過濾與分離設(shè)備在電力行業(yè)的應(yīng)用

北方電力論壇過濾與分離設(shè)備在電力行業(yè)的應(yīng)用作者：陳鵬飛（新鄉(xiāng)平原液壓有限公ingyuanyeya@163.com)我國電力行業(yè)對過濾與分離技術(shù)的研究與開發(fā)，始于70年代。到90年代，我國先后從國外引進(jìn)了多種新型發(fā)電技術(shù)。在新建造的電廠中運(yùn)用了大量的過濾與分離技術(shù)，并已投入工業(yè)化運(yùn)行。近年來我國也加大氣脫硫的力度，并已取得了突破性進(jìn)展。這些過濾與分離技術(shù)的應(yīng)用，對我國電廠的穩(wěn)定運(yùn)行.降低發(fā)電成本.控制各類污染物的排放，起到了積極有效的作用，其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益都十分巨大。電力行業(yè)發(fā)展的趨勢目前，電力行業(yè)發(fā)展的趨勢是提高汽輪機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性，少事故停車.延長檢修周期.提高生產(chǎn)率。在效率提高的同時(shí)，減低原料的消耗，減低廢物處理費(fèi)用，嚴(yán)格控制各類污染物的排放。過濾與分離設(shè)備在電力行業(yè)的應(yīng)用火力發(fā)電廠一般有三大基礎(chǔ)部分構(gòu)成，即：氣輪機(jī).發(fā)電機(jī).鍋爐。同時(shí)還有一些輔助系統(tǒng)，如：磨煤機(jī).供煤.除灰，化學(xué)水，空壓機(jī).齒輪箱.緊急油發(fā)電機(jī).脫硫.送風(fēng)引鳳等。這些系統(tǒng)長期有效作用，都需應(yīng)用各類污染控制設(shè)備。下面針對以上系統(tǒng)將過濾與分離設(shè)備的應(yīng)用一一予以說明。汽輪機(jī)系統(tǒng)中油液污染控制技術(shù)汽輪機(jī)是發(fā)電廠的關(guān)鍵設(shè)備，它的正常工作，直接關(guān)系到發(fā)電效益。汽輪機(jī)對油液的清潔度要求高，油液中存在的顆粒雜質(zhì).水.空氣會(huì)加速系統(tǒng)各元件的磨損，腐金屬表表面，促使油液變質(zhì)。經(jīng)統(tǒng)計(jì)表明，油液污染是制造汽輪機(jī)故障停車的最主要原因，約占總停車時(shí)間的54%！一個(gè)有效的清潔度控制系統(tǒng)可以使與油液污染有關(guān)的停車事故減少90%。如今，廣大電廠已普遍采用高精度過濾器和濾油機(jī)把關(guān)鍵的汽輪機(jī)潤滑和液壓系統(tǒng)中的污染達(dá)到并維持期望的油液清潔地水平，并且減少軸承的磨損和腐蝕，提高泵和氫氣密封的壽命，提高電液速度控制系統(tǒng)的可靠性，延長油液使用壽命，從而達(dá)到減少強(qiáng)迫停機(jī).更快更安全的目的。應(yīng)用舉例一：汽輪機(jī)軸承潤滑油系統(tǒng)汽輪機(jī)大多數(shù)系統(tǒng)元件有小于5微米的工作間隙。造成軸承啟動(dòng)磨損最嚴(yán)重的是那些與相對運(yùn)動(dòng)元件表面的動(dòng)態(tài)油膜度尺寸相同或稍大一些的顆粒。因此，清除1-5微米的顆粒，對于保護(hù)軸承免遭磨料磨損以保證延長使用壽命和高效可靠性來說，是十分重要的。