高效纖維過濾器技術(shù)改造

卿德平

摘 要：我廠化學鍋爐補給水處理采用吉林市天源環(huán)保工程有限公司GXT型高效纖維過濾器，該過濾器為無囊式上活動板浮動纖維水力調(diào)節(jié)密度過濾器。投產(chǎn)8年多，運行工況逐漸變差，出力和出水濁度均不能滿足生產(chǎn)需要。經(jīng)過充分調(diào)研和論證，決定在高效纖維過濾器纖維束上部固定端增加可改變纖維密度的調(diào)節(jié)裝置，然后統(tǒng)一整體更換纖維束，經(jīng)改進后的高效纖維過濾器，解決了纖維過濾器纖維束容易纏繞的問題，運行中纖維濾料壓實和反洗中纖維蓬松易清洗，提高了出力和出水水質(zhì)，運行成本低，檢修維護簡單，通過運行跟蹤，其出力、水質(zhì)均達到或超過原廠水平。

關(guān)鍵詞：高效纖維過濾器；無囊；上活動板；改造

中圖分類號：TK223.5+21 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）17-0012-02

我廠2×600 MW亞臨界汽包鍋爐機組和1×600 MW超臨界直流鍋爐機組，鍋爐補給水處理除鹽工藝采用高效纖維過濾、串聯(lián)一級陰陽離子除鹽系統(tǒng)、混合離子交換床系統(tǒng)。凈水站來清水經(jīng)過過濾器后，應(yīng)滿足離子交換床對水質(zhì)的要求即不低于下述指標值：濁度≤2NTU，以保障后續(xù)的離子交換除鹽系統(tǒng)的正常運行及除鹽水供應(yīng)充足、水質(zhì)合格。采用吉林市天源環(huán)保工程有限公司的GXT型高效纖維過濾器，投產(chǎn)8年多，運行工況逐漸變差，出力和出水濁度均不能滿足生產(chǎn)需要。經(jīng)過充分調(diào)研和論證，決定對高效纖維過濾器進行改造，經(jīng)改進后的高效纖維過濾器，通過運行跟蹤，其出力、水質(zhì)均達到設(shè)計要求。

1 GXT高效纖維過濾器（型號：GXT250.160）概況

1.1 廠家工藝結(jié)構(gòu)

1.1.1 系統(tǒng)性能

①出水水質(zhì)不低于下述指標值：濁度<2 NTU、游離氯（Cl2）<0.1 mg/l。

②設(shè)備運行流速應(yīng)滿足下列要求：正常時20～25 m/h 最大時41 m/h。

③過濾水頭損失：運行時0.01-0.1/失效時0.1-0.2，單位為MPa。

1.1.2 高效纖維過濾器本體結(jié)構(gòu)

高效纖維過濾器采用立式無囊結(jié)構(gòu)形式，上部帶纖維柔性調(diào)節(jié)裝置，為鋼制焊接的柱形容器，本體材質(zhì)為碳鋼（Q235-B），所有主焊縫為埋弧自動焊焊接，設(shè)備外部管系為碳鋼（Q235-B）。過濾器內(nèi)的布水和集水裝置能保證整個過濾層水流均勻，防止局部偏流，出水裝置除保證均勻匯集水外，還能均勻地分配反洗水流通過床層，反洗排水裝置能滿足設(shè)計最大反洗水量。纖維過濾器及本體管道內(nèi)襯耐酸半硬橡膠（天然橡膠）1層，厚度為3 mm。采用的纖維為丙綸膨體長絲，纖維過濾層的厚度為1 600 mm。纖維過濾器進出口壓力損失為0.05～ 0.1 MPa，截污容量為10 kg/（m3濾料）。

1.2 工作原理

GXT型高效纖維過濾器是一種結(jié)構(gòu)先進、性能優(yōu)良的無囊式上活動板浮動纖維水力調(diào)節(jié)密度的纖維過濾器，它采用了一種新型的束狀軟填料-丙綸纖維作為濾元，丙綸纖維具有抗張強度高，化學穩(wěn)定性好，安全無毒性，吸水率低，直徑可達幾十微米甚至幾微米，表面積大，空隙可變、耐磨損、水流阻力小，對水中懸浮物和膠體吸附為物理吸附從而容易清洗等特點，也解決了粒狀濾料的過濾精度受濾料粒徑限制等問題，微小的濾料直徑，極大地增加了濾料的比表面 積和表面自由能，增加了水中雜質(zhì)顆粒與濾料的接觸機會及濾料的吸附能力，從而提高了過濾效率和截污容量。能有效地去除水中的懸浮物，同時對水中的細菌、病毒、大分子有機物、膠體、鐵、錳等有明顯的去除作用，具有過濾速度快、精度高、截污容量大、操作方便、運行可靠、不需特殊維護等優(yōu)點。在運行過程中濾層空隙率沿水流方 向逐漸變小符臺理想濾層上大下小的孔隙分布。同時保證纖維在運行過程中不斷脫和紊亂成團，纖維濾料連續(xù)使用壽命不少于10年。

