生水過濾器系統(tǒng)是熱電廠化學(xué)水處理的重要環(huán)節(jié),生水水質(zhì)的好壞直接影響著后續(xù)水處理設(shè)備的正常運(yùn)行及除鹽水的水質(zhì),從而關(guān)系到動(dòng)力、熱力設(shè)備長(zhǎng)期安全的運(yùn)行。我廠原系統(tǒng)設(shè)計(jì)最大出力為480t/h,由于"十五"擴(kuò)建工程的需要,外供除鹽水量的增加,生水水量相應(yīng)增加及水質(zhì)要求的提高,原有的2臺(tái)處理能力為240t/h的重力無(wú)閥濾池?zé)o法滿足生產(chǎn)需求,且系統(tǒng)存在問題,改造已成必然。經(jīng)過調(diào)研和充分論證決定采用一種新型的束狀軟填料——纖維材料為濾元的壓力式高效纖維過濾器。
1鴻豐介紹生產(chǎn)系統(tǒng)工藝現(xiàn)狀及問題分析
1.1原工藝流程
原生水過濾設(shè)備無(wú)閥濾池是采用顆粒狀石英砂為濾元,利用水力學(xué)原理設(shè)計(jì)的一種等速濾池,流速為6～10m/h。其生水系統(tǒng)工藝流程見圖1。原水來(lái)自長(zhǎng)江,經(jīng)粗濾進(jìn)入供水系統(tǒng)低溫電站換熱器(換4)與煉油回?zé)崴?熱除鹽水)換熱加熱至40℃左右后,經(jīng)無(wú)閥濾池過濾到清水箱(池),由清水泵引至后續(xù)水處理設(shè)備(除鹽水處理系統(tǒng))。
1.2原系統(tǒng)存在的問題
(1)由于系統(tǒng)來(lái)水水質(zhì)惡化,2臺(tái)換4堵塞及積泥垢十分嚴(yán)重,影響生水加熱;常需停運(yùn)一臺(tái)進(jìn)行檢修,而單臺(tái)換4的出力小,生水溫度達(dá)不到工藝要求;降低了離子交換器的周期制水量,增加制水成本。
(2)無(wú)閥濾池反洗自用水消耗量大,且?guī)ё叽罅康臒崃?造成熱量的極大浪費(fèi)。
(3)無(wú)閥濾池占地面積太大,處理能力為240t/h的無(wú)閥濾池外型尺寸為8m×4m×3.6m,由于受場(chǎng)地及生產(chǎn)情況限制,無(wú)法增建一套大的無(wú)閥濾池,且顆粒狀濾料進(jìn)行過濾,其過濾精度受濾料粒徑限制,其出水濁度高達(dá)5mg/L,濾料的清洗操作過于繁重;容易產(chǎn)生板積,更換濾料頻繁,勞動(dòng)強(qiáng)度大。
2可行性分析
為了解決原系統(tǒng)存在的問題,經(jīng)過調(diào)研分析,我們本著工藝技術(shù)領(lǐng)先且自動(dòng)化程度高的原則,采用PLC控制對(duì)生水系統(tǒng)工藝流程進(jìn)行改造,工藝流程見圖2。系統(tǒng)來(lái)生水先經(jīng)4臺(tái)D3000mm高效纖維過濾器過濾后進(jìn)低溫電站換4加熱,然后進(jìn)清水池。單臺(tái)高效纖維過濾器設(shè)計(jì)出力為210t/h。
2.1高效纖維過濾器的工作原理
鴻豐認(rèn)為 高效纖維過濾器是一種將下端掛有重墜的膨化纖維長(zhǎng)絲(D20～50μm)束叢,懸吊于設(shè)在過濾器上部的多孔板上充當(dāng)過濾介質(zhì)的過濾設(shè)備。在纖維束叢中貼近多孔板的部分設(shè)置有若干個(gè)膠囊,過濾時(shí)先向囊內(nèi)充水強(qiáng)行擠壓周圍的纖維束使之密實(shí),然后水流自下而上穿過纖維孔隙進(jìn)行上向流過的操作。纖維過濾器工作時(shí)的狀態(tài)見圖3。
清洗時(shí)先排盡囊中的水,撤消對(duì)纖維束的擠壓,使纖維束叢在重力和膨化纖維的彈力聯(lián)合作用下恢復(fù)其膨松狀態(tài),然后進(jìn)氣、水聯(lián)合拌動(dòng)擦洗。
由于用作濾元的纖維是一種能彎曲而柔軟的材料,其濾料直徑可達(dá)幾十微米,并且在濾料層中存在著大量的縫隙空間,在過濾操作過程中,通過控制對(duì)纖維束的擠壓條件就可以得到不同的纖維孔隙率,過濾器的效率和阻力就可以控制在設(shè)定的范圍內(nèi),解決了傳統(tǒng)的過濾設(shè)備無(wú)閥濾池、虹吸濾池、機(jī)械式過濾器等均采用顆粒狀濾料如石英砂進(jìn)行過濾,其過濾精度受濾料粒徑較大限制的問題。微小的濾料直徑,極大地增加了濾料的比表面積和表面自由能,增加了水中雜質(zhì)顆粒與濾料的接觸機(jī)會(huì)和濾料吸附能力,從而提高了過濾效率和截污容量。
2.2性能比較
兩種過濾器主要性能對(duì)比見表1。
3實(shí)施
3.1工藝流程
高效纖維過濾器在我廠的工藝流程見圖4。
在過濾器運(yùn)行前,將囊充水,以保證加壓室達(dá)到設(shè)定壓力。在過濾器啟動(dòng)時(shí)必須預(yù)運(yùn)行,檢測(cè)出水濁度合格后方能并入系統(tǒng)。過濾器運(yùn)行過程中,對(duì)流量的調(diào)節(jié)必須平穩(wěn),防止流量突變使過濾產(chǎn)物被"帶出",而造成出水濁度超標(biāo)。過濾器的清洗過程為:囊排水→風(fēng)機(jī)啟動(dòng)→下向洗→上向洗四個(gè)步驟。
