高效纖維過濾器的優(yōu)化

洪安安

（大唐華銀株洲發(fā)電有限公司，湖南株洲412005）

高效纖維過濾器的優(yōu)化

洪安安

（大唐華銀株洲發(fā)電有限公司，湖南株洲412005）

介紹了LLY-高效纖維過濾器的工作原理，分析了該設備存在的問題。針對過濾水質變差、過濾效率降低等問題，對設備進行了一些工藝上的改造，更改了設備內部的主要備件的材質，優(yōu)化了濾料數量，改進了多孔板布孔方式和布氣裝置布孔方式，取得了良好的經濟效益和社會效益。

高效纖維過濾器；布孔方式；濾料；經濟效益

高效纖維過濾器是20世紀90年代初出現的一種去除水中懸浮物以及其他雜質的纖維過濾裝置，它具有截污容量大、濾速快、出水效果好的優(yōu)點，因此，被廣泛應用于電廠工業(yè)水預處理系統、循環(huán)冷卻水旁濾、高純水制備、污水深度處理系統等。LLY－高效纖維過濾器是一種性能先進的壓力式纖維束過濾器，它采用了一種新型的束狀軟填料（纖維）作為過濾器的濾元，其濾料直徑可達幾十微米甚至幾微米，并具有比表面積大，過濾阻力小等優(yōu)點，解決了粒狀濾料的過濾精度受濾料粒徑限制等問題［1］。LLY－高效纖維過濾器按水流方向分為上向流式（LLY－U型）和下向流式（LLY－D型）2種類型。

在發(fā)電廠水處理工藝中預處理的過濾工藝是除鹽和軟化前的最后一道工序，過濾效果的好壞不僅關系到除鹽和軟化效果，而且直接影響離子交換樹脂的工作交換容量和使用壽命［2］。某火力發(fā)電公司2×310MW機組二期技改項目采用的3臺LLY－U－2000型高效纖維過濾器于1993年9月投入運行，其罐體直徑為2 000 mm，目前內部纖維濾元早已處于老化階段，且由于近年來長江水質惡化，水中雜質沉積、銹蝕使過濾器過濾效果明顯降低。本研究就高效纖維過濾器設備存在的問題進行了分析，針對這些問題，對設備進行了一些工藝和技術上的改造，取得良好的經濟效益和社會效益。

1 高效纖維過濾器的工作原理和存在的問題

1.1 高效纖維過濾器的工作原理

與YN高效有囊過濾器不同，LLY型高效纖維過濾器取消了“囊充水”系統，設備由固定多孔板、活動多孔板、纖維束濾料、布氣裝置等組成［3］。上向流式（LLY－U型）的高效纖維過濾器的活動多孔板位于下部，活動孔板可上下移動，結構如圖1所示。過濾時，罐體下部進水上部出水，在水力作用下，活動多孔板上移，利用纖維柔性的特點，根據流體力學的原理［4］，纖維束濾料順水流方向空隙由大逐漸變小，纖維堆積密度變大，形成理想的過濾層面，過濾過程既有縱向深層過濾，又有橫向深層過濾，有效地提高了過濾精度和過濾速度；清洗時（反洗時）從罐體上部進水，下部出水，纖維束順水流的方向靠水的流速及下活動多孔板和纖維束自身的重力作用使纖維達到疏松狀態(tài)，同時采用氣水沖洗的方法，在氣泡聚散和水力沖洗過程中，纖維處于不斷抖動狀態(tài)，在水力和上升氣泡的共同作用下，使纖維束濾料被清洗而得以再生［3］。

圖1 LLY－U型高效纖維過濾器結構Fig.1Structure of LLY－U efficient fiber filter

1.2 高效纖維過濾器存在的問題

近年來，由于長江水質的變化，最初的運行操作方法和設備本身設計，已經無法滿足目前的運行需求，造成過濾水質變差，過濾效率降低等問題。

高效纖維過濾器多孔板、布氣裝置和纖維束掛鉤原先均采用碳鋼材質，在長時間使用后，這些備件由于在水中浸泡時間過長，已經腐蝕嚴重，布氣裝置穿孔，支管斷裂，多孔板變形甚至損壞，如圖2所示，從而造成濾料清洗效果變差。同時，由于大部分的纖維束掛鉤腐蝕斷裂，導致纖維束濾料亂層，甚至脫落，部分纖維束碎片卡塞住閥門，造成閥門無法正常關閉和開啟，使得高效纖維過濾器無法使用，如圖3所示。