設(shè)備運行時，水由上向下進入到設(shè)備內(nèi)部，通過集氣室上的水氣導(dǎo)通管穿過集氣室，從上活動孔板進入到纖維濾層，靠上部可移動裝置（由活動孔板和牽拉板組成）的重力和水流對其的推動作用，活動孔板向下移動壓縮纖維，同時水對纖維束也有一個向下的推動力，使纖維濾層壓實，水通過濾層時實現(xiàn)良好的過濾效果；設(shè)備清洗時，水從下部進水管進入殼體，而空氣經(jīng)過進氣管和空氣分配裝置進入殼體內(nèi)，水氣混合后通過下部固定孔板、纖維濾層和上孔板后進入集氣室，空氣在集氣室中聚集，水通過水氣導(dǎo)通管下部的開孔區(qū)穿過集氣室，待集氣室充滿空氣后水氣一起通過水氣導(dǎo)通管和上配水裝置排出，集氣室充滿空氣后會產(chǎn)生足夠的浮力帶動活動孔板和纖維向上移動，壓實的纖維濾層疏松開，在水氣的聯(lián)合作用下，纖維得到良好的清洗再生。設(shè)備再運行時，水在殼體內(nèi)自上而下流動，由于進水壓力提高，集氣室中的空氣被壓縮使體積縮小，同時集氣室排氣小孔迅速將空氣排走，導(dǎo)致集氣室中的空氣對上移動裝置的浮力減小，移動裝置靠自身的重力和水的推動力向下移動，壓實纖維濾層，恢復(fù)到開始運行時的狀態(tài)。

過濾結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示。

1.3 運行現(xiàn)狀

我廠GXT型高效纖維過濾器投運、停運步序：排氣（進滿水后關(guān)排氣閥，注意排盡空氣），正洗（洗至出水濁度≤2 mg/L），停運。

高效纖維過濾器反洗操作步序：充水放松（使整個高效纖維過濾器充滿水，纖維束處于自由放松狀態(tài)），空氣擦洗（使纖維不斷舞動，相互摩擦，洗掉附著的懸浮物。

注意調(diào)整進氣量，防止纖維亂層和纏繞），水氣合洗（用空氣、清水共同清洗排出高纖中的懸浮物，注意控制水流速約 15 m/h），水反洗，成床（使纖維束自然放松下垂），排氣，正洗（洗至出水濁度小于2 mg/L），備用。投產(chǎn)8年多，運行工況逐漸變差。日常運行時，最大出力低于90 t/h，不到設(shè)計值50%，經(jīng)常導(dǎo)致除鹽系統(tǒng)中間水箱缺水，尤其是除鹽系統(tǒng)再生時，需啟兩臺化學水泵和兩臺過濾器運行；過濾壓差高達0.2 MPa，投運即為失效狀態(tài)；凈化站來水濁度合格時，出水濁度勉強合格，一旦來水水質(zhì)偏差，濁度超標，陽離子交換器再生時大反洗次數(shù)明顯增加；綜上所述，過濾器出力和出水濁度均不能滿足生產(chǎn)需要，進行維修改造勢在必行。

2 高效纖維過濾器改造

2.1 改造目的

高效纖維過濾器運行工況差，現(xiàn)場開人孔門檢查發(fā)現(xiàn)，設(shè)備內(nèi)部元件腐蝕嚴重，經(jīng)多次檢修，纖維層已經(jīng)混亂纏繞，無法進行調(diào)整及檢修，常規(guī)檢修后出力達不到設(shè)計要求，纖維束固定不牢靠，經(jīng)常沖出，給運行及檢修帶來很大不便，原因為纖維束更換后固定裝置后很難匹配原廠設(shè)計要求。經(jīng)過與廠家溝通和多方查找資料，決定在高效纖維過濾器纖維束上部固定端增加可改變纖維密度的調(diào)節(jié)裝置，然后統(tǒng)一整體更換纖維束（纖維束使用壽命為5年以上，視原水水質(zhì)而定），經(jīng)改進后其出力和出水濁度均達要求。

