畢 勇

（山西中煤平朔能源化工有限公司，山西 朔州 036000）

1 裝置概況

我公司主要生產(chǎn)工業(yè)硝酸銨，副產(chǎn)品硫酸銨、LNG等，其生產(chǎn)裝置由1套300kt／a合成氨、2套180kt／a硝酸、2套200kt／a硝酸銨裝置組成。該項(xiàng)目是中煤平朔公司高標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)規(guī)劃項(xiàng)目之一，設(shè)計(jì)建設(shè)有生產(chǎn)能力600m3／h的除鹽水裝置，實(shí)現(xiàn)全廠工藝用水需求。除鹽水系統(tǒng)采用多介質(zhì)過濾器＋超濾＋反滲透＋混合離子交換器處理工藝。多介質(zhì)過濾器設(shè)置在超濾前，滿足預(yù)處理降濁要求。

1.1 多介質(zhì)過濾器

除鹽水系統(tǒng)多介質(zhì)過濾器結(jié)構(gòu)如圖1所示。多介質(zhì)過濾器材質(zhì)為碳鋼防腐，Φ3 204mm，高4 400mm，有人孔3個(gè)（上部人孔M1裝填樹脂用、下部人孔M2安裝檢查濾帽及出水情況用、中部人孔M3卸樹脂及內(nèi)部檢修用）。

第127頁(yè)圖2為多介質(zhì)過濾器內(nèi)部濾帽頂部圖。每臺(tái)408個(gè)，縫隙0.2mm～0.3mm。

1.2 多介質(zhì)過濾器系統(tǒng)

除鹽水裝置多介質(zhì)過濾器系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)配置多介質(zhì)過濾器10臺(tái)，殺菌劑投加裝置1套（材質(zhì)PVC、H＝0.7MPa、Q＝50L／h計(jì)量泵3臺(tái)，材質(zhì)PVC、H＝0.7MPa、Q＝115L／h計(jì)量泵2臺(tái)，材質(zhì) PE、V＝1 500L計(jì)量箱1個(gè)）。中線式橡膠襯圈氣動(dòng)蝶閥，PN 1.0MPa閥板304（DN200共20臺(tái)，DN125共20臺(tái)，DN80共20臺(tái)，DN40共10臺(tái)）。多介質(zhì)過濾器采用單流道。原水提升水泵4臺(tái)（Q＝300m3／h，H＝45m，電機(jī)功率75kW，材質(zhì)鑄鐵），板式換熱器2臺(tái)（冷媒為原水，熱媒為蒸汽，材質(zhì)304），電動(dòng)調(diào)節(jié)蝶閥1臺(tái)（PN1.0MPa，DN400，中線式橡膠襯圈，材質(zhì)碳鋼），溫度變送器1臺(tái)（溫度范圍0℃～50℃，材質(zhì)316），多介質(zhì)反洗水泵2臺(tái)（Q＝280m3／h，H＝28m，電機(jī)功率37kW，材質(zhì)鑄鐵）。

圖1 多介質(zhì)過濾器結(jié)構(gòu)圖（mm）

第127頁(yè)圖3所示，多介質(zhì)過濾器［Φ3 204mm，填料無(wú)煙煤Φ（0.8mm～1.2mm），高400mm，石英砂Φ（0.4mm～0.6mm），高500mm、Φ（1.0mm～2.0mm），高200mm、Φ（2.0mm～4.0mm），高100mm］。

過濾器出力計(jì)算見式（1）［1］。

式中，Q為過濾器總的出力，m3／h；Q1為后續(xù)設(shè)備進(jìn)水量要求，m3／h；V為每臺(tái)過濾器每次沖洗耗水量，m3；n為全部過濾器每天反洗總次數(shù)。

圖2 多介質(zhì)過濾器內(nèi)部濾帽頂部圖

圖3 多介質(zhì)過濾器濾料裝填示意圖（mm）

過濾器總截面積計(jì)算見式（2）。

式中，F(xiàn)為過濾器計(jì)算總截面積，m2；W 為過濾器正常過濾流速，m／h。

過濾器臺(tái)數(shù)計(jì)算見式（3）。

式中，n為過濾器計(jì)算臺(tái)數(shù)；d為所選過濾器直徑，m。

每臺(tái)過濾器運(yùn)行時(shí)間計(jì)算見式（4）［2］。

式中，t為過濾器運(yùn)行時(shí)間，h；Ej為濾料截污能力，kg／m3；V 為每臺(tái)過濾器過濾層體積，m3；n1為運(yùn)行臺(tái)數(shù)；g為進(jìn)出過濾器水中懸浮物含量之差，mg／L；QD為單臺(tái)過濾器的正常出力，m3／h。

