众所周知，纤维过滤器 是有过滤罐体内加有纤维滤料的过滤设备。生水过滤系统是热电厂化学水处理的重要环节,生水水质的好坏直接影响着后续水处理设 备的正常运行及除盐水的水质,从而关系到动力、热力设备长期安全的运行。我厂原系统设计最大出力为480t/h,由于"十五"扩建工程的需要,外供除盐水 量的增加,生水水量相应增加及水质要求的提高,原有的2台处理能力为240t/h的重力无阀滤池无法满足生产需求,且系统存在问题,改造已成必然。经过调研 和充分论证决定采用一种新型的束状软填料——纤维材料为滤料的压力式高效纤维过滤器。

1　生产系统工艺现状及问题分析

1.1　原工艺流程

　　原生水过滤设备无阀滤池是采用颗粒状石英砂为滤元,利用水力学原理设计的一种等速滤池,流速为6～10m/h。其生水系统工艺流程见图1。原 水来自长江,经粗滤进入供水系统低温电站换热器(换4)与炼油回热水(热除盐水)换热加热至40℃左右后,经无阀滤池过滤到清水箱(池),由清水泵引至后续水 处理设备(除盐水处理系统)。

1.2　原系统存在的问题

　　(1)由于系统来水水质恶化,2台换4堵塞及积泥垢十分严重,影响生水加热;常需停运一台进行检修,而单台换4的出力小,生水温度达不到工艺要 求;降低了离子交换器的周期制水量,增加制水成本。

　　(2)无阀滤池反洗自用水消耗量大,且带走大量的热量,造成热量的极大浪费。

　　(3)无阀滤池占地面积太大,处理能力为240t/h的无阀滤池外型尺寸为8m×4m×3.6m,由于受场地及生产情况限制,无法增建一套大的无阀滤池, 且颗粒状滤料进行过滤,其过滤精度受滤料粒径限制,其出水浊度高达5mg/L,滤料的清洗操作过于繁重;轻易产生板积,更换滤料频繁,劳动强度大。

2　纤维过滤器可行性分析

　　为了解决原系统存在的问题,经过调研分析,我们本着工艺技术领先且自动化程度高的原则,采用PLC控制对生水系统工艺流程进行改造,工艺流 程见图2。系统来生水先经4台D3000mm高效纤维过滤器过滤后进低温电站换4加热,然后进清水池。单台高效纤维过滤器设计出力为210t/h。

2.1　高效纤维过滤器的工作原理

　　高效纤维过滤器是一种将下端挂有重坠的膨化纤维长丝(D20～50μm)束丛,悬吊于设在过滤器上部的多孔板上充当过滤介质的过滤设备。在纤 维束丛中贴近多孔板的部分设置有若干个胶囊,过滤时先向囊内充水强行挤压四周的纤维束使之密实,然后水流自下而上穿过纤维孔隙进行上向流过的操作。 纤维过滤器工作时的状态见图3。

　　清洗时先排尽囊中的水,撤消对纤维束的挤压,使纤维束丛在重力和膨化纤维的弹力联合作用下恢复其膨松状态,然后进气、水联合拌动擦洗。

　　由于用作滤元的纤维是一种能弯曲而柔软的材料,其滤料直径可达几十微米,并且在滤料层中存在着大量的缝隙空间,在过滤操作过程中,通过控 制对纤维束的挤压条件就可以得到不同的纤维孔隙率,过滤器的效率和阻力就可以控制在设定的范围内,解决了传统的过滤设备无阀滤池、虹吸滤池、机械式 过滤器等均采用颗粒状滤料如石英砂进行过滤,其过滤精度受滤料粒径较大限制的问题。微小的滤料直径,极大地增加了滤料的比表面积和表面自由能,增加 了水中杂质颗粒与滤料的接触机会和滤料吸附能力,从而提高了过滤效率和截污容量。