一次原始沖洗并不能保證污染將在系統(tǒng)正常運(yùn)行期間受到抑制這是因?yàn)榕c汽輪機(jī)潤滑系統(tǒng)和液壓伴生的主要磨損和形成鏈?zhǔn)椒磻?yīng)造成的。在圖1中我們看到的顆粒如何進(jìn)入兩個(gè)運(yùn)動(dòng)表面之間的間隙，嵌進(jìn)一個(gè)表面中，并起切削刀具的作用從相對表面上去掉金屬，所產(chǎn)生的切屑如果未被適當(dāng)?shù)倪^濾清除，則將在系統(tǒng)中循環(huán)而引起更多的磨損。隨著磨粒磨損的這種“鏈?zhǔn)椒磻?yīng)”的繼續(xù)，這將造成過早的元件失效，除非才去呀足夠的過濾措施來終止其發(fā)展。因此，對汽輪機(jī)潤滑系統(tǒng)，首先采用間隙保護(hù)過濾提高元件的工作可靠性和使用壽命。對于小型中型汽輪機(jī)，過濾器一般是在線裝設(shè)的，以便最大限度地保護(hù)關(guān)鍵的軸承系統(tǒng)。目前在許多大型汽輪機(jī)的油箱上裝設(shè)旁路循環(huán)回路（離線）過濾器，以便連續(xù)過濾來防止間隙尺寸顆粒之害。其次，對于汽輪機(jī)潤滑系統(tǒng)，還必須控制水污染。研究證實(shí)游離水縮短軸承壽命，增加油液氧化并會(huì)造成油液變質(zhì)。目前采取的方法是在汽輪機(jī)的油箱上裝設(shè)旁路循環(huán)濾油機(jī)，這種濾油機(jī)一般分為兩種：真空濾油機(jī)和聚結(jié)濾油機(jī)。當(dāng)系統(tǒng)的油液不能達(dá)標(biāo)，并且油液中的水分控制在很小的范圍內(nèi)如≤80ppm,則采用真空濾油機(jī)。應(yīng)用舉例二：汽輪機(jī)潤滑沖洗系統(tǒng)當(dāng)汽輪機(jī)潤滑油系統(tǒng)工作一段時(shí)間或進(jìn)行檢修時(shí)，必須對系統(tǒng)進(jìn)行清洗。用作系統(tǒng)清洗的試驗(yàn)臺(tái)或清洗臺(tái)是專門為清洗液壓系統(tǒng)和元件而設(shè)計(jì)的一種過濾凈化裝置，其作用清除元件和系統(tǒng)在裝配過程和組裝過程中積累的污染物，使之達(dá)到元件和系統(tǒng)要求的清潔度水平。液壓清洗裝置要求去游足夠高的過濾凈化能力，其系統(tǒng)的清潔度至少達(dá)到被清洗元件和系統(tǒng)所需要的清潔度。為此，清洗系統(tǒng)必須裝設(shè)過濾精度高，納污容量大的過濾器，其絕對過濾度要求到達(dá)1-5微米在清洗過程中要求液流處于充分的紊亂狀態(tài)（雷諾數(shù)一般達(dá)到4000以上）以加強(qiáng)對內(nèi)部殘留污染物的沖洗作用。為此，應(yīng)該用低粘度油液，并盡可能提高液體流速和適當(dāng)增高油液的溫度。應(yīng)用舉例三：汽輪機(jī)的速度控制系統(tǒng)汽輪機(jī)的速度控制系統(tǒng)采用的是電液伺服系統(tǒng)即EH系統(tǒng)（electrohydrauliccontrol）,是汽輪機(jī)速度控制的關(guān)鍵，其核心元件是伺服閥。伺服閥根據(jù)給定電信號(hào)和反饋信號(hào)所構(gòu)成的幾年袋式除塵技術(shù)的發(fā)展迅速，它不僅對大氣環(huán)境起到積極保護(hù)作用，同時(shí)也給電廠帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。