陶卫君，范小艳

（中石油克拉玛依石化有限责任公司，新疆克拉玛依 834003）

0 引言

为了节水，降低吨油加工水消耗量，克拉玛依石化公司于2016年建成投产了第三套炼油废水深度处理回用装置，出水水质达到中国石油《炼油企业污水回用管理导则》（2008版）优质再生水标准，主要用作替代新鲜水，进入化学除盐系统的离子交换器进一步除盐后成为热电厂3.8 MPa中压锅炉补给水。

1 优质再生水水质及回用情况

1.1 优质再生水水质

克拉玛依石化优质再生水按照中国石油《炼油企业污水回用管理导则》（2008版）优质再生水标准设计、生产。经过超滤、反渗透双膜处理后的优质再生水含盐量比较低，平均电导率51 μs/cm。但是受到进水污水水质波动影响，出水优质再生水水质并不稳定，尤其是COD、氨氮、铁、油等水质指标波动大，平均值都超过中石油标准，也远远高于新鲜水.优质再生水水质指标与新鲜水水质比较见表1。

表1 优质再生水水质情况

1.2 优质再生水回用情况

从2016年4月14日起，优质再生水开始回用热电厂200 t/h化学除盐装置，代替新鲜水作为200 t/h化学除盐装置进水，通过离子交换进一步除盐后成为热电厂3.8 MPa中压锅炉补给水。200 t/h化学除盐装置属于一级复床除盐系统，逆流再生固定床，工艺流程为阳离子交换器→除碳器→阴离子交换器。优质再生水回用初期流量约70 t/h，含盐量非常低，电导率≤10 μs/cm，200 t/h化学除盐装置#1-1阳离子交换器、#1-2阴离子交换器首次试运连续运行25 d周期制除盐水量达到45 640 t。5月26日—6月8日进行满负荷试验，优质再生水回用量达到170 t/h，电导率10 μs/cm左右，200 t化学除盐装置启动双套阴、阳离子交换器运行，每套阴、阳离子交换器周期制除盐水量约30 000 t。优质再生水回用约半年后含盐量逐渐上升，电导率最高上升到95 μs/cm，平均在（50～60）μs/cm，200 t/h 化学除盐装置每套阳、阴离子交换器周期制除盐水量稳定在（6000～8000）t。

2 优质再生水回用对化学除盐系统的影响

2.1 优质再生水回用对除盐系统技术经济指标的影响

优质再生水回用后对热电厂200 t/h和500 t/h两套化学除盐装置的技术经济指标产生较大影响（表2）。2016年4月14日—12月31日，两套化学除盐装置共回用优质再生水49.3万t，2016年全年新鲜水消耗量比2015年减少18.3万t，制除盐水量却增加了35.5万t，制水率达到95.8%，比2015年同期提高了2.3%，盐酸耗量减少605.7 t，降低了24.6%，酸单耗降低0.37 kg/t，液碱耗量降低了650.8 t，降低了30.6%，碱单耗降低0.37 kg/t。这主要得益于优质再生水含盐量较低，阴、阳离子交换器制水周期延长，再生频次减少，再生酸碱用量及用水量大幅降低。

2.2 优质再生水回用对离子交换树脂的影响

优质再生水中铁、油、有机物等杂质含量比较高，容易造成化学除盐系统离子交换树脂的污染。2016年5月9日，#1-1阳离子交换器首次试运失效后对内部树脂进行检查，发现树脂层表面有许多铁锈（图1）。6月13日，#1-2阳离子交换器经过大负荷试运失效后对内部树脂进行检查，发现上层树脂明显呈棕红色（图2）。对#1-2阳树脂进行反洗，出水呈红褐色（图3），初步判断为树脂受到轻微铁污染。对#1-1、#1-2阳树脂用（10～15）%盐酸溶液浸泡数小时后再生，树脂铁污染消除。

表2 优质再生水回用前后技术经济指标对比

取少量#1-1、#1-2阳离子交换器内上层颜色较深的树脂放入试管中，再向试管中注入2倍于树脂体积的水，经激烈振荡后水面未出现明显类似“彩虹”的现象，说明树脂未受到明显油污染。

2016年8月1日，对#1-2阴离子交换器下室强碱性阴树脂进行检查，树脂颜色未见明显变化。至2016年底，200 t/h化学除盐装置4台阴离子交换器的强碱性阴树脂未出现有机物污染的典型症状。分析可能与200 t/h化学除盐装置阴离子交换器采用了强弱型阴树脂联合应用的双室床工艺有关。双室床上室为大孔型弱碱性阴树脂D301，下室为凝胶型强碱性阴树脂201×7。水中的有机物先与上室的大孔型弱碱性阴树脂接触，弱碱性阴树脂对有机物的亲和力比强碱性阴树脂小，而且大孔弱碱性阴树脂在运行时吸附的有机物在再生时容易被洗脱下来，大大减少了进入下室的有机物含量，减轻了对强碱性阴树脂的污染。

