SPIN KLIN叠片式过滤器增强抗冲击能力改造

陶卫君

(中国石油克拉玛依石化有限责任公司，新疆克拉玛依 834003)

0 前言

与机械式、纤维式过滤器相比，叠片式过滤器有占地面积小、投资少、反洗用水率低、自动化程度高、运行费用低等优点[1,2]。克拉玛依石化公司热电厂500 t/h除盐水处理装置的过滤单元，采用以色列ARKAL公司的SPIN KLIN叠片式过滤器。该过滤器自投运以来，运行效果总体较好，但是叠片式过滤器的抗冲击性能相对较差，尤其是遇到新水突然中断后，再次恢复供水时管道内的杂质极易导致叠片过滤器严重污堵，影响除盐水处理装置的安全运行，因此亟需通过改造增强叠片式过滤器的抗冲击性能。

1 叠片式过滤器基本情况

1.1 叠片式过滤器原理

ARKAL公司是叠片过滤技术的创始者。叠片式过滤器的工作原理如下：薄薄的塑料叠片两边刻有大量一定微米级的沟槽，一串同种模式的叠片叠压在特别设计的内撑上，通过弹簧和液体压力压紧时，叠片之间的沟槽交叉，从而制造出拥有一系列独特过滤通道的深层过滤单元。将这个过滤单元装在一个耐压、耐腐蚀的滤筒中，形成过滤器。

热电厂选用的ARKAL公司的第二代SPIN KLIN叠片式全自动反冲洗过滤器，强化了叠片式过滤器的优点。与普通叠片式过滤器的最大不同之处是，它采用专利设计的内撑组件，一体式内撑上有1组弹簧、1组叠片、1个活塞、1组隔膜以及3组反冲喷嘴，配合其他控制系统共同作用达到高效过滤和完全反冲的功效[3]。

过滤时，原水从外面通过叠片，在弹簧力和水的作用下叠片被紧紧地压在一起，杂质颗粒被截留在叠片交叉点，经过过滤后的水流出过滤器。当过滤进程达到预定时间或过滤进出口压差达到预设值时，过滤器自动进入反清洗状态，此时反冲洗阀门使水流逆转，骨架中的活塞升起，叠片被放松，来自其他过滤单元的水沿骨架中心喷嘴切向喷出，叠片在水的作用下高速旋转，将附着在叠片表面的污物冲洗干净，并经由排放口排出过滤器（图1）。

1.2 叠片式过滤器选型

根据热电厂原水水质情况，结合SPIN KLIN叠片式过滤器叠片的大小及每种叠片的过滤等级，选用叠片大小为3英寸、过滤器等级为55 μm（可过滤水中＞55 μm的颗粒杂质）。每套过滤器是由9个独立并列的滤筒组成，每个滤筒出力20 t/h，每套过滤器处理能力为180 t/h（图2）。

图1 过滤状态

图2 3英寸叠片和滤过器

2 改造前叠片过滤器存在的问题

原水过滤是除盐水制水工艺流程中的重要工序，目的是拦截原水中的悬浮物等杂质，降低原水浊度，避免离子交换树脂受污染，进而影响离子交换效率。改造前SPIN KLIN叠片过滤器500 t/h除盐水处理工艺流程如图3所示。

图3 改造前除盐水处理工艺流程

但是，SPIN KLIN叠片过滤器抗新水水质冲击性能较差，在每年春秋季水质差时，过滤器内的叠片经常污堵，导致过滤器反洗频繁。特别是新水中断后再次恢复供水时，更易发生严重污堵情况，必须将叠片取出清洗干净后，再将叠片装回，过滤器才能正常工作。这一过程一般要耗费3～4 h，严重影响水处理装置的正常运行。

3 SPIN KLIN叠片过滤器改造方案

3.1 改造思路

经过向相关技术人员咨询，分析认为解决该问题的有效办法是在生水管道上加装1台网式过滤器。网式过滤器可以有效拦截原水中的悬浮物等杂质，尤其是水源异常波动时能有效拦截原水中夹带的管壁锈垢，减轻对叠片过滤器的冲击。

根据新水水质、SPIN KLIN叠片过滤器对水质要求、工况流量、新水管道管径大小等实际情况，选择以色列YAMIT E.L.I公司的AR-800系列水力驱动全自动网式过滤器。该产品有处理水量大（单台最大处理流量可达1700 m3/h）、过滤面积大、效果好、节约水、电及人工等优点。选用的AF-816PR线上型全自动网式过滤器，过滤精度100 μm，设备总过滤表面积≥12 990 cm2，进出口管径为 16英寸（DN400），过滤流量为 1000～1700 m3/h。

3.2 AF-816PR全自动网式过滤器原理（图4、图5）

图4 AF-816PR全自动网式过滤器结构

图5 AF-816PR全自动网式过滤器流程

水由入水口进入，首先经过粗滤网滤掉较大颗粒杂质，然后到达细滤网。过滤时，细滤网内侧逐渐形成杂质层，细滤网的内、外两侧就形成了压差（ΔP）。当压差达到预设值时，过滤器开始不断流自动清洗：排污阀打开，由液压活塞释放压力并将水排出；液压马达室及吸污管内的压力大幅下降，由此通过吸嘴及液压马达室外端产生吸污过程。当水流经液压马达时，带动吸污管轴向运动并旋转，逐渐将污水排出。轴向运动与旋转运动的结合还可以将整个滤网内表面清洗干净。排污阀在冲洗结束时关闭，增加的水压会使液压活塞回到其初始位置，过滤器开始准备下一个冲洗周期。整个冲洗过程只需10 s。

3.3 全自动网式过滤器集成柜的设计与安装

由于热电厂处于西北地区，冬季室外温度极低，全自动网式过滤器的反洗控制器等仪表设备无法正常工作，因此将这些仪表、设备集成到一个室外防冻型集成柜内（图6）。该柜的柜体为保温结构，内设1套全自动过滤器、3台DN400 mm手动蝶阀切换装置、DN400 mm旁路进出水接管、DN100 mm排污管等。过滤器在柜内为水平安装，反冲洗阀排水均由集水管道排至柜外。冬季柜内由暖气采暖，网式过滤器及柜内管道表面无需伴热和保温包裹，以方便DN400 mm手动蝶阀、反冲洗阀等组件维护。

2015年全厂大检修期间，对500 t/h除盐水处理装置SPIN KLIN叠片式过滤器进行了增强抗冲击性能改造，在生水管道上加装1台AF-816PR全自动网式过滤器。改造后除盐水处理工艺流程如图7所示，图中虚线框内为改造新增设备。

图6 防冻型过滤器集成柜内部结构

图7 改造后除盐水处理工艺流程

4 改造后效果

2015年7月AF-816PR线上型全自动网式过滤器投入运行，500 t/h除盐水处理装置经历了2015年秋季和2016年春季、秋季3次新水水质季节性波动，以及2016年1次新水水源中断的考验。在此期间，SPIN KLIN叠片过滤器未发生污堵事故，叠片过滤器反洗频繁的现象也比以前大大减少，说明此次改造增强了SPIN KLIN叠片过滤器的抗冲击性能，效果明显，有利于500 t/h除盐水处理装置的安全运行。

［1］刘广容，叶春松，邓迎春，等.两种叠片式过滤器的工艺性能比较试验［J].工业水处理，2008，28（7）：27-29.

［2］林和坤，周珩.盘片式过滤器的原理及使用方法［J］.工业用水与废水，2002，33（3）：44-47.

［3］以色列阿科过滤器有限公司.阿科过滤器用户使用手册［Z］．