3M電廠水處理系統綜合過濾解決方案
來源：谷騰水網 閱讀：4496 更新時間：2008-11-26 14:32前言
電廠水處理項目很多，主要包括鍋爐給水處理，循環冷卻水處理，凝結水處理以及廢水處理等，水作為發電廠的重要工作介質在整個熱力系統中循環，水質的好壞對整個系統的正常運轉起著至關重要的作用。比如，熱力發電廠中,需要大量純水,作為壓水反應堆、電廠鍋爐給水之用，純水處理系統出水水質直接決定了鍋爐給水水質。凝結水精處理系統,對目前的國內電廠機組而言，是更為重要的一個輔助系統[1]。凝結水精處理系統投運是否正常直接關系到整個機組的運轉。凝結水精處理系統目的是除去微量溶解礦物質和懸浮物，這些物質可能在不同情況下與系統中金屬起作用而引起過早的化學破壞，或沉積于系統中，造成熱力設備的結垢，腐蝕以及過熱器和汽輪機的積鹽，造成效益降低，機械損壞。限于篇幅，本文重點介紹了3M公司CUNO顆粒過濾器在鍋爐補給水處理系統和凝結水精處理系統中的應用。
鍋爐給水水處理系統
鍋爐給水水處理系統實際上是一套純水生產系統。在此套水處理流程中，可能用到顆粒過濾器的的工藝點主要有三個，如圖一所示，第一個是保安過濾系統，無論是地下水還是地表水，總可能含有鐵鋁膠體、硅膠體、有機質膠體以及其它外加助劑形成的膠體，這些都可能沉積在RO膜表面形成膠體污染和膠體污堵現象，使系統壓差增加，產水量降低，脫鹽率下降，反沖困難。因此，為了提高RO 膜的使用性能，提高膜的使用壽命，RO系統需要預過濾以除去原水中較大粒徑雜質和膠體。一般在RO膜前要對原水進行兩重過濾。一是粗濾，采用沙濾或者沉淀方法去除原水中大顆粒雜質；二是預濾，即保安過濾器，采用濾芯或者濾袋以除去原水中小顆粒雜質。
圖一 鍋爐給水處理工藝中的顆粒過濾器
很多人認為保安過濾的選擇非常簡單，其實不然，因為保安過濾器的過濾性能直接關系到RO膜的使用壽命，關系到整個鍋爐給水系統的綜合運行成本。目前保安過濾系統使用融噴濾芯較多，這主要是由于融噴濾芯的性價比較好，容易控制過濾成本，但是不同供應商濾芯的性能相差較大。圖二為3M公司PolyKLEAN融噴濾芯和某品牌融噴濾芯在某客戶純水系統中作為保安過濾器的使用壽命與壓差對比圖。從過濾意義講，使用壽命可以通過濾芯使用壽命和壓差來表示。即濾芯工作一段時間后，由于濾芯過濾了固體雜質，造成濾芯壓差逐步上升，從而其使用壽命也開始減少。從圖二可以看出，在達到中止壓差100KPa時（可以設置為同等條件），PolyKLEAN濾芯的工作時間（使用壽命）遠大于與某品牌濾芯，是后者的2.4倍。說明了3M PolyKLEAN濾芯的過濾性能明顯優于后者。
從圖二中還可以看出，在過濾初始階段，二者壓差增加都非常低而且非常平穩，但過濾一段時間后，某品牌濾芯出現拐點，壓差陡升，而且隨時間的增加壓差增加非常迅速，而PolyKLEAN濾芯的壓差增加一直非常平穩，在濾芯使用壽命達到總體壽命的2/3時，壓差才開始逐步增加，并沒有出現明顯的拐點，此數據和我們濾芯的實驗室數據非常吻合。造成二者的在線測試的數據差異的原因在于：雖然二者都是深層過濾濾芯，但是某品牌濾芯孔徑較少，容污量低，濾芯一旦被一定粒徑的固體顆粒雜質堵塞，濾芯內部的孔徑迅速被堵死，導致壓差迅速增加，這就是發生壓差發生拐點的原因之一。而PolyKLEAN濾芯也為深層過濾，但濾芯內部具有“迷宮”式結構，容污量高，因此可以過濾和容納不同粒徑的固體顆粒雜質，從而防止濾芯內部過早被某種單一粒徑的雜質堵死，避免發生了拐點的現象。到達后期（試用壽命2/3后），濾芯內部仍然有一定的空間容納固體顆粒雜質，同時濾芯表面的濾餅層開始發生作用，從而避免了壓差陡升的現象，延長了濾芯的使用壽命。
圖二 PolyKLEAN濾芯與某品牌濾芯性能對比
近來很多工程公司在設計鍋爐給水系統時，將后段的樹脂捕集過濾器和終端過濾器用超濾系統代替。限于篇幅，這里不再討論二者之間差別。
前置過濾器-冷凝水處理系統
