過濾與分離設(shè)備在電力行業(yè)應用技術(shù)

1、北方電力論壇過濾與分離設(shè)備在電力行業(yè)的應用作者：陳鵬飛（新鄉(xiāng)平原液壓有限公ingyuanyeya)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了多種新型發(fā)電技術(shù)。在新建造的電廠中運用了大量的過濾與分離技術(shù)，并已投入工業(yè)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(shù)的應用，對我國電廠的穩(wěn)定運行. 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)濟效益和社會效益都十分巨大。一 . 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和發(fā)動機的可靠性，少事故停車. 延長檢修周

2、期 .提高生產(chǎn)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。二 .過濾與分離設(shè)備在電力行業(yè)的應用火力發(fā)電廠一般有三大基礎(chǔ)部分構(gòu)成， 即：氣輪機 . 發(fā)電機 . 鍋爐。同時還有一些輔助系統(tǒng)，如：磨煤機 . 供煤 . 除灰，化學水，空壓機 . 齒輪箱 . 緊急油發(fā)電機 . 脫硫 . 送風引鳳等。這些系統(tǒng)長期有效作用，都需應用各類污染控制設(shè)備。下面針對以上系統(tǒng)將過濾與分離設(shè)備的應用一一予以說明。1. 汽輪機系統(tǒng)中油液污染控制技術(shù)汽輪機是發(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. 空氣會加速系

3、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(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把關(guān)鍵的汽輪機潤滑和液壓系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)汽輪機大多數(shù)系統(tǒng)元件有小于5 微米的工作間隙。造成軸承啟動磨損最嚴重的是那些與相北方電力論壇對運動元件表面的動態(tài)油膜度尺

4、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(tǒng)正常運行期間受到抑制這是因為與汽輪機潤滑系統(tǒng)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(chǎn)生的切屑如果未被適當?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 “鏈式反應”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，對汽輪機潤滑系統(tǒng)，首先采用間隙保護過濾提高元

5、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(shè)的，以便最大限度地保護關(guān)鍵的軸承系統(tǒng)。目前在許多大型汽輪機的油箱上裝設(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，對于汽輪機潤滑系統(tǒng)，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(zhì)。目前采取的方法是在汽輪機的油箱上裝設(shè)旁路循環(huán)濾油機，這種濾油機一般分為兩種： 真空濾油機和聚結(jié)濾油機。 當系統(tǒng)的油液不能達標，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。應用舉例二：汽輪機潤滑沖洗系統(tǒng)當汽輪機潤滑油系統(tǒng)工作一段時間或進行檢修時， 必須對系統(tǒng)進行清洗。 用作系

6、統(tǒng)清洗的試驗臺或清洗臺是專門為清洗液壓系統(tǒng)和元件而設(shè)計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)一般達到 4000 以上）以加強對內(nèi)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(tǒng)汽輪機的速度控制系統(tǒng)采用的是電液伺

7、服系統(tǒng)即 EH 系統(tǒng)（ electrohydraulic control ） , 是汽輪機速度控制的關(guān)鍵，其核心元件是伺服閥。伺服閥根據(jù)給定電信號和反饋信號所構(gòu)成的北方電力論壇偏差信號控制閥芯運動，快速調(diào)節(jié)汽輪機的蒸汽供給，控制汽輪機按要求的速度運轉(zhuǎn)。伺服閥的性能決定整個系統(tǒng)的性能（穩(wěn)定性快速性 準確性）。伺服閥對油液的污染非常的敏感，電液伺服系統(tǒng)中 90%的故障是由于油液污染造成的。為此，必須在伺服閥前安裝絕對過濾精度在1-3微米的高效過濾器，以有效的保護伺服閥，防止節(jié)流孔堵塞，閥芯淤塞卡死等故障，減少沖噬磨損，延長伺服閥的使用壽命，為EH系統(tǒng)快速，準確調(diào)速，安全可靠工作提供保障。2 發(fā)電機