3.2運(yùn)行狀況
該過濾系統(tǒng)自2000年7月29日在水處理系統(tǒng)投用至今。為了掌握運(yùn)行規(guī)律,使該過濾系統(tǒng)能夠安全、高效、合理運(yùn)行,我們對(duì)過濾器的運(yùn)行周期進(jìn)行了試驗(yàn)。
該系統(tǒng)采用PLC控制,對(duì)單臺(tái)過濾器失效控制采用三參數(shù)控制:(1)進(jìn)出口壓差≥70kPa;(2)出水濁度≥2mg/L;(3)設(shè)定周期累計(jì)制水量。滿足其一確認(rèn)其失效。
該系統(tǒng)在應(yīng)用中設(shè)計(jì)了四種運(yùn)行模式:點(diǎn)操——人工控制每各個(gè)閥門開關(guān);操——人為控制每的時(shí)間;半自動(dòng)——整個(gè)過程分為囊充水,運(yùn)行,清洗三;全自動(dòng)——從囊充水至清洗完達(dá)備用狀態(tài)。由于水的濁度分析是采用人工分析,一般情況下采用半自動(dòng)的運(yùn)行模式就能滿足安全生產(chǎn)的需要。
由于來(lái)水受長(zhǎng)江季節(jié)的影響,季節(jié)不同,周期制水量也有所不同,周期制水量在8000～10000t之間能保證出水的水質(zhì)。來(lái)水濁度最大達(dá)60mg/L,最小只有5mg/L,但出水濁度可以達(dá)到要求。過濾器在任何情況下都能起到截留作用。對(duì)后續(xù)工序起到保護(hù)作用。
4經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益
生水系統(tǒng)經(jīng)過改造運(yùn)行一年半來(lái),解決了原工藝中存在的問題,提高了出水水質(zhì)及出力,降低了生產(chǎn)成本。
(1)水耗計(jì)算:高效纖維過濾器周期制水量大,反洗水耗小,減少了水耗,降低了排污量。水耗對(duì)比計(jì)算見表2。
過濾器全年節(jié)約水量=(過濾器制水率-無(wú)閥濾池制水率)×全年生水總量=(0.983-0.974)×3500000=31500t全年節(jié)約排污費(fèi)=4.5×31500≈14萬(wàn)元
(2)熱能計(jì)算:由于采用新工藝,過濾設(shè)備用反洗水未經(jīng)過加熱,減小了熱量損失。
無(wú)閥濾池全年反洗水量=全年制水量×(1-制水率)=3500000×(1-0.974)=91000t
反洗水熱量損失=生水溫升×反洗水量×4.18=15×91000×4.18=5.71×106MJ
折標(biāo)準(zhǔn)油=5.71×106/41.87=136.37t式中:41.87——1kg標(biāo)準(zhǔn)油熱值,MJ/kg。
(3)工藝效果:高效纖維過濾器的出水水質(zhì)有了提高,使出水濁度穩(wěn)定并小于2mg/L,減少了陽(yáng)離子交換器的負(fù)擔(dān),可有效地提高離子交換器的周期制水量,降低酸堿耗,減輕了對(duì)樹脂的污染。
(4)解決了換4堵塞問題,提高了換4換熱效果,節(jié)約了檢修費(fèi)用。改造前兩臺(tái)換4由于原水水質(zhì)差經(jīng)常堵塞,每年每臺(tái)需檢修2～3次,生水由換熱器旁路直接進(jìn)無(wú)閥濾池,熱除鹽水由循環(huán)水冷卻增加了循環(huán)水場(chǎng)的負(fù)荷。同時(shí)由于生水溫度低,后續(xù)設(shè)備離子交換器的周期制水量下降,酸堿耗增加。改造一年半來(lái)未發(fā)生堵塞現(xiàn)象,節(jié)約了檢修費(fèi)用,降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
5結(jié)束語(yǔ)
以纖維為濾料的高效纖維過濾器與以石英砂為濾料的無(wú)閥濾池相比,具有過濾效率高、濾速快、截污容量大、周期制水量大、自耗水低、占地面積小的特點(diǎn),同時(shí)解決了原工藝流程中存在的問題,有較高的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。如能改進(jìn)濾料的清洗技術(shù),簡(jiǎn)化過濾設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu),使之具備直接處理高濁度進(jìn)水能力以及較好的解決纖維過濾設(shè)備大型化的問題,可在水處理領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用。
公司名稱：上海鴻豐閥門有限公司
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