凝结水过滤

一、过滤法。凝结水中所含的悬浮物和金属腐蚀产物，可在混床除盐前用过滤方法除去，以保证混床设备的有效运行。目前，电厂中使用的过滤设备，有覆盖过滤器和电磁过滤器两种。

    1．覆盖过滤器。凝结水处理的前置过滤设备，多采用纤维素(纸粉)覆盖过滤器。它的作用是除掉凝结水中的铁、铜氧化物和一些机械杂质，以保护混床不受污染。

    (1) 结构。覆盖过滤器可分为本体和过滤元件两部分，如图13-11所示。

    *部分是过滤器本体。它是由上封头8和筒体9组成。

    上封头的顶部中间位置为出水管，与出水管相连处装有出水集水漏斗3，集水漏斗上部为空气集聚区，做为反洗爆膜用。

    过滤器的筒体是由圆筒和锥体焊接而成的。圆筒四面上下对称共开有八个窥视孔7。在锥体进口上端装有蘑菇形水分配器1，分配器上开有透水孔，可使水流均匀平稳上升。

    第二部分过滤元件。过滤元件是由滤元2、多孔板和定位圈网组成。

    滤元是由不锈钢或工程塑料(聚砜)制成的管件，管件外表有许多条凸齿和齿槽。在每条齿槽中开有许多直径为3毫米的小孔，而这些小孔的齿槽的上下部位是不均匀分布的。上部的孔距大，孔数少；下部的孔距小，也数多。要过滤的水就是从这些小孔进入滤元管内，再流向出水集水漏斗。此外，在滤元凸齿上刻有螺纹，并沿着螺纹绕有直径为0.4毫米的不锈钢丝，丝距为0.3毫米。

    多孔板是用上下面均衬有橡胶的钢板制成，钢板上有许多孔，滤元的上端就吊装在多孔板的孔上。这样，多孔板既可以起固定滤元的作用，又可以起划分过滤区和出水区的作用。

    定位圈网是用2毫米厚的扁网焊成，网的圈数与多孔板的孔数相对称。滤元的下端就固定在圈网上，以减少滤元的运行中的摆动。

    (2) 运行操作。覆盖过滤的运行操作，分为：铺膜、过滤和反冲爆膜。

    1) 铺膜。先有铺料箱内放入一定量的水，再加入滤料，并搅拌成2%左右的悬浊液。然后利用铺料泵把滤料悬浊液打入灌满水的过滤器内，当此悬浊液流经滤元时，就有一部分滤料铺在滤元上，其余悬浊液又回到铺料箱内。这样反复循环铺料，就能在滤元上铺一层滤膜。一般滤膜厚度为3~5毫米。

    铺膜的流速应先慢后快：铺膜开始阶段的流速，应保持在2.5~3.0米/时；待滤膜初步形成后，可逐步提高流速至5~10米/时。这可以起压实滤膜的作用。

    正常情况下，滤料成膜时间为15~20分钟，从铺膜开始到压实完结约需30~40分钟。

    2) 过滤。当膜铺完后，将铺料循环系统转换至过滤运行，应保持过滤器内有水流动，以防止滤膜因失水而脱落。投入运行前，应排掉系统内和设备内的死角所沉积的滤料，待出水合格后，即可投入运行。

    运行初期，滤膜阻力很小，过滤器的出、入口之间的压差为0.1~0.5公斤/厘米2。随着过滤器的运行，滤膜截留的杂质逐渐增加，滤膜也被进一步压实，其阻力逐渐增大。当过滤器出、入口之间的压差达到1.5~2.0公斤/厘米2时，或出水的含铁量超过规定标准时，即认为滤膜失效，应停止运行。

    3) 反冲爆膜。过滤器失效后，应将过滤器从运行系统中隔绝出来，然后采用“空气自压缩膨胀法”爆膜。这种方法就是利用集水漏斗上部被压缩的空气和滤元上部被压缩的空气，突然膨胀来冲击滤膜，使滤膜破碎脱落，然后清洗滤元。其操作方法如下：

    关闭过滤器出水门，打开进水门，利用进水压力压缩过滤器内的空气，约3~5分钟后，待过滤器内各部分压力均匀时，关闭进水门。然后突然全开放气门、排渣门，进行爆破和排渣。后，利用反冲洗水对滤元进行反冲洗。如果爆膜一次不干净，还可以重复多次直至滤元基本上冲洗干净为止。此时，过滤器又处于铺料前的准备阶段。

