粉末树脂过滤器压差过高的原因及解决方法

３．２加强粒径检测 不同时间段粉末树脂样品粒度下限分析结果及过
滤器初始压差见表３。由表３可知，粉末树脂粒径过 小也是造成压差过高的主要原因，所以应加强对入厂 前粉末树脂原料粒径的检测，控制５ ｓｚｍ以下粉末树 脂比例在合格范围之内，避免使用不合格的粉末树脂。
粘度系数；“为滤速；ｍ为孑Ｌ隙率；ＩＤ为液体密度；ｇ为
重力加速度；ｄ。为滤料的当量粒径；Ｌ为滤层高度。
由式（１）可见，滤层水头损失与过滤速度（即滤元
流通量）成正比，与滤层厚度（即铺膜量）成正比，与滤
料（即粉末树脂和纤维粉）粒径的平方成反比，滤层孑Ｌ
隙率的减小也会明显增大水头损失。
在过滤器运行的前期以至中期，由于悬浮物沉积
粉末树脂过滤器 压差过高的原因及解决方法
李 鹏１，田文华１，梁建民２，和慧勇１，杨宝红１，贾予平１
１．西安热工研究院有限公司，陕西西安７１００３２ ２．华能铜川电厂，陕西铜川 ７２７１００
［摘
要］ 对影响粉末树脂覆盖过滤器运行阻力因素进行的理论分析袁明，过滤器压差增加过快
的主要原因是进水悬浮物含量高、小粒径粉末树脂的比例大以及滤元受到污染。对此，
一 －
ＬＩ Ｐｅｎ９１，ＴＩＡＮ Ｗｅｎｈｕａｌ，ＬＩＡＮＧ Ｊｉａｎｍｉｎ２，ＨＥ Ｈｕｉｙｏｎ９１， ＹＡＮＧ Ｂａｏｈｏｎ９１．ＪＩＡ Ｙｕｐｉｎ９１
Ｉ．Ｘｉ’ａｎ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｃｏ Ｌｔｄ，Ｘｉ’ａｎ ７１００３２，Ｓｈａａｎｘｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，ＰＲＣ ２．Ｈｕａｎｅｎｇ Ｔｏｎｇｃｈｕａｎ Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｔ，Ｔｏｎｇｃｈｕａｎ ７２７１００，Ｓｈａａｎｘｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，ＰＲＣ
滤膜对凝结水精处理进口水样中悬浮物进行截留；（２） 在连续变体视显微镜下观察悬浮物；（３）采用扫描电子 显微镜和能谱分析仪测定悬浮物的物化性质；（４）采用 激光粒度分析仪测定悬浮物粒度。
发
２·２ ２０进年０８筹１月浮对０篙过过滤器 滤进 器水进的椭悬悬浮浮物物进进行行了了显显微微橐莱
观察、物化性质测定以及定量测定，结果见图１和表１。 论ｍ４：－－
量和过滤时间成线性正相关。
万方数据
当过滤器运行至后期时，随着悬浮物沉积总量的 增大，滤层密实度增加，孔隙率将进一步减小，这时的 水头损失将随着过滤时间的增加而急剧增大。
１．２滤元水头损失 对线绕式清洁滤元而言，滤元引起的水头损失（清
洁滤元的初始压差）源于纤维线按照一定规则紧密缠 绕后产生的阻力，主要与绕线材料的选择、缠绕方式及 紧密程度、绕线缠绕的厚度等因素有关。
图ｓ爆膜后滤元的聚丙烯纤维滤丝电镜照片（外层）
从外观上看，爆膜后滤元外层纤维滤丝悬浮物沉 积较多，内层纤维滤丝局部有黄色沉积物。通过对这 些沉积物进行扫描电镜和能谱分析可知，外层纤维滤 丝上的沉积物主要为铁的氧化产物或单质元素以及少 量的铝的氧化产物或者单质元素，内层纤维丝上的沉 积物主要为铁的氧化产物以及少量Ｍｎ、Ｓｉ、ＡＩ、Ｆｅ、Ｏ 等元素组成的化合物或者单质元素。
２．３粉末树脂粒度 ２００８年１０月对该电厂所用进口ＮＨ￥／ＯＨ一型混
合粉末树脂进行粒度分析，结果见图３。此类树脂技 术指标要求见表２。
１０ ９ ８ 零７ 格６ 隶５ ｇ４ 嚓３ ２ １
图３粉末树脂粒度分布曲线
４
日期 图２凝结水精处理系统进水Ｆｅ含量变化
表２水处理用ＮＨ≯／ＯＨ一型混合粉末树脂技术要求‘４１％
