3M电厂水处理系统综合过滤解决方案
来源：谷腾水网 阅读：3811 更新时间：2008-11-26 14:32前言
电厂水处理项目很多，主要包括锅炉给水处理，循环冷却水处理，凝结水处理以及废水处理等，水作为发电厂的重要工作介质在整个热力系统中循环，水质的好坏对整个系统的正常运转起着至关重要的作用。比如，热力发电厂中,需要大量纯水,作为压水反应堆、电厂锅炉给水之用，纯水处理系统出水水质直接决定了锅炉给水水质。凝结水精处理系统,对目前的国内电厂机组而言，是更为重要的一个辅助系统[1]。凝结水精处理系统投运是否正常直接关系到整个机组的运转。凝结水精处理系统目的是除去微量溶解矿物质和悬浮物，这些物质可能在不同情况下与系统中金属起作用而引起过早的化学破坏，或沉积于系统中，造成热力设备的结垢，腐蚀以及过热器和汽轮机的积盐，造成效益降低，机械损坏。限于篇幅，本文重点介绍了3M公司CUNO颗粒过滤器在锅炉补给水处理系统和凝结水精处理系统中的应用。
锅炉给水水处理系统
锅炉给水水处理系统实际上是一套纯水生产系统。在此套水处理流程中，可能用到颗粒过滤器的的工艺点主要有三个，如图一所示，第一个是保安过滤系统，无论是地下水还是地表水，总可能含有铁铝胶体、硅胶体、有机质胶体以及其它外加助剂形成的胶体，这些都可能沉积在RO膜表面形成胶体污染和胶体污堵现象，使系统压差增加，产水量降低，脱盐率下降，反冲困难。因此，为了提高RO 膜的使用性能，提高膜的使用寿命，RO系统需要预过滤以除去原水中较大粒径杂质和胶体。一般在RO膜前要对原水进行两重过滤。一是粗滤，采用沙滤或者沉淀方法去除原水中大颗粒杂质；二是预滤，即保安过滤器，采用滤芯或者滤袋以除去原水中小颗粒杂质。
图一 锅炉给水处理工艺中的颗粒过滤器
很多人认为保安过滤的选择非常简单，其实不然，因为保安过滤器的过滤性能直接关系到RO膜的使用寿命，关系到整个锅炉给水系统的综合运行成本。目前保安过滤系统使用融喷滤芯较多，这主要是由于融喷滤芯的性价比较好，容易控制过滤成本，但是不同供应商滤芯的性能相差较大。图二为3M公司PolyKLEAN融喷滤芯和某品牌融喷滤芯在某客户纯水系统中作为保安过滤器的使用寿命与压差对比图。从过滤意义讲，使用寿命可以通过滤芯使用寿命和压差来表示。即滤芯工作一段时间后，由于滤芯过滤了固体杂质，造成滤芯压差逐步上升，从而其使用寿命也开始减少。从图二可以看出，在达到中止压差100KPa时（可以设置为同等条件），PolyKLEAN滤芯的工作时间（使用寿命）远大于与某品牌滤芯，是后者的2.4倍。说明了3M PolyKLEAN滤芯的过滤性能明显优于后者。
从图二中还可以看出，在过滤初始阶段，二者压差增加都非常低而且非常平稳，但过滤一段时间后，某品牌滤芯出现拐点，压差陡升，而且随时间的增加压差增加非常迅速，而PolyKLEAN滤芯的压差增加一直非常平稳，在滤芯使用寿命达到总体寿命的2/3时，压差才开始逐步增加，并没有出现明显的拐点，此数据和我们滤芯的实验室数据非常吻合。造成二者的在线测试的数据差异的原因在于：虽然二者都是深层过滤滤芯，但是某品牌滤芯孔径较少，容污量低，滤芯一旦被一定粒径的固体颗粒杂质堵塞，滤芯内部的孔径迅速被堵死，导致压差迅速增加，这就是发生压差发生拐点的原因之一。而PolyKLEAN滤芯也为深层过滤，但滤芯内部具有“迷宫”式结构，容污量高，因此可以过滤和容纳不同粒径的固体颗粒杂质，从而防止滤芯内部过早被某种单一粒径的杂质堵死，避免发生了拐点的现象。到达后期（试用寿命2/3后），滤芯内部仍然有一定的空间容纳固体颗粒杂质，同时滤芯表面的滤饼层开始发生作用，从而避免了压差陡升的现象，延长了滤芯的使用寿命。
图二 PolyKLEAN滤芯与某品牌滤芯性能对比
近来很多工程公司在设计锅炉给水系统时，将后段的树脂捕集过滤器和终端过滤器用超滤系统代替。限于篇幅，这里不再讨论二者之间差别。
前置过滤器-冷凝水处理系统
