喬永生，王喜林，李愛麗

(國(guó)家電投集團(tuán)河南電力有限公司開封發(fā)電分公司，河南 開封 475002)

0 引言

國(guó)內(nèi)某電廠2×630 MW超臨界燃煤直流爐機(jī)組于2009年投產(chǎn)。鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量為1 950 t/h，凝汽器管材采用不銹鋼管，其循環(huán)水補(bǔ)水處理系統(tǒng)采用石灰＋混凝劑澄清、加酸、殺菌、過濾處理方式，設(shè)計(jì)水源為城市中水，備用水源為黃河水，該系統(tǒng)共采用8個(gè)石英砂過濾器。2017年11月，該系統(tǒng)相繼發(fā)生多臺(tái)過濾器超壓變形損壞事故，嚴(yán)重影響了機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

1 循環(huán)水補(bǔ)水處理系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1.1 工藝流程

城市中水(或黃河水)進(jìn)入機(jī)械加速澄清池，通過石灰乳+聚合硫酸鐵凝聚沉降處理，出水溢流經(jīng)曲徑混合槽，再加酸調(diào)節(jié)pH值、加ClO2殺菌，至石英砂過濾器除去懸浮物等雜質(zhì)，出水合格進(jìn)入清水池，主要用于循環(huán)水補(bǔ)充水、過濾器反洗用水和系統(tǒng)自用水。凝聚、沉淀的雜質(zhì)由泥漿輸送泵送入濃縮池處理。

1.2 主要運(yùn)行參數(shù)

循環(huán)水補(bǔ)水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)正常出力：2 900 m3/h；最大出力：3 200 m3/h。機(jī)械加速澄清池的出水pH值為9.5—10.5，濁度不大于10 NTU；加酸后，控制石英砂過濾器進(jìn)水pH值為8.4—9.0，過濾器出水濁度小于5 NTU。

1.3 循環(huán)水補(bǔ)水處理系統(tǒng)設(shè)備主要參數(shù)

循環(huán)水補(bǔ)水處理系統(tǒng)設(shè)備主要參數(shù)見表1。

表1 循環(huán)水補(bǔ)水處理系統(tǒng)設(shè)備主要參數(shù)

2 故障現(xiàn)象

2017年11月，2，4，8號(hào)過濾器反洗時(shí)相繼發(fā)生憋壓損壞事故，城市中水被迫暫停使用，直接影響到機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。檢查設(shè)備運(yùn)行操作方式均按照DCS設(shè)計(jì)自動(dòng)程序，各運(yùn)行步序正常。對(duì)3臺(tái)過濾器進(jìn)行全面解體檢查，發(fā)現(xiàn)每個(gè)過濾器內(nèi)部均不同程度存在石英砂表面淤泥較多、石英砂底部板結(jié)、水帽縫隙結(jié)垢堵塞、立柱開焊、水室隔板開焊、水帽脫落造成濾料漏至出水室等現(xiàn)象，如圖1所示。

3 反洗原理

過濾器反沖洗時(shí)，反沖洗水由下而上通過濾料層，當(dāng)反洗強(qiáng)度較低時(shí)，濾床處于靜止?fàn)顟B(tài)。隨著反沖洗強(qiáng)度增加，部分濾料互相摩擦，濾層逐漸膨脹。當(dāng)反洗強(qiáng)度達(dá)到某定值時(shí)，大部分濾料獨(dú)立運(yùn)動(dòng)而完全不由別的濾料支撐，并且水流對(duì)濾料層的動(dòng)水壓力近似等于濾料層中水的重量。濾層的膨化高度與濾料密度成反比，與反洗強(qiáng)度成正比。

圖1 故障過濾器內(nèi)部情況

4 原因分析

4.1 大分子有機(jī)物增多

2017年3—11月，該系統(tǒng)連續(xù)使用城市中水。受水質(zhì)影響，機(jī)械加速澄清池的出水pH值及濁度出現(xiàn)短時(shí)超標(biāo)現(xiàn)象。大分子有機(jī)物增多，造成石英砂濾料間的粘性力、毛細(xì)力和范德華力阻礙顆粒運(yùn)動(dòng)，促使顆粒成團(tuán)力成為主導(dǎo)作用力，顆粒粘結(jié)成團(tuán)，表面形成膠凍狀餅層，導(dǎo)致反洗過程中難以破碎及膨脹。

