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钠离子交换器上精制工业盐的应用

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摘要:山东中烟公司济南卷烟厂使用6台钠离子交换器制备软水,其再生过程需要用到高浓度盐水。为提高交换器制水能力,将设备再生用盐由二级日晒盐更换为一级精制盐,但是更换后盐颗粒小,融化困难,需要增加一套曝气搅拌装置辅助融化。现场研制曝气搅拌装置增速精制盐融化,用于交换器再生,大大提高了设备制水能力,减少交换器再生频次,降低了再生用盐消耗。

关键词:钠离子交换器;精致工业盐;曝气搅拌

1研究背景

济南卷烟厂拥有6台钠离子交换器,用于制备软化水,自来水经过树脂层,钙镁离子被钠离子置换。当树脂失效时,需要通过高浓度的盐水再生树脂,恢复其制水能力。目前,车间使用二级日晒盐作为交换器再生用盐,多年运行发现,二级日晒盐含杂质较多,其钙镁离子浓度高达0.78%,使用该盐进行交换器再生,会影响到设备制水能力。车间软水品质,降低设备故障率,确保软水供应能力,尝试使用一级精制盐作为再生用盐,对两种工业盐进行化验,结果如表1所示。化验结果表明,一级精制盐品质远远优于二级日晒盐,并且新盐颗粒小,不溶物杂质含量少。

2存在问题

首先在2台交换器上更换再生用盐进行试验,发现新盐颗粒小,盐粒之间的缝隙小,静置在盐罐底部,融化速度很慢。当交换器再生时,由于新盐板结,水流不能在盐粒之间流过,只能在特定的缝隙通过,造成交换器吸入的盐水浓度太低,再生完毕后,盐罐底部会残留约三分之一左右的盐没有融化掉,并且交换器再生后出水不合格。交换器再生完毕后,增加正洗时间,出水硬度没有改善,静置3小时候进行二次再生。二次再生后,交换器仍然不合格。更换后的再生用盐虽然指标更加适合交换器,但是由于其物理特性,导致不依靠外力难以融化,交换器效果大打折扣再生,严重影响到了交换器的制水能力。为了保证交换器制备软水能力,需要对交换器设备进行局部改造,增加装置加速工业盐的溶解,提高盐水浓度,以制备盐水。根据交换器再生要求,需要盐水浓度≥20%,查询《盐水波美度换算表》,发现当盐水波美度=19°Bé时,盐水浓度=20.97%,因此,确定目标为盐水浓度大于19°Bé。

3设备研制

利用搅拌的方式可以将沉积在盐罐底部的盐搅起,提高盐颗粒与水的接触面积,同时,加快盐水流动,使高浓度区域和低浓度区域的接触面积增大,使盐罐底层盐水浓度降低,加快盐溶解进溶液的速度,本次设备改造中,选择曝气搅拌的方式,加速工业盐溶解。首先要确定曝气装置材质,曝气装置需要长期浸泡在高浓度的盐水中,因此对于管道的防腐性能有很高的要求,同时考虑到交换器中树脂对铁元素较为敏感,整个交换器接触水的部件全部为非金属材质。对比PVC管或PPR管两种管材,都能满足现场安装要求,但是,考虑到安装完毕后,由于盐罐曝气搅拌时,盐水振动较为剧烈,PVC管道不如PPR管道柔韧性好,易发生折损。由于考虑到盐罐为成品密封桶,考虑整体密封性,原则上只允许在盐罐上端开口固定,将PPR管道底部改为十字形状,同时在两端固定,确保整个曝气管道贴合在盐罐底部。现场共有6套钠离子交换器,需要6台曝气装置,可实现单独控制,设计时增设一个备用阀门,用于各电磁阀故障时替代,同时可以作为测试阀门,快速进行曝气时间和曝气压力的测试,根据此原则,设计了曝气装置控制系统。现场需要一控制器对设备进行自动控制,由于盐罐曝气装置需要的功能比较简单,但是考虑到后期和管控系统对接,选用西门子LOGO!控制器,其继电器输出点可以直接输出220V,控制系统更加方便。考虑到系统安全性要求控制电路和动力电路的隔离。查询LOGO!控制器的使用手册,LOGO!控制器的继电器输出点本身就增加了阻容,可以直接连接低功率的继电器。最终确定了盐罐曝气搅拌装置的最终设计方案并实施,采用焊接碳钢作为供气管道,双端固定的十字PPR管作为曝气装置,使用现有的控制柜、加压阀、电磁阀,配合相应的快接插头、止回阀等气源元件,购置西门子LOGO!控制器及扩展模块,组成完整的盐罐曝气装置。为更好的指导现场运行人员进行操作,还在作业指导书中明确了盐罐曝气搅拌装置的运行要求。(1)盐罐搅拌装置启动前的检查与准备:1)盐罐底部曝气孔附近应清洁,无杂物堵塞;2)检查总进气阀门和各盐罐出气阀门,确保各阀门处于开启状;3)检查空压气减压阀,确保空压气压力保持在0.2±0.02MPa。(2)启动与运行操作、监控:1)将搅拌装置手自动转换开关旋至自动位置;2)按F1键,选择待处理盐罐,按F3,自动搅拌程序启动,系统将会按内部时间设置进行4次曝气搅拌,用时大约1小时;3)观察盐罐曝气情况,避免曝气量过大或过小;4)经常检查搅拌装置管道,防止阀门或管道连接处出现漏气情况;5)观察盐罐震动情况,确保盐罐稳固;6)在完成一个搅拌周期前,无法对其他盐罐进行操作。

4实施效果

增加盐罐搅拌装置,可以使更换后再生用盐充分融化,测量盐水浓度高于20°Bé,确保了一级精制盐在钠离子交换器上的使用,统计改造前后全年软水交换器用盐量和费用,见表2所示。从统计结果可以看出,更换一级精制盐作为再生用盐后,盐的价格较高,但是由于盐的质量好,软水交换器单次再生用盐量有所下降,而且交换器出水量增大,再生次数减少,最终用盐量大幅降低,一年可以节约费用1.52万元。

作者:万少超 单位:山东中烟工业有限责任公司济南卷烟厂

钠离子交换器上精制工业盐的应用责任编辑:张雨    阅读:人次
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