5、脫硫系統(tǒng)中過濾凈化技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)用舉例十：煙氣脫硫我國政府在最近10年內(nèi)，頒布了一系列有關(guān)燃煤發(fā)電廠二氧化硫，污染控制法規(guī)、條例及排放標(biāo)準(zhǔn)?！洞髿馕廴痉乐畏ā丰槍痣姀S提出了“在城市市區(qū)內(nèi)新建火電廠，應(yīng)當(dāng)根據(jù)需要和條件，實(shí)行熱力與電力聯(lián)合生產(chǎn)”、“在酸雨控制區(qū)和二氧化硫污染控制區(qū)內(nèi)排放二氧化硫的火電廠和其他大中型企業(yè)，屬于新建項(xiàng)目不能采用低硫煤的，必須建設(shè)配套脫硫、除塵裝置或者采取其他控制二氧化硫排放、除塵的措施，屬于已建企業(yè)不用低硫煤的，應(yīng)當(dāng)采取控制二氧化硫排放、除塵的措施。國家鼓勵(lì)企業(yè)采用先進(jìn)的脫硫、除塵技術(shù)”。削減二氧化硫的排放量，控制大氣二氧化硫污染、保護(hù)大氣環(huán)境質(zhì)量，是目前及未來相當(dāng)長時(shí)問內(nèi)我國環(huán)境保護(hù)的重要課題之一．二氧化硫污染控制技術(shù)頗多，諸如改善能源結(jié)構(gòu)、采用清潔燃科等，但是，煙氣脫硫也是有效削減SO2,，排放量不可替代的技術(shù)。煙氣脫硫的方法甚多，但根據(jù)物理及化學(xué)的基本原理，大體上可分為吸收法、吸附法、催化法三種。吸收法是凈化煙氣中SO2，的最重要的應(yīng)用最廣泛的方法。吸收法通常是指應(yīng)用液體吸收凈化煙氣中的S02，因此吸收法煙氣脫硫也稱為濕法或濕式煙氣脫硫。濕法煙氣脫硫的優(yōu)點(diǎn)是脫硫效率高，設(shè)備小，投資省，易操作，易控制，操作穩(wěn)定，以及占地面積小。目前常見的濕法煙氣脫硫有：石灰石／石膏法、氨法、鈉堿法、鋁法、金屬氧化鎂法等含有SO2晚的煙氣，一般都含有一定量的煙塵。目前脫硫裝置一般采取脫硫除塵一體化，有的在脫硫塔下端增設(shè)旋風(fēng)除塵器，有的在同一設(shè)備中既除塵又脫硫。含硫煙氣中的煙塵，對噴霧干燥塔無任何影響，生成的硫酸鹽干粉末和煙塵一同被袋濾器捕集，不用增設(shè)預(yù)除塵設(shè)備，是比較經(jīng)濟(jì)的。濕法脫硫的副產(chǎn)品石膏一般采用過濾設(shè)備進(jìn)行脫水，脫水后的是高可作為建材或化工原料。一般采用兩級過濾進(jìn)行脫水，第一級為水力旋流器，可濃縮至含水40％；第二級采用真空帶式過濾機(jī)或離心機(jī)進(jìn)行脫水，可獲得含水量小于10％的石膏產(chǎn)品。6、空壓機(jī)系統(tǒng)中過濾凈化技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)用舉例十一：空氣壓縮機(jī)壓縮空氣是僅次于電力的第二大動(dòng)力能源，又是具有多種用途的工藝氣源，其在電力行業(yè)的應(yīng)用十分普遍。不理想的是壓縮空氣中含有相當(dāng)數(shù)量的雜質(zhì)，主要有：固體微粒一一在一個(gè)典型的大城市環(huán)境中每立方米大氣中約含有l(wèi)億4千萬個(gè)微粒，其中大約80％在尺寸上小于2微米，空壓機(jī)吸氣過濾器無力消除。此外，空壓機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部也會(huì)不斷產(chǎn)生磨屑、銹渣和油的碳化物，它們將加速用氣設(shè)備的磨損，導(dǎo)致密封失效；水份一一大氣中相對濕度一般高達(dá)65％以上，經(jīng)壓縮冷凝后，即成為濕飽和空氣。