多介質過濾器調試運行小結

畢 勇

（山西中煤平朔能源化工有限公司，山西 朔州 036000）

1 裝置概況

我公司主要生產工業硝酸銨，副產品硫酸銨、LNG等，其生產裝置由1套300kt／a合成氨、2套180kt／a硝酸、2套200kt／a硝酸銨裝置組成。該項目是中煤平朔公司高標準循環經濟規劃項目之一，設計建設有生產能力600m3／h的除鹽水裝置，實現全廠工藝用水需求。除鹽水系統采用多介質過濾器＋超濾＋反滲透＋混合離子交換器處理工藝。多介質過濾器設置在超濾前，滿足預處理降濁要求。

1.1 多介質過濾器

除鹽水系統多介質過濾器結構如圖1所示。多介質過濾器材質為碳鋼防腐，Φ3 204mm，高4 400mm，有人孔3個（上部人孔M1裝填樹脂用、下部人孔M2安裝檢查濾帽及出水情況用、中部人孔M3卸樹脂及內部檢修用）。

第127頁圖2為多介質過濾器內部濾帽頂部圖。每臺408個，縫隙0.2mm～0.3mm。

1.2 多介質過濾器系統

除鹽水裝置多介質過濾器系統，現場配置多介質過濾器10臺，殺菌劑投加裝置1套（材質PVC、H＝0.7MPa、Q＝50L／h計量泵3臺，材質PVC、H＝0.7MPa、Q＝115L／h計量泵2臺，材質 PE、V＝1 500L計量箱1個）。中線式橡膠襯圈氣動蝶閥，PN 1.0MPa閥板304（DN200共20臺，DN125共20臺，DN80共20臺，DN40共10臺）。多介質過濾器采用單流道。原水提升水泵4臺（Q＝300m3／h，H＝45m，電機功率75kW，材質鑄鐵），板式換熱器2臺（冷媒為原水，熱媒為蒸汽，材質304），電動調節蝶閥1臺（PN1.0MPa，DN400，中線式橡膠襯圈，材質碳鋼），溫度變送器1臺（溫度范圍0℃～50℃，材質316），多介質反洗水泵2臺（Q＝280m3／h，H＝28m，電機功率37kW，材質鑄鐵）。

圖1 多介質過濾器結構圖（mm）

第127頁圖3所示，多介質過濾器［Φ3 204mm，填料無煙煤Φ（0.8mm～1.2mm），高400mm，石英砂Φ（0.4mm～0.6mm），高500mm、Φ（1.0mm～2.0mm），高200mm、Φ（2.0mm～4.0mm），高100mm］。

過濾器出力計算見式（1）［1］。

式中，Q為過濾器總的出力，m3／h；Q1為后續設備進水量要求，m3／h；V為每臺過濾器每次沖洗耗水量，m3；n為全部過濾器每天反洗總次數。

圖2 多介質過濾器內部濾帽頂部圖

圖3 多介質過濾器濾料裝填示意圖（mm）

過濾器總截面積計算見式（2）。

式中，F為過濾器計算總截面積，m2；W 為過濾器正常過濾流速，m／h。

過濾器臺數計算見式（3）。

式中，n為過濾器計算臺數；d為所選過濾器直徑，m。

每臺過濾器運行時間計算見式（4）［2］。

式中，t為過濾器運行時間，h；Ej為濾料截污能力，kg／m3；V 為每臺過濾器過濾層體積，m3；n1為運行臺數；g為進出過濾器水中懸浮物含量之差，mg／L；QD為單臺過濾器的正常出力，m3／h。

每臺過濾器每天反沖洗次數計算公式見式（5）。

由式（1）得出多介質過濾器總出力為861.3m3／h，脫鹽水現場安裝有10臺，設計每臺過濾水量80m3／h，10臺共計處理水量800m3／h，接近總出力861.3m3／h；多介質過濾器為接觸混凝過濾，濾速6m／h～10m／h，濾速取10m／h。由式（2）得出過濾器總截面積86.13m2，按處理水量800m3／h，濾速取10m／h，由式（2）得出過濾器總截面積80m2，過濾器Φ3 204mm，核算現場過濾器總截面積80.4m2，接近總截面積86.13m2；由式（3）得出過濾器總臺數10.7臺，脫鹽水現場安裝有10臺；由式（4）得出過濾器運行時間20h，由于原水為地表水，預處理無過濾裝置，來水中懸浮物含量高，經現場實際運行調試確定過濾器運行時間10h；由式（5）得出過濾器每天反沖洗次數1.3次，經現場實際運行調試確定過濾器每天反沖洗次數為2.4。