2.2　性能比较

　　两种过滤器主要性能对比见表1。

3　北京纤维球过滤器的实施

3.1　工艺流程

　　 在过滤器运行前,将囊充水,以保证加压室达到设定压力。在过滤器启动时必须预运行,检测出水浊度合格后方能并入系统。过滤器运行过程中 ,对流量的调节必须平稳,防止流量突变使过滤产物被"带出",而造成出水浊度超标。过滤器的清洗过程为:囊排水→风机启动→下向洗→上向洗四个步骤。

3.2　运行状况

　　该过滤系统自2000年7月29日在水处理系统投用至今。为了把握运行规律,使该过滤系统能够安全、高效、合理运行,我们对过滤器的运行周期 进行了试验。

　　该系统采用PLC控制,对单台过滤器失效控制采用三参数控制:(1)进出口压差≥70kPa;(2)出水浊度≥2mg/L;(3)设定周期累计制水量。满足其一 确认其失效。

　　该系统在应用中设计了四种运行模式:点操——人工控制每各个阀门开关;操——人为控制每的时间;半自动——整个过程分为囊充水,运行,清 洗三;全自动——从囊充水至清洗完达备用状态。由于水的浊度分析是采用人工分析,一般情况下采用半自动的运行模式就能满足安全生产的需要。

　　由于来水受长江季节的影响,季节不同,周期制水量也有所不同,周期制水量在8000～10000t之间能保证出水的水质。来水浊度最大达60mg/L,最 小只有5mg/L,但出水浊度可以达到要求。过滤器在任何情况下都能起到截留作用。对后续工序起到保护作用。

4　北京纤维球过滤器带来的经济效益及社会效益

　　生水系统经过改造运行一年半来,解决了原工艺中存在的问题,提高了出水水质及出力,降低了生产成本。

　　(1)水耗计算:高效纤维过滤器周期制水量大,反洗水耗小,减少了水耗,降低了排污量。水耗对比计算见表2。

　　过滤器全年节约水量=(过滤器制水率-无阀滤池制水率)×全年生水总量=(0.983-0.974)×3500000=31500t　　全年节约排污费=4.5×31500≈ 14万元

　　(2)热能计算:由于采用新工艺,过滤设备用反洗水未经过加热,减小了热量损失。

　　无阀滤池全年反洗水量=全年制水量×(1-制水率)=3500000×(1-0.974)=91000t

　　反洗水热量损失=生水温升×反洗水量×4.18=15×91000×4.18=5.71×106MJ

　　折标准油=5.71×106/41.87=136.37t式中:41.87——1kg标准油热值,MJ/kg。

　　(3)工艺效果:高效纤维过滤器的出水水质有了提高,使出水浊度稳定并小于2mg/L,减少了阳离子交换器的负担,可有效地提高离子交换器的周期 制水量,降低酸碱耗,减轻了对树脂的污染。

　　(4)解决了换4堵塞问题,提高了换4换热效果,节约了检修费用。改造前两台换4由于原水水质差经常堵塞,每年每台需检修2～3次,生水由换热器 旁路直接进无阀滤池,热除盐水由循环水冷却增加了循环水场的负荷。同时由于生水温度低,后续设备离子交换器的周期制水量下降,酸碱耗增加。改造一年 半来未发生堵塞现象,节约了检修费用,降低了工人的劳动强度。

5　改性北京纤维球过滤器介绍结束语

　　以纤维为滤料的高效纤维过滤器与以石英砂为滤料的无阀滤池相比,具有过滤效率高、滤速快、截污容量大、周期制水量大、自耗水低、占地 面积小的特点,同时解决了原工艺流程中存在的问题,有较高的经济效益及社会效益。如能改进滤料的清洗技术,简化过滤设备的内部结构,使之具备直接处理 高浊度进水能力以及较好的解决纤维过滤设备大型化的问题,可在水处理领域得到更广泛的应用。