氣體浮動盤式纖維過濾器的應用

余子炎

（廣東紅海灣發(fā)電有限公司，廣東 汕尾 516623）

廣東某發(fā)電有限公司為“上大壓小”異地新建工程，建設有兩臺600MW級國產(chǎn)超超臨界燃煤發(fā)電機組，鍋爐補給水系統(tǒng)水源為地表水，經(jīng)過預處理系統(tǒng)后到化學車間，化學水處理系統(tǒng)為高效纖維過濾器+陽離子交換器+除碳器+陰離子交換器+混合離子交換器。

其中，纖維過濾器兩臺，規(guī)格是DN1800，單臺出力為76t/h，一用一備，設備于2015年12月投產(chǎn)。

纖維過濾器投產(chǎn)約三年后很快出現(xiàn)以下問題：一是出水不合格，出水濁度大于3NTU；二是運行阻力大，清洗后投運，進出口壓差很快大于0.1MPa；三是設備出力只有30～40t/h左右。

1 過濾器存在的問題及解決方案

1.1 存在的問題

該纖維過濾器是由過濾器罐體、上活動孔板、下固定孔板、布氣裝置、纖維濾元和外部管閥系統(tǒng)組成，纖維濾元兩端通過掛鉤分別固定在上活動孔板和下固定孔板上。經(jīng)過現(xiàn)場勘查發(fā)現(xiàn)，過濾器存在如下問題：（1）沒有纖維密度調節(jié)裝置：由于上活動孔板密度大于水的密度，反洗時孔板不能浮起，纖維不能展開，無法徹底清洗；（2）上活動孔板偏斜，導致纖維濾層不均勻，運行偏流，影響出水質量和運行周期；（3）上活動孔板卡阻，運行時纖維不能壓實，反洗時纖維不能展開，不能調節(jié)纖維密度；（4）筒體側人孔處于濾層范圍內，使水流短路；（5）布氣裝置布氣不均勻，纖維清洗不徹底；（6）固定纖維的掛鉤脫落，纖維亂層；（7）下孔板開孔面積不足，增大運行阻力。

以上問題基本都源自纖維過濾器結構缺陷。纖維過濾器除了要求纖維濾料要進行改性處理，即膨化處理和表面活性處理外，還要求運行時纖維濾料能夠壓縮，形成緊密的纖維濾層，保證過濾效果；而反洗時，纖維濾層能夠完全疏松開，保證清洗效果。這就要求要有一個纖維密度調節(jié)裝置，滿足過濾和反洗時調節(jié)纖維濾層的密度的要求。

1.2 解決方案

（1）纖維密度調節(jié)裝置。增加纖維密度調節(jié)裝置，在過濾時，纖維密度調節(jié)裝置能夠壓實纖維濾料，形成密度均勻的濾料層，保證過濾效果；在過濾器反洗時，纖維密度調節(jié)裝置能夠靠反洗空氣的浮力上升，使每束纖維均勻展開，保證清洗效果。纖維密度調節(jié)裝置由牽拉板、上多孔板、圍板、導向柱（φ89）和水氣導通管（φ89）組成，全部采用3mm厚SS304不銹鋼材料制作。牽拉板和上孔板制作完成后切割成寬度為425mm的條形散件，從人孔進入后再重新組對和焊接，牽拉板和上孔板通過圍板焊接組成纖維密度調節(jié)裝置，5個φ89的水氣導通管和4個φ108的導向套管兩端分別焊接在牽拉板和上孔板上。

（2）導向系統(tǒng)。導向系統(tǒng)由導向柱和滑輪組構成：導向柱由四根φ89不銹鋼管制作，配備上下限位板，導向柱一端焊接在下多孔板上，另一端焊接在上封頭上，焊接導致的襯膠層破壞需用環(huán)氧玻璃鋼修補?；喗M由不銹鋼支架和尼龍滑輪組成，共8組，每兩組成120度角焊接在牽拉板上。導向系統(tǒng)的作用主要是保證纖維密度調節(jié)裝置在保持水平的狀態(tài)下，自如地上下移動調節(jié)纖維密度。

（3）防堵孔板。在下孔板上增加防堵孔板，該孔板開孔率大于30%，材質為玻璃鋼。該孔板能夠防止纖維堵塞下孔板布水、布氣孔。同時，纖維固定在防堵孔板上，釋放了原下孔板掛纖維的孔道，彌補下孔板開孔面積不足的缺陷。防堵孔板與下孔板采用緊固件連接。防堵孔板規(guī)格996×435×30mm。

（4）布氣裝置。更換新的布氣裝置，增加布氣支管（φ32）的數(shù)量，保證布氣均勻。材質為SS304不銹鋼。布氣支管通過U型螺栓固定在支撐角鋼上，布氣支管與母管為螺紋連接。

（5）纖維濾料。纖維濾料選用改性聚丙烯膨體長絲纖維制作，濾料顏色為白色，規(guī)格為GXF- LV-13/100，共1150束/臺，配帶SS316不銹鋼上下掛鉤。