8、系統(tǒng)中油液污染控制技術(shù)應用舉例四：氫氣密封油系統(tǒng)為了把旋轉(zhuǎn)阻力或轉(zhuǎn)子阻力減至最小， 一般采用氫氣充滿發(fā)電機殼體。 為了保持氫氣的純凈，減少泄露并保持最大的發(fā)電容量，采用一種由一些密封圈和有壓供油組成的油密封。此油膜減少密封圈和汽輪機和發(fā)電機的機械磨損，并保證牢靠的密封性。污染油液會磨損軸封并磨損發(fā)電機軸。這可能導致軸封的過早返修或更換，氫氣泄露，發(fā)電機中較高的鼓風損失（降低總效率）及停運的可能性。為此，應在氫氣密封件上游在線裝設(shè)一個雙聯(lián) 3 微米過濾器。高效率下壓降雙并聯(lián)過濾器對于優(yōu)化氫氣的密封系統(tǒng)性能來說是至關(guān)重要的。應用舉例五變壓器油電氣絕緣油用于變壓器，斷路器，開關(guān)，反應器和其他類型的電

9、氣設(shè)備的運行。于是電器絕緣油通常稱為“變壓器油” 。變壓器油有嚴格的標準，其含水量，固體顆粒度含量，介電強度等都有極高的要求。因此，對于變壓器油必須經(jīng)常進行過濾，以去除絕緣油中的水分，固態(tài)或氣態(tài)雜質(zhì)。對于變壓器油的處理一般采用移動式高精度真空濾油機。 這種濾油設(shè)備可在對變壓器油進行脫氣，脫水和過濾處理。設(shè)備可在戶內(nèi)或戶外使用，也可直接對儲罐或變壓器作業(yè)。3鍋爐系統(tǒng)中油液污染控制技術(shù)應用舉例六：鍋爐給水泵鍋爐給水泵在汽輪機的高效電力生產(chǎn)中擔當重要角色。鍋爐給水泵往往油一個含機液控制系統(tǒng)和液力耦合器的電動機來驅(qū)動。通常。要求使用高精度過濾器以使液控制比例閥和夜里耦合器避免遭受污染顆粒的危害。此外，

10、鍋爐給水泵往往使很多水分侵入，導致元件的過早腐蝕，增加氧化并形成凝膠狀物質(zhì)或油泥。因此也應該增加除水過濾器來清除這類污染，以改善鍋爐北方電力論壇給水泵的性能和可靠性。應用舉例七：煤炭粉碎機即磨煤機磨煤機潤滑油系統(tǒng)很容易遭受來自細煤顆粒的污染引起故障和磨損。大多數(shù)這種顆粒一般處于 5-30 微米范圍內(nèi)。 70%小于 10 微米。細煤顆粒侵入潤滑油系統(tǒng)并可能阻塞節(jié)流孔和軸承間隙，導致軸承表面脫落及造成閥門失效。因此，無論是球磨或是中速磨， 其稀油潤滑站總是安裝有多級過濾器，來消除齒輪箱和軸承的過早磨損，降低較高維修費用，提高電廠總效率。應用舉例八：風機油站鍋爐燃燒需要大量的煤和空氣。煤由磨煤機供應

11、而煤的運輸及燃燒所需空氣供給，就需要有送風機，引風機提供了。而高速運轉(zhuǎn)的風機其軸承都需要各類潤滑油站提供潤滑和散熱。不論哪一種軸承，潤滑油中的顆粒越少，軸承的相對壽命越長。假如油中沒有顆粒，在小于疲勞載荷的情況下軸承的使用壽命是無限的，潤滑油的清潔程度對軸承的使用壽命有很大的影響。潤滑油污染物質(zhì)中的顆粒成為磨損和疲勞破壞的重要原因。潤滑油的清潔水平要提高到這些微小顆粒完全不存在的狀態(tài)是非常困難的，但是通過在線凈化，即在個管路系統(tǒng)中加裝高精過濾器和旁路過濾系統(tǒng)，把油的清潔程度提高到所需的水平是完全能到達的。4、除灰系統(tǒng)中過濾凈化技術(shù)的應用應用舉例九：煙氣除塵2001 年以前我國國內(nèi)火電廠使用靜電