2 設備改進

針對以上問題，對原高效纖維過濾器設備進行了改進，更改了設備內部的主要備件的材質，將多孔板、布氣裝置和纖維束掛鉤這些重要的備件采用304不銹鋼材質制作，并在活動多孔板底部采用了井字型加固設計，大大延長了設備的使用壽命，多孔板和布孔方式示意如圖4所示。

根據現場情況，優(yōu)化了每臺過濾器中纖維束的數量，改進了多孔板和布氣裝置的布孔方式，提高了出水水質和過濾效率。

圖2 損壞的多孔板Fig.2Damaged multi hole plate

圖3 混亂的纖維束Fig.3Chaotic fibers

圖4 多孔板和布孔方式Fig.4Multi hole plate and its hole arrangement mode

2.1 濾料數量的優(yōu)化

丙綸纖維的價格低廉、化學性質穩(wěn)定、強度好且密度小，因此，水處理常選擇丙綸長絲作為濾料［5］。與傳統濾料相比較，其纖維濾層具有可壓縮性，可形成孔隙沿水流方向逐漸減小的過濾通道，具有理想的深層過濾效應［6］。纖維濾層的過濾效率隨濾層密度的增加和孔隙率的減小而提高，過濾效率還與纖維濾料在過濾設備中的存在狀態(tài)有關，當纖維束與水流方向平行或接近平行時過濾效率低，當纖維束與水流方向呈橫向垂直交叉狀態(tài)或接近垂直交叉狀態(tài)時過濾效率提高［2］。為了提高過濾效率可增大濾料的堆積密度，但同時也會增大濾層的阻力，因為水流阻力隨纖維濾層孔隙率的減少和橫臥狀態(tài)纖維濾料的增加而增加［2］，如果阻力變得太大，就將得不償失。因此，必須選擇適當的濾料數量才能保證最佳的過濾效率。

纖維束濾料的裝填量是根據過濾器的底面積和纖維束濾料直徑來計算的。此外，還要考慮纖維束濾料之間的空隙，以避免壓力過大而影響到纖維束濾料的過濾效果，一般情況下，間隔約100 mm。以直徑為2 000 mm的過濾器為例，根據實踐經驗，當采用濾料直徑為50～55 mm的纖維束時，其過濾面積為3.14 m2，填裝約1 400束纖維束就能夠得到最佳的過濾效率和過濾效果。

2.2 多孔板布孔方式改進

高效過濾器中多孔板采用三角形的布孔方式。與正方形的布孔方式相比，在同等條件下，三角形布孔方式增加了孔數或增大了孔間距離，根據研究發(fā)現，這種布孔方式的過濾效果較好［7］。同時，三角形布孔方式可提高多孔板的強度［7］，在同等厚度的情況下，采用三角形布孔方式的多孔板將會更堅固耐用。因此，將多孔板采用了等邊三角形的布孔方式，取代了原正方形布孔方式。

2.3 布氣裝置布孔方式改進

原布氣裝置為單排出氣孔，現布氣管上均勻密布夾角為90°、φ6 mm的雙排出氣孔，布氣裝置和布孔方式示意如圖5所示，每個氣孔與水平面成45°夾角，避免了活動多孔板受到氣體的垂直沖力，防止了受力不均而使得多孔板傾斜，氣體分布更加合理均勻，濾料清洗更加快捷和徹底。

3 改造前、后效益對比

3.1 經濟效益

改造后高效纖維過濾器的主要性能參數對比如表1所示。從表1可以看出，改造后，出水濁度由2 mg／L變成1.6 mg／L以下，纖維濾料的用量較改造前少，降低了濾料的成本。雖然主要備件布氣裝置、多孔板和濾料掛鉤的材質成本增加，但是設備的使用壽命以及設備大修的周期均得到了延長。3臺高效纖維過濾器平均每年可以節(jié)約檢修費用約6.8萬元。設備改進后，過濾效率提高，使用周期變長，纖維濾料清洗效果改善，清洗時間縮短，從而降低了清洗的用水量、泵的用電量。