每臺(tái)過濾器每天反沖洗次數(shù)計(jì)算公式見式（5）。

由式（1）得出多介質(zhì)過濾器總出力為861.3m3／h，脫鹽水現(xiàn)場(chǎng)安裝有10臺(tái)，設(shè)計(jì)每臺(tái)過濾水量80m3／h，10臺(tái)共計(jì)處理水量800m3／h，接近總出力861.3m3／h；多介質(zhì)過濾器為接觸混凝過濾，濾速6m／h～10m／h，濾速取10m／h。由式（2）得出過濾器總截面積86.13m2，按處理水量800m3／h，濾速取10m／h，由式（2）得出過濾器總截面積80m2，過濾器Φ3 204mm，核算現(xiàn)場(chǎng)過濾器總截面積80.4m2，接近總截面積86.13m2；由式（3）得出過濾器總臺(tái)數(shù)10.7臺(tái)，脫鹽水現(xiàn)場(chǎng)安裝有10臺(tái)；由式（4）得出過濾器運(yùn)行時(shí)間20h，由于原水為地表水，預(yù)處理無(wú)過濾裝置，來(lái)水中懸浮物含量高，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行調(diào)試確定過濾器運(yùn)行時(shí)間10h；由式（5）得出過濾器每天反沖洗次數(shù)1.3次，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行調(diào)試確定過濾器每天反沖洗次數(shù)為2.4。

2 多介質(zhì)過濾器系統(tǒng)調(diào)試及運(yùn)行情況

2.1 多介質(zhì)過濾器系統(tǒng)調(diào)試情況

2015年3月多介質(zhì)過濾器基礎(chǔ)澆筑完成，5月1日多介質(zhì)過濾器罐體吊裝完成，6月12日開始裝填濾料，7月濾料裝填完畢。2015年7月20日生產(chǎn)水原水池開始調(diào)試進(jìn)水，除鹽水系統(tǒng)于2015年9月份進(jìn)入試車階段，9月14日管道沖洗，9月25日生產(chǎn)水泵開始向除鹽水原水池供水。9月18日多介質(zhì)過濾器A－C沖洗完成。9月26日～10月3日，超濾C、反滲透B沖洗合格，產(chǎn)出合格水，產(chǎn)水電導(dǎo)率6.11μs／cm，10月10日開始對(duì)除鹽水裝置進(jìn)行DCS組態(tài)，11月15日～1月30日除鹽水儀表自控系統(tǒng)（DCS）調(diào)試對(duì)點(diǎn)，調(diào)試設(shè)備。11月13日板式換熱器投入運(yùn)行，混床B再生合格正常產(chǎn)水。2016年2月25日后除鹽水系統(tǒng)正常投運(yùn)（手動(dòng)）。

2.2 多介質(zhì)過濾器DCS調(diào)試情況

2016年3月除鹽水裝置預(yù)處理儀表順控系統(tǒng)開始做程序，6月除鹽水多介質(zhì)過濾器時(shí)序控制程序完成，6月1日開始對(duì)多介質(zhì)過濾器A／B／C進(jìn)行順控調(diào)試。6月8日多介質(zhì)過濾器A／B／C進(jìn)行順控調(diào)試完成。多介質(zhì)過濾器時(shí)序控制分10個(gè)執(zhí)行步驟，分別是開機(jī)正洗、運(yùn)行、排水1、排水2、氣反洗、靜置、水反洗、正沖、運(yùn)行和停機(jī)，單臺(tái)多介質(zhì)順控程序表見第128頁(yè)表1。

如表1所示，開機(jī)正洗5min，運(yùn)行設(shè)備順序?yàn)榕艢忾y開、正洗排水閥開、進(jìn)水閥開、原水泵開、殺菌劑計(jì)量泵開；運(yùn)行12h（可調(diào)），出水閥開、進(jìn)水閥開、排氣閥關(guān)、原水泵開、殺菌劑計(jì)量泵開；排水1用2min，排氣閥開、進(jìn)水閥關(guān)、出水閥關(guān)、原水泵關(guān)、殺菌劑計(jì)量泵關(guān)、反洗排水閥開；排水2用2min，排氣閥開、反洗排水閥開、正洗排水閥開；氣反洗3min，正洗排水閥關(guān)、反洗排水閥開、排氣閥開、反洗進(jìn)氣閥開；靜置1min，排氣閥開、反洗排水閥開；水反洗15min（可調(diào)），排氣閥開、反洗排水閥開、反洗進(jìn)水閥開、過濾器反洗泵開；正沖5min，排氣閥開、過濾器反洗泵停、反洗進(jìn)水閥關(guān)、反洗排水閥關(guān)、正洗排水閥開、進(jìn)水閥開、原水泵開、殺菌劑計(jì)量泵開；運(yùn)行12h（可調(diào)），進(jìn)水閥開、出水閥開、排氣閥關(guān)、原水泵開、殺菌劑計(jì)量泵開；停機(jī)，排氣閥開、原水泵停、殺菌劑計(jì)量泵停、進(jìn)水閥關(guān)、出水閥關(guān)、排氣閥關(guān)。調(diào)試期間根據(jù)實(shí)際需求水量及反洗用空氣量，調(diào)整進(jìn)水手動(dòng)閥、反洗進(jìn)水手動(dòng)閥、正洗排水手動(dòng)閥、反洗用空氣手動(dòng)閥在合適位置。

