核电M310堆型双滤料过滤器调试经验

解建勇 牛敏

摘 要：除盐水生产系统（SDA）包括过滤子系统、反渗透子系统、一级除盐子系统、混床除盐子系统。过滤系统的功能是处理SDA系统水源中的悬浮物，以满足反渗透系统对水质及水量的要求。福清核电1、2#机组除盐水生产系统采用双滤料过滤器，内装无烟煤及石英砂，主要是利用滤料的吸附及筛虑作用。在现场调试过程中，发现该型号的过滤器经过多次反洗后，其出水SDI15仍在5.4～6.3之间，甚至出现膜片淤塞断流现象，出水水质不合格，将严重影响反渗透系统的正常运行，分析出水不合格原因并采取有效措施。

关键词：双滤料过滤器；反洗步骤；反洗水质；反洗膨胀率；调试经验

福清核电1、2#机组除盐水生产系统（SDA）中的过滤设备采用7台双滤料过滤器。单台过滤器的正常运行流量设定为Q=50m3/h，出水水质要求SDI15<5，允许压降P≤0.08MPa。过滤器上部装无烟煤，粒径在d=1.2～2.5mm之间，层高400mm；下部装石英砂，粒径在d=0.5～1.2mm之间，层高800mm。

双滤料过滤器的粒径要适中，粒径过小，会增大水流阻力，运行时水头损失会过快增大，缩短制水周期，运行能耗增大；粒径过大时，无法截留细小的悬浮颗粒，不能满足出水水质要求，且反洗时，一般的反洗强度不能使滤层很好的松动，导致反洗不彻底，沉积物仍残留在滤层中。若双滤料反洗不彻底，长时间运行，沉积物和滤料将结块，使运行时滤层中的水流不均匀，以致出水水质较快恶化，运行不经济；若过滤器出水水质不合格，将严重影响后续反渗透系统的运行，缩短反渗透膜化学清洗周期，缩短使用寿命，增加运行成本。

根据SDA系统手册要求，当过滤器的制水量达到预先设定的周期制水量时，即累积运行24h后，过滤器水头损失较大，流速降低，截污能力下降，出力亦下降，此时应对滤料反冲洗，以除去滤层中的杂质，恢复滤料的截污能力。

正常运行时水自上向下流，反洗时水自下向上流，同一时间，只考虑1台过滤器进行反洗操作。该反洗子系统设有2台反洗水泵，2台反洗水箱，2台罗茨风机，均并联连接。泵的额定流量Q=120～240 m3/h，扬程H=0.17～0.23MPa。罗茨风机额定流量Q=7.4Nm3/min，扬程H=0.07MPa。单台反洗水箱有效容积为100m3。

据火电厂水处理研究表明，反冲洗主要是靠水流剪切力作用及滤料间碰撞摩擦作用，且都跟滤层膨胀率有关，即反冲洗强度有关。滤层膨胀率过大，剪切力下降，滤料间距太大，碰撞几率减小；膨胀率过小，剪切力亦下降，水流扰动较小，碰撞率也下降，一般膨胀率在50%左右最好。反洗效果还取决于反洗时间，一般反冲洗时间8min左右即可。

根据岭澳电厂运行经验及福清核电厂生产水系统（SEA）水质参数，双滤料过滤器采用气——水联合反洗的方式，充分利用水流的剪切力、摩擦力和空气泡在空隙中的涨缩作用，清洗滤料，反洗操作步序如表1。设计气洗强度为q=10-16L/m2·s，水洗强度为q=10-15L/m2·s。

当双滤料失效后，经过上述反洗步骤，若测得正洗出水SDI15<5，则反洗操作完毕，该过滤器置于备用状态，否则重复上述步骤，直至SDI15<5。

根据反洗步序表及反洗设备参数，1台反洗水箱的有效容积为100m3，反洗水泵流量Q=120～240m3/h，调节反洗水泵出口阀门开度，当控制单台反洗水泵的出口流量在190m3/h时，大反洗时，可以观察到滤料上层有翻滚现象，粗滤料有明显流化状态，达到工程反洗要求。继续调大反洗流量，观察双滤料状态，发现仅上册滤料流化速度稍微增大，其膨胀度并没有明显变化。考虑到连续反洗多台双滤料过滤器的工况及节能要求，设定单台反洗水泵的流量在190m3/h。空气擦洗时，根据罗茨风机出口压力在0.48MPa，查罗茨风机曲线图得2台罗茨风机的总空气流量在6.7Nm3/min左右。根据双滤料过滤器的尺寸计算反洗强度：

根据计算结果，则气洗强度、水洗强度以及反洗时间均达到设计要求。但在进行上述反洗操作时，发现滤料达不到良好的膨胀效果，整体膨胀率仅为4%左右，且顶部无烟煤没有明显的翻滚现象，经多次反洗后，其出水SDI15仍在5.4～6.3之间，甚至出现膜片淤塞断流现象，出水水质不合格，水质不合格，无法达到设计要求，反洗不彻底。

据火电厂滤料生产运行经验，同一型号双滤料过滤器，滤料级配应为：无烟煤粒径d=0.8～1.8mm，层高400mm；石英砂粒径d=0.5～1.2mm，层高800mm；而福清现场所用滤料级配较大，建议更改滤料级配。在保证现有工艺设备及参数不变的情况下，现场调试专项组经与该系统设计工程师、厂家调试工程师协商后，决定更换双滤料过滤器的滤料级配，参数如下：最下层滤料为石英砂，粒径在d=0.5～1.2mm之间，层高600mm；中间层亦为石英砂，粒径在d=0.3～0.5mm之间，层高200mm；最上层则为无烟煤，粒径在d=1.2～2.5mm之间，层高400mm。

据工程运行经验，一般双滤料过滤器的反洗强度控制在粗滤料达到最小流化速度即可，即刚刚开始膨胀的程度。福清现场在更换滤料粒径级配后，保持反洗强度参数不变，对双料过滤器反洗。经观察发现，滤料的最大膨胀率仅在9%左右，但表层无烟煤有着明显的流化现象，无烟煤颗粒上下翻滚明显，且失效过滤器经1次反洗后，过滤器出水SDI15可以达到3.4左右，符合设计要求。

总之，福清调试工程师经对双滤料级配更改后，反洗后的过滤器出水满足反渗透进水水质要求，符合整个SDA系统的运行要求，但滤料反洗膨胀率仍未达到50%的设计要求，建议在以后项目的除盐水生产系统调试中，调试人员应向设计人员反馈该问题，以便及时更改滤料级配，缩短调试周期。

参考文献

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[2]陈志和.电厂化学设备及系统[M].北京：中国电力出版社，2006.

[3]陆柱，陈中兴，蔡兰坤，等.水处理技术[M].上海：华东理工大学出版社，2000.

[4]李培元.火力发电厂水处理及水质控制[M].北京：中国电力出版社，2008.

作者简介：解建勇（1985，12-），男，籍贯：山东省菏泽市，现职称：助理工程师，学历：大学本科，研究方向：水处理。

牛敏（1988，8-），女，籍贯：甘肃省庆阳市，现职称：助理工程师，学历：大学本科，研究方向：水处理。