高效过滤器工况分析及技术改造方案

李玉伟

(辽宁华电铁岭发电有限公司,辽宁 铁岭 112000)

0 引言

高效过滤器主要作用是通过纤维高精密度、高速度、大截污容量除去水中有机物及悬浮物。作为补给水系统离子交换器前重要的处理设备,高效过滤器除了防止树脂中毒外,在保证除盐水品质、延长树脂的使用寿命等方面起着重要作用。

1 高效过滤器的技术参数及状况分析

1.1 主要技术参数

型号,LLY-3000;工作压力,≤0.6MPa;压力损失,≤0.2MPa;公称直径,DN2500mm;公称出力,210m3/h;滤水面积,7.07m2;滤层厚度,1 300mm;过滤速度,30 m/h;滤水量,210 m3/h;截污容量,3～5L/(m·s)。

1.2 工作原理

高效过滤器的工作过程是将过滤水自下而上通过纤维滤层,直至过滤终点。当其进入过滤状态需进行清洗时,先将压室内的水排掉,此时,过滤室中的纤维恢复到松散状态。然后,在清洗的同时通入压缩空气,在水的冲洗和空气的擦洗过程中,纤维不断摆动造成相互摩擦,从而将吸附着悬浮物的纤维表面洗涤干净。

高效过滤器运行时,先将一定体积的水充至胶囊加压室内,使纤维形成压实层。该压实层的纤维密度决定于加压室的充水量。加压室内的水由于受到上部固定端纤维的挤压而集聚在加压室的下部,致使过滤室形成不同的过水截面。此时,水在不同的截面流动过程的能量变化与文丘里管相似,可利用力学流动方程式说明过滤室静压强变化所引起的水体流动的原因。当过滤室内水体的压强变化大于纤维的挤压力时,压力室内的水体在此推动力的作用于下向上移动,促使过滤室内纤维压实层在过滤过程中逐渐由下而上移动,这主要是高效过滤器过滤精度高、截污容量大和全部纤维滤料可充分发挥截留悬浮物作用的原因。

1.3 高效过滤器的结构及状况分析

高效过滤器是近 10多年来为了提高水处理设备的过滤效率而研制的以纤维为滤料的过滤器。该类型过滤器与机械过滤器的外形基本一样,只是内部装置有所不同且进行了防腐处理。高效过滤器分为内、外囊 2种类型,二者之间除胶囊形状不同外,其他部件完全一样。

1.3.1 部件的结构和作用

(1)多孔隔板。它位于过滤器内上部,由钢板制成,它与器壁焊接固定,其上开有很多小孔,每 1个孔上悬挂固定一束丙纶纤维长丝。其作用主要是固定和悬挂纤维滤料。

(2)胶囊。在纤维的周围或内部装有 9个软胶囊,胶囊由橡胶薄膜制成。其作用是将过滤器分为加压室和过滤室并对纤维滤料产生挤压力,致使过滤室形成不同的过水截面。

(3)纤维滤料。在多孔隔板下悬挂着丙纶纤维束长丝,其一端固定在多孔隔板上,另一端吊着管形重坠。丙纶不带有任何功能基团的高分子,其对水中的悬浮颗粒没有特殊的活性,主要起物理吸附作用。

(4)管形重坠。管形重坠通过管形重坠上的卡子与纤维束自由端连接,其作用是防止运行或清洗时纤维互相缠绕和乱层,另外,也起到配水和配气的作用。

(5)配气装置。它位于过滤器底部,由钢管制成,其上部有一定数量的小孔,其作用是在过滤器清洗过程中通入压缩空气,以达到空气擦洗的目的。

1.3.2 工作状况分析

纤维滤层在加压室的作用下,其密度不同,形成不同的区域,大体上可分为松散区、紧密区和压实区。各区域对悬浮颗粒的截留作用是不同的。松散区主要是流动接触及产生接触凝聚作用,所以,该区域能截留较大的悬浮颗粒。紧密区主要起着惯性碰撞及悬浮颗粒间的吸附架桥作用,所以,该区域能截留较小的悬浮颗粒。压实区主要是机械截留作用,属于精密过滤,对水中的胶体、大分子有机物、细菌及病毒等微小杂质具有较强的去除能力。纤维滤层中安装的可充、排水的软质胶囊巧妙地解决了纤维层的压实、疏松及纤维流失的问题。

该高效过滤器胶囊易老化,造成胶囊对纤维积压力不足而影响过滤精度。胶囊使用寿命短,使得其更换频繁,加大了检修工作量,使上、下配水装置过于简单。该高效过滤器连续运行了近 8年之后,部分部件已经严重老化,很难修复。2002年以后,因存在诸多问题不能解决而闲置。

为解决上述问题,于 2005年大修期间对高效过滤器进行了改造,改造后的高效过滤器提高了过滤效率,保证了化学制水设备的安全运行。

2 技术改造方案

2.1 改造方案

原过滤器主壳体不变,将内部结构改造成更合理的结构,对外部管系、进出水装置、人孔及防腐进行了相应的改造。

(1)原进、出水装置拆除,改为不锈钢筛筒式布水装置。

(2)将原过滤器纤维束、胶囊拆除。

(3)加工一定数量的法兰盘,将原设备中的胶囊连接孔堵死。

(4)增加上浮板滑动机构。(5)增加进气水帽,使出水及反冲洗更加均匀。(6)改造后部件及改造时破坏的部位全部衬胶防腐。

2.2 技术指标

出水浊度,1.0mg/L;滤速,30m/h;出水量,210 m3/h。

2.3 工程的实施及检查验收

该项改造工程由辽宁华电铁岭发电有限公司化学检修班和有关生产厂家共同合作完成,按改造项目要求,分以下 6个步骤进行:

(1)清理现场,拆除设备应更换的部件及滤料等。

(2)改造所需内部构件预先由生产厂制作好后运至改造现场。

(3)铲除焊接热影响区的内衬胶片。

(4)现场焊接、制作和组装。

(5)现场衬胶防腐处理。

(6)水压试验。

在双方技术人员的通力合作下,改造安装严格遵守了有关规定和技术标准。工程完工后,有关技术人员对工程进行了现场检查验收,其质量达到以下要求:

(1)配水装置安装合理,工艺达到要求。

(2)纤维滤料排列均匀、整齐。

(3)衬胶防腐层完整无缺。

(4)压缩空气管路无漏气现象。

(5)改造后整体结构合理,解决了原设备存在的问题。

3 改造后的运行情况

改造后的高效过滤器于 2005年8月投入运行,至今运行稳定,无检修作业。2组不同时刻的水样数据见表 1。

表1 2组不同时刻的水样数据 mg/L

该高效过滤器改造后,运行稳定,出水质量稳定,出水浊度达到要求,保证了制水品质及补给水系统的安全稳定运行。

4 结论

运行实践表明,高效过滤器对补给水处理具有重要的作用。在原有基础上,经过改造后的高效过滤器改进了其中不太合理的部分,解决了原有设备存在的一些问题,使其更加符合补给水系统运行的实际情况,增加了使用投入率,减轻了检修工作量,提高了出水品质。