表1 單臺(tái)多介質(zhì)順控程序表

2.3 多介質(zhì)過濾器運(yùn)行情況

多介質(zhì)過濾器運(yùn)行分兩個(gè)階段，2016年6月8日前手動(dòng)運(yùn)行階段（A階段），2016年6月8日后順控程序投運(yùn)后自動(dòng)運(yùn)行階段（B階段）。系統(tǒng)開車A階段內(nèi)多介質(zhì)過濾器運(yùn)行周期標(biāo)定4次，分別為8、10、15、12h，反洗水量標(biāo)定5次，反洗空氣量標(biāo)定6次，排水1、排水2標(biāo)定6次，正沖時(shí)間標(biāo)定7次。由于A階段手動(dòng)運(yùn)行，操作頻繁，現(xiàn)場(chǎng)人員不能按時(shí)進(jìn)行過濾器的反洗操作，出水水質(zhì)較差。超濾運(yùn)行效果差，進(jìn)水壓力達(dá)0.3MPa，產(chǎn)水量衰減快，最小為160m3／h，產(chǎn)水SDI大于5，反滲透污堵速率快，清洗頻繁。B階段順控程序投運(yùn)后，多介質(zhì)過濾器、超濾及附屬機(jī)泵閥門等能夠按照程序自動(dòng)運(yùn)行，多介質(zhì)過濾器產(chǎn)水水質(zhì)穩(wěn)定，超濾自動(dòng)反洗運(yùn)行，進(jìn)水壓力穩(wěn)定在0.2MPa以下，產(chǎn)水195m3／h，跨膜壓差下降，反滲透清洗周期延長(zhǎng)，產(chǎn)水量及系統(tǒng)回收率較高，整個(gè)預(yù)處理運(yùn)行平穩(wěn)。

2.4 多介質(zhì)過濾器產(chǎn)水水質(zhì)

2016年6月8日前（A階段），多介質(zhì)過濾器由于手動(dòng)運(yùn)行，不能實(shí)現(xiàn)按時(shí)對(duì)其進(jìn)行停機(jī)反洗操作。圖4為2016年5月多介質(zhì)過濾器進(jìn)出水濁度數(shù)據(jù)，月最大進(jìn)水濁度16NTU，月最小進(jìn)水濁度9NTU，月進(jìn)水濁度平均12.45NTU，月最大產(chǎn)水濁度9NTU，月最小產(chǎn)水濁度5NTU，月產(chǎn)水濁度平均6.6NTU。

2016年6月8日后順控程序投運(yùn)后自動(dòng)運(yùn)行階段（B階段）。圖5為2016年7月多介質(zhì)過濾器進(jìn)出水濁度數(shù)據(jù)，月最大進(jìn)水濁度16NTU，月最小進(jìn)水濁度10NTU，月進(jìn)水濁度平均13.1NTU，月最大產(chǎn)水濁度5NTU，月最小產(chǎn)水濁度2NTU，月產(chǎn)水濁度平均3.2NTU。

圖4 多介質(zhì)過濾器A階段進(jìn)出水濁度

圖5 多介質(zhì)過濾器B階段進(jìn)出水濁度

3 結(jié)論

我公司除鹽水多介質(zhì)過濾器，調(diào)試DCS順控系統(tǒng)投運(yùn)正常，對(duì)運(yùn)行周期、反洗步驟、反洗強(qiáng)度進(jìn)行標(biāo)定。使多介質(zhì)過濾器運(yùn)行工況得到優(yōu)化，進(jìn)水水質(zhì)無(wú)大的變化情況下，產(chǎn)水濁度由手動(dòng)運(yùn)行（A階段）的月均6.6NTU，降至順控運(yùn)行（B階段）的月均3.2NTU。提高了后續(xù)超濾和反滲透系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)，超濾系統(tǒng)化學(xué)清洗由1次／月延長(zhǎng)至1次／4月，反滲透化學(xué)清洗次數(shù)由1次／20d延長(zhǎng)至1次／40d，節(jié)約了清洗藥劑，使生產(chǎn)成本降低，確保了裝置生產(chǎn)連續(xù)進(jìn)行。