楊俊杰

摘要：陽離子交換器主要用于鍋爐、熱電站、化工等水處理的前道處理，中排繞絲管是罐體內(nèi)進出水的重要部件，提升繞絲管的機械物理性能對于設備出力的穩(wěn)定性非常重要。本文通過對四平某酒精廠的陽床中排管的故障分析，并結(jié)合實際，提出了改造方案，解決了運行中的問題。

關鍵詞：槽鋼規(guī)格;繞絲管;交換器

引言

我公司于2018年末為四平某酒精廠承建的陰陽床系統(tǒng)設計規(guī)模為Q=80m3/h，引入原有的系統(tǒng)管道，彌補原有水量的不足。本陽床設計高度4600mm，其中陽樹脂層高度2000mm，中排主管為DN80不銹鋼sus316L無縫管，支管采用DN50不銹鋼316L繞絲管包網(wǎng)，支持橫擔采用C8襯膠國標槽鋼。

1問題

在工作數(shù)月之后，出現(xiàn)了跑冒樹脂的現(xiàn)象，同時出力開始下降。運行人員立即停止再生。隨后檢修人員在檢修打開人孔并清除樹脂之后發(fā)現(xiàn)槽鋼發(fā)生大幅彎曲變形，部分繞絲管根部斷裂。通過解剖發(fā)現(xiàn)槽鋼內(nèi)部出現(xiàn)應力腐蝕現(xiàn)象，大部分斷裂的繞絲管分布在槽鋼變形的最大處，而單體繞絲管的斷裂處大部分為繞絲管與主管的連接處。

2原因分析

通過與現(xiàn)場工作人員的溝通，以及對拆卸物品的研究得出以下結(jié)論：（1）操作人員工藝流程問題。陽離子交換器的通用常規(guī)操作為運行-反洗-再生-置換-正洗，本陽離子交換器因為現(xiàn)場實際原因并沒有采用除鹽水進行反洗，在常規(guī)工藝下，使用陰床水進行反洗導致樹脂層上部發(fā)生板結(jié)，阻力逐步增加，最終超過襯膠槽鋼彎曲強度，導致發(fā)生設備失效。工藝原因為本次故障的主要原因。（2）槽鋼規(guī)格偏低以及襯膠工藝不合 理。本陽離子交換器的規(guī)格尺寸為φ2000，槽鋼選用C8的國標型材，長度1600mm。槽鋼采用噴塑處理，連接孔處通過人工挖孔，對于出現(xiàn)的漏電缺陷采用人工手涂修補料。這種工藝方式的優(yōu)點操作簡單，耗時少，外觀好。缺點塑層分布不均勻，局部可能出現(xiàn)塑層厚度小于最小允許厚度，修補質(zhì)量差，漏電現(xiàn)象時有發(fā)生。通過對襯膠槽鋼橫擔最大變形截面解剖分析，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部發(fā)生腐蝕，腐蝕可見明顯的路徑與趨勢?？梢缘贸鲆韵陆Y(jié)論：首先因為襯膠質(zhì)量原因局部塑層偏薄，在反洗過程過程中涂層被反復摩擦，最終導致漏鐵，腐蝕現(xiàn)象開始發(fā)生。由于陽床在再生過程中介質(zhì)為HCL，其對于Q235B碳鋼的腐蝕速度是非?？斓?，很快導致截面大部分被腐蝕，而未被腐蝕的部分無法承擔反洗所帶來的壓力，最終導致槽鋼橫擔變形。（3）繞絲管篩條強度不足與連接方式不可靠，304材質(zhì)的邊條截面寬度2mm，縫隙流通空間1mm，整體外形結(jié)構為圓形，端部封閉白鋼板厚度為3mm，四周無加強筋。連接方式為1.5寸管螺紋，單邊厚度2.5mm。（4）設備內(nèi)部使用的材質(zhì)不合格。在陽床運行過程中，水具有很強的酸腐蝕性，并且水中含有大量對金屬破壞作用的CL-離子，含有H+、CL-離子的水對金屬具有很強的腐蝕性，普通不銹鋼材質(zhì)是不符合使用要求的，因此必須使用含有一定比例Cr、Ni、Ti等元素組成的不銹鋼材料制作的零件，例如：1Cr18Ni9ti、316L等耐鹽酸腐蝕的材料制作零部件。在我們進行檢查修理過程中，發(fā)現(xiàn)許多連接螺絲材質(zhì)不符合要求，腐蝕嚴重甚至已經(jīng)斷裂，從而使中排系統(tǒng)的局部受到應力分布不均勻，而引起整個中排裝置損壞。（5）陰離子交換器再生原因：運行人員未按操作規(guī)程操作，導致 意外情況的發(fā)生，致使中排裝置彎曲變形。

