粉末覆蓋過濾器設計差異的分析

周建東 劉春艷

摘 要：在目前投運的亞臨界直接空冷機組凝結水處理系統中，粉末覆蓋過濾器是采用最多的設備。一般粉末覆蓋過濾器數量設計都是按3×50%凝結水配置，其中二臺過濾器運行、一臺過濾器備用。該文著重介紹了亞臨界直接空冷凝結水精處理粉末覆蓋過濾器在設計方面的差異性。主要研究方法是結合現場的設備與其他相同機組電廠的凝結水精處理裝置安裝的不同來說明各自的設計差異，以便針對存在的設計差異做出分析。

關鍵詞：直接空冷 凝結水精處理系統 粉末覆蓋過濾器 設計

中圖分類號：TK264 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）05（b）-0086-01

空冷技術是適合我國北方缺水地區的一種發電技術，目前已有多家機組的空冷電站投運。由于空冷系統的冷卻面積大，凝結水中的腐蝕產物多，水溫高，與濕冷機組凝結水的處理方法有很大不同。目前國內已投運的直接空冷機組凝結水精處理工藝主要有2 種形式：粉末覆蓋過濾器和陽陰分床。粉末覆蓋過濾器（即Powdex，下稱粉末樹脂過濾器）是20世紀60年代由紙漿覆蓋過濾器（以下簡稱覆蓋過濾器）發展而來的，最初在美國用于火力發電廠的凝結水處理。目前，國內投運的亞臨界直接空冷機組凝結水精處理大都采用中壓系統，凝結水精處理系統有三種型式：粉末覆蓋過濾器、串聯陽+陰分床和粉末覆蓋過濾器+混床。在目前投運的亞臨界直接空冷系統采用最多。粉末覆蓋過濾器有如下優點：（1）系統簡單，操作簡便，自動化程度高；（2）設備少，無酸堿再生系統，無酸堿廢水產生；（3）過濾器本身體積小，所以整個設備占地面積也小；（4）能夠截留懸浮物和膠態的金屬腐蝕產物，有一定的除鐵和除鹽功能；（5）由于鋪膜和爆膜的周期約為25～30 天，即使凝結水溫度較高，一般也不會發生離子交換樹脂高溫降解的情況；（6）初投資小。同時粉末覆蓋過濾器存在缺點：（1）樹脂層薄，交換容量小，除鹽能力差；（2）對鋪膜工藝要求高，鋪不均勻會造成出水水質差。

粉末過濾器就是將粉末狀陽、陰離子交換樹脂、纖維粉濾料覆蓋在管式過濾器的濾元（精度一般為5μm）上，使它形成薄層濾膜運行時，水由管外通過濾膜進入管內進行過濾，當濾膜截留了一定量的懸浮物質，阻力增加到一定值時，或者當過濾器出水水質超標時，設備停止運行。此時，用壓縮空氣將濾膜擊破（又稱爆膜）并將其排走。最后用水沖洗凈濾元，重新鋪膜，再投入運行。該系統包括兩個部分，即粉末過濾器本體部分和鋪膜、爆膜反洗部分。北方某電廠一期工程安裝2×600MW亞臨界燃煤直接空冷汽輪發電機組。凝結水精處理選用中壓處理系統。每臺機組精處理系統設置1套可處理3×50%凝結水量的粉末樹脂覆蓋過濾器系統，并設置100%的旁路。每臺機組設置1套鋪料及清洗系統，每臺機組設置1套廢水收集、輸送系統和工藝用壓縮空氣系統。結合現場的設備與其他相同機組電廠的凝結水精處理裝置，作者進行對照總結出以下幾點。

1 保持泵出口出口閥有氣動與手動的區別

手動閥在運行中必須保持敞開的狀態，以備保持泵在過濾器進水量小時，啟動防治濾元上的濾料脫落。這樣就會造成直接的帶負荷啟動離心泵，啟動電流較大增大。如果運行中的逆止閥不嚴密，造成一部水未經過過濾器直接從通過保持泵到過濾。保持泵出口設計為氣動閥既可避免上述現象的發生。