4.2 石英砂堵塞

個(gè)別水帽損壞及隔板開焊，造成石英砂流失漏至出水室，反洗母管東側(cè)支管內(nèi)2/5管段堵滿石英砂，導(dǎo)致反洗水布水不均，反洗流量減少、壓力升高。

4.3 水帽縫隙結(jié)垢、堵塞

水帽縫隙出現(xiàn)結(jié)垢、堵塞，影響沖洗流量，導(dǎo)致反洗強(qiáng)度下降，增加石英砂濾料間粘性力，同步加速水帽堵塞，致使反洗強(qiáng)度下降，惡性循環(huán)加重，最終導(dǎo)致石英砂板結(jié)。堵塞的水帽、板結(jié)的石英砂造成反洗阻力變大，直至過濾器超壓變形。

4.4 壓縮機(jī)含水且氣缸不嚴(yán)

過濾器正、反洗水門及出水門均為DN450，DN600的氣動(dòng)蝶閥。在檢查過程中，發(fā)現(xiàn)壓縮空氣含水且氣缸有不嚴(yán)密，導(dǎo)致閥門最長(zhǎng)開啟時(shí)間達(dá)45 s。開啟緩慢，影響容器內(nèi)部氣壓、水壓平衡，這也是導(dǎo)致過濾器超壓變形的原因之一。

4.5 運(yùn)行方式調(diào)整不及時(shí)

使用城市中水后，系統(tǒng)水質(zhì)發(fā)生了變化，但相關(guān)人員未及時(shí)調(diào)整相關(guān)運(yùn)行方式。

4.6 定期檢查工作不到位

查詢檢修臺(tái)賬記錄，發(fā)現(xiàn)對(duì)過濾器內(nèi)部水帽及石英砂的檢查距上次檢查均已超過3年，存在定期檢查工作不到位、不及時(shí)現(xiàn)象。

4.7 未設(shè)計(jì)壓力輔助設(shè)施

過濾器本體、反洗管道均未設(shè)計(jì)、安裝壓力測(cè)量及保護(hù)裝置，造成反洗時(shí)不易觀察系統(tǒng)是否超壓、保護(hù)是否得當(dāng)。

5 防范措施

(1) 對(duì)損壞的過濾器進(jìn)行大修，更換水帽及石英砂，修復(fù)開焊的隔板及立柱。

(2) 在反洗母管上加裝壓力表，在過濾器出水室加裝壓力變送器，并引入DCS。當(dāng)壓力值≥0.08 MPa時(shí)，發(fā)出報(bào)警；當(dāng)壓力值≥0.1 MPa時(shí)，聯(lián)停反洗水泵。

(3) 縮短過濾器反洗周期，由運(yùn)行24 h反洗1次修改為運(yùn)行18 h反洗1次。同時(shí)延長(zhǎng)反洗程序第5步步序反洗時(shí)間，由240 s延長(zhǎng)至360 s；第6步步序正洗時(shí)間由200 s延長(zhǎng)至360 s。

(4) 每次過濾器反洗程序結(jié)束后靜止300 s，取過濾器出水水樣化驗(yàn)濁度，檢查反洗效果，若濁度＞5NTU，需重新進(jìn)行反洗。

(5) 加強(qiáng)點(diǎn)檢定修管理，各過濾器每半年進(jìn)行1次內(nèi)部檢查，每3年進(jìn)行1次大修。

6 結(jié)束語

實(shí)施上述防范措施可保證該系統(tǒng)的反洗效果，預(yù)防設(shè)備發(fā)生超壓現(xiàn)象。從實(shí)際運(yùn)行情況看，采取上述防范措施后，有效保證了設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，取得了良好的效果，為同類型設(shè)備的狀態(tài)檢修及故障處理積累了寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。