气体浮动盘式纤维过滤器的应用

余子炎

（广东红海湾发电有限公司，广东 汕尾 516623）

广东某发电有限公司为“上大压小”异地新建工程，建设有两台600MW级国产超超临界燃煤发电机组，锅炉补给水系统水源为地表水，经过预处理系统后到化学车间，化学水处理系统为高效纤维过滤器+阳离子交换器+除碳器+阴离子交换器+混合离子交换器。

其中，纤维过滤器两台，规格是DN1800，单台出力为76t/h，一用一备，设备于2015年12月投产。

纤维过滤器投产约三年后很快出现以下问题：一是出水不合格，出水浊度大于3NTU；二是运行阻力大，清洗后投运，进出口压差很快大于0.1MPa；三是设备出力只有30～40t/h左右。

1 过滤器存在的问题及解决方案

1.1 存在的问题

该纤维过滤器是由过滤器罐体、上活动孔板、下固定孔板、布气装置、纤维滤元和外部管阀系统组成，纤维滤元两端通过挂钩分别固定在上活动孔板和下固定孔板上。经过现场勘查发现，过滤器存在如下问题：（1）没有纤维密度调节装置：由于上活动孔板密度大于水的密度，反洗时孔板不能浮起，纤维不能展开，无法彻底清洗；（2）上活动孔板偏斜，导致纤维滤层不均匀，运行偏流，影响出水质量和运行周期；（3）上活动孔板卡阻，运行时纤维不能压实，反洗时纤维不能展开，不能调节纤维密度；（4）筒体侧人孔处于滤层范围内，使水流短路；（5）布气装置布气不均匀，纤维清洗不彻底；（6）固定纤维的挂钩脱落，纤维乱层；（7）下孔板开孔面积不足，增大运行阻力。

以上问题基本都源自纤维过滤器结构缺陷。纤维过滤器除了要求纤维滤料要进行改性处理，即膨化处理和表面活性处理外，还要求运行时纤维滤料能够压缩，形成紧密的纤维滤层，保证过滤效果；而反洗时，纤维滤层能够完全疏松开，保证清洗效果。这就要求要有一个纤维密度调节装置，满足过滤和反洗时调节纤维滤层的密度的要求。

1.2 解决方案

（1）纤维密度调节装置。增加纤维密度调节装置，在过滤时，纤维密度调节装置能够压实纤维滤料，形成密度均匀的滤料层，保证过滤效果；在过滤器反洗时，纤维密度调节装置能够靠反洗空气的浮力上升，使每束纤维均匀展开，保证清洗效果。纤维密度调节装置由牵拉板、上多孔板、围板、导向柱（φ89）和水气导通管（φ89）组成，全部采用3mm厚SS304不锈钢材料制作。牵拉板和上孔板制作完成后切割成宽度为425mm的条形散件，从人孔进入后再重新组对和焊接，牵拉板和上孔板通过围板焊接组成纤维密度调节装置，5个φ89的水气导通管和4个φ108的导向套管两端分别焊接在牵拉板和上孔板上。

（2）导向系统。导向系统由导向柱和滑轮组构成：导向柱由四根φ89不锈钢管制作，配备上下限位板，导向柱一端焊接在下多孔板上，另一端焊接在上封头上，焊接导致的衬胶层破坏需用环氧玻璃钢修补。滑轮组由不锈钢支架和尼龙滑轮组成，共8组，每两组成120度角焊接在牵拉板上。导向系统的作用主要是保证纤维密度调节装置在保持水平的状态下，自如地上下移动调节纤维密度。

（3）防堵孔板。在下孔板上增加防堵孔板，该孔板开孔率大于30%，材质为玻璃钢。该孔板能够防止纤维堵塞下孔板布水、布气孔。同时，纤维固定在防堵孔板上，释放了原下孔板挂纤维的孔道，弥补下孔板开孔面积不足的缺陷。防堵孔板与下孔板采用紧固件连接。防堵孔板规格996×435×30mm。

（4）布气装置。更换新的布气装置，增加布气支管（φ32）的数量，保证布气均匀。材质为SS304不锈钢。布气支管通过U型螺栓固定在支撑角钢上，布气支管与母管为螺纹连接。

