中水處理系統(tǒng)單室過濾器超壓損壞故障分析

陳增潤(rùn)

(中電投河南電力有限公司開封發(fā)電分公司，河南 開封 475002)

中水處理系統(tǒng)單室過濾器超壓損壞故障分析

陳增潤(rùn)

(中電投河南電力有限公司開封發(fā)電分公司，河南 開封 475002)

介紹了發(fā)電廠單室過濾器超壓損壞導(dǎo)致設(shè)備不可用的問題，指出引起故障的原因是未設(shè)計(jì)超壓保護(hù)裝置或排氣管和排氣門，寒冷季節(jié)影響及不良操作等，并提出了相應(yīng)的改造方案。方案實(shí)施后，徹底解決了單室過濾器超壓損壞導(dǎo)致的被迫停運(yùn)、設(shè)備利用率低等問題。

中水處理系統(tǒng)；單室過濾器；超壓損壞

0 引言

某發(fā)電廠1，2號(hào)機(jī)組均為600 MW國產(chǎn)超臨界燃煤機(jī)組，鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量為1 950 t/h。1，2號(hào)機(jī)組凝汽器管材采用不銹鋼管，循環(huán)冷卻水為深度處理后的城市中水(即循環(huán)水)，并采用敞開式中水處理系統(tǒng)。中水處理系統(tǒng)采用8個(gè)單室過濾器，單室過濾器自投運(yùn)以來，已發(fā)生多次超壓損壞事故，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

1 中水處理系統(tǒng)和單室過濾器簡(jiǎn)介

中水處理系統(tǒng)的單室過濾器不能正常運(yùn)行，不僅影響電廠生產(chǎn)的安全性和經(jīng)濟(jì)性，還嚴(yán)重影響1，2號(hào)機(jī)組達(dá)標(biāo)投產(chǎn)的驗(yàn)收工作。中水處理系統(tǒng)及單室過濾器系統(tǒng)設(shè)備技術(shù)規(guī)范如表1～3所示。

表1 中水處理系統(tǒng)主要設(shè)備技術(shù)規(guī)范

表2 單室過濾器系統(tǒng)設(shè)備技術(shù)規(guī)范

表3 某型單室過濾器設(shè)備參數(shù)

2 中水處理系統(tǒng)的工藝流程

中水處理系統(tǒng)的工藝流程為：城市污水處理廠的來水(或黃河水)→石灰混凝機(jī)械加速澄清池→單室過濾器→清水池→循環(huán)水補(bǔ)充水泵→循環(huán)水冷卻塔。

中水處理系統(tǒng)正常出力為2 900 m3/h；最大出力為3 200 m3/h。

城市污水處理廠的來水(或黃河水)通過長(zhǎng)輸管線送至中水處理系統(tǒng)，進(jìn)入機(jī)械加速澄清池；機(jī)械加速澄清池內(nèi)設(shè)有提升攪拌機(jī)及刮泥機(jī)。入口管上投加凝聚劑聚合硫酸鐵，池內(nèi)投加石灰乳及助凝劑聚丙烯酰胺，攪拌時(shí)可形成一定濃度與高度的泥渣層，廢水與泥渣層充分接觸，進(jìn)行廢水的軟化與澄清。機(jī)械加速澄清池應(yīng)定期排泥。

機(jī)械加速澄清池的出水pH值為10．3～10．5，濁度＜15 NTU。在機(jī)械加速澄清池出水管道投加硫酸，控制單室過濾器進(jìn)水pH值為7．5～8．5。機(jī)械加速澄清池出水經(jīng)曲徑混合槽混合后自流至1～8號(hào)單室過濾器，在單室過濾器中實(shí)現(xiàn)過濾。單室過濾器出水管道設(shè)有二氧化氯投加點(diǎn)，控制清水池游離氯含量為0．1～0．2 mg/L。

3 存在的問題

中水處理系統(tǒng)自2009年5月投入使用以來，單室過濾器多次發(fā)生超壓損壞事故，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全運(yùn)行。具體如表4所示。

3.1 單室過濾器缺陷情況分析

由表4可以看出：2009年12月至2010年3月，單室過濾器共有15個(gè)缺陷。其中：7個(gè)缺陷屬于超壓損壞，7個(gè)缺陷屬于排氣門打不開，其他缺陷1個(gè)，超壓類缺陷高達(dá)92 %。

3.2 5臺(tái)單室過濾器超壓損壞停運(yùn)檢修情況

(1) 2009-12-10，3號(hào)過濾器上蓋嚴(yán)重變形，52根支撐柱脫開，停運(yùn)檢修29天。

(2) 2010-01-10，7號(hào)過濾器44根支撐柱脫開，上蓋裂開4處，多處加強(qiáng)筋斷裂，停運(yùn)檢修21天。

(3) 2010-01-17，8號(hào)過濾器上蓋多處裂開，上部40多根支撐柱脫開，掏出60 t石英砂后發(fā)現(xiàn)其下部30多根支撐柱脫開，加強(qiáng)筋斷裂，部分水帽損壞，停運(yùn)檢修90天。

(4) 2010-03-08，4號(hào)過濾器14根支撐柱斷裂，停運(yùn)檢修23天。

(5) 2010-03-09，7號(hào)過濾器再次超壓損壞，25根支撐柱斷裂，停運(yùn)檢修14天。

4個(gè)月間5臺(tái)過濾器累計(jì)停運(yùn)檢修達(dá)177天。

表4 單室過濾器缺陷情況調(diào)查情況

4 原因分析

4.1 未設(shè)計(jì)超壓保護(hù)裝置或設(shè)施

單室過濾器本體未設(shè)計(jì)超壓保護(hù)裝置或設(shè)施。檢查單室過濾器本體內(nèi)部和外部，查閱該電廠2×600 MW機(jī)組循環(huán)水處理系統(tǒng)的過濾設(shè)備購買合同及單室過濾器圖紙，均未發(fā)現(xiàn)超壓保護(hù)裝置或設(shè)施，導(dǎo)致單室過濾器超壓后無法得到保護(hù)，造成過濾器損壞。

4.2 排氣管和排氣門設(shè)計(jì)問題

管道系統(tǒng)中排氣管和排氣門的設(shè)計(jì)有問題。單室過濾器的排氣管從單室過濾器頂部進(jìn)水管中部引出，向下排入地溝，排氣門設(shè)計(jì)在排氣管離地面500 mm處。若反洗時(shí)排氣門未開啟或排氣門因故障打不開時(shí)，排氣管未能起到排氣泄壓作用，單室過濾器均會(huì)超壓。

4.3 寒冷季節(jié)影響

超壓類缺陷大部分發(fā)生在冬季，說明設(shè)計(jì)時(shí)未充分考慮單室過濾器在寒冷季節(jié)的運(yùn)行問題。當(dāng)排氣門關(guān)閉后，排氣管管內(nèi)的死水高達(dá)2 m。冬天排氣管內(nèi)死水結(jié)冰堵塞排氣管或排氣門冰凍打不開，導(dǎo)致排氣管未能起到排氣泄壓作用，均會(huì)導(dǎo)致單室過濾器超壓。

4.4 不良操作因素

單室過濾器反洗時(shí)排氣門未開啟或排氣門因故障打不開時(shí)，運(yùn)行人員未及時(shí)進(jìn)行有效處理，造成單室過濾器超壓損壞。

5 改進(jìn)措施

為提高單室過濾器利用率，減少單室過濾器超壓損壞次數(shù)，降低單室過濾器被迫停運(yùn)次數(shù)，應(yīng)重新設(shè)計(jì)單室過濾器排氣管和排氣門，并增加超壓保護(hù)裝置或設(shè)施，確保在正常或異常狀況下排氣管均可起到排氣泄壓作用，保護(hù)單室過濾器的安全。

5.1 重新設(shè)計(jì)排氣管

原設(shè)計(jì)為：排氣管從單室過濾器頂部的進(jìn)水管中部引出，向下排入地溝，排氣門設(shè)計(jì)在離地面500 mm處，排氣管高4 000 mm。當(dāng)設(shè)備正常時(shí)，工作和反洗均正常不會(huì)造成超壓，只有反洗排氣門未開啟時(shí)才會(huì)造成超壓。

新設(shè)計(jì)方案為：排氣管從單室過濾器頂部的進(jìn)水管頂部引出，直接引至過濾器的曲徑混合槽上方。工作時(shí)，機(jī)械加速澄清池的出水經(jīng)曲徑混合槽混合后，自流至1～8號(hào)單室過濾器，單室過濾器中的水不會(huì)倒流至曲徑混合槽。反洗時(shí)，單室過濾器內(nèi)部水壓力升高，排氣管垂直管道內(nèi)的水位也升高，當(dāng)排氣管內(nèi)的水位由垂直管道升高至水平管道時(shí)，過量的反洗水可通過水平管道排到曲徑混合槽中；當(dāng)排氣管內(nèi)的水位未升高至水平管道時(shí)，單室過濾器內(nèi)部的反洗水不會(huì)排出，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)排氣管的自動(dòng)卸壓。

這種自動(dòng)卸壓不但可保護(hù)單室過濾器，還可將過量反洗水回收至曲徑混合槽中重復(fù)利用。反洗結(jié)束后，排氣管內(nèi)的水全部自流至單室過濾器內(nèi)。

新設(shè)計(jì)方案中的單室過濾器排氣管可利用舊排氣管的管道和彎頭，以節(jié)省改造費(fèi)用。

5.2 不設(shè)置排氣門

設(shè)計(jì)鍋爐給水泵再循環(huán)管道時(shí)應(yīng)設(shè)計(jì)再循環(huán)門。當(dāng)鍋爐給水泵正常工作時(shí)，應(yīng)關(guān)閉再循環(huán)門，否則鍋爐給水泵部分出水返回至除氧器，不但影響給水壓力，還會(huì)降低給水泵效率。

