水漿過濾器濾芯故障原因分析及改進措施探究

曹春紅

（中安聯合煤化有限責任公司，安徽 淮南 232000）

1 前言

MTO裝置工藝流程中，攜帶催化劑粉末的工藝氣，在急冷塔中自下而上與塔頂急冷水逆向接觸，工藝氣被降溫的同時，大量的催化劑粉末被急冷水洗滌下來，沉積于底部。為保證裝置的廢水顆粒指標達標，急冷塔后設置了急冷水過濾器，用于過濾急冷塔塔底酸性廢水中含有的高濃度催化劑細粉。

中安聯合MTO裝置設置兩臺水漿過濾器SR2101A/B，一開一備，順控控制，當過濾器運行達到設定壓差（>200KPa）或設定時間（4h）時，過濾器切換反沖洗。切換可以自動，也可以手動操作。

（1）過濾器主要技術參數：

設備過濾介質：水漿，強酸性，PH=3.6；

催化劑細粉含量：4000-16000μg/g；

設備工作壓力：0.8MPa（G），工作溫度：80～200℃；

設備處理量：15～25t/h；

濾芯規格：φ40×1700，濾芯材質：316L粉末燒結；

過濾精度：1μm；

濾芯數量：271根/臺；

筒體直徑：φ1400。

（2）過濾器由成都某公司成套供貨，過濾器本體由殼體和濾芯兩部分組成，濾芯部分由花板和271根濾棒旋插組成。

2 設備運行及故障情況

2.1 試運行情況

2019年7月26 日，中安聯合MTO裝置實物料試車，水漿過濾系統隨主裝置同期投入使用。2019年8月3日下午13:37，過濾器SR2101A充液備用時，發現殼體封頭法蘭泄漏冒汽，緊固無效，遂切除換墊，在拆除封頭、吊起濾芯時發現61根濾棒折斷掉落在殼體內（見圖1），濾芯花板中間凹陷變形明顯。

圖1

2019年8月7 日上午，班組發現過濾器SR2101A排水閥KV2104A無法開關，判斷濾芯斷棒卡入閥體導致該閥無法開關，遂安排切除拆檢過濾器。拆除封頭時首先發現濾芯花板表面凹陷，有約1/4弧段破裂，吊出濾芯時發現花板下端有大量濾棒斷落后剩余的棒頭，吊出濾芯后發現殼體錐段內有大量濾芯斷棒（見圖2）。

圖2

統計表明，SR2101A在9月12日前，因濾芯斷裂、花板泄漏等共檢修5次，共斷裂濾芯213根，占總濾芯數的78.6%。每次檢修投用后很快就失去過濾效果，水漿過濾器成為了一個介質通道，沒有絲毫過濾效果。SR2101B情況與A類似，因沒有濾芯備件故未對B進行拆檢。

2.2 廠家改進后運行情況

鑒于問題嚴重，制造廠重新制造更換了濾芯，并進行了如下修改：

（1）濾芯由φ40×1700，改為φ60×1220，總數量和總過濾面積不變。

（2）增加底部限位板。

（3）花板加厚并采用加強筋，密封面加寬。花板厚度28mm。

2019年9月12 日，SR2101A的新濾芯投用。投用后過濾廢水34個樣品，固體含量超過200mg/L的達27個，占到79.4%，最高達2522mg/L，仍然不能滿足小于200mg/L的要求。2019年9月27日SR2101B新濾芯投用，兩臺水漿過濾器濾芯全部更新后，過濾廢水的固體含量平均仍高達1075mg/L。鑒于運行中過濾廢水固體含量波動較大，10月12日對水漿過濾器SR2101A濾芯進行拆檢，發現有4根濾棒開裂，部分濾棒有輕微彎曲。2019年10月17日，水漿過濾器SR2101B投用21天后拆檢時也發現濾芯有25根濾棒產生裂紋。為了保證濾芯正常投用，MTO裝置對斷裂部位均采用封堵的方式維持運行。