    我国自行设计和制造的200吨/时纤维素覆盖过滤器，运行效果比较。当过滤器进水含铁量在50ppb以下时，其出水中含铁量均小于10ppb。特别在机组启动初期，凝结水中杂质较多时，酸辣过滤器更能显出它在系统中过滤除铁的重要作用。

    2．电磁过滤器。电磁过滤器是利用电磁作用，除去水中含铁物质和某些非铁磁性杂质的一种水处理设备。

    (1) 结构。电磁过滤器是由通水筒体、电磁线圈和屏蔽罩等组成，图13-12电磁过滤器的结构示意。

    通过筒体1是由奥氏体钢制成的，筒壁上部有对开的两个窥视孔2，筒体内的下部是过滤层，过滤层是由软磁性材料制成的铁球(直径6~6.5毫米)所组成，滤层高度为1000毫米。通水筒体内的进水装置3为支撑铁球填料的缝隙式布水装置。它的出水装置4为直筒插入式结构。直筒段有条形缝隙槽，直筒的下端圆板上开有许多直径为5毫米的小孔，防止冲洗时，铁球被冲出。

    过滤器通水筒体插在电磁线圈5中间，线圈外，套有屏蔽罩6，它起着减少设备外部漏磁和帮助线圈抽风散热作用。

    (2) 运行操作。当电磁线圈通过直流电时，则产生电磁场。电磁场使过滤器筒体内的铁球磁化，并使铁球产生很强的磁感应强度。当被处理的水自下而上的通过铁球层时，水中含铁物质即被磁化的铁球所吸着，达到净化的目的。当电磁过滤器运行一定时间后，铁球继续吸着含铁物质的能力降低，出口水中含铁量逐渐增加。当出口水中的含铁量超过一定值时，应停止运行，洗去铁球表面吸着的含铁物质。

    清洗时，先关闭出水门，再断开直流电源并进行去磁，使铁球和吸着的含铁物质的剩磁减到小。然后，以较大流量的水自下而上冲洗球层，使小球浮动起来，将已失去磁性的含铁物质从球的表面脱离开来，随冲洗水一起排出过滤器。冲洗时间约为20~60秒。冲洗结束后，电磁过滤器又可以再次投入运行。

    操作时应特别注意，电磁过滤器停止运行时，先关闭出水门，后切断线圈电源；启动时，先接通线圈的直流电源，再开出水门。

    电磁过滤器的除铁效果与机组运行工况、启动前机组停用保护状况等因素有关。机组在正常运行条件下，除铁效率在90%以上，出口含铁量为10ppb以下。

    电磁过滤器的设备小、效率高、操作简单，可用于较高温度的水处理。因此，它可以设置在除氧器以后。目前，这种设备在我国电厂中已开始用做凝结水处理的前置过滤器。

二、混合离子交换法

凝结水是由蒸汽凝结而成，虽然它的水质纯度比较高，但是仍然不能满足高参数锅炉或直流炉对给水水质的要求。为了进一步除去凝结水中的盐类，常采用混合床离子交换器(即混床)处理。

    目前，在我国凝结水处理系统中，主要是采用H—OH型混床。在用NH3或N2H4处理给水的发电厂中，从运行的经济性考虑也有用NH4—OH型混床的。

    1．NH4—OH型混床。阳树脂为RNH4、阴树脂为ROH的混床，叫做铵-氢氧型混床(NH4-OH型混床)。

    (1) 为什么要采用NH4-OH型混床。在热力发电厂中为防止汽水系统的腐蚀，常分别在化学补给水管和除氧器下降管的部位向水中加入NH3或N2H4(联氨)。这些挥发性药品除一部分发生作用外，其余部分均以NH3的形式进入凝结水中。当这种含NH3的凝结水，通过氢-氢氧型混床时，便同RH树脂发生下列反应：

RH+→RNH4+H+

    混床中RH树脂，全部转换为RNH4以后，凝结水中的就要穿过树脂层随水流出。由于出水中有，就会使水的导电度升高。当出水导电度超过标准时，H-OH型混床应停止运行。显然凝结水中NH3含量较高时，H-OH型混床运行周期很短，再生次数频繁，酸、碱耗大。为了防止汽、水系统的腐蚀，又不得不向给水中再加NH3，这样运行很不经济。

    为了延长混床的运行周期，降低水处理成本，当混床运行到RH树脂全部转换为RNH4时，继续运行。此时交换器内的阳树脂为RNH4型；因为凝结水中酸根含量很少，所以交换器内的阴树脂绝大部分仍是ROH。在这种情况下，混床即为NH4-OH型混床。这种混床运行时，其反应按下式进行：

