中水處理系統單室過濾器超壓損壞故障分析

陳增潤

(中電投河南電力有限公司開封發電分公司，河南 開封 475002)

中水處理系統單室過濾器超壓損壞故障分析

陳增潤

(中電投河南電力有限公司開封發電分公司，河南 開封 475002)

介紹了發電廠單室過濾器超壓損壞導致設備不可用的問題，指出引起故障的原因是未設計超壓保護裝置或排氣管和排氣門，寒冷季節影響及不良操作等，并提出了相應的改造方案。方案實施后，徹底解決了單室過濾器超壓損壞導致的被迫停運、設備利用率低等問題。

中水處理系統；單室過濾器；超壓損壞

0 引言

某發電廠1，2號機組均為600 MW國產超臨界燃煤機組，鍋爐最大連續蒸發量為1 950 t/h。1，2號機組凝汽器管材采用不銹鋼管，循環冷卻水為深度處理后的城市中水(即循環水)，并采用敞開式中水處理系統。中水處理系統采用8個單室過濾器，單室過濾器自投運以來，已發生多次超壓損壞事故，嚴重影響機組的安全經濟運行。

1 中水處理系統和單室過濾器簡介

中水處理系統的單室過濾器不能正常運行，不僅影響電廠生產的安全性和經濟性，還嚴重影響1，2號機組達標投產的驗收工作。中水處理系統及單室過濾器系統設備技術規范如表1～3所示。

表1 中水處理系統主要設備技術規范

表2 單室過濾器系統設備技術規范

表3 某型單室過濾器設備參數

2 中水處理系統的工藝流程

中水處理系統的工藝流程為：城市污水處理廠的來水(或黃河水)→石灰混凝機械加速澄清池→單室過濾器→清水池→循環水補充水泵→循環水冷卻塔。

中水處理系統正常出力為2 900 m3/h；最大出力為3 200 m3/h。

城市污水處理廠的來水(或黃河水)通過長輸管線送至中水處理系統，進入機械加速澄清池；機械加速澄清池內設有提升攪拌機及刮泥機。入口管上投加凝聚劑聚合硫酸鐵，池內投加石灰乳及助凝劑聚丙烯酰胺，攪拌時可形成一定濃度與高度的泥渣層，廢水與泥渣層充分接觸，進行廢水的軟化與澄清。機械加速澄清池應定期排泥。

機械加速澄清池的出水pH值為10．3～10．5，濁度＜15 NTU。在機械加速澄清池出水管道投加硫酸，控制單室過濾器進水pH值為7．5～8．5。機械加速澄清池出水經曲徑混合槽混合后自流至1～8號單室過濾器，在單室過濾器中實現過濾。單室過濾器出水管道設有二氧化氯投加點，控制清水池游離氯含量為0．1～0．2 mg/L。

3 存在的問題

中水處理系統自2009年5月投入使用以來，單室過濾器多次發生超壓損壞事故，嚴重影響機組的安全運行。具體如表4所示。

3.1 單室過濾器缺陷情況分析

由表4可以看出：2009年12月至2010年3月，單室過濾器共有15個缺陷。其中：7個缺陷屬于超壓損壞，7個缺陷屬于排氣門打不開，其他缺陷1個，超壓類缺陷高達92 %。

3.2 5臺單室過濾器超壓損壞停運檢修情況

(1) 2009-12-10，3號過濾器上蓋嚴重變形，52根支撐柱脫開，停運檢修29天。

(2) 2010-01-10，7號過濾器44根支撐柱脫開，上蓋裂開4處，多處加強筋斷裂，停運檢修21天。

(3) 2010-01-17，8號過濾器上蓋多處裂開，上部40多根支撐柱脫開，掏出60 t石英砂后發現其下部30多根支撐柱脫開，加強筋斷裂，部分水帽損壞，停運檢修90天。

(4) 2010-03-08，4號過濾器14根支撐柱斷裂，停運檢修23天。

(5) 2010-03-09，7號過濾器再次超壓損壞，25根支撐柱斷裂，停運檢修14天。

4個月間5臺過濾器累計停運檢修達177天。

表4 單室過濾器缺陷情況調查情況

4 原因分析

4.1 未設計超壓保護裝置或設施

單室過濾器本體未設計超壓保護裝置或設施。檢查單室過濾器本體內部和外部，查閱該電廠2×600 MW機組循環水處理系統的過濾設備購買合同及單室過濾器圖紙，均未發現超壓保護裝置或設施，導致單室過濾器超壓后無法得到保護，造成過濾器損壞。

4.2 排氣管和排氣門設計問題

管道系統中排氣管和排氣門的設計有問題。單室過濾器的排氣管從單室過濾器頂部進水管中部引出，向下排入地溝，排氣門設計在排氣管離地面500 mm處。若反洗時排氣門未開啟或排氣門因故障打不開時，排氣管未能起到排氣泄壓作用，單室過濾器均會超壓。

4.3 寒冷季節影響

超壓類缺陷大部分發生在冬季，說明設計時未充分考慮單室過濾器在寒冷季節的運行問題。當排氣門關閉后，排氣管管內的死水高達2 m。冬天排氣管內死水結冰堵塞排氣管或排氣門冰凍打不開，導致排氣管未能起到排氣泄壓作用，均會導致單室過濾器超壓。