建议将200 t/h化学除盐装置阴离子交换器下室凝胶型强碱性阴树脂201×7改为大孔型丙烯酸系强碱性阴树脂D213。丙烯酸系强碱性阴树脂的高分子骨架是亲水性的，分子骨架中没有苯环，所以它和有机物之间的分子引力比较弱，进入树脂中的有机物在用碱再生时，能较顺利地被解吸出来。大孔型树脂网孔较粗，即使大分子有机物进入树脂网孔中，也不容易卡在其中，它能更有效地克服有机物被树脂吸着的不可逆倾向，提高有机物在树脂中的扩散性，因此具有良好的去除有机物效果和抗有机物污染能力[1-3]。

3 优质再生水回用对锅炉安全运行的影响

3.1 锅炉给水、补给水质量标准

国标GB 12145《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量标准》在1999年版规定了锅炉给水中含油量的控制标准，其中，（3.8～5.8）MPa的中压锅炉给水中含油量＜1 mg/L，（5.9～18.3）MPa的汽包炉给水中含油量不能＞0.3 mg/L。2008年版删除了给水中含油量的控制标准，但增加了对给水中有机物含量的控制标准，以总有机碳（TOC有机物中总的碳含量），作为控制指标。2016年版修订为以总有机碳离子（TOCi有机物中总的碳含量及氧化后产生阴离子的其他杂原子含量之和），作为控制标准，当有机物中含有大量硫、氯、氮等原子，测得TOCi含量会＞TOC含量，TOCi含量能更准确反映水中有机物的腐蚀性大小。其中（5.9～15.6）MPa的汽包炉给水中TOCi含量≤500 μg/L，压力等级＞15.6 MPa的汽包炉给水中 TOCi含量≤200 μg/L。国标对于（3.8～5.8）MPa等级的中压锅炉给水中的有机物控制标准没有作出硬性规定，执行时可以根据实际情况适当放宽标准。

图1 #1-1阳树脂

图2 #1-2阳树脂

图3 #1-2阳树脂反洗出水

锅炉补给水的质量，以不影响给水质量为标准。必要时监测TOCi，补给水TOCi含量应满足给水TOCi含量合格。

3.2 优质再生水回用后锅炉运行情况

优质再生水中的油、有机物等杂质穿透化学除盐系统的离子交换树脂，进入给水系统会对锅炉的安全运行产生严重影响。

对优质再生水水质监测的结果显示，水中的油和有机物含量比较高，油含量平均为0.43 mg/L，最高达到3.14 mg/L，CODMn（高锰酸钾法）平均为4.38 mg/L，最高12 mg/L。而新鲜水是不含油的，有机物含量也比较低，CODMn平均为0.88 mg/L，最高2.96 mg/L。用优质再生水替代新鲜水经过化学除盐系统进一步除盐过程中，离子交换树脂对水中的油基本没有去除能力，树脂虽然可以吸附、去除一部分有机物，但大部分有机物穿透树脂，进入了锅炉补给水系统。因此优质再生水回用对热电厂4台3.8 MPa中压锅炉安全运行的影响是不能忽视的。经过近一年对热电厂4台中压锅炉给水和炉水水质跟踪监测，尚未发现水质异常，锅炉和汽轮机检修也没有发现明显的有机物腐蚀迹象。分析可能是优质再生水回用化学除盐系统制得的锅炉补给水量占全部锅炉补给水量的比例比较低，大约为15%左右，优质再生水中的油和有机物在全部锅炉补给水中得到了稀释，所以锅炉补给水中的油和有机物含量并不高。由于没有对锅炉补给水和给水中的油和有机物含量进行监测，因此无法知道其确切含量情况。建议对优质再生水回用化学除盐系统制得的锅炉补给水和锅炉给水安装监测油和有机物（TOCi）含量的在线监测仪表，监控锅炉补给水和给水中油和有机物含量，防止发生油和有机物引起的锅炉爆管和腐蚀现象。

4 结论和建议

优质再生水替代部分新鲜水经过离子交换器进一步除盐后作为锅炉补给水，化学除盐装置技术经济指标得到显著提高，除盐水制水率提高了2.3%。优质再生水中有机物、铁、油等杂质含量比较高，对离子交换树脂造成了一定的污染，建议将凝胶型强碱性阴树脂201×7改为去除有机物和抗有机物污染效果好的大孔型丙烯酸系强碱性阴树脂D213。

优质再生水回用量占锅炉补给水的比例较小，尚未发现对锅炉和汽轮机安全运行的不利影响，建议对锅炉给水系统安装监测油和有机物（TOCi）含量的在线监测仪表，防止锅炉和汽轮机发生油和有机物引起的爆管和腐蚀现象。