焦化厂循环水旁路过滤设计方

1、焦化厂循环水旁路过滤设计方案1. 现场数据：焦化厂总循环水量：6200m3/h，有三套循环水系统，粗苯循环水系统；煤气初冷器循环水系统；脱硫循环水系统。三套循环水系统公用一组冷却塔，三组循环水泵集中在一个泵房。2. 存在问题：循环水系统有悬浮物，浑浊度较高，系统有结垢、腐蚀现象，影响生产。其实，循环水系统的腐蚀问题、结构问题、微生物问题，都和悬浮物有很大关系，国外的标准，对悬浮物的控制都比较严格，例如，日本对循环水系统的悬浮物指标为3-5mg/l，接近我国的自来水标准。而我国的标准，大致在20mg/l，而且在实践中，控制的也不严格。久而久之，形成一种习惯，大家都认为悬浮物高一点、低一点都没关系

2、。下面，我们通过3篇文字，论述循环水系统中的悬浮物以及如何过滤。文件1旁流处理与悬浮物之间的关系旁流处理是循环水水质稳定的一种有效手段，在国内许多应用中得到验证，常见的敞开式系统的工艺流程如图1所示。换热器旁流处理冷却塔水泵水 池图1循环水的旁流处理1.1旁流处理率与悬浮物含量之间的关系式旁流处理是保证循环水在每次循环过程中都能去除一部分悬浮物，同时可以去除一部分含盐量。如何确定旁流处理量与循环水量的比例，如何确定旁流处理的工艺对循环水的水质稳定都相当重要。旁流处理水量的大小，直接关系到旁流处理设施的大小和处理工艺的确定，一般就悬浮物的存在来讲，根据物料平衡原则，存在如下关系式：Q1 S1=Q

3、2S2 （1）式中：Q1循环水量（m3/h）； Q2旁流处理量（m3/h）； S1一个循环周期，悬浮物含量的增加值（mg/L） S2一个循环周期，旁流处理去除的悬浮物值（m3/h）；就旁流处理工艺来说，存在如下关系式：S2=（S+S1） （2）式中：旁流处理中悬浮物的去除率（）； S循环水系统中保持的悬浮物含量（mg/L）；S+S1旁流处理的进水悬浮物含量（mg/L）；将（2）式代入（1）式，有：Q1 S1=Q2（S+S1） （3）将（3）式变换，得： Q1 /Q2 =（S+S1）/S1 （4） 若以K= Q1 /Q2 表示，则有：1/K=（S/S1+1）其中，K称为循环水旁流处理率（%），也

4、称旁流处理的比率。1.2关系式的分析95年颁布的工业循环冷却水处理设计规范GB50050-95中规定：“敞开式系统的旁流过滤水量亦可按循环水量的1-5%或结合国内运行经验确定”。该标准中推荐的过滤水量计算公式(4.0.3)和本文列出的关系式，其意义完全相同。式（5）中，去除率（）与循环水的水质特性、旁路处理工艺有关，一般变化幅度不大，本文以0.85考虑。从循环水运行角度来讲，加大循环水系统中的悬浮物含量，即加大S，势必引起系统内结垢和堵塞，削弱换热设备的换热效果，使冷却塔的冷却效果变差，与循环水的目的相违背，所以一般循环水悬浮物的指标延20mg/L，最大50 mg/L，假定：K=5%, =0.

5、85 S=20mg/L 代入（5）式，S0.88 mg/L假定：=2.5% =0.85 S=20mg/L 代入（5）式S0.43 mg/L由结果可知，只要控制循环水在进行过程中悬浮物的增值，则可大大减少旁流处理的规模，基本成线性关系。即循环过程中悬浮物增加量提高一倍，则旁流处理量提高一倍。同样地：假定：K=5%，进入系统内的悬浮物含量的增值（S ）分别为lmg/L，2mg/L，则根据（5）式可算出：S124mg/L（对应于S=lmg/L）S2二48mg/L（对应于S=2mg/L)由结果可知，在循环水运行当中，处理工艺及规模确定以后，悬浮物含量的增值提高一倍，则系统中的悬浮物含量增加一倍，这是相