4.4 不良操作因素

單室過濾器反洗時排氣門未開啟或排氣門因故障打不開時，運行人員未及時進行有效處理，造成單室過濾器超壓損壞。

5 改進措施

為提高單室過濾器利用率，減少單室過濾器超壓損壞次數，降低單室過濾器被迫停運次數，應重新設計單室過濾器排氣管和排氣門，并增加超壓保護裝置或設施，確保在正常或異常狀況下排氣管均可起到排氣泄壓作用，保護單室過濾器的安全。

5.1 重新設計排氣管

原設計為：排氣管從單室過濾器頂部的進水管中部引出，向下排入地溝，排氣門設計在離地面500 mm處，排氣管高4 000 mm。當設備正常時，工作和反洗均正常不會造成超壓，只有反洗排氣門未開啟時才會造成超壓。

新設計方案為：排氣管從單室過濾器頂部的進水管頂部引出，直接引至過濾器的曲徑混合槽上方。工作時，機械加速澄清池的出水經曲徑混合槽混合后，自流至1～8號單室過濾器，單室過濾器中的水不會倒流至曲徑混合槽。反洗時，單室過濾器內部水壓力升高，排氣管垂直管道內的水位也升高，當排氣管內的水位由垂直管道升高至水平管道時，過量的反洗水可通過水平管道排到曲徑混合槽中；當排氣管內的水位未升高至水平管道時，單室過濾器內部的反洗水不會排出，進而實現排氣管的自動卸壓。

這種自動卸壓不但可保護單室過濾器，還可將過量反洗水回收至曲徑混合槽中重復利用。反洗結束后，排氣管內的水全部自流至單室過濾器內。

新設計方案中的單室過濾器排氣管可利用舊排氣管的管道和彎頭，以節省改造費用。

5.2 不設置排氣門

設計鍋爐給水泵再循環管道時應設計再循環門。當鍋爐給水泵正常工作時，應關閉再循環門，否則鍋爐給水泵部分出水返回至除氧器，不但影響給水壓力，還會降低給水泵效率。

單室過濾器的排氣管從過濾器頂部的進水管頂部引出后，直接引至過濾器曲徑混合槽上方。正常運行時，單室過濾器排氣管中無水，不會有水倒流至曲徑混合槽，因此不用設計排氣門；壓力升高時，排氣管無排氣門則會自動卸壓，將多余水排至曲徑混合槽中，若有排氣門反而不利于排氣管自動卸壓。因此，可不設置排氣門。這樣就可節省8個DN200進口氣動蝶閥的成本費用和檢修維護費用。

5.3 不增加超壓保護裝置

單室過濾器新設計的排氣管因未設置排氣門，排氣管可與大氣直接相通。當單室過濾器壓力升高時，排氣管自動卸壓，將多余水排至曲徑混合槽中，起到了超壓保護裝置的作用。因此，單室過濾器不需要設計超壓保護裝置。

5.4 解決排氣管冰凍等其他問題

單室過濾器原排氣門關閉后，排氣管內存在2～3 m的死水，在冬天易冰凍，造成排氣門無法打開。單室過濾器新設計的排氣管采用不設置排氣門的方案，確保排氣管與大氣直接相通，在正常運行或反洗時排氣管內均無死水，因此不會結冰，徹底解決了單室過濾器排氣管冬天結冰的難題。

單室過濾器壓力升高時，排氣管自動卸壓，將多余水排至曲徑混合槽中，徹底解決了單室過濾器超壓損壞問題。

5.5 確定的改造方案

將原單室過濾器頂部進水管中部引出管道的根部割掉，用鋼板焊接封口；在單室過濾器頂部進水管頂部開口，將排氣管彎頭和管道改造成垂直管道為1 500 mm、水平管道為1 200 mm的彎管，并將其焊接在單室過濾器進水管頂部開口處，使排氣管從進水管引出后直接安裝到曲徑混合槽上部，并在水平管道上焊上1個帶300 mm管道的彎頭，將排氣管排水引入曲徑混合槽中。

原排氣門拆除后，經檢修合格后進入備品庫。

6 改造方案的實施

根據確定的改造方案，于2010年2月底在8號單室過濾器漏水大修期間，對8號過濾器排氣管進行改造。

2010年3月初，對8號單室過濾器進行改造時，7號單室過濾器超壓損壞。因此，對7，8號單室過濾器同時進行改造。7，8號單室過濾器改造項目所需材料如下：

(1) 無縫鋼管，6 m，型號為Φ219×7；

(2) 焊接彎頭，4個，型號為Φ219×7；

(3) 鋼板，2塊，型號為Φ219×7。

根據7，8號單室過濾器排氣管的改造經驗和運行情況，于2010年6月底完成了對1～6號單室過濾器排氣管的改造工作。

7 結束語

經過上述改造方案，徹底解決了單室過濾器超壓損壞導致被迫停運、利用率低的問題。截至2012年12月底，8臺單室過濾器已經連續安全運行30個月，承受了3個嚴冬的考驗。結果顯示：該改造方案合理可行，實施后徹底解決了單室過濾器超壓損壞的問題，保證了機組的安全經濟運行，確保了1，2號機組順利通過達標投產驗收。

1 劉志勇．電廠化學設備檢修[M]．北京：中國電力出版社，2004．

2 陳志和，劉大光．電廠化學設備及系統[M]．湖北：武漢大學出版社，2007．

3 王殿武．汽輪機設備檢修[M]．北京：中國電力出版社，2005．

4 長春電力學校．熱力設備安裝與檢修[M]．北京：中國電力出版社，1982．

2014-06-20。

陳增潤(1962-)，男，助理工程師，主要從事鍋爐水處理系統設備的檢修、技改和維護工作，email：hnkf007@126．com。