摘要：文章主要针对包钢干熄焦装置循环冷却水系统旁滤过滤器在运行过程中常见故障进行分析,特别是对滤 料板结这一严重影响过滤器性能的问题提出了科学合理的改进方法,该方法可操作性强,实施后效果明显。
关键词：双层滤料过滤器;滤料;反冲洗
中图分类号：TQ522·16 文献标识码:B 文章编号: 1009-5438(2009)03-0019-03
干熄焦循环冷却水在运行中因水蒸汽的蒸发, 使循环水不断浓缩,原来补充水中的浊度(即水中 的悬浮物)也随着循环冷却水不断地浓缩而上升、 厂区环境中的粉尘同时不断落入冷水塔和水池中, 这也是悬浮物的重要来源。我国《工业循环冷却水 处理设计规范》[1]要求循环冷却水浊度不大于20 NTU,现在看来已经是上世纪低水平的要求标准,而 美国的有关标准要求工业循环冷却水浊度不大于5 NTU;经过澄清池混凝处理的补充水在进入工业循 环冷却水池前因为浊度较高,也应进行过滤处理,借 以提高补充水的质量[2]。在循环冷却水泵房设有 旁滤过滤器对循环冷却水和补充新水连续过滤,作 为降低循环冷却水中悬浮物的有效方法。
1 过滤原理及有关知识
1. 1 过滤原理
(1)由于滤料层表面的拦阻,滤料层表面有筛分作用;
(2)吸附:滤料颗粒表面吸附了水中微小的颗粒(悬浮物);
(3)架桥:滤料截留下来的悬浮物在滤料颗粒表面发生彼此重叠和架桥的过程,因此形成了一层附加的滤膜。
1. 2 水头损失
1. 2. 1 过滤过程中的水头损失
过滤器在运行中效果的好坏,可以用测量出水的 浊度监督。但是,这个指标不能表示过滤的进展情 况,所以在运行中实际监督的指标是水流通过滤层的 压力降(又叫水头损失)。当循环冷却水的压力降达 到允许值的50%左右,就应停止运行,进行反洗。
1. 2. 2 影响水头损失的因素
水流通过滤层的水头损失源于水流和滤料间的 摩擦阻力及水的内摩擦,即黏度。所以,影响水头损 失大小的因素如下:①温度。当温度升高时,水的黏 度减小,水头损失下降;②滤速。水头损失与滤速成 正比;③滤料颗粒粒径。随着滤料颗粒粒径减小,水 头损失急剧增大;④滤层污染程度。随着滤层中污 物的积累,滤层中水流通道缩小,水头损失便增大。
1. 3 滤料
用作滤料的物质,应具备以下条件:化学性能稳 定,不影响出水水质;机械强度好,使用中不碎裂;粒 度适当。此外,还应当价廉,便于取材。常用的滤料 为石英砂、无烟煤、大理石等。
干熄焦循环冷却水旁滤过滤器为双层滤料过滤 器的结构,与普通过滤器相同,只是在滤床上分层安 放2种不同的滤料,如图1所示。
上层为相对密度小、粒径大的滤料,下层为相对 密度大、粒径小的滤料,通常采用的是上层无烟煤, 下层石英砂。
滤料颗粒层呈上大下小的状态对过滤过程很有 利,因为进水由上部送入时,首先遇到的是颗粒较大 的无烟煤滤料,过滤作用可以深入到滤层中,发生渗 透过滤作用。下层较小颗粒的石英砂也能截取一部 份泥渣,起到保证出水水质的作用。
双层滤料能否良好地运行,煤砂粒度的选择是关 键问题。这必须做到反洗时煤砂分层良好,否则小颗 粒砂子混在大颗粒煤粒中,有可能使虑层中的孔隙比 单纯用砂粒的还小,不利于过滤。但是,要它们完全 不混合也是很难做到的,因为这些颗粒是不规则的, 一般认为如果混杂层厚度只有5~10 cm就可以。
2 运行中出现的问题及解决方法
2. 1 滤料板结
2008年7月,在2#干熄焦年修时检查发现循环 冷却水旁滤过滤器的滤料出现板结现象。检查时, 无烟煤已被污泥黏结成块,需要更换滤料。滤料板 结的原因是设备的仪表配置不全,缺少应该安装的 压力表、流量表,致使运行人员无法判断过滤器何时 运行失效,何时应该进行反冲洗。
2. 2 解决方法
2. 2. 1 过滤器的运行
过滤运行呈循环状,是由过滤、反洗和正洗3个 步骤组成一个周期。当粒状滤料工作到滤层中截留 有多量泥渣时,为了恢复它的过滤能力,需要将滤料 进行反冲洗。反冲洗的第一步是用反向水流由下向 上通过滤层,将滤层中截留下来的泥渣和因滤料颗 粒碎裂而生成的粉末冲走。第二步是按与过滤运行 相同的方向通水,只是将不合格的水排出,这称为正 洗。待正洗至出水合格时,便可重新投入过滤运行。
