中水处理系统单室过滤器超压损坏故障分析

陈增润

(中电投河南电力有限公司开封发电分公司，河南 开封 475002)

中水处理系统单室过滤器超压损坏故障分析

陈增润

(中电投河南电力有限公司开封发电分公司，河南 开封 475002)

介绍了发电厂单室过滤器超压损坏导致设备不可用的问题，指出引起故障的原因是未设计超压保护装置或排气管和排气门，寒冷季节影响及不良操作等，并提出了相应的改造方案。方案实施后，彻底解决了单室过滤器超压损坏导致的被迫停运、设备利用率低等问题。

中水处理系统；单室过滤器；超压损坏

0 引言

某发电厂1，2号机组均为600 MW国产超临界燃煤机组，锅炉最大连续蒸发量为1 950 t/h。1，2号机组凝汽器管材采用不锈钢管，循环冷却水为深度处理后的城市中水(即循环水)，并采用敞开式中水处理系统。中水处理系统采用8个单室过滤器，单室过滤器自投运以来，已发生多次超压损坏事故，严重影响机组的安全经济运行。

1 中水处理系统和单室过滤器简介

中水处理系统的单室过滤器不能正常运行，不仅影响电厂生产的安全性和经济性，还严重影响1，2号机组达标投产的验收工作。中水处理系统及单室过滤器系统设备技术规范如表1～3所示。

表1 中水处理系统主要设备技术规范

表2 单室过滤器系统设备技术规范

表3 某型单室过滤器设备参数

2 中水处理系统的工艺流程

中水处理系统的工艺流程为：城市污水处理厂的来水(或黄河水)→石灰混凝机械加速澄清池→单室过滤器→清水池→循环水补充水泵→循环水冷却塔。

中水处理系统正常出力为2 900 m3/h；最大出力为3 200 m3/h。

城市污水处理厂的来水(或黄河水)通过长输管线送至中水处理系统，进入机械加速澄清池；机械加速澄清池内设有提升搅拌机及刮泥机。入口管上投加凝聚剂聚合硫酸铁，池内投加石灰乳及助凝剂聚丙烯酰胺，搅拌时可形成一定浓度与高度的泥渣层，废水与泥渣层充分接触，进行废水的软化与澄清。机械加速澄清池应定期排泥。

机械加速澄清池的出水pH值为10．3～10．5，浊度＜15 NTU。在机械加速澄清池出水管道投加硫酸，控制单室过滤器进水pH值为7．5～8．5。机械加速澄清池出水经曲径混合槽混合后自流至1～8号单室过滤器，在单室过滤器中实现过滤。单室过滤器出水管道设有二氧化氯投加点，控制清水池游离氯含量为0．1～0．2 mg/L。

3 存在的问题

中水处理系统自2009年5月投入使用以来，单室过滤器多次发生超压损坏事故，严重影响机组的安全运行。具体如表4所示。

3.1 单室过滤器缺陷情况分析

由表4可以看出：2009年12月至2010年3月，单室过滤器共有15个缺陷。其中：7个缺陷属于超压损坏，7个缺陷属于排气门打不开，其他缺陷1个，超压类缺陷高达92 %。

3.2 5台单室过滤器超压损坏停运检修情况

(1) 2009-12-10，3号过滤器上盖严重变形，52根支撑柱脱开，停运检修29天。

(2) 2010-01-10，7号过滤器44根支撑柱脱开，上盖裂开4处，多处加强筋断裂，停运检修21天。

(3) 2010-01-17，8号过滤器上盖多处裂开，上部40多根支撑柱脱开，掏出60 t石英砂后发现其下部30多根支撑柱脱开，加强筋断裂，部分水帽损坏，停运检修90天。

(4) 2010-03-08，4号过滤器14根支撑柱断裂，停运检修23天。

(5) 2010-03-09，7号过滤器再次超压损坏，25根支撑柱断裂，停运检修14天。

4个月间5台过滤器累计停运检修达177天。

表4 单室过滤器缺陷情况调查情况

4 原因分析

4.1 未设计超压保护装置或设施

单室过滤器本体未设计超压保护装置或设施。检查单室过滤器本体内部和外部，查阅该电厂2×600 MW机组循环水处理系统的过滤设备购买合同及单室过滤器图纸，均未发现超压保护装置或设施，导致单室过滤器超压后无法得到保护，造成过滤器损坏。

4.2 排气管和排气门设计问题

管道系统中排气管和排气门的设计有问题。单室过滤器的排气管从单室过滤器顶部进水管中部引出，向下排入地沟，排气门设计在排气管离地面500 mm处。若反洗时排气门未开启或排气门因故障打不开时，排气管未能起到排气泄压作用，单室过滤器均会超压。

4.3 寒冷季节影响

超压类缺陷大部分发生在冬季，说明设计时未充分考虑单室过滤器在寒冷季节的运行问题。当排气门关闭后，排气管管内的死水高达2 m。冬天排气管内死水结冰堵塞排气管或排气门冰冻打不开，导致排气管未能起到排气泄压作用，均会导致单室过滤器超压。

