论阳离子交换器中间排水装置损坏的力学分析及对策

论阳离子交换器中间排水装置损坏的力学分析及对策

我曾经在谏壁发电厂的化学车间当过几年车间主任，有一年的冬季，由于原水（来自

长江）预处理设备的出水水质恶化，值班工又没有及时发现进行处理，六套一级除盐的阳离

子交换器的中间排水装置（以下简称中排）有三套相继损坏，给正常的安全生产带来极大的

危害。为此，我写了一篇文章，《阳离子交换器中间排水装置损坏的力学分析及对策》，发表

在《水处理设备技术》1990年的第一期上。在以后的几年中，我在这本杂志上又阅读到类似

内容的几篇文章。说明仍然有相当一些工厂的水处理工作者还没有重视这个问题，或者说，

还不知道如何来控制这种事故的发生。现在中排损坏的特征不一定是向上弯曲，而是向下弯

曲。损坏严重的中排，不仅支管和支撑的槽钢向下弯曲，而且排水母管也向下弯曲。

这种事故一般发生在使用地表水的工厂，各种各样的原因都可以引起沉淀池出水水质

的恶化，大量的悬浮物和胶体进入阳交换器（如果前面没有有效的过滤设备），这些污物的

绝大部分被截留在150－200毫米厚的压脂层中，引起流体阻力的异常升高，这个力就作用在

中排上，一旦超过它的设计极限，中排装置就会损坏。因此避免中排损坏的措施主要有二方

面：

一是保证沉淀池和过滤器的出水质量，这是最根本的措施。只要进入交换器的水的浊

度符合运行规程的规定，一般说来，中排是不会损坏的。但是沉淀池和过滤器出现异常的运

行工况又往往是很难避免的。

从沉淀池出水水质恶化到中排受力超过某一个极限值所需要的时间，有时仅仅是一、

二个小时，因此从运行的监控目的出发，首先确定一个中排装置所能承受的压差值，以及制

作一个压差的测量装置，以便将这个信号传入控制室，显示和报警。这个压差值的显示和报

警至少有三个作用：

1、连续监视压脂层的污染程度，当压差值达到报警值时，值班工可以根据情况提前

终止交换器运行，也可以减负荷运行，使压差值小于某一个极限值，等这一周期运行至失效

再进行再生；

2、压差值在短时间内异常升高时，应该立即检查交换器的进水水质，查明进水水质

恶化的原因，采取相应的措施；

3、压差值异常小或无变化时，则应该检查压脂层是否流失，是否平整，避免逆流再

生的失败。

长期以来，水处理设备的制造厂家，对中间排水装置的力学性能研究不够。显然，我

指的力学性能一是它的水力学性能，二是它的结构力学性能。水力学性能主要是它在小反洗

和逆流再生时的配水性能，是否均匀；结构力学性能主要是中排装置应能满足交换器在一定

的运行流速下，压脂层产生一定压差以后的强度以及在交换器树脂层进行大反洗的时候中间

排水装置所能满足的自下而上的压差强度。对于中排装置的水力学性能本文不作论述。下面

重点阐述中排结构力学方面的性能。

研究中排的结构力学性能，其主要目的是确定中排的受力限值。作为水处理设备的

制造厂家，在产品出厂的时候，它应该给用户提供这一个限值，必要的时候还应该提供测量

这一限值的测点。作为用户，也有权利向设备制造厂索取这些数据。

下面以一台φ2000阳离子交换器的中排为例对其作一分析，并求出相应的中排受力

限值：

图1：中排示意图 图2：支管对槽钢作用力分析

筒体

第1页下一页