赵国钦
【期刊名称】《《东北电力技术》》
小麦草榨汁机【年(卷),期】2019(040)006
【总页数】5页(P34-37,44)
【作 者】赵国钦
eeg平台【作者单位】广东粤电靖海发电有限公司 广东 揭阳 515223
【正文语种】中 文
【中图分类】TM621.3
目前火力发电厂凝结水精处理系统中，普遍配置滤芯式前置过滤器。滤芯式过滤器的过滤精度较高(精度可达1μm)，可以有效过滤凝结水中的颗粒物杂质，保证凝结水的水质清洁度。凝结水中主要颗粒物的污染物是铁、铜和硅。铁会导致热力系统结垢和垢下腐蚀，硅会堆积在热力系统中,使传热系统设备的传热效率降低，铜会堆积在汽轮机叶片上降低了汽轮机的效率。由于凝结水系统的污染物中，超过90%的金属污染物是颗粒状，对于铁和铜的颗粒物，由于滤芯具有很好的过滤性能,且过滤介质多采用细小纤维的渐变孔结构，可以分层次拦截不同粒度的颗粒物[1-3]。
1 前置过滤器的使用现状
1.1 设备布置及使用状况
以超临界600 MW机组的前置过滤器为例，设计流量725 m3/h、反洗水流量100 m3/h、A区域水容积0.67 m3、滤芯内孔直径0.03 m，压缩空气压力0.6 MPa(g)、储罐距离过滤器120 m。该机组设置2×50%容量的前置过滤器，布置在精处理混床入口，如图1所示。 图1 前置过滤器布置情况
新滤芯安装后，经过6个月运行，前置过滤器前后压差超过最大设计值0.15 MPa，导致过滤器过水流量快速降低而不得不开启过滤器旁路，保证凝结水系统足够的凝结水量。未经过滤的凝结水进入混床后，混床承担过滤、脱盐的双重功能，凝结水中的污染物会被混床树脂层过滤吸收，造成树脂被污染而增加再生频率、降低树脂的使用寿命。
1.2 结构和运行机理
n0492
1.2.1 结构
凝结水前置过滤器的结构主要包括上/下腔体、滤芯、分隔板、虹吸管及外围反冲洗系统设备等，如图2所示。虹吸管安装在分隔板上，而滤芯安装在分割板的虹吸管上部。设备运行时，凝结水从入口管进入滤芯外层，经过滤芯过滤后进入滤芯内管，然后通过虹吸管进入过滤器下腔体至出水口。
图2 前置过滤器结构
1.2.2 反冲洗机理
当前置过滤器的滤芯被污染物堵塞达到一定压差时，需要对滤芯进行反冲洗。反冲洗时，主要采取3个冲洗步骤。
a.将分隔板以上水排空，分隔板以下区域充满水，且排气口保持打开。假牙生产
b.高压强的压缩空气通过进气口快速进入分隔板下方区域，在分隔板下方快速膨胀。
c.膨胀后的压缩空气将虹吸管所在A区域(如图2所示)的水挤压后，通过虹吸管形成水柱流向滤芯内筒体，在到达滤芯顶部限位后，流向改变后横向流过滤芯，依靠水的动能将滤芯积聚的污染物冲刷掉；污染物通过排水口排放。
2 前置过滤器滤芯反冲洗过程存在的问题
推拉活动护栏
教学磁板2.1 设计问题
a.虹吸管高度较短，滤芯内部总容积大于A区域总容积。该区域所有的水被压缩空气快速挤压至滤芯的内部时，出现水量容积小于滤芯内部总容积的现象。这时水不能充满整个滤芯内筒，滤芯内筒存在部分压缩空气，滤芯的部分区域仅仅有压缩空气通过而没有高速水流通过，不会对滤芯产生较好的清洁作用。
b.压缩空气来气量偏小，膨胀后的压缩空气不能快速充满A区域。压缩空气来气容积小或储气罐距离过滤器太远，压缩空气的单位时间进气量少，A区域产生瞬间膨胀作用效果很差，无法使A区域的水以较高的流速从虹吸管中流出，达不到反冲洗效果。
c.分隔板采用平板设计，分隔板与过滤器进水口的接缝高于分隔板。在利用反冲洗水将空气擦洗阶段冲刷出来的杂物从B区域中清理出时，由于反冲洗水流速极低，反冲洗出来的杂物需要从分隔板上顺畅地被低速水流带到过滤器进水口部位，并从与进水口相连的反冲洗水出口带出，这就要求整个分隔板与进水口部位不应存在积水、阻流的现象。
分隔板采用平板结构式，密度大于水的杂物会沉积在平板上，无法被低速水流带走。分隔板与进水口的接缝高于分隔板时，整个分隔板形成积水区，杂物根本无法进入反冲洗水出口，一直残留在B区域内，投用过滤器时又会流向滤芯并快速堵塞滤芯。
2.2 反冲洗逻辑问题