2.2 方案簡述

打開過濾器上下人孔門，放干余水，拆除設(shè)備內(nèi)原有纖維、割除多孔板上隔離圈。根據(jù)設(shè)備廠家提供參數(shù)和實際測量，預(yù)先定制好所需材料配件（單臺）：上活動孔板（規(guī)格Φ2 408δ=4）2套，濾元固定夾10 000個，牽拉板（規(guī)格Φ2 408δ=4）2套，導(dǎo)向柱（規(guī)格Φ108×4.5）8套，導(dǎo)向裝置16套，水氣導(dǎo)通管26根，圍板2件，加強筋及連接管2套，以上材質(zhì)均為1Cr18Ni9Ti不銹鋼，以及40束丙綸纖維束。

對設(shè)備內(nèi)進行清潔后，在原多孔板上增加安裝上活動孔板、牽拉板、圍板、水氣導(dǎo)通管、導(dǎo)向柱、導(dǎo)向裝置和限位板等（盡量不破壞襯膠層，有損壞的地方需要補膠）。 更換纖維固定掛鉤，更換新纖維濾元。單臺過濾器改造包括材料及施工約10萬元，其中纖維束成本約5萬元。

2.3 改造后運行工況

改造后的#1過濾器和未改造的#2過濾器同時運行，兩套除鹽系統(tǒng)總流量200 t/h，#1流量接近170 t/h，而#2流量才30多t/h，過濾器壓差均為0.06 MPa，可見改造后出力充足，而且新舊對比明顯。

#1過濾器清洗后，單臺供一套除鹽系統(tǒng)再生及運行使用，制水量在5 000～6 000m3，流量從80 t/h到160 t/h，壓差一直控制在0.06 MPa以下，故未進行流量-壓差測試。

出水濁度測試：

進出水濁度與運行時間的關(guān)系示意圖，如圖2所示。

圖2為進水水質(zhì)較好且穩(wěn)定，出水濁度穩(wěn)定在0.55 NTU左右。

進出水濁度與運行時間的關(guān)系示意圖，如圖3所示。

圖3為進水開始較好，后突變上漲接近5NTU，出水濁度也基本控制在0.58～0.66 NTU之間。

上述兩種進水水質(zhì)情況，改造后過濾器出水基本未受影響，都在期望值1NTU以內(nèi)。

3 小 結(jié)

高效纖維過濾器經(jīng)過改造后，通過運行測試、對比，其工作出力和出水水質(zhì)均達到或超過原廠水平。運行時，過濾層穩(wěn)定、密實，出水水質(zhì)好，出水濁度均在期望值1 NTU以內(nèi)；反洗再生時，能確保過濾器清洗時纖維完全展開，不易纏繞，清洗徹底，從而延長了過濾器使用壽命，減少反洗次數(shù)；改造后結(jié)構(gòu)更合理，所用配件材質(zhì)全部采用1Cr18Ni9Ti不銹鋼，耐腐蝕能力加強，運行可靠，檢修維護量也更小。

4 結(jié) 語

無囊式上活動板浮動纖維水力調(diào)節(jié)密度過濾器有其自有優(yōu)點，在水處理行業(yè)得到了較好的推廣應(yīng)用。我們通過運行總結(jié)，進行必要合理的改造，解決了元配件容易腐蝕、纖維過濾器纖維束容易纏繞、運行中纖維壓實和反洗中纖維蓬松易清洗的問題，提高了出力和出水水質(zhì)，減少反洗次數(shù)，運行成本低，檢修維護簡單，值得使用該類過濾器的廠家借鑒。

參考文獻：

[1] 夏侯國偉，朱志平.輔控集控設(shè)備及運行[M].北京：中國電力出版社，2009.

[2] 趙震聲，李繼林.無囊高效纖維過濾器在化學水處理中的應(yīng)用[A].中石 化勘設(shè)協(xié)會熱工委員會·全國化工熱工設(shè)計技術(shù)中心站2008年年會 論文集[C].2008.

[3] 文晉元.陽城電廠水處理高效纖維過濾器性能優(yōu)化改造[J].山西電力，2007，（6）.

[4] 張愛敏.電廠化學設(shè)備運行[M].北京：中國電力出版社，2005.

[5] 錢達中.發(fā)電廠水處理工程[M].北京：中國電力出版社，1998.