多介质过滤器调试运行小结

毕 勇

（山西中煤平朔能源化工有限公司，山西 朔州 036000）

1 装置概况

我公司主要生产工业硝酸铵，副产品硫酸铵、LNG等，其生产装置由1套300kt／a合成氨、2套180kt／a硝酸、2套200kt／a硝酸铵装置组成。该项目是中煤平朔公司高标准循环经济规划项目之一，设计建设有生产能力600m3／h的除盐水装置，实现全厂工艺用水需求。除盐水系统采用多介质过滤器＋超滤＋反渗透＋混合离子交换器处理工艺。多介质过滤器设置在超滤前，满足预处理降浊要求。

1.1 多介质过滤器

除盐水系统多介质过滤器结构如图1所示。多介质过滤器材质为碳钢防腐，Φ3 204mm，高4 400mm，有人孔3个（上部人孔M1装填树脂用、下部人孔M2安装检查滤帽及出水情况用、中部人孔M3卸树脂及内部检修用）。

第127页图2为多介质过滤器内部滤帽顶部图。每台408个，缝隙0.2mm～0.3mm。

1.2 多介质过滤器系统

除盐水装置多介质过滤器系统，现场配置多介质过滤器10台，杀菌剂投加装置1套（材质PVC、H＝0.7MPa、Q＝50L／h计量泵3台，材质PVC、H＝0.7MPa、Q＝115L／h计量泵2台，材质 PE、V＝1 500L计量箱1个）。中线式橡胶衬圈气动蝶阀，PN 1.0MPa阀板304（DN200共20台，DN125共20台，DN80共20台，DN40共10台）。多介质过滤器采用单流道。原水提升水泵4台（Q＝300m3／h，H＝45m，电机功率75kW，材质铸铁），板式换热器2台（冷媒为原水，热媒为蒸汽，材质304），电动调节蝶阀1台（PN1.0MPa，DN400，中线式橡胶衬圈，材质碳钢），温度变送器1台（温度范围0℃～50℃，材质316），多介质反洗水泵2台（Q＝280m3／h，H＝28m，电机功率37kW，材质铸铁）。

图1 多介质过滤器结构图（mm）

第127页图3所示，多介质过滤器［Φ3 204mm，填料无烟煤Φ（0.8mm～1.2mm），高400mm，石英砂Φ（0.4mm～0.6mm），高500mm、Φ（1.0mm～2.0mm），高200mm、Φ（2.0mm～4.0mm），高100mm］。

过滤器出力计算见式（1）［1］。

式中，Q为过滤器总的出力，m3／h；Q1为后续设备进水量要求，m3／h；V为每台过滤器每次冲洗耗水量，m3；n为全部过滤器每天反洗总次数。

图2 多介质过滤器内部滤帽顶部图

图3 多介质过滤器滤料装填示意图（mm）

过滤器总截面积计算见式（2）。

式中，F为过滤器计算总截面积，m2；W 为过滤器正常过滤流速，m／h。

过滤器台数计算见式（3）。

式中，n为过滤器计算台数；d为所选过滤器直径，m。

每台过滤器运行时间计算见式（4）［2］。

式中，t为过滤器运行时间，h；Ej为滤料截污能力，kg／m3；V 为每台过滤器过滤层体积，m3；n1为运行台数；g为进出过滤器水中悬浮物含量之差，mg／L；QD为单台过滤器的正常出力，m3／h。

每台过滤器每天反冲洗次数计算公式见式（5）。

由式（1）得出多介质过滤器总出力为861.3m3／h，脱盐水现场安装有10台，设计每台过滤水量80m3／h，10台共计处理水量800m3／h，接近总出力861.3m3／h；多介质过滤器为接触混凝过滤，滤速6m／h～10m／h，滤速取10m／h。由式（2）得出过滤器总截面积86.13m2，按处理水量800m3／h，滤速取10m／h，由式（2）得出过滤器总截面积80m2，过滤器Φ3 204mm，核算现场过滤器总截面积80.4m2，接近总截面积86.13m2；由式（3）得出过滤器总台数10.7台，脱盐水现场安装有10台；由式（4）得出过滤器运行时间20h，由于原水为地表水，预处理无过滤装置，来水中悬浮物含量高，经现场实际运行调试确定过滤器运行时间10h；由式（5）得出过滤器每天反冲洗次数1.3次，经现场实际运行调试确定过滤器每天反冲洗次数为2.4。