6、当严重的。而实际当中，对控制系统在运行过程中悬浮物的增值都未引起注意，而是把注意力放在旁流处理工艺设计、改造、清理污泥上。1.3此关系式的意义要保持旁流处理率不变，去除率不变，循环水中的悬浮物含量不变时，则要保证循环水在循环过程中悬浮物的增加不能超过一定量，这是循环水在运行当中，最积极活跃的因素，应该引起高度重视。例如，一个循环水量为1000 m3/h的系统，在每小时内，若进人系统水中的悬浮物达1kg，则会增加1mg/L的悬浮物浓度。只要有运行经验的人都知道，这样规模的敞开式系统中进人1Kg的悬浮物，真是太容易了。可见，循环水的管理对循环水的水质稳定来说，真是太重要了。同样地，若进人系统内的悬

7、浮物含量增加一倍，而要保持系统内悬浮物含量不变，则旁流处理率要提高一倍。就是旁流处理的规模要增加一倍，那将花费巨大的投资。因此，作为设计者，准确地预计循环水在每次循环过程中悬浮物含量的增值，则能有把握地确定旁流处理量和悬浮物的控制指标，这将是一件十分有意义的事情。文件2悬浮物的去除方法2.1沉淀法沉淀法处理悬浮物是一种传统的办法，也是一种很成熟的工艺。沉淀能有效的去除悬浮物，主要设施是沉淀池，一般地，进水悬浮物浓度300mg/l ，出水悬浮物浓度 20mg/l 。比较理想的池型是平流沉淀池，辐流沉淀池，用哪一种池型取决于占地和地形，取决于处理水的性质。这种方法的最不利之处是沉淀负荷低，停留时间

8、长，而循环水从水量上讲都比较大（相对用新水量来讲），因此，造成的后果就是沉淀池体积大，造价高。22过滤法过滤法是循环水系统中去除悬浮物的最常见的方法，也是设计规范首先推荐的方法。旁流过滤法在很多场合也的确发挥了作用。但是因过滤器（池）的滤速不能太高，因此过滤法的水量只不过占到循环水量的10%，最大到15%。有些地方甚至做到了30%，即使这样，水中大部分的悬浮物还是得不到及时去除。有一种误解说，旁滤处理量占循环水量的5%，则循环20次就能将循环水全部过滤一遍。殊不知，循环20次大约24h左右，在这一周期内，如果再没有悬浮物侵入到系统内，则悬浮物会逐渐减少，即使这样，也免不了悬浮物在系统内结垢；若

9、在这期间，侵入系统的悬浮物，超过旁滤每次去除的量，则系统中的悬浮物会不断上升，那运行状况会进一步恶化1 ，生产现场经常会发生这样的事情。所以说依靠旁滤的方法不能解决浊循环水系统的悬浮物结垢问题，因此悬浮物仍是影响浊循环水系统稳定运行的首要问题。即使这几年出现的纤维过滤技术大大地提高了滤速，使同样面积上处理水量上升了34倍，旁滤的比例上升到30%。纤维过滤发展了旁滤去除悬浮物的技术，但仍然没有彻底解决了100%去除悬浮物的问题。再者，纤维过滤器（池）目前还没有完全解决油污染的问题，包括最新的“彗星”式纤维过滤器，对油污染的问题，仍然没有理想的办法，还有待突破，而浊循环水中偶尔因泄漏会产生不少的油

10、污染水质。再者说，即使采用纤维过滤法去除悬浮物，其过滤水量的比例占到循环水量的30%，也仍然只是一少部分，还有70%的水每次得不到过滤。根据实践中的观察，只要循环水系统中的ss含量超过20 mg/l ，就会发生堵塞和结垢。其它去除悬浮物的方法目前还没有新的突破。例如：某自备热电站，2座600m2冷却塔紧挨着煤场，每年因刮风使煤尘进入冷却塔的悬浮物使双曲线冷却塔下的积水坑内，每半年积泥达到0.60.8m 深，煤中碳的存在又使微生物大量快速地繁殖，危害甚高，生产现场体会甚深。文件3 不宜过分追求高速过滤随着水过滤技术的发展，各种过滤技术应运而生，不少设计院、水处理设备制造商都推出许多先进的新型过滤

