SPIN KLIN疊片式過濾器增強抗沖擊能力改造

陶衛君

(中國石油克拉瑪依石化有限責任公司，新疆克拉瑪依 834003)

0 前言

與機械式、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、自動化程度高、運行費用低等優點[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。該過濾器自投運以來，運行效果總體較好，但是疊片式過濾器的抗沖擊性能相對較差，尤其是遇到新水突然中斷后，再次恢復供水時管道內的雜質極易導致疊片過濾器嚴重污堵，影響除鹽水處理裝置的安全運行，因此亟需通過改造增強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的創始者。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的溝槽，一串同種模式的疊片疊壓在特別設計的內撐上，通過彈簧和液體壓力壓緊時，疊片之間的溝槽交叉，從而制造出擁有一系列獨特過濾通道的深層過濾單元。將這個過濾單元裝在一個耐壓、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疊片式全自動反沖洗過濾器，強化了疊片式過濾器的優點。與普通疊片式過濾器的最大不同之處是，它采用專利設計的內撐組件，一體式內撐上有1組彈簧、1組疊片、1個活塞、1組隔膜以及3組反沖噴嘴，配合其他控制系統共同作用達到高效過濾和完全反沖的功效[3]。

過濾時，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，雜質顆粒被截留在疊片交叉點，經過過濾后的水流出過濾器。當過濾進程達到預定時間或過濾進出口壓差達到預設值時，過濾器自動進入反清洗狀態，此時反沖洗閥門使水流逆轉，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，將附著在疊片表面的污物沖洗干凈，并經由排放口排出過濾器（圖1）。

1.2 疊片式過濾器選型

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

圖1 過濾狀態

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，降低原水濁度，避免離子交換樹脂受污染，進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沖擊性能較差，在每年春秋季水質差時，過濾器內的疊片經常污堵，導致過濾器反洗頻繁。特別是新水中斷后再次恢復供水時，更易發生嚴重污堵情況，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3～4 h，嚴重影響水處理裝置的正常運行。

3 SPIN KLIN疊片過濾器改造方案

3.1 改造思路

經過向相關技術人員咨詢，分析認為解決該問題的有效辦法是在生水管道上加裝1臺網式過濾器。網式過濾器可以有效攔截原水中的懸浮物等雜質，尤其是水源異常波動時能有效攔截原水中夾帶的管壁銹垢，減輕對疊片過濾器的沖擊。

根據新水水質、SPIN KLIN疊片過濾器對水質要求、工況流量、新水管道管徑大小等實際情況，選擇以色列YAMIT E.L.I公司的AR-800系列水力驅動全自動網式過濾器。該產品有處理水量大（單臺最大處理流量可達1700 m3/h）、過濾面積大、效果好、節約水、電及人工等優點。選用的AF-816PR線上型全自動網式過濾器，過濾精度100 μm，設備總過濾表面積≥12 990 cm2，進出口管徑為 16英寸（DN400），過濾流量為 1000～1700 m3/h。

3.2 AF-816PR全自動網式過濾器原理（圖4、圖5）

圖4 AF-816PR全自動網式過濾器結構

圖5 AF-816PR全自動網式過濾器流程

水由入水口進入，首先經過粗濾網濾掉較大顆粒雜質，然后到達細濾網。過濾時，細濾網內側逐漸形成雜質層，細濾網的內、外兩側就形成了壓差（ΔP）。當壓差達到預設值時，過濾器開始不斷流自動清洗：排污閥打開，由液壓活塞釋放壓力并將水排出；液壓馬達室及吸污管內的壓力大幅下降，由此通過吸嘴及液壓馬達室外端產生吸污過程。當水流經液壓馬達時，帶動吸污管軸向運動并旋轉，逐漸將污水排出。軸向運動與旋轉運動的結合還可以將整個濾網內表面清洗干凈。排污閥在沖洗結束時關閉，增加的水壓會使液壓活塞回到其初始位置，過濾器開始準備下一個沖洗周期。整個沖洗過程只需10 s。

3.3 全自動網式過濾器集成柜的設計與安裝

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

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

圖6 防凍型過濾器集成柜內部結構

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線上型全自動網式過濾器投入運行，500 t/h除鹽水處理裝置經歷了2015年秋季和2016年春季、秋季3次新水水質季節性波動，以及2016年1次新水水源中斷的考驗。在此期間，SPIN KLIN疊片過濾器未發生污堵事故，疊片過濾器反洗頻繁的現象也比以前大大減少，說明此次改造增強了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［J].工業水處理，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［Z］．