图１进水悬浮物显微照片（３６×）
热 力 发 电
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表ｌ进水悬浮物能谱分析结果
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合计 ｍＯ ∞ 加Ｏ ∞ ｍＯ ∞
①图谱１、２、３分别表示扫描电镜分析中所选取的不同位点。
万方来自百度文库据
粉末树脂覆盖过滤器（简称过滤器）在直接空冷机 组凝结水精处理系统使用较多口］。运行情况表明，使 用粉末树脂覆盖过滤器的机组普遍存在过滤器因运行 压差增加过快造成频繁解列的现象ｎ］。以陕西某电厂 ２×６００ Ｍｗ机组为例，每台机组配备３台过滤器，每 台过滤器设计的正常出力为８００ ｍ３／ｈ，而实际出力仅 为３００～４００ ｍ３／ｈ时过滤器进出口压差即超标，导致 运行周期仅为１５天左右，达不到运行周期≥２１天的 设计值。为此，在现场试验的基础上，通过分析找出了 过滤器运行压差增加过快的原因并提出了相应的解决 方案。该方案实施后，对降低进水腐蚀产物含量，降低 过滤器运行压差，延长过滤器运行周期具有明显效果。
可进行有效的机组停用保护，控制小粒径粉末树脂的比例以及对受到污染的滤元直接
予以更换或进行化学清洗。陕西某电厂２×６００ ＭＷ机组实施上述措施后，粉末树脂覆
盖过滤器运行压差和运行周期已能满足机组运行要求。
［关 键词］ 直接空冷机组；粉末树脂；覆盖过滤器；滤元；压差；悬浮物；污染
［中图分类号］ ＴＭ６２１．８
造成进水中铁含量过高的原因如下： （１）机组安装工期较长且凝汽器设备未进行保护， 致使设备长期暴露在空气中，造成铁的氧腐蚀。 （２）调试运行阶段系统中冲洗下来的泥沙铁屑存 积在排气装置热井内，如不及时清理或者清理不彻底 时，机组运行时即被带入凝结水中，使过滤器的进水铁 含量增加。 （３）正常运行中庞大的负压系统难免漏入空气且 泄漏点不易查找，造成凝结水中Ｏ：和ＣＯｚ含量较高 而引起铁的氧化腐蚀；在运行中由于负荷变动，引起汽 水管道中腐蚀产物脱落，使得水系统带铁严重。
从图１可见，滤膜表面有一层黄色悬浮物以及粒 度不同的颗粒物。通过扫描电镜和能谱分析可知，其 中主要是铁的氧化产物，其次是硅的化合物。图２显 示了陕西某电厂２号机组２００９年２月１８日至２月２６ 日期间凝结水精处理系统进水Ｆｅ含量的变化。
分析认为，进水铁含量高是造成过滤器运行压差 增加过快的最主要原因。
［Ｓｔ献标识码］ Ａ
［文章编号］ １００２—３３６４（２０１０）０７—００９０一０５
ＩＤＯｌ编号］ １０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２—３３６４．２０１０．０７．０９０
ＣＡＵＳＥＳ ＬＥＡＤＩＮＧ Ｔｏ ＲＡＰＩＤ ＩＮＣＲＥＡＳＥ ＯＦ ＰＲＥＳＳＵＲＥ ＤＩＦＦＥＲＥＮＣＥ
ＩＮ ＰＯＷＤＥＸ ＡＮＤ ＳＯＬＵＴＩＯＮ ＭＥＴＨｏＤ ＴＨＥＲＥＯＦ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｏｒｉｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ ｕｐｏｎ ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｉｎ ｔｈｅ Ｐｏｗｄｅｘ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃａｕｓｅｓ ｌｅａｄｉｎｇ ｔＯ ｒａｐｉｄ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｉｎ ｔｈｅ Ｐｏｗｄｅｘ ａｒｅ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ：ｔｈｅ ｃｏｎ— ｔｅｎｔ ｏｆ ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ ｍａｔｔｅｒ ｉｎ ｉｎｆｌｕｅｎｔ ｗａｔｅｒ ｉｓ ｈｉｇｈ，ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ｏｆ ｓｍａｌｌ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ｉｎ ｐｏｗｄｅｒｅｄ ｒｅｓ— ｉｎ ｉｓ ｌａｒｇｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔｓ．Ｆｏｒ ｔｈｉｓ，ｓｏｍｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｓｈｕｔ—ｄｏｗｎ ｅ— ｑｕｉｐｍｅｎｔ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｃａｎ ｂｅ ｕｔｉｌｉｚｅｄ，ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ｏｆ ｓｍａｌｌ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ｉｎ ｔｈｅ ｐｏｗｄｅｒｅｄ ｒｅｓｉｎ ｂｅｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｗｉｔｈｉｎ ａ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｒａｎｇｅ，ｔｈｅ ｐｏｌｌｕｔｅｄ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｂｅｉｎｇ ｃｈｅｍｉｃａｌｌｙ ｃｌｅａｎｅｄ ｏｒ ｒｅ—
ｐｌａｃｅｄ．Ａｆｔｅｒ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ａｂｏｖｅ—ｍｅｍｔｉｏｎｅｄ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｎｔｏ ２×６００ ＭＷ ｕｎｉｔｓ ｉｎ ｏｎｅ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔ ｏｆ Ｓｈａａｎｘｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，ｔｈｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ ｐｅｒｉｏｄｉｃ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｗｄｅｘ ａｌｒｅａｄｙ
在滤层表面，使孔隙率变小，这时滤层的水头损失可以
用Ｉｖｅｓ经验公式口］计算：
ｈｎ：ｈｆ，ｏ＋＿Ｋ—ｕｐｏｔ
（２）
１一ｍｏ
式中：ｔ为运行时间；矗“为ｔ时刻滤层的水头损失；１００为
原水悬浮杂质含量；ｍ。为树脂层初期孔隙率；Ｋ为比
例系数。
式（２）表明，有悬浮物沉积的滤层其水头损失除与
清洁滤层的初始水头损失有关外，还与进水悬浮物含
对于投运后的滤元，其水头损失与滤层水头损失 变化趋势相似。随着悬浮颗粒在滤元上不断被粘附和 沉积，滤元的孔隙率变小，水头损失将随着运行时间的 增加线性增大。在过滤器运行后期，滤元水头损失的 增加速度将随着运行时间快速增加。另外，随着滤元 受污染程度的不断加深，受污染滤元的初始压差将不 断增加。