單室過濾器的排氣管從過濾器頂部的進(jìn)水管頂部引出后，直接引至過濾器曲徑混合槽上方。正常運(yùn)行時(shí)，單室過濾器排氣管中無水，不會(huì)有水倒流至曲徑混合槽，因此不用設(shè)計(jì)排氣門；壓力升高時(shí)，排氣管無排氣門則會(huì)自動(dòng)卸壓，將多余水排至曲徑混合槽中，若有排氣門反而不利于排氣管自動(dòng)卸壓。因此，可不設(shè)置排氣門。這樣就可節(jié)省8個(gè)DN200進(jìn)口氣動(dòng)蝶閥的成本費(fèi)用和檢修維護(hù)費(fèi)用。

5.3 不增加超壓保護(hù)裝置

單室過濾器新設(shè)計(jì)的排氣管因未設(shè)置排氣門，排氣管可與大氣直接相通。當(dāng)單室過濾器壓力升高時(shí)，排氣管自動(dòng)卸壓，將多余水排至曲徑混合槽中，起到了超壓保護(hù)裝置的作用。因此，單室過濾器不需要設(shè)計(jì)超壓保護(hù)裝置。

5.4 解決排氣管冰凍等其他問題

單室過濾器原排氣門關(guān)閉后，排氣管內(nèi)存在2～3 m的死水，在冬天易冰凍，造成排氣門無法打開。單室過濾器新設(shè)計(jì)的排氣管采用不設(shè)置排氣門的方案，確保排氣管與大氣直接相通，在正常運(yùn)行或反洗時(shí)排氣管內(nèi)均無死水，因此不會(huì)結(jié)冰，徹底解決了單室過濾器排氣管冬天結(jié)冰的難題。

單室過濾器壓力升高時(shí)，排氣管自動(dòng)卸壓，將多余水排至曲徑混合槽中，徹底解決了單室過濾器超壓損壞問題。

5.5 確定的改造方案

將原單室過濾器頂部進(jìn)水管中部引出管道的根部割掉，用鋼板焊接封口；在單室過濾器頂部進(jìn)水管頂部開口，將排氣管彎頭和管道改造成垂直管道為1 500 mm、水平管道為1 200 mm的彎管，并將其焊接在單室過濾器進(jìn)水管頂部開口處，使排氣管從進(jìn)水管引出后直接安裝到曲徑混合槽上部，并在水平管道上焊上1個(gè)帶300 mm管道的彎頭，將排氣管排水引入曲徑混合槽中。

原排氣門拆除后，經(jīng)檢修合格后進(jìn)入備品庫。

6 改造方案的實(shí)施

根據(jù)確定的改造方案，于2010年2月底在8號(hào)單室過濾器漏水大修期間，對(duì)8號(hào)過濾器排氣管進(jìn)行改造。

2010年3月初，對(duì)8號(hào)單室過濾器進(jìn)行改造時(shí)，7號(hào)單室過濾器超壓損壞。因此，對(duì)7，8號(hào)單室過濾器同時(shí)進(jìn)行改造。7，8號(hào)單室過濾器改造項(xiàng)目所需材料如下：

(1) 無縫鋼管，6 m，型號(hào)為Φ219×7；

(2) 焊接彎頭，4個(gè)，型號(hào)為Φ219×7；

(3) 鋼板，2塊，型號(hào)為Φ219×7。

根據(jù)7，8號(hào)單室過濾器排氣管的改造經(jīng)驗(yàn)和運(yùn)行情況，于2010年6月底完成了對(duì)1～6號(hào)單室過濾器排氣管的改造工作。

7 結(jié)束語

經(jīng)過上述改造方案，徹底解決了單室過濾器超壓損壞導(dǎo)致被迫停運(yùn)、利用率低的問題。截至2012年12月底，8臺(tái)單室過濾器已經(jīng)連續(xù)安全運(yùn)行30個(gè)月，承受了3個(gè)嚴(yán)冬的考驗(yàn)。結(jié)果顯示：該改造方案合理可行，實(shí)施后徹底解決了單室過濾器超壓損壞的問題，保證了機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，確保了1，2號(hào)機(jī)組順利通過達(dá)標(biāo)投產(chǎn)驗(yàn)收。

1 劉志勇．電廠化學(xué)設(shè)備檢修[M]．北京：中國電力出版社，2004．

2 陳志和，劉大光．電廠化學(xué)設(shè)備及系統(tǒng)[M]．湖北：武漢大學(xué)出版社，2007．

3 王殿武．汽輪機(jī)設(shè)備檢修[M]．北京：中國電力出版社，2005．

4 長(zhǎng)春電力學(xué)校．熱力設(shè)備安裝與檢修[M]．北京：中國電力出版社，1982．

2014-06-20。

陳增潤(rùn)(1962-)，男，助理工程師，主要從事鍋爐水處理系統(tǒng)設(shè)備的檢修、技改和維護(hù)工作，email：hnkf007@126．com。