圖5 布氣裝置和布孔方式Fig.5Air distribution device and its hole arrangement mode

項目改造前改造后主要備件材質碳鋼304不銹鋼纖維束直徑/mm多孔板布孔方式50~55等邊三角形布氣裝置布孔方式流速/（m·h-1）50~55正方形兩排孔成90°夾角30出水濁度/（mg·L-1）纖維填充量/（束·臺-1）單排孔向上30≤1.6 1 400單位截污容量/（kg·m-3）10~1510~15反沖洗時間/min正洗時間/min≤2 2 000 30 20 20 15

高效纖維過濾器改造前、后經濟效益對比如表2所示。從表2可以看出，3臺過濾器每年可以節(jié)約用水量7 800 t，按4.1元／t的工業(yè)用水價格計算，每年節(jié)約水費約3.2萬元，每年清洗濾料可節(jié)約用電量3 510 kW·h，按0.5元／（kW·h）的電價計算，每年節(jié)約電費約0.2萬元。因此，3臺高效纖維過濾器每年總共可以節(jié)約用水量、用電量和檢修費用共計約10.2萬元。

3.2 社會效益

設備改造后保證了水質合格率，提高了出水水質，減輕了陽離子交換器的負擔，減少了大反洗周期數，節(jié)約了反洗除鹽水，降低了樹脂破碎率，提高了周期制水量，減少了酸堿消耗量，同時大大延長了過濾器的使用壽命和設備的大修周期。高效纖維過濾器的清洗效果有所改善，周期制水量提高，減少了清洗次數，減輕了操作人員勞動強度。

表2 高效纖維過濾器改造前、后經濟效益對比Tab.2Comparison of economical benefits of efficient fiber filter before and after transformation

4 結語

針對原高效纖維過濾器存在的問題，根據實際情況，對設備進行了一些工藝上的改進，解決了原設備備件易損壞、濾料易脫落等問題，并使設備內部的結構更加合理化，使其更好地適應了目前的水質情況，提高了出水水質和過濾效率，具有顯著的節(jié)水、節(jié)能效果。同時，延長了設備的使用壽命，降低了檢修費用，取得了很好的經濟效益和社會效益。

［1］杜海燕.高效纖維束過濾器在水處理中的應用［J］.今日科苑，2014，（6）：107-107.

［2］孟凡波.高效纖維過濾器的改進及其工程應用研究［D］.長春：吉林大學，2004.

［3］蘇良，白云.高效無囊過濾器在熱電廠水處理中的應用［J］.環(huán)境保護與循環(huán)經濟，2012，（2）：42－43.

［4］張瑛潔，楊震，姜山.YGⅣ型浮動纖維高效過濾器的應用［J］.工業(yè)用水與廢水，2000，31（5）：35－36.

［5］劉凡清，李俊文，許振達，等.LLY高效過濾器的研制［J］.工業(yè)水處理，1991，11（3）：26－29.

［6］姚兵，周國庫，周向東，等.高效纖維過濾器去除原水中的膠體硅［J］.工業(yè)用水與廢水，2002，33（1）：13－15.

［7］杜躍成.高效過濾器中多孔板布孔方式及孔數計算［J］.東北電力學院學報，1995，15（4）：114－117.

Optimization of efficient fiber filter

HONG An-an
（Datang Huayin Zhuzhou Power Generation Co.,Ltd.,Zhuzhou 412005,China）

The working principle of LLY-efficient fiber filter was introduced with the existing problem of the equipment analyzed at the same time.In view of the problems such as filtrated water quality deterioration, filtration efficiency decreasing,and so on,some measures including:changing materials of main inner spare parts of the equipment,optimizing filter material,improving hole arrangement modes of multi hole plate and air distribution device,were taken for the equipment technical transformation,which achieved good economic and social benefits.

high efficient fiber filter;hole arrangement modes;filter material;economic benefit

X703.3；TU991.24

A

1009－2455（2016）06－0057－04

洪安安（1983-），女，湖南湘潭人，工程師，碩士，從事電廠化學專業(yè)設備管理工作，（電話）0731-28303390（電子信箱）anan198365@163.com。

2016-07-04（修回稿）