覆蓋式過濾器在凝結(jié)水回收中的應用

1、覆蓋式過濾器在凝結(jié)水回收中的應用 1、概述中國石油烏魯木齊石化公司生產(chǎn)區(qū)凝結(jié)水主要來自煉油廠、化肥廠、化工廠等生產(chǎn)廠,主要為蒸汽冷凝水。其中化肥廠有凝結(jié)水處理設(shè)施,對部分冷凝水進行回收,其余作為循環(huán)水補充水。目前煉油廠、化工廠沒有凝結(jié)水處理設(shè)施,蒸汽冷凝水進行降級使用?；世淠毫髁吭?0180t/h,水溫50 80,水量大,熱值量高。根據(jù)國家的相關(guān)產(chǎn)業(yè)政 策1,出于節(jié)水目的,需要加以回收利用。但是冷凝水中含鐵量高,無法直接補入鍋爐給水系統(tǒng),也不能直接作為陽離子交換器的水源使用。如果要對化肥冷凝水加以回收利用,就必須考慮如何降 低水中的鐵含量,同時也要考慮熱量回收?；蕪S凝結(jié)水水質(zhì)見表1。 考

2、慮到化肥擴能改造后蒸汽用量的增加及已 有部分凝結(jié)水進行了回用,確定化肥凝結(jié)水處理 規(guī)模為200t/h。 2、凝結(jié)水歷史數(shù)據(jù)的采集與現(xiàn)場調(diào)研從數(shù)據(jù)記錄來看,2022年6月19—21日沖洗期間,凝結(jié)水總鐵含量最高為178·1μg/L,最低為 35·8μg/L,沖洗期間總鐵含量分析結(jié)果如圖1所示。從圖1可以看出,沖洗前期總鐵含量較高,隨著沖洗時間的延長,總鐵含量開始下降并趨于穩(wěn)定,但仍維持較高。 3、化肥廠凝結(jié)水處理設(shè)備選擇凝結(jié)水處理系統(tǒng)的選用是一個較復雜的技術(shù) 經(jīng)濟問題3。不同的國家和地區(qū),隨機組參數(shù)、容量

3、的不同,以及熱力設(shè)備的材質(zhì)及制造工藝水平 的差異等,采用的凝結(jié)水處理系統(tǒng)有所不同,目前 傾向于用覆蓋過濾器和空氣擦洗高速混床4。 覆蓋過濾器是使用粉狀過濾介質(zhì)而設(shè)計的過 濾設(shè)備5,它是將粉狀濾料覆蓋在一種特制的多 孔管件(稱為濾元)上,使它形成一個薄層,作為濾 膜,水由管外通過濾膜和孔進入管內(nèi),進行過濾。 作為覆蓋過濾器的濾料,除要求其呈粉狀及化學穩(wěn)定性好外,還要求其本身有空隙。覆蓋過濾器的濾料也可稱為助濾劑,因為在鋪濾膜時此 濾料是隨水流一起進入過濾器的,好象助濾劑一樣。常采用的助濾劑為棉質(zhì)纖維素紙漿粉6,它是將干的紙漿板粉碎,并經(jīng)30目的篩子過篩而 成。這種助濾劑本身有空隙,吸附能力強,能

4、在濾元上形成濾膜。3·1覆蓋過濾器原理水的過濾過程最初是依靠濾層表面濾料顆粒間小孔的機械阻留和濾料表面的吸附作用來完成的。當水中懸浮物被截留下來時,它們會彼此重疊、架橋而變成一層附加的濾膜,以后這層濾膜就起主要的過濾作用。但是對于凝結(jié)水來說,因為它所含有的雜質(zhì)都是很微小的懸浮物和膠體,大都能穿過普通的粒狀濾料過濾層,所以應當采用極細的粉狀物質(zhì)作濾料。當采用粉狀濾料時,就不宜采用在器內(nèi)堆放濾料的過濾設(shè)備,因為它既不能反洗,也不需要用厚層濾料。3·2覆蓋過濾器結(jié)構(gòu)覆蓋過濾器如圖2所示,它的本體是一個圓筒,底部為圓錐形。在筒體內(nèi)的上部,沿水平方向裝有一塊多

5、孔板,多孔板的每個孔中固定一個濾元。濾元本體可由不銹鋼管或工程塑料管制成, 管外刻有許多縱向齒槽(其橫斷面宛如一個齒輪),在每條齒槽中的管壁上開有許多小圓孔(直徑為3mm)。為了使濾元各部分的進水均勻,在齒槽上部的孔距可大于下部的孔距。在齒棱上刻 有許多螺紋(螺距為0·70·8mm),沿此螺紋繞不 銹鋼絲(直徑為0·40·5mm),即組成濾元。管上端有一部分不開齒槽,稱為光管。在光管上部靠近管口處車有螺紋,用來將濾元固定在多孔板上,管口敞開作為濾元的出水口;濾元下端也有一小段不開齒槽的螺紋管,用來擰上半球形

6、螺帽,以封閉濾元下端的管口。 這些濾元直立吊裝在水平多孔板上,上端用不銹鋼螺帽鎖在多孔板上,下端用鋼條焊成的網(wǎng)固定,以防濾元擺動。為了保證運行時濾元間水流均勻暢通,布置濾元時使覆蓋了濾料后的管間凈距不小于25mm。多孔板與濾元應連接得很嚴密以防漏水,因為多孔板將整個過濾器分成上下兩部分:上部是出水區(qū),下部是進水區(qū)。這種覆蓋過濾器投入運行后,在集水漏斗與上封頭之間會聚集空氣,此空間稱為上氣室。筒體內(nèi)多孔板下,濾元的光管區(qū)還會形成另一聚集空氣的區(qū)域,稱為下氣室。在下氣室的筒體上裝有放空氣管,該管上裝有可以快開的放氣門。3·3覆蓋過濾器運行覆蓋過濾器的運行分鋪膜、過濾和去膜3個

