核電M310堆型雙濾料過濾器調試經驗

解建勇 牛敏

摘 要：除鹽水生產系統（SDA）包括過濾子系統、反滲透子系統、一級除鹽子系統、混床除鹽子系統。過濾系統的功能是處理SDA系統水源中的懸浮物，以滿足反滲透系統對水質及水量的要求。福清核電1、2#機組除鹽水生產系統采用雙濾料過濾器，內裝無煙煤及石英砂，主要是利用濾料的吸附及篩慮作用。在現場調試過程中，發現該型號的過濾器經過多次反洗后，其出水SDI15仍在5.4～6.3之間，甚至出現膜片淤塞斷流現象，出水水質不合格，將嚴重影響反滲透系統的正常運行，分析出水不合格原因并采取有效措施。

關鍵詞：雙濾料過濾器；反洗步驟；反洗水質；反洗膨脹率；調試經驗

福清核電1、2#機組除鹽水生產系統（SDA）中的過濾設備采用7臺雙濾料過濾器。單臺過濾器的正常運行流量設定為Q=50m3/h，出水水質要求SDI15<5，允許壓降P≤0.08MPa。過濾器上部裝無煙煤，粒徑在d=1.2～2.5mm之間，層高400mm；下部裝石英砂，粒徑在d=0.5～1.2mm之間，層高800mm。

雙濾料過濾器的粒徑要適中，粒徑過小，會增大水流阻力，運行時水頭損失會過快增大，縮短制水周期，運行能耗增大；粒徑過大時，無法截留細小的懸浮顆粒，不能滿足出水水質要求，且反洗時，一般的反洗強度不能使濾層很好的松動，導致反洗不徹底，沉積物仍殘留在濾層中。若雙濾料反洗不徹底，長時間運行，沉積物和濾料將結塊，使運行時濾層中的水流不均勻，以致出水水質較快惡化，運行不經濟；若過濾器出水水質不合格，將嚴重影響后續反滲透系統的運行，縮短反滲透膜化學清洗周期，縮短使用壽命，增加運行成本。

根據SDA系統手冊要求，當過濾器的制水量達到預先設定的周期制水量時，即累積運行24h后，過濾器水頭損失較大，流速降低，截污能力下降，出力亦下降，此時應對濾料反沖洗，以除去濾層中的雜質，恢復濾料的截污能力。

正常運行時水自上向下流，反洗時水自下向上流，同一時間，只考慮1臺過濾器進行反洗操作。該反洗子系統設有2臺反洗水泵，2臺反洗水箱，2臺羅茨風機，均并聯連接。泵的額定流量Q=120～240 m3/h，揚程H=0.17～0.23MPa。羅茨風機額定流量Q=7.4Nm3/min，揚程H=0.07MPa。單臺反洗水箱有效容積為100m3。

據火電廠水處理研究表明，反沖洗主要是靠水流剪切力作用及濾料間碰撞摩擦作用，且都跟濾層膨脹率有關，即反沖洗強度有關。濾層膨脹率過大，剪切力下降，濾料間距太大，碰撞幾率減小；膨脹率過小，剪切力亦下降，水流擾動較小，碰撞率也下降，一般膨脹率在50%左右最好。反洗效果還取決于反洗時間，一般反沖洗時間8min左右即可。

根據嶺澳電廠運行經驗及福清核電廠生產水系統（SEA）水質參數，雙濾料過濾器采用氣——水聯合反洗的方式，充分利用水流的剪切力、摩擦力和空氣泡在空隙中的漲縮作用，清洗濾料，反洗操作步序如表1。設計氣洗強度為q=10-16L/m2·s，水洗強度為q=10-15L/m2·s。

當雙濾料失效后，經過上述反洗步驟，若測得正洗出水SDI15<5，則反洗操作完畢，該過濾器置于備用狀態，否則重復上述步驟，直至SDI15<5。

根據反洗步序表及反洗設備參數，1臺反洗水箱的有效容積為100m3，反洗水泵流量Q=120～240m3/h，調節反洗水泵出口閥門開度，當控制單臺反洗水泵的出口流量在190m3/h時，大反洗時，可以觀察到濾料上層有翻滾現象，粗濾料有明顯流化狀態，達到工程反洗要求。繼續調大反洗流量，觀察雙濾料狀態，發現僅上冊濾料流化速度稍微增大，其膨脹度并沒有明顯變化。考慮到連續反洗多臺雙濾料過濾器的工況及節能要求，設定單臺反洗水泵的流量在190m3/h。空氣擦洗時，根據羅茨風機出口壓力在0.48MPa，查羅茨風機曲線圖得2臺羅茨風機的總空氣流量在6.7Nm3/min左右。根據雙濾料過濾器的尺寸計算反洗強度：

根據計算結果，則氣洗強度、水洗強度以及反洗時間均達到設計要求。但在進行上述反洗操作時，發現濾料達不到良好的膨脹效果，整體膨脹率僅為4%左右，且頂部無煙煤沒有明顯的翻滾現象，經多次反洗后，其出水SDI15仍在5.4～6.3之間，甚至出現膜片淤塞斷流現象，出水水質不合格，水質不合格，無法達到設計要求，反洗不徹底。

據火電廠濾料生產運行經驗，同一型號雙濾料過濾器，濾料級配應為：無煙煤粒徑d=0.8～1.8mm，層高400mm；石英砂粒徑d=0.5～1.2mm，層高800mm；而福清現場所用濾料級配較大，建議更改濾料級配。在保證現有工藝設備及參數不變的情況下，現場調試專項組經與該系統設計工程師、廠家調試工程師協商后，決定更換雙濾料過濾器的濾料級配，參數如下：最下層濾料為石英砂，粒徑在d=0.5～1.2mm之間，層高600mm；中間層亦為石英砂，粒徑在d=0.3～0.5mm之間，層高200mm；最上層則為無煙煤，粒徑在d=1.2～2.5mm之間，層高400mm。

據工程運行經驗，一般雙濾料過濾器的反洗強度控制在粗濾料達到最小流化速度即可，即剛剛開始膨脹的程度。福清現場在更換濾料粒徑級配后，保持反洗強度參數不變，對雙料過濾器反洗。經觀察發現，濾料的最大膨脹率僅在9%左右，但表層無煙煤有著明顯的流化現象，無煙煤顆粒上下翻滾明顯，且失效過濾器經1次反洗后，過濾器出水SDI15可以達到3.4左右，符合設計要求。

總之，福清調試工程師經對雙濾料級配更改后，反洗后的過濾器出水滿足反滲透進水水質要求，符合整個SDA系統的運行要求，但濾料反洗膨脹率仍未達到50%的設計要求，建議在以后項目的除鹽水生產系統調試中，調試人員應向設計人員反饋該問題，以便及時更改濾料級配，縮短調試周期。

參考文獻

[1]閆紅梅.除鹽水生產系統手冊[M].北京：中國核電工程有限公司，2010.

[2]陳志和.電廠化學設備及系統[M].北京：中國電力出版社，2006.

[3]陸柱，陳中興，蔡蘭坤，等.水處理技術[M].上海：華東理工大學出版社，2000.

[4]李培元.火力發電廠水處理及水質控制[M].北京：中國電力出版社，2008.

作者簡介：解建勇（1985，12-），男，籍貫：山東省菏澤市，現職稱：助理工程師，學歷：大學本科，研究方向：水處理。

牛敏（1988，8-），女，籍貫：甘肅省慶陽市，現職稱：助理工程師，學歷：大學本科，研究方向：水處理。