高效纤维过滤器技术改造

卿德平

摘 要：我厂化学锅炉补给水处理采用吉林市天源环保工程有限公司GXT型高效纤维过滤器，该过滤器为无囊式上活动板浮动纤维水力调节密度过滤器。投产8年多，运行工况逐渐变差，出力和出水浊度均不能满足生产需要。经过充分调研和论证，决定在高效纤维过滤器纤维束上部固定端增加可改变纤维密度的调节装置，然后统一整体更换纤维束，经改进后的高效纤维过滤器，解决了纤维过滤器纤维束容易缠绕的问题，运行中纤维滤料压实和反洗中纤维蓬松易清洗，提高了出力和出水水质，运行成本低，检修维护简单，通过运行跟踪，其出力、水质均达到或超过原厂水平。

关键词：高效纤维过滤器；无囊；上活动板；改造

中图分类号：TK223.5+21 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）17-0012-02

我厂2×600 MW亚临界汽包锅炉机组和1×600 MW超临界直流锅炉机组，锅炉补给水处理除盐工艺采用高效纤维过滤、串联一级阴阳离子除盐系统、混合离子交换床系统。净水站来清水经过过滤器后，应满足离子交换床对水质的要求即不低于下述指标值：浊度≤2NTU，以保障后续的离子交换除盐系统的正常运行及除盐水供应充足、水质合格。采用吉林市天源环保工程有限公司的GXT型高效纤维过滤器，投产8年多，运行工况逐渐变差，出力和出水浊度均不能满足生产需要。经过充分调研和论证，决定对高效纤维过滤器进行改造，经改进后的高效纤维过滤器，通过运行跟踪，其出力、水质均达到设计要求。

1 GXT高效纤维过滤器（型号：GXT250.160）概况

1.1 厂家工艺结构

1.1.1 系统性能

①出水水质不低于下述指标值：浊度<2 NTU、游离氯（Cl2）<0.1 mg/l。

②设备运行流速应满足下列要求：正常时20～25 m/h 最大时41 m/h。

③过滤水头损失：运行时0.01-0.1/失效时0.1-0.2，单位为MPa。

1.1.2 高效纤维过滤器本体结构

高效纤维过滤器采用立式无囊结构形式，上部带纤维柔性调节装置，为钢制焊接的柱形容器，本体材质为碳钢（Q235-B），所有主焊缝为埋弧自动焊焊接，设备外部管系为碳钢（Q235-B）。过滤器内的布水和集水装置能保证整个过滤层水流均匀，防止局部偏流，出水装置除保证均匀汇集水外，还能均匀地分配反洗水流通过床层，反洗排水装置能满足设计最大反洗水量。纤维过滤器及本体管道内衬耐酸半硬橡胶（天然橡胶）1层，厚度为3 mm。采用的纤维为丙纶膨体长丝，纤维过滤层的厚度为1 600 mm。纤维过滤器进出口压力损失为0.05～ 0.1 MPa，截污容量为10 kg/（m3滤料）。

1.2 工作原理

GXT型高效纤维过滤器是一种结构先进、性能优良的无囊式上活动板浮动纤维水力调节密度的纤维过滤器，它采用了一种新型的束状软填料-丙纶纤维作为滤元，丙纶纤维具有抗张强度高，化学稳定性好，安全无毒性，吸水率低，直径可达几十微米甚至几微米，表面积大，空隙可变、耐磨损、水流阻力小，对水中悬浮物和胶体吸附为物理吸附从而容易清洗等特点，也解决了粒状滤料的过滤精度受滤料粒径限制等问题，微小的滤料直径，极大地增加了滤料的比表面 积和表面自由能，增加了水中杂质颗粒与滤料的接触机会及滤料的吸附能力，从而提高了过滤效率和截污容量。能有效地去除水中的悬浮物，同时对水中的细菌、病毒、大分子有机物、胶体、铁、锰等有明显的去除作用，具有过滤速度快、精度高、截污容量大、操作方便、运行可靠、不需特殊维护等优点。在运行过程中滤层空隙率沿水流方 向逐渐变小符台理想滤层上大下小的孔隙分布。同时保证纤维在运行过程中不断脱和紊乱成团，纤维滤料连续使用寿命不少于10年。

设备运行时，水由上向下进入到设备内部，通过集气室上的水气导通管穿过集气室，从上活动孔板进入到纤维滤层，靠上部可移动装置（由活动孔板和牵拉板组成）的重力和水流对其的推动作用，活动孔板向下移动压缩纤维，同时水对纤维束也有一个向下的推动力，使纤维滤层压实，水通过滤层时实现良好的过滤效果；设备清洗时，水从下部进水管进入壳体，而空气经过进气管和空气分配装置进入壳体内，水气混合后通过下部固定孔板、纤维滤层和上孔板后进入集气室，空气在集气室中聚集，水通过水气导通管下部的开孔区穿过集气室，待集气室充满空气后水气一起通过水气导通管和上配水装置排出，集气室充满空气后会产生足够的浮力带动活动孔板和纤维向上移动，压实的纤维滤层疏松开，在水气的联合作用下，纤维得到良好的清洗再生。设备再运行时，水在壳体内自上而下流动，由于进水压力提高，集气室中的空气被压缩使体积缩小，同时集气室排气小孔迅速将空气排走，导致集气室中的空气对上移动装置的浮力减小，移动装置靠自身的重力和水的推动力向下移动，压实纤维滤层，恢复到开始运行时的状态。