7、步驟:鋪膜是將帶有濾料(助濾劑)的水通過濾元,使濾料在濾元外側(cè)形成濾膜;過濾就是將凝結(jié)水通過濾膜;去膜是將濾元外側(cè)已失效的濾膜清除下來,并用水沖洗干凈,以便換上新的濾膜,這3 個步驟構(gòu)成一個運行循環(huán)。此外,覆蓋過濾器進行鋪膜、爆膜的過程一般 只需11·5h,遠比混床再生為短。本新建凝結(jié)水除鐵裝置位于熱電廠化水車間 二化水廠房南側(cè)。綜合考慮裝置用地投資、產(chǎn)水 水質(zhì)及用途等,本項目采用覆蓋過濾器除鐵工藝 與離子交換相結(jié)合的工藝路線。覆蓋過濾器的流程示意圖見圖3。凝結(jié)水由 覆蓋過濾器底部進入,經(jīng)過濾料后,由頂部流出, 進入精密過濾器。覆蓋過濾器濾膜用原水和壓縮 空氣進行爆膜,運

8、行流量為60200m3/h,過濾周 期為710d。 4、系統(tǒng)運行效果系統(tǒng)整體工藝路線為:化肥來凝結(jié)水→覆蓋 過濾器→精密過濾器→管道混合器→生水泵→陽 離子交換器。由于后續(xù)的離子交換系統(tǒng)是一套相當成熟的 工藝,所以本次試運只進行覆蓋過濾器至精密過 濾器單元段的試驗,試驗結(jié)論將為工程驗收提供 依據(jù)。4·1系統(tǒng)除鐵效果分析2022年4—5月過濾器試運期間進出口水質(zhì) 分析結(jié)果,如圖4所示。可見,進水的鐵含量最高 時能達到448μg/L以上,有5個數(shù)據(jù)在10

9、0μg/L 以上,最低時22μg/L,進水鐵含量波動比較大。 經(jīng)過覆蓋過濾器以后,出水中鐵含量大于30μg/L 的有4個,其他均小于30μg/L,說明系統(tǒng)對鐵雜 質(zhì)的去除效果比較理想,有較強的耐受能力。 圖5為覆蓋過濾器的過濾效率。期間,系統(tǒng) 的平均過濾效率約為71%。 4·2抗沖擊試驗經(jīng)過一段時間運行,在覆蓋過濾器裝置已經(jīng) 達到預期要求以后,于2022年9月15—30日進行 了抗沖擊試驗,以考察本處理系統(tǒng)在進水鐵含量 較高的情況下的運行狀況、出水水質(zhì)變化以及運 行周期。試驗水質(zhì)情況:進水鐵含量為

10、70200μg/L (根據(jù)工藝調(diào)整,實際進水總鐵含量也可以較高)。 進出水鐵含量分析結(jié)果見圖6。 由圖6可以看到,在抗沖擊試驗開始時,系統(tǒng) 進水的鐵含量較高。進水鐵含量在80μg/L以上, 系統(tǒng)受到?jīng)_擊,出水鐵含量增加。在此情況下,通 過減少進水量、同時降低來水鐵含量,系統(tǒng)出水逐 漸降低。從第15個測樣點以后,在來水鐵含量波 動較大的情況下,系統(tǒng)出水較穩(wěn)定。此工況下系 統(tǒng)進水鐵含量平均為85·2μg/L,系統(tǒng)出水鐵含量 平均為29·8μg/L。由沖擊試驗可以看出,系統(tǒng)在高鐵含量進水條件下,仍然具

11、有一定的處理能力。說明系統(tǒng)對于高鐵含量的凝結(jié)水也具有一定的耐受能力。在沖擊試驗中,對覆蓋過濾器每個運行周期內(nèi)的壓差和運行時間進行了統(tǒng)計,并與正常運行周期內(nèi)的壓差和運行時間進行了比較,見表2。 從表2可見,在沖擊試驗過程中,覆蓋過濾器 運行的4個周期,每個周期運行時間都很短,最長 的運行了70h,最短的只有30h。每個運行周期內(nèi) 過濾器進出口壓差上升都很快,而正常情況下過 濾器運行120h后,進出口壓差僅為23·39kPa。 5、結(jié)論通過對運行工況的優(yōu)化調(diào)整以及對出水水質(zhì) 的分析,表明化肥凝結(jié)水通過本系統(tǒng)工藝處理,出 水鐵含量指標均能達到設(shè)計要求,去除效果達到 了預期目標,系統(tǒng)對于高含鐵凝結(jié)水有較強的耐 受能力。出水鐵含量正常情況下可控制在30μg/ L以下,覆蓋式過濾器用于凝結(jié)水除鐵是可行的。 總體系統(tǒng)工藝具有如下優(yōu)點:工藝成熟可靠、運行穩(wěn)定、出水水質(zhì)好,完全滿足離子交換器入口水水 質(zhì)標準的要求;運行成本低,運行管理方便,操作簡單,維護方便,勞動強度低。通過覆蓋過濾器的 現(xiàn)場