11、设备，可以说这些过滤器推动了水处理技术的发展。但是一些过滤器制造者在广告中片面地宣传过滤器的过滤速度，给广大的消费者造成一种假象，似乎过滤器的发展方向是过滤速度越来越高，越高越好。笔者也在试验高效过滤器性能的过程中追求过高滤速，结果发现，物极必反，一味地追求过高的过滤速度，会造成以下4种不良后果。 0过滤水头成倍地增加 根据局部水头损失计算公式：h=/g，一般正常情况下，重力型过滤池，过滤速度掌握在10m/h，过滤时，滤层的水头控制在2.5-3.0m，最大不超过4.0m；压力型过滤池，滤速一般掌握在15 m/h，水头损失控制在5.0m。是局部阻力系数，和滤池结构有关，g是个常数。如果按照有的厂

12、家宣传的那样过滤速度可以达到100m/h,则按照公式h=/g计算，水头损失成倍地增加，过滤速度增加10倍，水头损失增加100倍，意味着水头损失将会达到200m以上，这显然是不可接受的。如果是在最初设计时就将过滤流速定在100 m/h，则过滤滤料肯定是纤维，那末这种纤维的孔隙率就必须放到足够大，才能将水头损失控制住5.0m，孔隙率高了，则要求进水的悬浮物的浓度不能大于10mg/l。1减少了滤层的含污量过滤速度越高，水在滤层中的流速就越快，水中的杂质就容易摆脱过滤介质的约束（拦截、吸附），很快地进入滤层深部，以至穿透过滤层，过滤失效。这样造成的后果是：单位体积内的过滤层所截流的污物少了，过滤介质的

13、吸附、截留作用不能够全部发挥出来。滤层的含污量减少意味着过滤效率下降、资源浪费。2缩短了过滤周期如上所述，高过滤速度容易使过滤层的作用提前丧失，一旦悬浮物穿透滤层，则过滤后水质马上超标，必须停止过滤，开始反洗，这样就缩短了过滤周期，缩短过滤周期意味着反洗频繁，浪费水量、能量，单位时间内的处理水量减少，与事先追求的目标截然相反。3要求进水的悬浮物比较低试验中还发现，同样一台过滤设备，过滤速度越高，要求过滤器进水的悬浮物越低，水中悬浮物的多了，速度又快，必然有一部分摆脱过滤介质的约束、吸附，不能够被截留下来而穿透过滤层，就是说：高过滤速度不适应过滤悬浮物高的水质，这样的结果势必限制了过滤器的适用范

14、围，而普通的消费者误认为，越是差的水质，水中的悬浮物越多，越要采用高过滤速度的过滤设备，其实恰好相反。设计认为，过滤器必须在保证过滤水质指标的前提下，才能谈到过滤速度。谁都不会考虑在水质超标的前提下使用过滤器。笔者建议，一般的过滤器，确定过滤速度不要超过30m/h,进水中悬浮物3mg/l时，才可以考虑将过滤速度适当放大。要不就通过实验来定责最有把握。过滤速度根据实际情况而定，建议：过滤速度9-15m/h。3. 设计方案：按照工业循环冷却水处理设计规范GB50050-2007规定，设计旁滤过滤处理，处理比例1%-5%，取2.5%，则62000.025=151m3/h，按照150m3/h设计，设计

15、1座高效过滤池，每台处理量150 m3/h，设备40004000，砼结构，滤速：9.4m/h过滤周期24-36h。地面布置，具体见流程图。增加一座沉淀池的位置。4. 处理以后的指标：浑浊度(NTU)5度，SS10mg/l，悬浮物去除率50% 建议循环水指标：浑浊度(NTU)10度，SS20mg/l5. 循环水旁滤处理工程业绩5.1 山西铝厂游泳池循环处理，处理水量260m3/h，下进水，逆流过滤。滤池结构，混凝土，尺寸：300030005000,2座；过滤流速：14.4m/h，过滤周期：24h，反洗时间：2-3min，投产时间2012年5月。5.2 山西同世达煤化工集团公司甲醇厂循环水处理，处理水量300m3/h，下进水，逆流过滤。滤池结构，钢结构，尺寸：47006500,2座；过滤流速：9.0m/h，过滤周期：24h，反洗时间：2-4min，投产时间2013年10月。6. 设备报价 方案一 单位：万序号名称规格数量单价价格1沉淀池砼结构250m31座0.062过滤池砼结构150m31座0.05土建合计3石英砂4砾石5卵石6格网板7支架8进出水管9风机1台10鱼刺管11在线仪表