（5）纤维滤料。纤维滤料选用改性聚丙烯膨体长丝纤维制作，滤料颜色为白色，规格为GXF- LV-13/100，共1150束/台，配带SS316不锈钢上下挂钩。

（6）中间人孔改造。通过改造，使人孔内表面与筒体内表面平齐，改造完成后，需环氧防腐处理。

2 气体浮动盘式纤维过滤器原理

2.1 气体浮动盘式纤维过滤器的结构

该纤维过滤器由过滤器罐体、内部配件和外部管阀系统组成。内部配件有纤维滤元、布气装置、下孔板、玻璃钢防堵孔板、上孔板、牵拉板、导向装置等组成，其中，牵拉板和上孔板通过围板连接在一起，组成纤维密度调节装置。为保证纤维密度调节装置能保持水平状态上下移动，配备了导向装置。导向装置由导向柱和滑轮组组成。

2.2 过滤原理

纤维过滤器在运行时，水从上至下通过滤层。此时，在自身重力和水流冲击力的作用下，纤维密度调节装置向下运动，压缩纤维滤元形成纤维过滤层。纤维被压缩后，滤层沿水流动方向的密度逐渐加大，相应滤层孔隙直径和孔隙率逐渐减小，实现了深层过滤。

当滤层被污染需清洗时，清洗水和压缩空气从下至上通过滤层。空气经过滤层后，聚集在纤维密度调节装置中，由于浮力作用使纤维密度调节装置浮起，纤维滤元伸展开并处于自由垂挂状态，在压缩空气的作用下，使悬浮物从纤维滤料上脱落，随反洗水排出，滤层得到彻底清洗。清洗结束后，纤维密度调节装置上的排气装置自动排出空气，为下一周期运行做好准备。

3 气体浮动盘式纤维过滤器投运

由于生产的连续性，纤维过滤器的改造分别依次进行，2019年12月投入运行，经过半年多的运行，各项指标均达到了设计要求。

3.1 投运前清洗

由于纤维滤料有残余的表面活性剂，首先，对过滤器充水，浸泡24h后用水气联合清洗45min。清洗水的强度是8L/m2·s，压缩空气的强度是60L/m2·s。清洗结束后，水洗5min投入试运行。

3.2 投运

在进水浊度3-4NTU时，试运行10min后测得出水浊度小于1NTU，设备投入正式运行，运行出力控制在76t/h。在检测终点为1NTU条件下，纤维过滤器平均运行周期为75h。

3.3 运行结果

（1）改造后，过滤器运行出水浊度。控制进水流量为76t/h，监测过滤器出水浊度，浊度大于1NTU为失效终点，改造后，过滤器在额定出力情况下，出水浊度小于1NTU，运行周期大于70h。

（2）改造后，1#过滤器与没改造2#过滤器运行出水浊度对比。改造后，1#过滤器运行流量是76t/h，没改造2#过滤器运行流量是39t/h（由于滤层阻力大，无法达到额定流量），过滤器出水浊度变化，没改造的过滤器出水浊度很快超过1NTU，周期较短；改造后的过滤器出水浊度基本稳定在1NTU以下，运行周期70h以上。

（3）改造前后1#过滤器运行进出口压差变化。在相同的清洗条件下，即反洗水强度是8L/m2·s，压缩空气的强度是60L/m2·s，清洗时间45min的情况下，对改造后的1#过滤器和没改造的1#过滤器分别进行清洗，清洗后投入运行，过滤器进出口压差的变化，改造前1#过滤器由于清洗不彻底，开始运行时滤层阻力降就达到了0.08～0.09MPa，滤层阻力降随着运行增加比较快；而改造后的1#过滤器清洗彻底，清洁滤层的阻力降能够稳定在0.025MPa左右，在整个运行周期内阻力降保持在0.1MPa以下，符合设计要求。

（4）过滤器自用水耗量。过滤器没有改造前平均运行周期为16h，周期制水量为624t，并且大部分时间出水浊度不合格，清洗自用水量为57t，自用水耗是9.1%；改造后的平均运行周期为75h，周期制水量为5700t，清洗自用水量为57t，自用水耗是1%。

4 结语

（1）过滤器改造后，出力达到76t/h额定流量，出水浊度能够稳定在1NTU以下，运行效果良好。

（2）改造后，过滤器的清洁滤层阻力降稳定在0.025MPa左右，说明过滤器布气均匀、纤维展开好，纤维滤层清洗比较彻底；过滤器运行时，阻力降增加缓慢，始终在0.1MPa以下，说明纤维滤层压缩比较均匀。这表明纤维密度调节装置起到了很好的纤维密度调节作用。

（3）改造后，纤维过滤器的运行周期可达到75h，周期制水量达到5700t以上，自用水耗仅为周期之水量的1%，减少了废水排放。

（4）以上数据表明气体浮动式纤维过滤器的结构比较合理，运行效果好，维护量低。