北方電力論壇過濾與分離設備在電力行業的應用作者：陳鵬飛（新鄉平原液壓有限公ingyuanyeya@163.com)我國電力行業對過濾與分離技術的研究與開發，始于70年代。到90年代，我國先后從國外引進了多種新型發電技術。在新建造的電廠中運用了大量的過濾與分離技術，并已投入工業化運行。近年來我國也加大氣脫硫的力度，并已取得了突破性進展。這些過濾與分離技術的應用，對我國電廠的穩定運行.降低發電成本.控制各類污染物的排放，起到了積極有效的作用，其經濟效益和社會效益都十分巨大。電力行業發展的趨勢目前，電力行業發展的趨勢是提高汽輪機和發動機的可靠性，少事故停車.延長檢修周期.提高生產率。在效率提高的同時，減低原料的消耗，減低廢物處理費用，嚴格控制各類污染物的排放。過濾與分離設備在電力行業的應用火力發電廠一般有三大基礎部分構成，即：氣輪機.發電機.鍋爐。同時還有一些輔助系統，如：磨煤機.供煤.除灰，化學水，空壓機.齒輪箱.緊急油發電機.脫硫.送風引鳳等。這些系統長期有效作用，都需應用各類污染控制設備。下面針對以上系統將過濾與分離設備的應用一一予以說明。汽輪機系統中油液污染控制技術汽輪機是發電廠的關鍵設備，它的正常工作，直接關系到發電效益。汽輪機對油液的清潔度要求高，油液中存在的顆粒雜質.水.空氣會加速系統各元件的磨損，腐金屬表表面，促使油液變質。經統計表明，油液污染是制造汽輪機故障停車的最主要原因，約占總停車時間的54%！一個有效的清潔度控制系統可以使與油液污染有關的停車事故減少90%。如今，廣大電廠已普遍采用高精度過濾器和濾油機把關鍵的汽輪機潤滑和液壓系統中的污染達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的可靠性，延長油液使用壽命，從而達到減少強迫停機.更快更安全的目的。應用舉例一：汽輪機軸承潤滑油系統汽輪機大多數系統元件有小于5微米的工作間隙。造成軸承啟動磨損最嚴重的是那些與相對運動元件表面的動態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正常運行期間受到抑制這是因為與汽輪機潤滑系統和液壓伴生的主要磨損和形成鏈式反應造成的。在圖1中我們看到的顆粒如何進入兩個運動表面之間的間隙，嵌進一個表面中，并起切削刀具的作用從相對表面上去掉金屬，所產生的切屑如果未被適當的過濾清除，則將在系統中循環而引起更多的磨損。隨著磨粒磨損的這種“鏈式反應”的繼續，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展。因此，對汽輪機潤滑系統，首先采用間隙保護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，過濾器一般是在線裝設的，以便最大限度地保護關鍵的軸承系統。目前在許多大型汽輪機的油箱上裝設旁路循環回路（離線）過濾器，以便連續過濾來防止間隙尺寸顆粒之害。其次，對于汽輪機潤滑系統，還必須控制水污染。研究證實游離水縮短軸承壽命，增加油液氧化并會造成油液變質。目前采取的方法是在汽輪機的油箱上裝設旁路循環濾油機，這種濾油機一般分為兩種：真空濾油機和聚結濾油機。當系統的油液不能達標，并且油液中的水分控制在很小的范圍內如≤80ppm,則采用真空濾油機。應用舉例二：汽輪機潤滑沖洗系統當汽輪機潤滑油系統工作一段時間或進行檢修時，必須對系統進行清洗。用作系統清洗的試驗臺或清洗臺是專門為清洗液壓系統和元件而設計的一種過濾凈化裝置，其作用清除元件和系統在裝配過程和組裝過程中積累的污染物，使之達到元件和系統要求的清潔度水平。液壓清洗裝置要求去游足夠高的過濾凈化能力，其系統的清潔度至少達到被清洗元件和系統所需要的清潔度。為此，清洗系統必須裝設過濾精度高，納污容量大的過濾器，其絕對過濾度要求到達1-5微米在清洗過程中要求液流處于充分的紊亂狀態（雷諾數一般達到4000以上）以加強對內部殘留污染物的沖洗作用。為此，應該用低粘度油液，并盡可能提高液體流速和適當增高油液的溫度。應用舉例三：汽輪機的速度控制系統汽輪機的速度控制系統采用的是電液伺服系統即EH系統（electrohydrauliccontrol）,是汽輪機速度控制的關鍵，其核心元件是伺服閥。伺服閥根據給定電信號和反饋信號所構成的幾年袋式除塵技術的發展迅速，它不僅對大氣環境起到積極保護作用，同時也給電廠帶來可觀的經濟效益。5、脫硫系統中過濾凈化技術的應用應用舉例十：煙氣脫硫我國政府在最近10年內，頒布了一系列有關燃煤發電廠二氧化硫，污染控制法規、條例及排放標準。《大氣污染防治法》針對火電廠提出了“在城市市區內新建火電廠，應當根據需要和條件，實行熱力與電力聯合生產”、“在酸雨控制區和二氧化硫污染控制區內排放二氧化硫的火電廠和其他大中型企業，屬于新建項目不能采用低硫煤的，必須建設配套脫硫、除塵裝置或者采取其他控制二氧化硫排放、除塵的措施，屬于已建企業不用低硫煤的，應當采取控制二氧化硫排放、除塵的措施。國家鼓勵企業采用先進的脫硫、除塵技術”。削減二氧化硫的排放量，控制大氣二氧化硫污染、保護大氣環境質量，是目前及未來相當長時問內我國環境保護的重要課題之一．二氧化硫污染控制技術頗多，諸如改善能源結構、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。煙氣脫硫的方法甚多，但根據物理及化學的基本原理，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，的最重要的應用最廣泛的方法。吸收法通常是指應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。濕法煙氣脫硫的優點是脫硫效率高，設備小，投資省，易操作，易控制，操作穩定，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旋風除塵器，有的在同一設備中既除塵又脫硫。