前言

電廠水處理項目很多，主要包括鍋爐給水處理，循環(huán)冷卻水處理，凝結(jié)水處理以及廢水處理等，水作為發(fā)電廠的重要工作介質(zhì)在整個熱力系統(tǒng)中循環(huán)，水質(zhì)的好壞對整個系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)起著至關(guān)重要的作用。比如，熱力發(fā)電廠中,需要大量純水,作為壓水反應(yīng)堆、電廠鍋爐給水之用，純水處理系統(tǒng)出水水質(zhì)直接決定了鍋爐給水水質(zhì)。凝結(jié)水精處理系統(tǒng),對目前的國內(nèi)電廠機組而言，是更為重要的一個輔助系統(tǒng)^[1]。凝結(jié)水精處理系統(tǒng)投運是否正常直接關(guān)系到整個機組的運轉(zhuǎn)。凝結(jié)水精處理系統(tǒng)目的是除去微量溶解礦物質(zhì)和懸浮物，這些物質(zhì)可能在不同情況下與系統(tǒng)中金屬起作用而引起過早的化學(xué)破壞，或沉積于系統(tǒng)中，造成熱力設(shè)備的結(jié)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(tǒng)和凝結(jié)水精處理系統(tǒng)中的應(yīng)用。

鍋爐給水水處理系統(tǒng)

鍋爐給水水處理系統(tǒng)實際上是一套純水生產(chǎn)系統(tǒng)。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(tǒng)，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(zhì)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(xiàn)象，使系統(tǒng)壓差增加，產(chǎn)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(tǒng)需要預(yù)過濾以除去原水中較大粒徑雜質(zhì)和膠體。一般在RO膜前要對原水進(jìn)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(zhì)；二是預(yù)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(zhì)。

圖一 鍋爐給水處理工藝中的顆粒過濾器

很多人認(rèn)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(guān)系到RO膜的使用壽命，關(guān)系到整個鍋爐給水系統(tǒng)的綜合運行成本。目前保安過濾系統(tǒng)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(yīng)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(tǒng)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(zhì)，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(dá)到中止壓差100KPa時（可以設(shè)置為同等條件），PolyKLEAN濾芯的工作時間（使用壽命）遠(yuǎn)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(yōu)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(wěn)，但過濾一段時間后，某品牌濾芯出現(xiàn)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(wěn)，在濾芯使用壽命達(dá)到總體壽命的2/3時，壓差才開始逐步增加，并沒有出現(xiàn)明顯的拐點，此數(shù)據(jù)和我們?yōu)V芯的實驗室數(shù)據(jù)非常吻合。造成二者的在線測試的數(shù)據(jù)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(zhì)堵塞，濾芯內(nèi)部的孔徑迅速被堵死，導(dǎo)致壓差迅速增加，這就是發(fā)生壓差發(fā)生拐點的原因之一。而PolyKLEAN濾芯也為深層過濾，但濾芯內(nèi)部具有“迷宮”式結(jié)構(gòu)，容污量高，因此可以過濾和容納不同粒徑的固體顆粒雜質(zhì)，從而防止濾芯內(nèi)部過早被某種單一粒徑的雜質(zhì)堵死，避免發(fā)生了拐點的現(xiàn)象。到達(dá)后期（試用壽命2/3后），濾芯內(nèi)部仍然有一定的空間容納固體顆粒雜質(zhì)，同時濾芯表面的濾餅層開始發(fā)生作用，從而避免了壓差陡升的現(xiàn)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(shè)計鍋爐給水系統(tǒng)時，將后段的樹脂捕集過濾器和終端過濾器用超濾系統(tǒng)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(tǒng)

圖三為凝結(jié)水處理系統(tǒng)中的顆粒雜質(zhì)過濾過濾器處理單元的示意圖。在凝結(jié)水處理系統(tǒng)中，顆粒雜質(zhì)過濾器也稱為預(yù)過濾器或者前置過濾器。顆粒雜質(zhì)過濾器的目的主要是除去凝結(jié)水中的顆粒雜質(zhì)，試驗室分析發(fā)現(xiàn)大部分凝結(jié)水中的固體顆粒雜質(zhì)分布一般在3~15微米左右分布，而且固體顆粒雜質(zhì)大部分為金屬顆粒物，這些顆粒雜質(zhì)不僅會附著在管道或者設(shè)備內(nèi)表面，引起結(jié)垢，造成設(shè)備失效或者效率降低，而且這些金屬顆粒雜質(zhì)在水中會形成一個動態(tài)平衡，溶解成可溶解懸浮物，在水中一直循環(huán)，造成凝結(jié)水系統(tǒng)中金屬離子含量超標(biāo)。另外，大量的固體顆粒如果沒有經(jīng)過顆粒過濾器，會直接進(jìn)入樹脂交換系統(tǒng)，造成樹脂交換系統(tǒng)過早堵塞，影響樹脂交換系統(tǒng)的使用壽命和再生效果。

圖三 顆粒雜質(zhì)過濾器處理單元

3M CUNO高流量過濾系統(tǒng)介紹

3M CUNO高流量濾芯融合了聚丙烯（PP）熔噴、纖維多重復(fù)合以及專利打摺（見圖四）等先進(jìn)技術(shù)，使單支濾芯最高流量可以達(dá)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(nèi)絕對過濾精度達(dá)到99.9%。同時濾芯采用“O” 型圈密封和獨特的導(dǎo)流管設(shè)計，可以保證過濾效率，杜絕旁漏。

表一  3M CUNO高流量過濾系統(tǒng)特征與好處

此外，由于濾芯的纖維組織疏松，高空隙率增加了雜質(zhì)的容截量，因此濾芯具有深層三維過濾效果，屬復(fù)式深層截留，即較大的顆粒雜質(zhì)被截留在纖維表面，而細(xì)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(shù)據(jù)，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(zhì)的過濾效率也達(dá)到99.5%以上。那就意味在實際應(yīng)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(zhì)。

圖四 3M CUNO高流量過濾濾芯專利水平打褶結(jié)構(gòu)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(tǒng)選型對比，系統(tǒng)流量為2000GPM（約455噸/小時），圖六（a）為選用3M CUNO高流量過濾系統(tǒng)，系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)就節(jié)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(tǒng)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(tǒng)選型對比示意圖

結(jié)論

鍋爐給水保安過濾器推薦具有剛性結(jié)構(gòu)、高容污量的融噴或者其它深度濾芯可以達(dá)到很好的過濾效果，而對于一些高流量、高過濾精度的應(yīng)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(tǒng)的性價比來衡量。