圖三為凝結水處理系統中的顆粒雜質過濾過濾器處理單元的示意圖。在凝結水處理系統中，顆粒雜質過濾器也稱為預過濾器或者前置過濾器。顆粒雜質過濾器的目的主要是除去凝結水中的顆粒雜質，試驗室分析發現大部分凝結水中的固體顆粒雜質分布一般在3~15微米左右分布，而且固體顆粒雜質大部分為金屬顆粒物，這些顆粒雜質不僅會附著在管道或者設備內表面，引起結垢，造成設備失效或者效率降低，而且這些金屬顆粒雜質在水中會形成一個動態平衡，溶解成可溶解懸浮物，在水中一直循環，造成凝結水系統中金屬離子含量超標。另外，大量的固體顆粒如果沒有經過顆粒過濾器，會直接進入樹脂交換系統，造成樹脂交換系統過早堵塞，影響樹脂交換系統的使用壽命和再生效果。
圖三 顆粒雜質過濾器處理單元
3M CUNO高流量過濾系統介紹
3M CUNO高流量濾芯融合了聚丙烯（PP）熔噴、纖維多重復合以及專利打摺（見圖四）等先進技術，使單支濾芯最高流量可以達到110噸/小時，賦予濾芯高精度、高效率、高流量、深層過濾、使用周期長等特點，濾芯在1-70μm范圍內絕對過濾精度達到99.9%。同時濾芯采用“O” 型圈密封和獨特的導流管設計，可以保證過濾效率，杜絕旁漏。
表一 3M CUNO高流量過濾系統特征與好處
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特征 |
好處 |
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單只濾芯最高流量達110噸/小時 |
過濾系統小，系統初期投入低 |
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專利水平打褶結構 |
高流量、使用壽命長、過濾成本低 |
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緊湊設計 |
過濾系統小，初期投入低 |
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絕對過濾精度 |
保證過濾品質 |
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操作簡單 |
無安裝工具要求，更換時間短 |
此外，由于濾芯的纖維組織疏松，高空隙率增加了雜質的容截量，因此濾芯具有深層三維過濾效果，屬復式深層截留，即較大的顆粒雜質被截留在纖維表面，而細微顆粒則被捕捉于濾材深層中，因此濾芯的過濾效率具有梯度過濾效果。如圖五為3M CUNO高流量濾芯HF004型號濾芯的過濾效率數據，HF004宣稱精度和過濾效率為在5微米時為99.9%，但是從圖五中可以看出，HF004濾芯在測試過程中，5微米的過濾效率大于99.9%，而且對3微米顆粒雜質的過濾效率也達到99.5%以上。那就意味在實際應用中，3M CUNO高流量濾芯可以過濾比宣稱精度還小的固體顆粒雜質。
圖四 3M CUNO高流量過濾濾芯專利水平打褶結構示意圖
圖五 3M CUNO高流量濾芯過濾效率圖表
圖六為同一案例的不同過濾系統選型對比，系統流量為2000GPM（約455噸/小時），圖六（a）為選用3M CUNO高流量過濾系統，系統大小為：濾芯7支，濾筒直徑為24英寸；圖六（b）為某公司折疊濾芯，系統大小為：濾芯85支，濾筒直徑為30英寸；圖六（c）為某公司深度濾芯，系統大小為：濾芯120支，濾筒直徑為36英寸；比較而言，僅初期投入這項，3M過濾系統就節約了大約40%的成本。更換7支3M CUNO高流量濾芯僅需15分鐘，而傳統濾芯可能需要4個小時以上的時間，3M CUNO高流量濾芯大大降低了停車時間。
圖六 不同過濾系統選型對比示意圖
結論
鍋爐給水保安過濾器推薦具有剛性結構、高容污量的融噴或者其它深度濾芯可以達到很好的過濾效果，而對于一些高流量、高過濾精度的應用，3M CUNO高流量濾芯是個很好的選擇。另外，過濾器運行成本不是由濾芯的價格，而是由整個過濾系統的性價比來衡量。
