陶衛(wèi)君

(中國石油克拉瑪依石化有限責(zé)任公司，新疆克拉瑪依 834003)

0 前言

與機(jī)械式、纖維式過濾器相比，疊片式過濾器有占地面積小、投資少、反洗用水率低、自動(dòng)化程度高、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)[1,2]。克拉瑪依石化公司熱電廠500 t/h除鹽水處理裝置的過濾單元，采用以色列ARKAL公司的SPIN KLIN疊片式過濾器。該過濾器自投運(yùn)以來，運(yùn)行效果總體較好，但是疊片式過濾器的抗沖擊性能相對(duì)較差，尤其是遇到新水突然中斷后，再次恢復(fù)供水時(shí)管道內(nèi)的雜質(zhì)極易導(dǎo)致疊片過濾器嚴(yán)重污堵，影響除鹽水處理裝置的安全運(yùn)行，因此亟需通過改造增強(qiáng)疊片式過濾器的抗沖擊性能。

1 疊片式過濾器基本情況

1.1 疊片式過濾器原理

ARKAL公司是疊片過濾技術(shù)的創(chuàng)始者。疊片式過濾器的工作原理如下：薄薄的塑料疊片兩邊刻有大量一定微米級(jí)的溝槽，一串同種模式的疊片疊壓在特別設(shè)計(jì)的內(nèi)撐上，通過彈簧和液體壓力壓緊時(shí)，疊片之間的溝槽交叉，從而制造出擁有一系列獨(dú)特過濾通道的深層過濾單元。將這個(gè)過濾單元裝在一個(gè)耐壓、耐腐蝕的濾筒中，形成過濾器。

熱電廠選用的ARKAL公司的第二代SPIN KLIN疊片式全自動(dòng)反沖洗過濾器，強(qiáng)化了疊片式過濾器的優(yōu)點(diǎn)。與普通疊片式過濾器的最大不同之處是，它采用專利設(shè)計(jì)的內(nèi)撐組件，一體式內(nèi)撐上有1組彈簧、1組疊片、1個(gè)活塞、1組隔膜以及3組反沖噴嘴，配合其他控制系統(tǒng)共同作用達(dá)到高效過濾和完全反沖的功效[3]。

過濾時(shí)，原水從外面通過疊片，在彈簧力和水的作用下疊片被緊緊地壓在一起，雜質(zhì)顆粒被截留在疊片交叉點(diǎn)，經(jīng)過過濾后的水流出過濾器。當(dāng)過濾進(jìn)程達(dá)到預(yù)定時(shí)間或過濾進(jìn)出口壓差達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，過濾器自動(dòng)進(jìn)入反清洗狀態(tài)，此時(shí)反沖洗閥門使水流逆轉(zhuǎn)，骨架中的活塞升起，疊片被放松，來自其他過濾單元的水沿骨架中心噴嘴切向噴出，疊片在水的作用下高速旋轉(zhuǎn)，將附著在疊片表面的污物沖洗干凈，并經(jīng)由排放口排出過濾器（圖1）。

1.2 疊片式過濾器選型

根據(jù)熱電廠原水水質(zhì)情況，結(jié)合SPIN KLIN疊片式過濾器疊片的大小及每種疊片的過濾等級(jí)，選用疊片大小為3英寸、過濾器等級(jí)為55 μm（可過濾水中＞55 μm的顆粒雜質(zhì)）。每套過濾器是由9個(gè)獨(dú)立并列的濾筒組成，每個(gè)濾筒出力20 t/h，每套過濾器處理能力為180 t/h（圖2）。

圖1 過濾狀態(tài)

圖2 3英寸疊片和濾過器

2 改造前疊片過濾器存在的問題

原水過濾是除鹽水制水工藝流程中的重要工序，目的是攔截原水中的懸浮物等雜質(zhì)，降低原水濁度，避免離子交換樹脂受污染，進(jìn)而影響離子交換效率。改造前SPIN KLIN疊片過濾器500 t/h除鹽水處理工藝流程如圖3所示。

圖3 改造前除鹽水處理工藝流程

但是，SPIN KLIN疊片過濾器抗新水水質(zhì)沖擊性能較差，在每年春秋季水質(zhì)差時(shí)，過濾器內(nèi)的疊片經(jīng)常污堵，導(dǎo)致過濾器反洗頻繁。特別是新水中斷后再次恢復(fù)供水時(shí)，更易發(fā)生嚴(yán)重污堵情況，必須將疊片取出清洗干凈后，再將疊片裝回，過濾器才能正常工作。這一過程一般要耗費(fèi)3～4 h，嚴(yán)重影響水處理裝置的正常運(yùn)行。

3 SPIN KLIN疊片過濾器改造方案

3.1 改造思路

經(jīng)過向相關(guān)技術(shù)人員咨詢，分析認(rèn)為解決該問題的有效辦法是在生水管道上加裝1臺(tái)網(wǎng)式過濾器。網(wǎng)式過濾器可以有效攔截原水中的懸浮物等雜質(zhì)，尤其是水源異常波動(dòng)時(shí)能有效攔截原水中夾帶的管壁銹垢，減輕對(duì)疊片過濾器的沖擊。