RNH4+Na+→RNa+

ROH+→RHSiO3+OH-

    从上述交换反应中可以看出，采用NH4-OH型混床运行时，有两个特点：一是出口水中含有NH3(或NH4OH)，因而给水系统中不需要再加氨；二是正常情况下，凝结水中的Na+等金属离子和等酸根离子含量很少，所以NH4-OH型混床运行周期长。一般NH4-OH型混床比H-OH型混床运行周期增加5~10倍。

    (2) NH4-OH型混床树脂的再生问题。铵-氢氧型混床的设备和运行操作；与一般混床基本相同。但是，NH4-OH型混床树脂的再生效果要求较高。为此，我们着重讨论一下NH4-OH型混床树脂的再生问题。

    用NH4-OH型混床处理凝结水，要求树脂再生必须*。实验和理论计算表明，再生后的阳树脂中RNa树脂的残留量应在0.5%以下(或者是RNH4树脂应在99.5%以上)；再生后的阴树脂中RCl树脂残留量应在5%以下(或者是ROH树脂应在95%以上)。否则，出水多含量和导电度都会较高。

    NH4-OH型混床树脂再生的顺序为：首先是阴、阳树脂分层，然后阴、阳树脂分别再生，后分别对阴、阳树脂进行氨循环。

    *步是使阴、阳树脂分层*，如果分层不*，当阴树脂用NaOH再生时，混杂在阴树脂中的阳树脂，就会转变为RNa树脂，当阳树脂用HCl再生时，混杂在阳树脂中的阴树脂，就会转变为RCl树脂，这样就会降低树脂再生效果。因此，阴、阳树脂分层是否*，是提高树脂再生效果的关键问题。

    阴、阳树脂分层有许多方法，这里我们介绍体外再生浮选法。这种方法是将失效的树脂从运行的交换器内转移到的再生器(体外再生器)内，然后向再生器内通入10~16%的氢氧化钠溶液(其比重为1.11~1.18)浸泡，由于阴树脂的比重小于1.11，所以阴树脂浮起，由于阳树脂比重大于1.2，所以阳树脂沉在NaOH溶液底部。待阴、阳树脂*分层后，将上部的阴树脂送至阴再生器内，然后对阴树脂进行清洗。

    第二步是阳树脂的酸再生。先清洗阳树脂，然后将盐酸(或硫酸)再生液通过被NaOH溶液转成为RNa的树脂层，使RNa树脂转变为RH树脂，然后清洗阳树脂。

    第三步是用0.5~1.0%的氨水，分别对阴再生器内的ROH树脂层和阳再生器内的RH树脂层进行循环处理，使阴树脂层中混有少量的RNa树脂转变为RNH4，使RH树脂转变为RNH4树脂。这一步通常称为氨化处理。

    用NH4-OH型混床运行时，凝结水中不应漏入生水。因为生水含盐量大，会使混床出水中的增多，引起汽水系统中铜部件的腐蚀。另外，还应有备用的H-OH型混床，用以调节NH4-OH型混床处理后的凝结水的pH值。

    2．无前置空气擦洗混床。目前，我国凝结水处理系统中已开始采用无前置体外再生空气擦洗高流速混床。这种混床内装的是我国生产的大孔型阴、阳树脂。混床前取消了过滤设备，运行流速为120米/时左右。无前置混床既能除掉凝结水中氧化铁等悬浮物，又能除掉水中可溶性的盐类，出水水质较好。用这种设备处理水，在正常情况下，出水导电度为0.09~1.0微姆/厘米，含钠量为2~3毫克/升，SiO2含量约为5微克/升，含铁量约为5微克/升。

    无前置空气擦洗混床与一般体外再生混床相比，在结构上是相同的，仅是在树脂再生操作中增加了空气擦洗的工艺，也就是在每次再生前，均对树脂进行空气擦洗，以例清除树脂表面的氧化铁等悬浮物。

    空气擦洗是在再生器内进行的。当树脂从运行的交换器内全部转移到再生器内以后，将再生器内的水位降至树脂层上200毫米左右，关闭排水门按以下步骤进行空气擦洗：

    (1) 全开进空气门，鼓入压缩空气2分钟左右，关闭进空气门；

    (2) 开进水门和排水门，以每小时20~30米的流速，从上至下的淋洗树脂3~5分钟。

    重复上述空气擦洗操作，直至淋洗排水澄清为止。

无前置高流速混床，由于取消了前置过滤器，因而简化了凝结水处理系统，减少了设备操作，也减少了系统的阻力，节省了动力消耗。