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，不用增設預除塵設備，是比較經濟的。濕法脫硫的副產品石膏一般采用過濾設備進行脫水，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或離心機進行脫水，可獲得含水量小于10％的石膏產品。6、空壓機系統中過濾凈化技術的應用應用舉例十一：空氣壓縮機壓縮空氣是僅次于電力的第二大動力能源，又是具有多種用途的工藝氣源，其在電力行業的應用十分普遍。不理想的是壓縮空氣中含有相當數量的雜質，主要有：固體微粒一一在一個典型的大城市環境中每立方米大氣中約含有l億4千萬個微粒，其中大約80％在尺寸上小于2微米，空壓機吸氣過濾器無力消除。此外，空壓機系統內部也會不斷產生磨屑、銹渣和油的碳化物，它們將加速用氣設備的磨損，導致密封失效；水份一一大氣中相對濕度一般高達65％以上，經壓縮冷凝后，即成為濕飽和空氣。并夾帶大量的液態水滴，它們是設備、管道和閥門銹蝕的根本原因，冬天結冰還會阻塞氣動系統中的小孔通道。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化為液態水滴。所以在壓縮空氣系統中采用多級分離過濾裝置或將壓縮空氣預處理成具有一定相對濕度的干燥氣是很必要的；油份---高速、高溫運轉的空壓機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。采用自潤滑材料發展的少油機、半無油機和全無油機雖然降低了壓縮空氣中的含油量，但也隨之產生了易損件壽命降低，機器內部和管路系統銹蝕以及空壓機在磨合期、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化生產線無疑是一種威脅。此外還應強調指出：從空壓機帶到系統中的油在任何情況下都沒有好處。因為經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，對后續設備不僅起不到潤滑作用，反而會破壞正常潤滑。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，主要體現在：一、用氣設備的性能、壽命下降：二、造成凈化系統失效；三、由于氣動元件的失效造成的停工、維修等間接損失，其代價往往為直接損失的上百、上千倍。隨著科學技術的進步和工監現代化的發展，特別是高技術產業的興起，壓縮空氣(氣體)的污染及其凈化技術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，市場需求奔與日俱增。壓縮空氣凈化技術的發展不僅為新興的高技術產業和傳統工業改造提供潔凈、可靠的氣源，而且自身也從高新技術的發展中受益匪淺。對空壓機系統一般采用以下措施來消除污染造成的危害：(1)在空壓機進風口安裝進氣過濾器，控制進氣質量。(2)空壓機內部安裝潤滑油過濾器，減少運動部件的磨損。(3)空壓機內設置油氣分離過濾器，將壓縮空氣中夾帶的潤滑油分離下來。(4)空壓機出風口設置吸附式干燥器或冷凍干燥器，分離空氣中的水分。(5)空壓機出風口設置精密過濾器，去處氣體含有的顆粒雜質，對0．1微米粒子，效率為99．99％。(6)空壓機出風口設置除油過濾器，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用應用舉例十二：粉煤灰廢水處理火力發電廠屬用水大戶，每百萬千瓦的平均耗水量達到1．5～1．64m3/s。火電廠的廢水主要包括三個方面，即工業廢水、灰水和生活廢水。其中灰水是火電廠排水中較為嚴重的污染源。電廠灰水是指濕式除塵法淋洗產生的廢水。灰水中超出排放標準的主要指標為PH值、懸浮物和氟濃度等，個別電廠還含有重金屬，如砷等。灰水中的污染物種類及含量受煤種、燃燒方式和除塵方式的影響較大。灰水的處理有開式和閉路循環兩種系統。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灰場，筑壩攔蓄灰水，使粉煤灰自然沉降，水分一部分蒸發，一部分滲于地下。開式處理的缺點是占地面積大，對環境污染嚴重，回水難以回收。灰水的閉路循環系統可以較好地解決灰水對環境的污染問題，特別適合于缺水地區，其灰水能夠回收利用。工藝流程為灰水在濃縮池中濃縮，其上部溢流水進入澄清池內，加藥混凝、沉淀、澄清，經過濾后清水流入回收池重復使用。灰水的過濾一般采用真空過濾機進行過濾。8、過濾在電廠制各除鹽水中的應用應用舉例十三：除鹽水熱力發電廠水汽循環系統中對作為熱力系統工作介質及冷卻介質的水有嚴格的水質要求，如高壓鍋爐給水(去鹽水)不僅要求硬度低，溶氧量極微、固體含量和有機物含量也極微，沒有達到給水標準的水將會使發電廠設備無法安全經濟的運行，為此已制定了火電廠各種用水的質量指標。電廠補給水常來源于地表水、地下水、沿海及缺淡水的地區還常以海水為補給水源，這些水都必須經沉淀、過濾、脫鹽、脫氣等處理后才能進入電廠的水循環系統。電廠補給水典型處理工藝流程為：預處理(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，為此常在前面設置預過濾器，以去除大粒徑懸浮物，在預過濾前加絮凝劑，如PAC(聚丙稀酸)可提高過濾水質，并降低膜阻力。對電廠鍋爐補給水系統要求的溶氧量一般要求為O．3mg/L以下，為此脫氣膜應該在低于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，不能去除水中。的細菌、病毒、有機物、重金屬離子等有害物質。通常不能清洗，為一次性過濾材料，需要經常更換。超濾(UF)：超濾是一種以篩分為分離原理，以壓力為推動力的膜分離過程，過濾精度在0.005—0.01微米圍內，可有效去除水中的微粒、膠體、