2.3 后續影響

因過濾后廢水固體含量長期超標運行，高濃度污水外送換熱器（E2125）頻繁堵塞，平均10天清洗一次。同時，高濃度污水外送泵機封損壞泄漏，高濃度污水外送系統管線、調節閥、手閥等也開始出現程度不同的磨損和閥門關閉不嚴的情況。

3 原因分析

（1）濾芯安裝結構不合理。該過濾器濾芯部分下部沒有設計固定板，271根濾芯插花式旋插固定在花板上，濾芯（φ40×1700）又細又長，在水流和氣流的沖擊下，濾芯從根部疲勞受力折斷。

（2）花板強度不夠。原濾芯花板厚度只有10mm，焊接在圈板內，承壓強度不夠，反復沖擊時，花板容易變形、破裂，最終導致濾芯斷裂。

（3）濾棒燒結部位與不銹鋼螺紋接頭焊接處比較薄弱，在運行過程中因壓差、反沖洗帶來的作用力會造成該部位應力開裂。

（4）濾棒與花板連接部位密封效果不好，密封處泄漏是造成過濾廢水濾后效果較差及波動的主要原因。

4 改進措施

由于水漿過濾器廠家改進后的濾芯仍不能實現穩定達標運行，公司根據市場調研和兄弟企業經驗交流情況，選擇有同類裝置水漿過濾器成熟應用經驗，而且使用情況良好的新鄉某公司對水漿過濾器濾芯重新進行設計制造。

4.1 重新設計管板

當濾芯壓差達到反洗要求時，設備要進行反洗工作。在頻繁自動反洗過程中，濾芯不但要求反洗后效果理想而且還必須承受介質反向沖洗強烈沖擊。同時支撐濾芯的管板及支撐板必須具有一定的強度和柔韌性。因此，此次設計的管板采用整體鍛件，便于設備的整體密封，且具有一定的使用強度，管板設計厚度80mm。濾芯內件整體采用支撐板和拉桿固定支撐，保證濾芯在高頻率、高強度反沖洗下的整體強度。

4.2 改進濾棒規格

濾棒采用φ50×1750規格，材質316L粉末燒結，數量241；φ50×1300規格，材質316L粉末燒結，數量24。

4.3 改進濾棒固定方式

濾棒采取三段或兩段結構，中間焊接連接。濾棒上端為螺栓結構，通過隔板上的孔后，用雙螺母鎖死，濾棒底部有螺絲固定。濾棒三支一組進行加固，上下都被牢牢固定，使濾棒在開車過程中完全能承受住流量的沖擊。

4.4 改進濾芯結構

重新設計過濾單元。為滿足工藝要求及提高反洗效果，此次設計的粉末管濾芯外表面為超細粉末顆粒構成，內部為漸變式粉末顆粒排布燒結而成。如圖3。

圖3

第二次改進實物如圖4。

圖4

4.5 改進效果

2020年4月15 日采用新濾芯后，過濾廢水固體含量平均為58mg/L，均能滿足生產要求。

新濾芯投用后未出現過折斷、裂紋現象，也降低了清洗頻率，由原來的10天洗一次變為60天洗一次，下游相關設備（如高濃度污水外送換熱器E2125AB），清洗頻次由原來的10天清洗一次變為120天清洗一次，降低了職工的勞動強度，減少了清洗費用，也保證了裝置的平穩運行。

5 結語

水漿過濾器是影響MTO裝置急冷水系統穩定運行的重要設備，也擔負著出裝置過濾廢水能否達標的重要使命，其運行效果的好壞不僅關系著整個裝置安全平穩運行，而且還影響裝置的環保指標。本文從發現問題、分析原因著手，通過兩次優化升級，根本上解決了濾棒易斷裂、過濾精度低、運行平穩性差、清洗頻率高等難點問題，改善了過濾器的運行效果，穩定了裝置生產，保障了環保指標，節約了維護成本，為處理同類裝置的相關問題提供了一定的借鑒。