12、除塵器比例占到99%以上，主要是當時我們國家的環(huán)保排放要求低， 我國火電廠煙塵治理工作已經(jīng)進行了多年，火電行業(yè)布袋除塵器技術(shù)發(fā)展緩慢，所以大部分發(fā)電機組都配備了靜電除塵器。隨著火電的發(fā)展，火電燃煤量的持續(xù)增長，但煙塵排放量沒有得到有效的控制，相關(guān)資料顯示，當前我國每年火力發(fā)電的煤炭消耗量已超過8 億噸，火電廠煙塵排放量約 350 萬噸，占全國工業(yè)煙塵排放量的 35，其中微細塵粒 ( 小于 lO 微米 ) 排放量超過 250 萬噸，微細塵粒是影響城市大氣質(zhì)量和能見度的主要因素， 并嚴重危害人體健康。我國于 2004 年 1 月 1 日起頒布執(zhí)行的火電廠大氣污染物排放標準 ，對煙塵、二氧化硫、氮氧

13、化物排放限值都做了更為嚴格的規(guī)定， 其中煙塵排放要控制在 50mg/m3。這實際上是對火力發(fā)電機組除塵工作提出了新的要求， 50 mg/m3的排放限值要求采用高效除塵技術(shù)，并要求在選用脫硫工藝的同時考慮除塵要求，這就必須將袋式除塵器運用于火電廠煙氣凈化中，最近北方電力論壇幾年袋式除塵技術(shù)的發(fā)展迅速，它不僅對大氣環(huán)境起到積極保護作用，同時也給電廠帶來可觀的經(jīng)濟效益。5、脫硫系統(tǒng)中過濾凈化技術(shù)的應用應用舉例十：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)、條例及排放標準。 大氣污染防治法針對火電廠提出了“在城市市區(qū)內(nèi)新建火電廠，應當根據(jù)需要和條件，實行熱力與

14、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，應當采取控制二氧化硫排放、除塵的措施。國家鼓勵企業(yè)采用先進的脫硫、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、保護大氣環(huán)境質(zhì)量，是目前及未來相當長時問內(nèi)我國環(huán)境保護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)物理及化學的基本原理，大體上可分為吸收法、吸

15、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(yōu)點是脫硫效率高，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)預除塵設(shè)備，是比較經(jīng)濟的。濕

16、法脫硫的副產(chǎn)品石膏一般采用過濾設(shè)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(chǎn)品。6、空壓機系統(tǒng)中過濾凈化技術(shù)的應用北方電力論壇應用舉例十一：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(yè)的應用十分普遍。不理想的是壓縮空氣中含有相當數(shù)量的雜質(zhì)，主要有：固體微粒一一在一個典型的大城市環(huán)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(tǒng)內(nèi)部也

17、會不斷產(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，導致密封失效；水份一一大氣中相對濕度一般高達 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)冰還會阻塞氣動系統(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(zhuǎn)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(fā)

18、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(chǎn)生了易損件壽命降低，機器內(nèi)部和管路系統(tǒng)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(chǎn)線無疑是一種威脅。此外還應強調(diào)指出：從空壓機帶到系統(tǒng)中的油在任何情況下都沒有好處。因為經(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

19、倍。隨著科學技術(shù)的進步和工監(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) 在空壓機進風口安裝進氣過濾器，控制進氣質(zhì)量。(2) 空壓機內(nèi)部安裝潤滑油過濾器，減少運動部件的磨損。(3) 空壓機內(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。北方電力論壇(4) 空壓機出風口設(shè)置吸

20、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(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) 空壓機出風口設(shè)置除油過濾器， 去除氣體含有剩余油分， 凈化氣含油量 0011mg/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(fā)電廠屬用水大戶， 每百萬千瓦的平均耗水量達到 15164m3/s ?；痣姀S的廢水主要包括三個方面，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

21、。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?；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。開式處理的缺點是占地面積大，對環(huán)境污染嚴重，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使用?；宜倪^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(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、固體含量和有機物含量也極微，沒有達到給水標準的水將會使發(fā)電廠設(shè)備無法安全經(jīng)濟的運行，為此已制定了火電廠各種用水的質(zhì)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(qū)還常以海水為補給水源，這些水都必須經(jīng)沉淀、過濾、脫鹽、脫氣等處理后才能進入電廠的水循環(huán)系統(tǒng)。北方電力論壇