2 是否存在設置旋風分離器的區別

如果在過濾器排氣閥后的管道上安裝有旋風分離器。覆蓋過濾爆完膜后的排氣可以及時在旋風分離器進行泄壓，壓縮空氣從旋風分離器的頂部排出，帶出的水從旋風分離器底部排出。保證了濾元爆膜的干凈。如沒有旋風分離器直接接到廢水水箱。因過濾器爆膜時的壓力較大，廢水水箱為了防止爆膜時引起的廢液飛濺。一般采用密閉容器。這樣就相對的阻止了壓縮空氣的泄壓。不能使濾元上的濾料順利脫落下來。所以需要多次的爆膜。

3 輔助鋪膜箱溢流管的形式

一種為在輔助鋪膜箱上有DN200的溢流管直接引入排水系統。一種為在輔助鋪膜箱上部有DN50的溢流管直接引入排水系統。在輔助鋪膜箱上裝溢流管的目的主要為在鋪膜的時候。鋪膜箱的樹脂粉濾料向系統中鋪膜時，將系統中進入的多余水通過溢流管排出。在運行中發現這兩種接管的方式都會在鋪膜的過程中導致過濾器的水位下降，有時甚至不能使濾元頂部鋪不到濾料。分析認為主要是過濾器的頂部與鋪膜輔助箱存在約2 m高度差，在鋪膜的過程中由于重力作用，致使過濾器內的水流到鋪膜輔助箱通過溢流管流出系統。引起過濾器內的水位下降。為了防止這種現象很多現場實際都在鋪膜箱溢流管上加裝一閥門或節流孔板以減少過濾器內的水流出。作者認為可以在輔助鋪膜箱的做DN50的倒U型管道，上部比過濾器稍高出100 mm即可，出口接在敞口排水處防止造成虹吸現象。

4 廢水箱還是廢水池的設計

粉末覆蓋過濾器爆膜后的廢水排到廢水箱，還是在室外設計廢水池。如果直接在室外建一單獨的廢水泵房，需要投資較大。可以在爆膜的管路不需要加裝旋風分離器，直接在廢水水池內泄壓。如設計為廢水水箱則需要加裝旋風分離器。爆膜的過程中管路震動較大，廢水箱需要承受一定的壓力不利于爆膜。

5 爆膜壓縮空氣管上減壓閥的位置

有兩種方案：一種是將減壓閥安裝在壓縮空氣儲罐進口的管道上；另一種是在壓縮空氣罐出口供過濾器的供氣管上。此種壓力調整好后在過濾器爆膜時，可以防止壓縮空氣壓力高對膜的沖擊。第一種的設計在爆膜壓縮空氣后，由于減壓閥作用進氣速度較慢，導致第二次爆膜時壓力不足。薄膜效果不好。或是需要很長的充壓時間，過濾器內水位不好控制。

6 樹脂注射泵出口是否裝再循環管路

樹脂注射泵出口不加裝到鋪膜箱的再循環管。在混合樹脂粉的時候完全依靠鋪膜箱攪拌器進行混合。還有一種為在樹脂注射泵出口加以再循環管接到鋪膜箱，在混合樹脂粉的時候依靠鋪膜箱攪拌器和此再循環管進行同時混合，同時能夠防止注射泵入口堵樹脂粉、纖維粉。但是當鋪膜泵啟動后，由于注射泵出口接在鋪膜泵的入口。在鋪膜泵會形成負壓區。導致注射泵的再循環管內不能出水或很少出水。空氣通過此再循環管進入過濾器的系統。導致水位下降，引起鋪膜不均。

7 結論

保持泵出口設計為氣動閥，與保持泵進行連鎖。保持泵啟動后開啟出口閥，停止后關閉出口閥。

在過濾器排氣閥后的管道上安裝旋風分離器，確保濾元爆膜的徹底。

輔助鋪膜箱溢流管的形式，應在輔助鋪膜箱上部有DN50的溢流管直接引入排水系統，防止鋪膜中過濾的液位下降。

過濾器爆膜后的廢水設計為廢水池較好，減少管路的震動。

壓縮空氣罐出口過濾器的供氣管安裝減壓閥，能夠穩定爆膜時的壓力，防止爆膜壓縮空氣的忽高忽低。

如樹脂粉和纖維粉分開加入，注射泵不需要設置再循環管路。如一次性加入纖維粉、樹脂粉則注射泵需要設置再循環管路。

參考文獻

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