根據(jù)新水水質(zhì)、SPIN KLIN疊片過濾器對(duì)水質(zhì)要求、工況流量、新水管道管徑大小等實(shí)際情況，選擇以色列YAMIT E.L.I公司的AR-800系列水力驅(qū)動(dòng)全自動(dòng)網(wǎng)式過濾器。該產(chǎn)品有處理水量大（單臺(tái)最大處理流量可達(dá)1700 m3/h）、過濾面積大、效果好、節(jié)約水、電及人工等優(yōu)點(diǎn)。選用的AF-816PR線上型全自動(dòng)網(wǎng)式過濾器，過濾精度100 μm，設(shè)備總過濾表面積≥12 990 cm2，進(jìn)出口管徑為 16英寸（DN400），過濾流量為 1000～1700 m3/h。

3.2 AF-816PR全自動(dòng)網(wǎng)式過濾器原理（圖4、圖5）

圖4 AF-816PR全自動(dòng)網(wǎng)式過濾器結(jié)構(gòu)

圖5 AF-816PR全自動(dòng)網(wǎng)式過濾器流程

水由入水口進(jìn)入，首先經(jīng)過粗濾網(wǎng)濾掉較大顆粒雜質(zhì)，然后到達(dá)細(xì)濾網(wǎng)。過濾時(shí)，細(xì)濾網(wǎng)內(nèi)側(cè)逐漸形成雜質(zhì)層，細(xì)濾網(wǎng)的內(nèi)、外兩側(cè)就形成了壓差（ΔP）。當(dāng)壓差達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，過濾器開始不斷流自動(dòng)清洗：排污閥打開，由液壓活塞釋放壓力并將水排出；液壓馬達(dá)室及吸污管內(nèi)的壓力大幅下降，由此通過吸嘴及液壓馬達(dá)室外端產(chǎn)生吸污過程。當(dāng)水流經(jīng)液壓馬達(dá)時(shí)，帶動(dòng)吸污管軸向運(yùn)動(dòng)并旋轉(zhuǎn)，逐漸將污水排出。軸向運(yùn)動(dòng)與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的結(jié)合還可以將整個(gè)濾網(wǎng)內(nèi)表面清洗干凈。排污閥在沖洗結(jié)束時(shí)關(guān)閉，增加的水壓會(huì)使液壓活塞回到其初始位置，過濾器開始準(zhǔn)備下一個(gè)沖洗周期。整個(gè)沖洗過程只需10 s。

3.3 全自動(dòng)網(wǎng)式過濾器集成柜的設(shè)計(jì)與安裝

由于熱電廠處于西北地區(qū)，冬季室外溫度極低，全自動(dòng)網(wǎng)式過濾器的反洗控制器等儀表設(shè)備無法正常工作，因此將這些儀表、設(shè)備集成到一個(gè)室外防凍型集成柜內(nèi)（圖6）。該柜的柜體為保溫結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)1套全自動(dòng)過濾器、3臺(tái)DN400 mm手動(dòng)蝶閥切換裝置、DN400 mm旁路進(jìn)出水接管、DN100 mm排污管等。過濾器在柜內(nèi)為水平安裝，反沖洗閥排水均由集水管道排至柜外。冬季柜內(nèi)由暖氣采暖，網(wǎng)式過濾器及柜內(nèi)管道表面無需伴熱和保溫包裹，以方便DN400 mm手動(dòng)蝶閥、反沖洗閥等組件維護(hù)。

2015年全廠大檢修期間，對(duì)500 t/h除鹽水處理裝置SPIN KLIN疊片式過濾器進(jìn)行了增強(qiáng)抗沖擊性能改造，在生水管道上加裝1臺(tái)AF-816PR全自動(dòng)網(wǎng)式過濾器。改造后除鹽水處理工藝流程如圖7所示，圖中虛線框內(nèi)為改造新增設(shè)備。

圖6 防凍型過濾器集成柜內(nèi)部結(jié)構(gòu)

圖7 改造后除鹽水處理工藝流程

4 改造后效果

2015年7月AF-816PR線上型全自動(dòng)網(wǎng)式過濾器投入運(yùn)行，500 t/h除鹽水處理裝置經(jīng)歷了2015年秋季和2016年春季、秋季3次新水水質(zhì)季節(jié)性波動(dòng)，以及2016年1次新水水源中斷的考驗(yàn)。在此期間，SPIN KLIN疊片過濾器未發(fā)生污堵事故，疊片過濾器反洗頻繁的現(xiàn)象也比以前大大減少，說明此次改造增強(qiáng)了SPIN KLIN疊片過濾器的抗沖擊性能，效果明顯，有利于500 t/h除鹽水處理裝置的安全運(yùn)行。

［1］劉廣容，葉春松，鄧迎春，等.兩種疊片式過濾器的工藝性能比較試驗(yàn)［J].工業(yè)水處理，2008，28（7）：27-29.

［2］林和坤，周珩.盤片式過濾器的原理及使用方法［J］.工業(yè)用水與廢水，2002，33（3）：44-47.

［3］以色列阿科過濾器有限公司.阿科過濾器用戶使用手冊(cè)［Z］．