2 多介質過濾器系統調試及運行情況

2.1 多介質過濾器系統調試情況

2015年3月多介質過濾器基礎澆筑完成，5月1日多介質過濾器罐體吊裝完成，6月12日開始裝填濾料，7月濾料裝填完畢。2015年7月20日生產水原水池開始調試進水，除鹽水系統于2015年9月份進入試車階段，9月14日管道沖洗，9月25日生產水泵開始向除鹽水原水池供水。9月18日多介質過濾器A－C沖洗完成。9月26日～10月3日，超濾C、反滲透B沖洗合格，產出合格水，產水電導率6.11μs／cm，10月10日開始對除鹽水裝置進行DCS組態，11月15日～1月30日除鹽水儀表自控系統（DCS）調試對點，調試設備。11月13日板式換熱器投入運行，混床B再生合格正常產水。2016年2月25日后除鹽水系統正常投運（手動）。

2.2 多介質過濾器DCS調試情況

2016年3月除鹽水裝置預處理儀表順控系統開始做程序，6月除鹽水多介質過濾器時序控制程序完成，6月1日開始對多介質過濾器A／B／C進行順控調試。6月8日多介質過濾器A／B／C進行順控調試完成。多介質過濾器時序控制分10個執行步驟，分別是開機正洗、運行、排水1、排水2、氣反洗、靜置、水反洗、正沖、運行和停機，單臺多介質順控程序表見第128頁表1。

如表1所示，開機正洗5min，運行設備順序為排氣閥開、正洗排水閥開、進水閥開、原水泵開、殺菌劑計量泵開；運行12h（可調），出水閥開、進水閥開、排氣閥關、原水泵開、殺菌劑計量泵開；排水1用2min，排氣閥開、進水閥關、出水閥關、原水泵關、殺菌劑計量泵關、反洗排水閥開；排水2用2min，排氣閥開、反洗排水閥開、正洗排水閥開；氣反洗3min，正洗排水閥關、反洗排水閥開、排氣閥開、反洗進氣閥開；靜置1min，排氣閥開、反洗排水閥開；水反洗15min（可調），排氣閥開、反洗排水閥開、反洗進水閥開、過濾器反洗泵開；正沖5min，排氣閥開、過濾器反洗泵停、反洗進水閥關、反洗排水閥關、正洗排水閥開、進水閥開、原水泵開、殺菌劑計量泵開；運行12h（可調），進水閥開、出水閥開、排氣閥關、原水泵開、殺菌劑計量泵開；停機，排氣閥開、原水泵停、殺菌劑計量泵停、進水閥關、出水閥關、排氣閥關。調試期間根據實際需求水量及反洗用空氣量，調整進水手動閥、反洗進水手動閥、正洗排水手動閥、反洗用空氣手動閥在合適位置。

表1 單臺多介質順控程序表

2.3 多介質過濾器運行情況

多介質過濾器運行分兩個階段，2016年6月8日前手動運行階段（A階段），2016年6月8日后順控程序投運后自動運行階段（B階段）。系統開車A階段內多介質過濾器運行周期標定4次，分別為8、10、15、12h，反洗水量標定5次，反洗空氣量標定6次，排水1、排水2標定6次，正沖時間標定7次。由于A階段手動運行，操作頻繁，現場人員不能按時進行過濾器的反洗操作，出水水質較差。超濾運行效果差，進水壓力達0.3MPa，產水量衰減快，最小為160m3／h，產水SDI大于5，反滲透污堵速率快，清洗頻繁。B階段順控程序投運后，多介質過濾器、超濾及附屬機泵閥門等能夠按照程序自動運行，多介質過濾器產水水質穩定，超濾自動反洗運行，進水壓力穩定在0.2MPa以下，產水195m3／h，跨膜壓差下降，反滲透清洗周期延長，產水量及系統回收率較高，整個預處理運行平穩。

2.4 多介質過濾器產水水質

2016年6月8日前（A階段），多介質過濾器由于手動運行，不能實現按時對其進行停機反洗操作。圖4為2016年5月多介質過濾器進出水濁度數據，月最大進水濁度16NTU，月最小進水濁度9NTU，月進水濁度平均12.45NTU，月最大產水濁度9NTU，月最小產水濁度5NTU，月產水濁度平均6.6NTU。

2016年6月8日后順控程序投運后自動運行階段（B階段）。圖5為2016年7月多介質過濾器進出水濁度數據，月最大進水濁度16NTU，月最小進水濁度10NTU，月進水濁度平均13.1NTU，月最大產水濁度5NTU，月最小產水濁度2NTU，月產水濁度平均3.2NTU。

圖4 多介質過濾器A階段進出水濁度

圖5 多介質過濾器B階段進出水濁度

3 結論

我公司除鹽水多介質過濾器，調試DCS順控系統投運正常，對運行周期、反洗步驟、反洗強度進行標定。使多介質過濾器運行工況得到優化，進水水質無大的變化情況下，產水濁度由手動運行（A階段）的月均6.6NTU，降至順控運行（B階段）的月均3.2NTU。提高了后續超濾和反滲透系統進水水質，超濾系統化學清洗由1次／月延長至1次／4月，反滲透化學清洗次數由1次／20d延長至1次／40d，節約了清洗藥劑，使生產成本降低，確保了裝置生產連續進行。