一般前置过滤器的反冲洗采用水冲洗+气-水冲洗+空气擦洗的方式，见表1。
表1 前置过滤器反冲洗逻辑步骤步序打开接口(见图2)说明1前置过滤器卸压(满水反洗)前置
过滤器排气d筒体泄压+满水反冲洗2分别排水并冲洗至滤芯2/3、1/2、1/3高度前置过滤器排气d前置过滤器排水b冲洗进水f分别在各个固定水位进行反向水冲洗3空气擦洗前置过滤器排气d前置过滤器进气c前置过滤器排水b冲洗进水f使用压缩空气分别在滤芯高度的2/3、1/2、1/3驱动水对滤芯进行反冲洗4排水并冲洗前置过滤器排气d前置过滤器排水b冲洗进水f冲洗杂物并A区域补水
注：第2、3、4步骤循环重复3～5次，直至滤芯部位排水至0。
表1表面看很符合滤芯反冲洗要求，能够将滤芯清洗干净，但实际上其逻辑步骤对滤芯不能起实质性的清洗作用。主要问题有：
a.步骤1：采用满水反冲洗时对滤芯没有任何冲洗作用。过滤器的设计流量725 m3/h，而反冲洗水流量仅为100 m3/h，即反冲洗时通过滤芯的流速仅为设计流速的13.8%，远远小于正常运行时通过滤芯的水流速。此低流速仅能对滤芯下半部外表面的非粘附性杂物和分隔板上的部分杂物起到清理作用。
b.步骤2：理论上将上腔体的水分别排放滤芯的2/3、1/2、1/3高度。而实际上，此时反冲洗
水泵仍然进水，且属于带压进水，而放水门属于无压放水，进水流量大于排水流量，不能将水排放至理想的滤芯2/3、1/2、1/3高度，长时间重复步骤1，会浪费大量冲洗水。且分段冲洗时，由于B区域内储存一定高度的水体，冲洗用的水柱从虹吸管内流出时出现的射流为淹没射流，无法形成自由射流。其轴心流速随着射程增加快速降低，且呈一定的射流角度扩散[4-5]。轴心部位的水柱动能减小，对滤芯产生冲刷效果降低。
c.步骤3：原理上采用压缩空气快速进入下腔体A区域，并将水快速挤压至滤芯内部进行反冲洗。但由于第2步中上腔体的水未被排放，导致压缩空气进入A区域时在B区域水的阻力作用下，从虹吸管流出来水的流速快速降低，对B区域的滤芯无法起到高速反向冲洗作用。
2.3 反冲洗系统使用效果
由于前置过滤器结构设计缺陷,导致反冲洗水量较小、反冲洗水流速低、空气擦洗效果差的问题，在进行反冲洗后，前置过滤器在反冲洗前后压差没有减小。随着滤芯表面异物堆积的加剧，前置过滤器的前后压差会持续升高,直至无法满足凝结水流量的需求，被迫开启旁路调节阀依靠混床树脂进行过滤，造成混床内部铁、铜大量集聚，树脂再生周期缩短。
3 反冲洗系统优化
前置过滤器反冲洗系统工作时，首先利用高压压缩空气在过滤器A区域快速降压膨胀，挤压A区域的除盐水以极高流速反向从滤芯内部反向冲出，对滤芯通流层产生清洁作用；然后利用反冲洗水将清洗出的杂物从过滤器中冲洗出去。反冲洗过程关键是能否完好地实现压缩空气在A区域的快速降压膨胀、A区域的容积VA能否满足冲洗时的水量需求。
3.1 空气擦洗过程
空气擦洗过程中，冲洗水在虹吸管内不断加速运动后,产生较高动能，在水柱离开虹吸管时达到最大速度；由于滤芯属于开放式结构，水柱在滤芯内的流动状态为铅直自由射流。为保证水柱的有效动能达到滤芯顶端，即水柱的紧密部分高度Hc大于滤芯的有效高度，就需要进入滤芯内部足够的水头速度，见式(1)。
(1)
式中：K2为紧密高度系数；v为水柱从虹吸管中出口流速，m/s； d为虹吸管内径，m；g为重力加速度，m/s2。
水柱紧密部分到达滤芯顶部时，由于运动受阻，其自身大部分动能被迫向横向释放，对滤芯的过滤层产生冲击，起到对滤芯的冲洗效果。水柱的紧密高度越大，对滤芯的冲洗效果越好。
压缩空气在进入A区域膨胀的过程中，由于有冲洗水的降温作用，A区域维持相对恒温状态，该区域内的膨胀可视为定温膨胀过程。膨胀过程中，取A区域的体积为V1，A区域内压强高度的水柱在A、B区域压差作用下的瞬时加速度为
(2)
式中：a为单位横截面积水柱的加速度，m/s2；ρ为冲洗水密度，kg/m3；V0为外置储气装置容积，m3；P′0为B区域气压，Pa(a)；P1为外置储气装置内初始气压，Pa(a)。
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