3整改方案

（1）首先在操作工藝上進行改進，使用反滲透濃水進行反洗。濃水含鹽量雖然較高，到濁度保持在1ntu以下，無肉眼可見雜物，完全符合過濾器反洗條件，降低樹脂板結(jié)的可能性。另外對反洗工藝進行改進，在五次大反洗以后進行一次小反洗，可以避免樹脂填料板結(jié)。設備再生和大反洗操作時，認真檢查設備的當前狀況，防止設備內(nèi)部進、排水產(chǎn)生大的壓差。降低再泵的出口壓力。避免同時啟動多臺水泵針對一臺或很少的設備，防止水頭壓力對設備造成沖擊。（2）中間排液裝置必須牢固地固定 在專用的支架上，為防止中排裝置的損壞。對橫擔進行改進，采用C10的國標槽鋼，兩段進行機加工鉆孔。采用傳統(tǒng)襯膠工藝，膠板拼接接口處重疊長度不低于10mm，以后進入硫化罐保持壓力0.4MPa，溫度150攝氏度固

化，2.5小時后測試硬度，不低于90HRA。12000V漏點測試，對漏點就行補塑，確保最終無漏點。對邊角毛刺進行處理，降低表面粗糙度。安裝時輕拿輕放，避免暴力施工。（3）采用新型中排支管。原有支管體積較大， ?易老化開裂而造成中排漏料，所使用支管的設備維修周期較短。近年來德國、日本先后采用了插管式支管，它使整個中排裝置位于壓脂層上部。從而避免了壓脂層壓差過大對中排裝置造成的不利影響。由于插管式支管布水性能較差些，近兩年國內(nèi)開始采用了六邊形不銹鋼繞絲中排支管，該支管通過不銹鋼絲間的縫隙進行濾水，它的受力面積較小繞絲管改為正六邊形結(jié)構，產(chǎn)線加加強筋，同時軸向每100mm加箍筋一道，箍筋直徑不小于2mm。繞絲管與中排連接方式改為法蘭連接，法蘭公稱壓力1.0MPa。（4）加強人員專業(yè)技能的培養(yǎng)。設備管理方面：利用大修和日常維護，做好各個設備部件的檢查和檢修工作，發(fā)現(xiàn)設備缺陷及時消除，杜絕設備帶病運行。同時，為了避免水位低，而運行人員不能及時發(fā)現(xiàn)，專門設置了中間水箱液位低報警，低于0.7m時，電腦監(jiān)控畫面就會出現(xiàn)提示框，同時會發(fā)出報警聲音，提醒運行人員調(diào)整中間水泵的出水流量，避免出現(xiàn)液位過低、中間水泵空泵運行和停止中間水泵蓄水事件的發(fā)生。

4改造效果

經(jīng)過改造的繞絲管，橫擔在新工藝的指導生產(chǎn)下，使用一年中，再 未出現(xiàn)過漏料等問題，說明內(nèi)部結(jié)構完好。小反洗的使用使中排不再承受更大的沖擊力，從而提高了疲勞強度，增加使用壽命。因此證明改造比較成功。通過對設備進行檢查和維修，并針對存在的問題、故障原因進行分析，對設備進行了較為客觀的判斷，同時也借鑒了未出現(xiàn)同類故障相關設備，研究分析并提出了改進方案，從將中排裝置進行加固處理，調(diào)整運行方式入手，確保了水系統(tǒng)中排裝置的安全經(jīng)濟穩(wěn)定運行，進行了一系列改進后的設備，經(jīng)過一段時間運行，未出現(xiàn)同類故障，因此改進收到了預期的效果。

5結(jié)論

（1）陽離子交換器在長時間未反洗運行后，填料內(nèi)部受力不均勻，局部發(fā)生板結(jié)，從而導致部分樹脂不參與運行;而板結(jié)的填料又會對中排產(chǎn)生壓力，從而導致中排受損。（2）不銹鋼圓形繞絲管在沒有足夠拉筋的 情況下，抗拉強度不足，在不恰當工藝下造成中排變形，最終導致斷裂。（3）運行值班人員加強運行監(jiān)控。提高運行人員責任心，定期對設備進行小反洗和大反洗操作，防止設備內(nèi)部樹脂層出現(xiàn)板結(jié)、絮沉物聚集過量等問題。設備超負荷運行，預處理設備存在著較大的缺陷，當系統(tǒng)運行工況不穩(wěn)定時，常會造成離子交換器運行壓差過大，如果在運行上不加以控制，設備上不加以管理，技術上不加以更新改造，很容易使離子交換器中排損壞。（4）對設備內(nèi)部使用的螺絲等零部件嚴把質(zhì)量關。驗檢合格的 零部件才可以使用，防止不合格零部件使用到設備中。

參考文獻：

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