数的研究

邢东方 颜景春 赵景泉 孙惠玲

（山东钢铁股份有限公司莱芜分公司炼钢厂，山东 莱芜 271104）

通过对软化器正洗等操作和进水流量、再生液浓度等参数的研究，发现预正洗的加入，可以使软化器使用周期延长、周期软水产量上升、进水量下降，盐浓度在4.0%～8.0%时，软化器周期软水产量与再生液浓度成正比。

软水；盐耗；水耗；高负荷

软水对于低压余热锅炉用水而言，具有制作工艺设备相对简单、较除盐水成本低廉等优点。目前，很多老钢厂的软水站都面临高负荷状态。因此，高负荷工况下软水站各项参数的研究是一个重要的课题，对软水站高负荷稳定运行具有重大意义。

山东钢铁莱钢炼钢厂软水站建成投产于2002年，随着产能的提升，软水站的工作负荷也在不断升高，当前，软水站软化器的运行流速为23～25m/h，属于高负荷运转。

一、软水站工艺设备概况

莱钢炼钢厂老区软水站现拥有两台机械过滤器；4个一级软化器（直径2 700mm）；两个二级软化器（直径2 000mm），均为逆流再生固定床。软化器使用树脂为001×7酸性阳离子交换树脂，6个软化器共装有55.1t树脂。目前软水站的软水产量为2 000～2 200t/d，约耗生水3 000t/d。一级软化器的设计运行流速为25～30m/h，目前的实际运行流速为28.1～38.6m/h，属于高负荷甚至超负荷运行。

软水站工艺设备简图如图1所示。

图1 软水站工艺设备图

老区软水站生水硬度为380～550mg/L。对于再生液，使用盐溶解池作为再生液配制容器，盐溶解池为半地下式，集溶盐、过滤、再生液吸水井功能于一体，盐池有效容积为60m3，采用自然溶解的方式溶盐。

二、高负荷工况下软化器运行参数的研究

1.高负荷下进水流量对软化器的影响

炼钢厂老区软水产量为1 921m3/d，生水消耗量为2 438m3/d，约101.6m3/h。实际生产中，进水流量个别时间必须维持在130～140m3/h才能满足需要。本次实验生水水质为420～440mg/L，研究不同进水流量对同一个一级软化器（装有树脂10.2t）软水产量的影响，结果见图2。

图2 一级软化器周期软水产量与进水流量关系图

由图2看出，进水流量的越大，一级软化器软水产量越低。流量为90～130m3/h。周期软水产量与进水流量成反比，定义进水流量增大对周期软水产量有一个衰减比θ，则θ的值为1.637t软水/（t进水·t树脂），即对于每吨树脂，每增加1t的进水流量，其周期产水量就会下降1.637t。进水流量越大，反应器内发生水路短流的情况也就越严重，进水流量大和短流的发生会造成反应器截面上的流速过大，从而使离子树脂交换不够充分，整体交换性能下降，造成离子树脂失效过快，软化器产量低，使用周期时间缩短，最终导致盐耗、水耗的上升。

2.预正洗操作对软化器操作的影响

为了充分保证高负荷软化器系统的工作稳定性，加入了预正洗操作。预正洗是指软化器在正式投用前，对其进行正洗操作使出水硬度符合投用标准。预正洗的加入会使软化器周期水耗少量上升，但它对最终的出水和下一级软化器的保护至关重要。根据生水水质的不同，预正洗的时间通常会进行2～4min，初始出水硬度通常在350～420mg/L，由于二级软化器长期在线，对进水水质要求高，若不进行预正洗操作，会缩短二级软化器的使用周期并使其出水水质不稳定。

本次研究对预正洗的单因素影响程度进行了对比试验，效果对比如图3所示。

图3 预正洗操作加入前后二级软化器周期软水产量对比图

其他条件相同的情况下，不采用预正洗时，二级软化器的使用周期为287h，周期软水产量20 069t，采用预正洗的软化器使用周期为405h，同比延长41.1%，周期软水产量27 869t。同比上升38.9%。

3.再生液浓度的对软化器使用周期的影响

本次实验在软水站4.0%～8.0%的经验再生浓度范围内设置1.5t、1.25t和1.0t三种投盐量（分别对应再生浓度为5.0%、6.3%和7.5%）进行研究，在相同的盐池液位及同样生水硬度条件下，对于同一个一级软化器，不同的投盐量会带来不同的软化器出水量（图4）。

图4 软化器再生投盐量与软水产量关系图

从图4中可以看出，对于同一软化器，同样的盐溶解池液位，投盐量越大，软化器软水产量越高，使用周期越长，相同时间内，反应器正反洗等操作引起的水耗也就越低。对于吨盐软水产量来看，三次试验分别为602t、876t和1 032t。由分析得出，6.3%是一个较为经济的再生液浓度值。

三、效果和结论

1.效果

经过本次工艺参数及操作优化，在相同生水水质条件下，一级软化器周期软水产量由661m3/周期变为760m3/周期，提高了15.0%；二级软化器生产周期由原来的287h变为405h，同比延长41.1%；在生水水质423mg/L的条件下，月盐耗由原来的111.6t，下降至94.8t，同比降下15.7%；软水站每月水耗由75 591t，下降至69 466t，同比下降8.1%。

2.结论

（1）进水流量在90～130m3/h之间，软化器的周期软水产量与进水流量成反比例关系，其下降程度为1.637t软水/（t进水·t树脂）。

（2）对于同一个软化器，其余条件相同，再生液浓度在4.0%～8.0%时，软化器周期软水产量与再生液浓度成正比，6.3%是较为经济的再生浓度。

（3）预正洗操作的加入，可以将软化器使用周期延长41.1%，周期软水产量上升38.9%。

[1] 张驰.提高钠离子交换器工作交换容量浅析[J].工业安全与环保，2006（32）：12-14.

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