过滤结构示意图，如图1所示。

1.3 运行现状

我厂GXT型高效纤维过滤器投运、停运步序：排气（进满水后关排气阀，注意排尽空气），正洗（洗至出水浊度≤2 mg/L），停运。

高效纤维过滤器反洗操作步序：充水放松（使整个高效纤维过滤器充满水，纤维束处于自由放松状态），空气擦洗（使纤维不断舞动，相互摩擦，洗掉附着的悬浮物。

注意調整进气量，防止纤维乱层和缠绕），水气合洗（用空气、清水共同清洗排出高纤中的悬浮物，注意控制水流速约 15 m/h），水反洗，成床（使纤维束自然放松下垂），排气，正洗（洗至出水浊度小于2 mg/L），备用。投产8年多，运行工况逐渐变差。日常运行时，最大出力低于90 t/h，不到设计值50%，经常导致除盐系统中间水箱缺水，尤其是除盐系统再生时，需启两台化学水泵和两台过滤器运行；过滤压差高达0.2 MPa，投运即为失效状态；净化站来水浊度合格时，出水浊度勉强合格，一旦来水水质偏差，浊度超标，阳离子交换器再生时大反洗次数明显增加；综上所述，过滤器出力和出水浊度均不能满足生产需要，进行维修改造势在必行。

2 高效纤维过滤器改造

2.1 改造目的

高效纤维过滤器运行工况差，现场开人孔门检查发现，设备内部元件腐蚀严重，经多次检修，纤维层已经混乱缠绕，无法进行调整及检修，常规检修后出力达不到设计要求，纤维束固定不牢靠，经常冲出，给运行及检修带来很大不便，原因为纤维束更换后固定装置后很难匹配原厂设计要求。经过与厂家沟通和多方查找资料，决定在高效纤维过滤器纤维束上部固定端增加可改变纤维密度的调节装置，然后统一整体更换纤维束（纤维束使用寿命为5年以上，视原水水质而定），经改进后其出力和出水浊度均达要求。

2.2 方案简述

打开过滤器上下人孔门，放干余水，拆除设备内原有纤维、割除多孔板上隔离圈。根据设备厂家提供参数和实际测量，预先定制好所需材料配件（单台）：上活动孔板（规格Φ2 408δ=4）2套，滤元固定夹10 000个，牵拉板（规格Φ2 408δ=4）2套，导向柱（规格Φ108×4.5）8套，導向装置16套，水气导通管26根，围板2件，加强筋及连接管2套，以上材质均为1Cr18Ni9Ti不锈钢，以及40束丙纶纤维束。

对设备内进行清洁后，在原多孔板上增加安装上活动孔板、牵拉板、围板、水气导通管、导向柱、导向装置和限位板等（尽量不破坏衬胶层，有损坏的地方需要补胶）。 更换纤维固定挂钩，更换新纤维滤元。单台过滤器改造包括材料及施工约10万元，其中纤维束成本约5万元。

2.3 改造后运行工况

改造后的#1过滤器和未改造的#2过滤器同时运行，两套除盐系统总流量200 t/h，#1流量接近170 t/h，而#2流量才30多t/h，过滤器压差均为0.06 MPa，可见改造后出力充足，而且新旧对比明显。

#1过滤器清洗后，单台供一套除盐系统再生及运行使用，制水量在5 000～6 000m3，流量从80 t/h到160 t/h，压差一直控制在0.06 MPa以下，故未进行流量-压差测试。

出水浊度测试：

进出水浊度与运行时间的关系示意图，如图2所示。

图2为进水水质较好且稳定，出水浊度稳定在0.55 NTU左右。

进出水浊度与运行时间的关系示意图，如图3所示。

图3为进水开始较好，后突变上涨接近5NTU，出水浊度也基本控制在0.58～0.66 NTU之间。

上述两种进水水质情况，改造后过滤器出水基本未受影响，都在期望值1NTU以内。

3 小 结

高效纤维过滤器经过改造后，通过运行测试、对比，其工作出力和出水水质均达到或超过原厂水平。运行时，过滤层稳定、密实，出水水质好，出水浊度均在期望值1 NTU以内；反洗再生时，能确保过滤器清洗时纤维完全展开，不易缠绕，清洗彻底，从而延长了过滤器使用寿命，减少反洗次数；改造后结构更合理，所用配件材质全部采用1Cr18Ni9Ti不锈钢，耐腐蚀能力加强，运行可靠，检修维护量也更小。

4 结 语

无囊式上活动板浮动纤维水力调节密度过滤器有其自有优点，在水处理行业得到了较好的推广应用。我们通过运行总结，进行必要合理的改造，解决了元配件容易腐蚀、纤维过滤器纤维束容易缠绕、运行中纤维压实和反洗中纤维蓬松易清洗的问题，提高了出力和出水水质，减少反洗次数，运行成本低，检修维护简单，值得使用该类过滤器的厂家借鉴。

参考文献：

[1] 夏侯国伟，朱志平.辅控集控设备及运行[M].北京：中国电力出版社，2009.

[2] 赵震声，李继林.无囊高效纤维过滤器在化学水处理中的应用[A].中石 化勘设协会热工委员会·全国化工热工设计技术中心站2008年年会 论文集[C].2008.

[3] 文晋元.阳城电厂水处理高效纤维过滤器性能优化改造[J].山西电力，2007，（6）.

[4] 张爱敏.电厂化学设备运行[M].北京：中国电力出版社，2005.

[5] 钱达中.发电厂水处理工程[M].北京：中国电力出版社，1998.