图三为凝结水处理系统中的颗粒杂质过滤过滤器处理单元的示意图。在凝结水处理系统中，颗粒杂质过滤器也称为预过滤器或者前置过滤器。颗粒杂质过滤器的目的主要是除去凝结水中的颗粒杂质，试验室分析发现大部分凝结水中的固体颗粒杂质分布一般在3~15微米左右分布，而且固体颗粒杂质大部分为金属颗粒物，这些颗粒杂质不仅会附着在管道或者设备内表面，引起结垢，造成设备失效或者效率降低，而且这些金属颗粒杂质在水中会形成一个动态平衡，溶解成可溶解悬浮物，在水中一直循环，造成凝结水系统中金属离子含量超标。另外，大量的固体颗粒如果没有经过颗粒过滤器，会直接进入树脂交换系统，造成树脂交换系统过早堵塞，影响树脂交换系统的使用寿命和再生效果。
图三 颗粒杂质过滤器处理单元
3M CUNO高流量过滤系统介绍
3M CUNO高流量滤芯融合了聚丙烯（PP）熔喷、纤维多重复合以及专利打摺（见图四）等先进技术，使单支滤芯最高流量可以达到110吨/小时，赋予滤芯高精度、高效率、高流量、深层过滤、使用周期长等特点，滤芯在1-70μm范围内绝对过滤精度达到99.9%。同时滤芯采用“O” 型圈密封和独特的导流管设计，可以保证过滤效率，杜绝旁漏。
表一 3M CUNO高流量过滤系统特征与好处
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特征 |
好处 |
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单只滤芯最高流量达110吨/小时 |
过滤系统小，系统初期投入低 |
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专利水平打褶结构 |
高流量、使用寿命长、过滤成本低 |
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紧凑设计 |
过滤系统小，初期投入低 |
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绝对过滤精度 |
保证过滤品质 |
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操作简单 |
无安装工具要求，更换时间短 |
此外，由于滤芯的纤维组织疏松，高空隙率增加了杂质的容截量，因此滤芯具有深层三维过滤效果，属复式深层截留，即较大的颗粒杂质被截留在纤维表面，而细微颗粒则被捕捉于滤材深层中，因此滤芯的过滤效率具有梯度过滤效果。如图五为3M CUNO高流量滤芯HF004型号滤芯的过滤效率数据，HF004宣称精度和过滤效率为在5微米时为99.9%，但是从图五中可以看出，HF004滤芯在测试过程中，5微米的过滤效率大于99.9%，而且对3微米颗粒杂质的过滤效率也达到99.5%以上。那就意味在实际应用中，3M CUNO高流量滤芯可以过滤比宣称精度还小的固体颗粒杂质。
图四 3M CUNO高流量过滤滤芯专利水平打褶结构示意图
图五 3M CUNO高流量滤芯过滤效率图表
图六为同一案例的不同过滤系统选型对比，系统流量为2000GPM（约455吨/小时），图六（a）为选用3M CUNO高流量过滤系统，系统大小为：滤芯7支，滤筒直径为24英寸；图六（b）为某公司折叠滤芯，系统大小为：滤芯85支，滤筒直径为30英寸；图六（c）为某公司深度滤芯，系统大小为：滤芯120支，滤筒直径为36英寸；比较而言，仅初期投入这项，3M过滤系统就节约了大约40%的成本。更换7支3M CUNO高流量滤芯仅需15分钟，而传统滤芯可能需要4个小时以上的时间，3M CUNO高流量滤芯大大降低了停车时间。
图六 不同过滤系统选型对比示意图
结论
锅炉给水保安过滤器推荐具有刚性结构、高容污量的融喷或者其它深度滤芯可以达到很好的过滤效果，而对于一些高流量、高过滤精度的应用，3M CUNO高流量滤芯是个很好的选择。另外，过滤器运行成本不是由滤芯的价格，而是由整个过滤系统的性价比来衡量。