并夾帶大量的液態(tài)水滴，它們是設(shè)備、管道和閥門銹蝕的根本原因，冬天結(jié)冰還會(huì)阻塞氣動(dòng)系統(tǒng)中的小孔通道。值得注意的是：即使是分離于凈的純飽和空氣，隨著溫度的降低，仍會(huì)有冷凝水析出，大約每降低lO℃，其飽和含水量將下降50％，即有一半的水蒸氣轉(zhuǎn)化為液態(tài)水滴。所以在壓縮空氣系統(tǒng)中采用多級分離過濾裝置或?qū)嚎s空氣預(yù)處理成具有一定相對濕度的干燥氣是很必要的；油份---高速、高溫運(yùn)轉(zhuǎn)的空壓機(jī)采用潤滑油可起到潤滑、密封及冷卻作用，但污染了壓縮空氣。采用自潤滑材料發(fā)展的少油機(jī)、半無油機(jī)和全無油機(jī)雖然降低了壓縮空氣中的含油量，但也隨之產(chǎn)生了易損件壽命降低，機(jī)器內(nèi)部和管路系統(tǒng)銹蝕以及空壓機(jī)在磨合期、磨損期及減荷期含油量上升等副作用。這對于追求高可靠性的自動(dòng)化生產(chǎn)線無疑是一種威脅。此外還應(yīng)強(qiáng)調(diào)指出：從空壓機(jī)帶到系統(tǒng)中的油在任何情況下都沒有好處。因?yàn)榻?jīng)過多次高溫氧化和冷凝乳化，油的性能已大幅度降低，且呈酸性，對后續(xù)設(shè)備不僅起不到潤滑作用，反而會(huì)破壞正常潤滑。綜上所述，壓縮空氣中的污染物若得不到有效清除，其危害是很大的，主要體現(xiàn)在：一、用氣設(shè)備的性能、壽命下降：二、造成凈化系統(tǒng)失效；三、由于氣動(dòng)元件的失效造成的停工、維修等間接損失，其代價(jià)往往為直接損失的上百、上千倍。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和工監(jiān)現(xiàn)代化的發(fā)展，特別是高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的興起，壓縮空氣(氣體)的污染及其凈化技術(shù)引起了各國用氣部門和制造商的重視。具有除油、除水、除塵、除氣味的各種凈化裝置不斷被開發(fā)，市場需求奔與日俱增。壓縮空氣凈化技術(shù)的發(fā)展不僅為新興的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)和傳統(tǒng)工業(yè)改造提供潔凈、可靠的氣源，而且自身也從高新技術(shù)的發(fā)展中受益匪淺。對空壓機(jī)系統(tǒng)一般采用以下措施來消除污染造成的危害：(1)在空壓機(jī)進(jìn)風(fēng)口安裝進(jìn)氣過濾器，控制進(jìn)氣質(zhì)量。(2)空壓機(jī)內(nèi)部安裝潤滑油過濾器，減少運(yùn)動(dòng)部件的磨損。(3)空壓機(jī)內(nèi)設(shè)置油氣分離過濾器，將壓縮空氣中夾帶的潤滑油分離下來。(4)空壓機(jī)出風(fēng)口設(shè)置吸附式干燥器或冷凍干燥器，分離空氣中的水分。(5)空壓機(jī)出風(fēng)口設(shè)置精密過濾器，去處氣體含有的顆粒雜質(zhì)，對0．1微米粒子，效率為99．99％。(6)空壓機(jī)出風(fēng)口設(shè)置除油過濾器，去除氣體含有剩余油分，凈化氣含油量0．01～1mg/m3。