4.4 不良操作因素

单室过滤器反洗时排气门未开启或排气门因故障打不开时，运行人员未及时进行有效处理，造成单室过滤器超压损坏。

5 改进措施

为提高单室过滤器利用率，减少单室过滤器超压损坏次数，降低单室过滤器被迫停运次数，应重新设计单室过滤器排气管和排气门，并增加超压保护装置或设施，确保在正常或异常状况下排气管均可起到排气泄压作用，保护单室过滤器的安全。

5.1 重新设计排气管

原设计为：排气管从单室过滤器顶部的进水管中部引出，向下排入地沟，排气门设计在离地面500 mm处，排气管高4 000 mm。当设备正常时，工作和反洗均正常不会造成超压，只有反洗排气门未开启时才会造成超压。

新设计方案为：排气管从单室过滤器顶部的进水管顶部引出，直接引至过滤器的曲径混合槽上方。工作时，机械加速澄清池的出水经曲径混合槽混合后，自流至1～8号单室过滤器，单室过滤器中的水不会倒流至曲径混合槽。反洗时，单室过滤器内部水压力升高，排气管垂直管道内的水位也升高，当排气管内的水位由垂直管道升高至水平管道时，过量的反洗水可通过水平管道排到曲径混合槽中；当排气管内的水位未升高至水平管道时，单室过滤器内部的反洗水不会排出，进而实现排气管的自动卸压。

这种自动卸压不但可保护单室过滤器，还可将过量反洗水回收至曲径混合槽中重复利用。反洗结束后，排气管内的水全部自流至单室过滤器内。

新设计方案中的单室过滤器排气管可利用旧排气管的管道和弯头，以节省改造费用。

5.2 不设置排气门

设计锅炉给水泵再循环管道时应设计再循环门。当锅炉给水泵正常工作时，应关闭再循环门，否则锅炉给水泵部分出水返回至除氧器，不但影响给水压力，还会降低给水泵效率。

单室过滤器的排气管从过滤器顶部的进水管顶部引出后，直接引至过滤器曲径混合槽上方。正常运行时，单室过滤器排气管中无水，不会有水倒流至曲径混合槽，因此不用设计排气门；压力升高时，排气管无排气门则会自动卸压，将多余水排至曲径混合槽中，若有排气门反而不利于排气管自动卸压。因此，可不设置排气门。这样就可节省8个DN200进口气动蝶阀的成本费用和检修维护费用。

5.3 不增加超压保护装置

单室过滤器新设计的排气管因未设置排气门，排气管可与大气直接相通。当单室过滤器压力升高时，排气管自动卸压，将多余水排至曲径混合槽中，起到了超压保护装置的作用。因此，单室过滤器不需要设计超压保护装置。

5.4 解决排气管冰冻等其他问题

单室过滤器原排气门关闭后，排气管内存在2～3 m的死水，在冬天易冰冻，造成排气门无法打开。单室过滤器新设计的排气管采用不设置排气门的方案，确保排气管与大气直接相通，在正常运行或反洗时排气管内均无死水，因此不会结冰，彻底解决了单室过滤器排气管冬天结冰的难题。

单室过滤器压力升高时，排气管自动卸压，将多余水排至曲径混合槽中，彻底解决了单室过滤器超压损坏问题。

5.5 确定的改造方案

将原单室过滤器顶部进水管中部引出管道的根部割掉，用钢板焊接封口；在单室过滤器顶部进水管顶部开口，将排气管弯头和管道改造成垂直管道为1 500 mm、水平管道为1 200 mm的弯管，并将其焊接在单室过滤器进水管顶部开口处，使排气管从进水管引出后直接安装到曲径混合槽上部，并在水平管道上焊上1个带300 mm管道的弯头，将排气管排水引入曲径混合槽中。

原排气门拆除后，经检修合格后进入备品库。

6 改造方案的实施

根据确定的改造方案，于2010年2月底在8号单室过滤器漏水大修期间，对8号过滤器排气管进行改造。

2010年3月初，对8号单室过滤器进行改造时，7号单室过滤器超压损坏。因此，对7，8号单室过滤器同时进行改造。7，8号单室过滤器改造项目所需材料如下：

(1) 无缝钢管，6 m，型号为Φ219×7；

(2) 焊接弯头，4个，型号为Φ219×7；

(3) 钢板，2块，型号为Φ219×7。

根据7，8号单室过滤器排气管的改造经验和运行情况，于2010年6月底完成了对1～6号单室过滤器排气管的改造工作。

7 结束语

经过上述改造方案，彻底解决了单室过滤器超压损坏导致被迫停运、利用率低的问题。截至2012年12月底，8台单室过滤器已经连续安全运行30个月，承受了3个严冬的考验。结果显示：该改造方案合理可行，实施后彻底解决了单室过滤器超压损坏的问题，保证了机组的安全经济运行，确保了1，2号机组顺利通过达标投产验收。

1 刘志勇．电厂化学设备检修[M]．北京：中国电力出版社，2004．

2 陈志和，刘大光．电厂化学设备及系统[M]．湖北：武汉大学出版社，2007．

3 王殿武．汽轮机设备检修[M]．北京：中国电力出版社，2005．

4 长春电力学校．热力设备安装与检修[M]．北京：中国电力出版社，1982．

2014-06-20。

陈增润(1962-)，男，助理工程师，主要从事锅炉水处理系统设备的检修、技改和维护工作，email：hnkf007@126．com。