２过滤器运行压差增加过快的原因 分析
发电技术论坛一热力发电．二。一
Ｄ＾ｖ＿ｆ；＾，ｔｒ｝ 第｛；卷第，期。；
磬一 。二譬
＝＝＝＝；＝≈＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝自＝＝＝＝＝≈ 基金项目：华能集团公司２００７年科技开发资助项目（ＨＮＫＪ０７一Ｇ１３）
作者简介：李鹏（１９７９一），男，工学硬士，现为西安热工研究院有限公司助理工程师，从事电站凝结水精处理及中承回用等方面的技术研发。 Ｅ—ｍａｉｌ：ｌｉｐｅｎｇｓｔ９ｔｐｒｉ．ｃｏｍ．ｃｎ
ｃａｎ ｓａｔｉｓｆｙ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｕｎｉｔｓ ｉｎ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｄｉｒｅｃｔ ａｉｒ—ｃｏｏｌｅｄ ｕｎｉｔ；ｐｏｗｄｅｒｅｄ ｒｅｓｉｎ；Ｐｏｗｄｅｘ；ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔ；ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ；ＳＵＳ— ｐｅｎｄｅｄ ｍａｔｔｅｒ；ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ
分别对清洁滤元和现场爆膜后滤元上的聚丙烯纤 维滤丝进行分析，结果见图４和图５。
图４清洁滤元的聚丙烯纤维滤丝电镜照片
该电厂机组已正式投运近两年，系统残留的杂质 以及腐蚀产物被逐渐排出，加上停机检修时对凝汽器 热井等处沉积的腐蚀产物进行了彻底清理，所以目前 凝结水水质得到了明显改善。２００９年６月～８月运行 数据显示，凝结水中铁含量基本维持在２０ ｕｇ／Ｌ左右， 过滤器因为运行压差增加过快造成频繁解列的现象已 经消失。
项目 粒度范围（３０～１５０卢ｍ） 上限粒度（＞１５０／Ｊｍ） 下限粒度（＜５ ｐｍ）
技术要求 ≥９０．０ ≤３．０ ≤１．０
由图２可见，凝结水精处理系统进水Ｆｅ平均含量 为６１／．ｔｇ／Ｌ，是粉末树脂覆盖过滤器进水指标（≤１５ ／ｚｇ／Ｌ）的４倍；出水Ｆｅ含量的平均值为５｝ｔｇ／Ｌ，过滤 器截留的Ｆｅ量为５６肛ｇ／Ｌ。与此同时，过滤器出力为 ４００ ｍ３／ｈ，这样１５天后截留量将累积达到８．１ ｋｇ，折 合为铁氧化物数量更大，如此大量的Ｆｅ氧化物进入过 滤器，将会污堵滤层以及滤元的孔道，造成孔隙率下 降，使运行压差大幅度增加。
过滤器运行压差影响因素
过滤器运行压差即水流通过滤元时产生的水头损 失，它包括覆盖滤层的水头损失和滤元的水头损失两 部分。
１．１覆盖滤层水头损失
过滤器刚开始运行时，覆盖的粉末树脂未粘附悬
浮物，滤层的水头损失可用Ｃａｒｍｅｎ—Ｋｏｚｅｎｙ公式计
算‘２１： ｈｆ＇０：堡丛掣也
（１）
ｐｇａ；ｍ
式中：ｈ∽为运行初期滤层的水头损失；卢为水的动力
萑蕖差１℃部㈡粤 万方数据
由图３可知，粒度＞１５０／ｘｍ的树脂占到９．１３％， 粒度＜５弘ｍ的树脂占到４．０３％，明显高于标准中规 定的要求。对运行压差影响最大的是小粒径树脂的比 例，这是因为小粒径树脂容易占据大颗粒树脂之间的 孔道，减小滤层的孔隙率，使过滤器的运行压差大幅度 增加。 ２．４滤元清洁程度
２．１试验仪器及方法 试验仪器包括： （１）激光粒度分析仪（￥３５００型，美国）； （２）扫描电子显微镜（ＦＥＩ Ｑｕａｎｔａ ４００型，荷兰）； （３）能谱分析仪（ＯＸＦＯＲＤ ＩＮＣＡ型，英国）； （４）连续变体视显微镜（ＮＴＢ～２Ｂ型，宁波永新）。 试验方法及步骤：（１）用孔径为０．４５弘ｍ的微孔