2 多介质过滤器系统调试及运行情况

2.1 多介质过滤器系统调试情况

2015年3月多介质过滤器基础浇筑完成，5月1日多介质过滤器罐体吊装完成，6月12日开始装填滤料，7月滤料装填完毕。2015年7月20日生产水原水池开始调试进水，除盐水系统于2015年9月份进入试车阶段，9月14日管道冲洗，9月25日生产水泵开始向除盐水原水池供水。9月18日多介质过滤器A－C冲洗完成。9月26日～10月3日，超滤C、反渗透B冲洗合格，产出合格水，产水电导率6.11μs／cm，10月10日开始对除盐水装置进行DCS组态，11月15日～1月30日除盐水仪表自控系统（DCS）调试对点，调试设备。11月13日板式换热器投入运行，混床B再生合格正常产水。2016年2月25日后除盐水系统正常投运（手动）。

2.2 多介质过滤器DCS调试情况

2016年3月除盐水装置预处理仪表顺控系统开始做程序，6月除盐水多介质过滤器时序控制程序完成，6月1日开始对多介质过滤器A／B／C进行顺控调试。6月8日多介质过滤器A／B／C进行顺控调试完成。多介质过滤器时序控制分10个执行步骤，分别是开机正洗、运行、排水1、排水2、气反洗、静置、水反洗、正冲、运行和停机，单台多介质顺控程序表见第128页表1。

如表1所示，开机正洗5min，运行设备顺序为排气阀开、正洗排水阀开、进水阀开、原水泵开、杀菌剂计量泵开；运行12h（可调），出水阀开、进水阀开、排气阀关、原水泵开、杀菌剂计量泵开；排水1用2min，排气阀开、进水阀关、出水阀关、原水泵关、杀菌剂计量泵关、反洗排水阀开；排水2用2min，排气阀开、反洗排水阀开、正洗排水阀开；气反洗3min，正洗排水阀关、反洗排水阀开、排气阀开、反洗进气阀开；静置1min，排气阀开、反洗排水阀开；水反洗15min（可调），排气阀开、反洗排水阀开、反洗进水阀开、过滤器反洗泵开；正冲5min，排气阀开、过滤器反洗泵停、反洗进水阀关、反洗排水阀关、正洗排水阀开、进水阀开、原水泵开、杀菌剂计量泵开；运行12h（可调），进水阀开、出水阀开、排气阀关、原水泵开、杀菌剂计量泵开；停机，排气阀开、原水泵停、杀菌剂计量泵停、进水阀关、出水阀关、排气阀关。调试期间根据实际需求水量及反洗用空气量，调整进水手动阀、反洗进水手动阀、正洗排水手动阀、反洗用空气手动阀在合适位置。

表1 单台多介质顺控程序表

2.3 多介质过滤器运行情况

多介质过滤器运行分两个阶段，2016年6月8日前手动运行阶段（A阶段），2016年6月8日后顺控程序投运后自动运行阶段（B阶段）。系统开车A阶段内多介质过滤器运行周期标定4次，分别为8、10、15、12h，反洗水量标定5次，反洗空气量标定6次，排水1、排水2标定6次，正冲时间标定7次。由于A阶段手动运行，操作频繁，现场人员不能按时进行过滤器的反洗操作，出水水质较差。超滤运行效果差，进水压力达0.3MPa，产水量衰减快，最小为160m3／h，产水SDI大于5，反渗透污堵速率快，清洗频繁。B阶段顺控程序投运后，多介质过滤器、超滤及附属机泵阀门等能够按照程序自动运行，多介质过滤器产水水质稳定，超滤自动反洗运行，进水压力稳定在0.2MPa以下，产水195m3／h，跨膜压差下降，反渗透清洗周期延长，产水量及系统回收率较高，整个预处理运行平稳。

2.4 多介质过滤器产水水质

2016年6月8日前（A阶段），多介质过滤器由于手动运行，不能实现按时对其进行停机反洗操作。图4为2016年5月多介质过滤器进出水浊度数据，月最大进水浊度16NTU，月最小进水浊度9NTU，月进水浊度平均12.45NTU，月最大产水浊度9NTU，月最小产水浊度5NTU，月产水浊度平均6.6NTU。

2016年6月8日后顺控程序投运后自动运行阶段（B阶段）。图5为2016年7月多介质过滤器进出水浊度数据，月最大进水浊度16NTU，月最小进水浊度10NTU，月进水浊度平均13.1NTU，月最大产水浊度5NTU，月最小产水浊度2NTU，月产水浊度平均3.2NTU。

图4 多介质过滤器A阶段进出水浊度

图5 多介质过滤器B阶段进出水浊度

3 结论

我公司除盐水多介质过滤器，调试DCS顺控系统投运正常，对运行周期、反洗步骤、反洗强度进行标定。使多介质过滤器运行工况得到优化，进水水质无大的变化情况下，产水浊度由手动运行（A阶段）的月均6.6NTU，降至顺控运行（B阶段）的月均3.2NTU。提高了后续超滤和反渗透系统进水水质，超滤系统化学清洗由1次／月延长至1次／4月，反渗透化学清洗次数由1次／20d延长至1次／40d，节约了清洗药剂，使生产成本降低，确保了装置生产连续进行。