7、過濾在火電廠粉煤灰廢水處理中的應(yīng)用應(yīng)用舉例十二：粉煤灰廢水處理火力發(fā)電廠屬用水大戶，每百萬千瓦的平均耗水量達(dá)到1．5～1．64m3/s?；痣姀S的廢水主要包括三個(gè)方面，即工業(yè)廢水、灰水和生活廢水。其中灰水是火電廠排水中較為嚴(yán)重的污染源。電廠灰水是指濕式除塵法淋洗產(chǎn)生的廢水。灰水中超出排放標(biāo)準(zhǔn)的主要指標(biāo)為PH值、懸浮物和氟濃度等，個(gè)別電廠還含有重金屬，如砷等?；宜械奈廴疚锓N類及含量受煤種、燃燒方式和除塵方式的影響較大?；宜奶幚碛虚_式和閉路循環(huán)兩種系統(tǒng)。開式處理是較早采用的一種灰水處理方法。即找一塊面積很大的地方作為儲(chǔ)灰場，筑壩攔蓄灰水，使粉煤灰自然沉降，水分一部分蒸發(fā)，一部分滲于地下。開式處理的缺點(diǎn)是占地面積大，對環(huán)境污染嚴(yán)重，回水難以回收?；宜拈]路循環(huán)系統(tǒng)可以較好地解決灰水對環(huán)境的污染問題，特別適合于缺水地區(qū)，其灰水能夠回收利用。工藝流程為灰水在濃縮池中濃縮，其上部溢流水進(jìn)入澄清池內(nèi)，加藥混凝、沉淀、澄清，經(jīng)過濾后清水流入回收池重復(fù)使用?；宜倪^濾一般采用真空過濾機(jī)進(jìn)行過濾。8、過濾在電廠制各除鹽水中的應(yīng)用應(yīng)用舉例十三：除鹽水熱力發(fā)電廠水汽循環(huán)系統(tǒng)中對作為熱力系統(tǒng)工作介質(zhì)及冷卻介質(zhì)的水有嚴(yán)格的水質(zhì)要求，如高壓鍋爐給水(去鹽水)不僅要求硬度低，溶氧量極微、固體含量和有機(jī)物含量也極微，沒有達(dá)到給水標(biāo)準(zhǔn)的水將會(huì)使發(fā)電廠設(shè)備無法安全經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行，為此已制定了火電廠各種用水的質(zhì)量指標(biāo)。電廠補(bǔ)給水常來源于地表水、地下水、沿海及缺淡水的地區(qū)還常以海水為補(bǔ)給水源，這些水都必須經(jīng)沉淀、過濾、脫鹽、脫氣等處理后才能進(jìn)入電廠的水循環(huán)系統(tǒng)。電廠補(bǔ)給水典型處理工藝流程為：預(yù)處理(MF)超濾(UF)一反滲透(RO)一電去離子(EDI)一離子交換除鹽在膜處理系統(tǒng)中，用做前處理的超濾一般使用直徑1mm的中空纖維，以脫除原水中的懸浮物及膠體，UF用作前處理的最大問題是膜污染及膜孔堵塞，為此常在前面設(shè)置預(yù)過濾器，以去除大粒徑懸浮物，在預(yù)過濾前加絮凝劑，如PAC(聚丙稀酸)可提高過濾水質(zhì)，并降低膜阻力。對電廠鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)要求的溶氧量一般要求為O．3mg/L以下，為此脫氣膜應(yīng)該在低于5．33Kpa(40TORR)的真空度下操作。微濾(肝)：過濾精度一般在0.1-50微米，象常見的各種PP濾芯，陶瓷濾芯等都屬于微濾范疇，用于筒單的粗過濾，過濾水中的泥沙、鐵銹等大顆粒雜質(zhì)，不能去除水中。的細(xì)菌、病毒、有機(jī)物、重金屬離子等有害物質(zhì)。通常不能清洗，為一次性過濾材料，需要經(jīng)常更換。超濾(UF)：超濾是一種以篩分為分離原理，以壓力為推動(dòng)力的膜分離過程，過濾精度在0.005—0.01微米圍內(nèi)，可有效去除水中的微粒、膠體、