2. 2. 2 过滤效果
过滤器的运行效果,通常由2个方面来评价:① 出水水质,也就是水中残留悬浮物的多少;②滤层的 截污能力。
滤层的截污能力又称泥渣容量,它可以按每平 方米过滤面积或每立方米滤料所能除去泥渣的质量 来表示。对于一定的进水水质,此量实质上体现了 一个周期中滤层处理的水量。
2. 2. 3 滤速
滤速通常表示根据过滤器中没有滤料的假设条 件下算出来的,如下式:
u =Q /S
式中:u———滤速,m/h;
Q———过滤器的出力,m3/h;
S———过滤器的截面积,m2。
此种流速可称为空塔流速,是表示滤池中水流 快慢的一种相对数据。过滤器的滤速不宜过慢或过 快。滤速过慢意味着过滤器的出力减小。滤速太快 会使出水水质下降,运行时的水头损失加大,过滤周 期缩短。在过滤的介质是经过混凝和澄清处理的补 充水时,滤速一般为12~18 m/h。过滤循环冷却水 的流速控制多大合适,要经过运行调试确定。
2. 2. 4 过滤器的反洗及反洗强度
当滤池运行到水头损失达到一定数值时,就应 停用,进行反冲洗。过滤器不能运行到水头损失过 大的原因为:水头损失很大时,过滤操作必须增大水 流压力,这样易造成滤层破裂(即在滤层的个别部 位有裂纹)。这样,大量水流从裂纹处穿过,出现偏 流现象,会造成滤料结块等不良后果。
反洗水流速度的大小可用“反洗强度”来表示, 通常按每秒钟内流过每平方米过滤截面的反洗水量 (升)来表示[3]。反洗强度应该适当,做到使滤层充 分松动,能够发生颗粒间相互碰撞和摩擦,并使颗粒 受到水流的冲刷作用。反洗强度还应控制到使泥渣 和微小的滤料碎末能被冲走,但正常的滤料颗粒不 会带走。
反洗时,滤料受水流的作用,开始松动,体积膨 胀,滤料上表面升高,这种上升的高度与原滤料层高 度的比称为反洗的膨胀率。经验表明,滤料上表面 升至过滤器上部监视孔中间,而且高度稳定时,其水 流流量(m3/h)可作为应控制的反洗强度。在过滤 器设有压缩空气的反冲洗操作,可在过滤器停止运 行后,将过滤器内的水排放到滤层的上缘为止(可 由过滤器的监视孔中流水情况来判断),然后送入压缩空气,吹洗3~5 min后,在继续供给压缩空气的 情况下,向过滤器内送入反洗水,其强度应使滤层膨胀10% ~15%。反洗水送入2~3 min,停止送空气,继续用水反洗2~4min,此时反洗水的强度应使 滤层膨胀率约达40% ~50%。最后,用水正洗直至 出水合格,方可开始正式投入过滤运行。
2. 3 当前的运行操作
由于原设备仪表不全,给运行人员的操作造成很大困难,为了不影响正常的生产运行,只好采取以下措施:
(1)每周反洗2次过滤器;
(2)反洗通压缩空气和反洗水时,阀门应由小 到大,逐渐开启,避免一次开到最大;
(3)反洗时要不断取水样,观察有无大颗粒滤 料被水流带出,如有大颗粒滤料被水流带出,说明反 洗强度过大,立即关小阀门,降低流量;
(4)反洗时,要经常(约10 min)取水样观察反 洗水的浊度,当浊度稳定时(约1. 2~1. 8 h),可停止反洗;
(5)设计时无正洗管路,不能进行正洗。反洗 停止后,静止5 min,可投入运行。
3 改进后的效果
经过对旁滤过滤器运行的初步调试运行, 9月 份1#、2#干熄焦炉循环冷却水的浊度明显下降,循环 冷却水有了明显变化,见下表:
以上是干熄焦部对1#、2#干熄焦旁滤过滤器进行 现场调试和认真操作的显著效果。与国标不大于20 NTU比较分别低2.53倍与1.75倍,可以说在内蒙地 区控制这样水平的循环冷却水浊度也是先进水平。
4 结束语
在今后实际生产中,对旁滤过滤器的运行参数 进行不断研究探索,总结经验,使干熄焦循环冷却水 系统保持更好的运行状态,保证干熄焦循环冷却水 水质稳定,为干熄焦正常生产奠定基础。
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