（6）中間人孔改造。通過改造，使人孔內表面與筒體內表面平齊，改造完成后，需環(huán)氧防腐處理。

2 氣體浮動盤式纖維過濾器原理

2.1 氣體浮動盤式纖維過濾器的結構

該纖維過濾器由過濾器罐體、內部配件和外部管閥系統(tǒng)組成。內部配件有纖維濾元、布氣裝置、下孔板、玻璃鋼防堵孔板、上孔板、牽拉板、導向裝置等組成，其中，牽拉板和上孔板通過圍板連接在一起，組成纖維密度調節(jié)裝置。為保證纖維密度調節(jié)裝置能保持水平狀態(tài)上下移動，配備了導向裝置。導向裝置由導向柱和滑輪組組成。

2.2 過濾原理

纖維過濾器在運行時，水從上至下通過濾層。此時，在自身重力和水流沖擊力的作用下，纖維密度調節(jié)裝置向下運動，壓縮纖維濾元形成纖維過濾層。纖維被壓縮后，濾層沿水流動方向的密度逐漸加大，相應濾層孔隙直徑和孔隙率逐漸減小，實現(xiàn)了深層過濾。

當濾層被污染需清洗時，清洗水和壓縮空氣從下至上通過濾層?？諝饨?jīng)過濾層后，聚集在纖維密度調節(jié)裝置中，由于浮力作用使纖維密度調節(jié)裝置浮起，纖維濾元伸展開并處于自由垂掛狀態(tài)，在壓縮空氣的作用下，使懸浮物從纖維濾料上脫落，隨反洗水排出，濾層得到徹底清洗。清洗結束后，纖維密度調節(jié)裝置上的排氣裝置自動排出空氣，為下一周期運行做好準備。

3 氣體浮動盤式纖維過濾器投運

由于生產(chǎn)的連續(xù)性，纖維過濾器的改造分別依次進行，2019年12月投入運行，經(jīng)過半年多的運行，各項指標均達到了設計要求。

3.1 投運前清洗

由于纖維濾料有殘余的表面活性劑，首先，對過濾器充水，浸泡24h后用水氣聯(lián)合清洗45min。清洗水的強度是8L/m2·s，壓縮空氣的強度是60L/m2·s。清洗結束后，水洗5min投入試運行。

3.2 投運

在進水濁度3-4NTU時，試運行10min后測得出水濁度小于1NTU，設備投入正式運行，運行出力控制在76t/h。在檢測終點為1NTU條件下，纖維過濾器平均運行周期為75h。

3.3 運行結果

（1）改造后，過濾器運行出水濁度?？刂七M水流量為76t/h，監(jiān)測過濾器出水濁度，濁度大于1NTU為失效終點，改造后，過濾器在額定出力情況下，出水濁度小于1NTU，運行周期大于70h。

（2）改造后，1#過濾器與沒改造2#過濾器運行出水濁度對比。改造后，1#過濾器運行流量是76t/h，沒改造2#過濾器運行流量是39t/h（由于濾層阻力大，無法達到額定流量），過濾器出水濁度變化，沒改造的過濾器出水濁度很快超過1NTU，周期較短；改造后的過濾器出水濁度基本穩(wěn)定在1NTU以下，運行周期70h以上。

（3）改造前后1#過濾器運行進出口壓差變化。在相同的清洗條件下，即反洗水強度是8L/m2·s，壓縮空氣的強度是60L/m2·s，清洗時間45min的情況下，對改造后的1#過濾器和沒改造的1#過濾器分別進行清洗，清洗后投入運行，過濾器進出口壓差的變化，改造前1#過濾器由于清洗不徹底，開始運行時濾層阻力降就達到了0.08～0.09MPa，濾層阻力降隨著運行增加比較快；而改造后的1#過濾器清洗徹底，清潔濾層的阻力降能夠穩(wěn)定在0.025MPa左右，在整個運行周期內阻力降保持在0.1MPa以下，符合設計要求。

（4）過濾器自用水耗量。過濾器沒有改造前平均運行周期為16h，周期制水量為624t，并且大部分時間出水濁度不合格，清洗自用水量為57t，自用水耗是9.1%；改造后的平均運行周期為75h，周期制水量為5700t，清洗自用水量為57t，自用水耗是1%。

4 結語

（1）過濾器改造后，出力達到76t/h額定流量，出水濁度能夠穩(wěn)定在1NTU以下，運行效果良好。

（2）改造后，過濾器的清潔濾層阻力降穩(wěn)定在0.025MPa左右，說明過濾器布氣均勻、纖維展開好，纖維濾層清洗比較徹底；過濾器運行時，阻力降增加緩慢，始終在0.1MPa以下，說明纖維濾層壓縮比較均勻。這表明纖維密度調節(jié)裝置起到了很好的纖維密度調節(jié)作用。

（3）改造后，纖維過濾器的運行周期可達到75h，周期制水量達到5700t以上，自用水耗僅為周期之水量的1%，減少了廢水排放。

（4）以上數(shù)據(jù)表明氣體浮動式纖維過濾器的結構比較合理，運行效果好，維護量低。