1、概述　　中國石油烏魯木齊石化公司生產區凝結水主要來自煉油廠、化肥廠、化工廠等生產廠,主要為蒸汽冷凝水。其中化肥廠有凝結水處理設施,對部分冷凝水進行回收,其余作為循環水補充水。目前煉油廠、化工廠沒有凝結水處理設施,蒸汽冷凝水進行降級使用。　　化肥冷凝液流量在60~180t/h,水溫50~ 80℃,水量大,熱值量高。根據國家的相關產業政 策[1],出于節水目的,需要加以回收利用。但是冷凝水中含鐵量高,無法直接補入鍋爐給水系統,也不能直接作為陽離子交換器的水源使用。如果要對化肥冷凝水加以回收利用,就必須考慮如何降 低水中的鐵含量,同時也要考慮熱量回收。化肥廠凝結水水質見表1。 

　　考慮到化肥擴能改造后蒸汽用量的增加及已 有部分凝結水進行了回用,確定化肥凝結水處理 規模為200t/h。

　2、凝結水歷史數據的采集與現場調研　　從數據記錄來看,2006年6月19—21日沖洗期間,凝結水總鐵含量最高為178·1μg/L,最低為 35·8μg/L,沖洗期間總鐵含量分析結果如圖1所示。從圖1可以看出,沖洗前期總鐵含量較高,隨著沖洗時間的延長,總鐵含量開始下降并趨于穩定,但仍維持較高。

　3、化肥廠凝結水處理設備選擇　　凝結水處理系統的選用是一個較復雜的技術 經濟問題[3]。不同的國家和地區,隨機組參數、容量的不同,以及熱力設備的材質及制造工藝水平 的差異等,采用的凝結水處理系統有所不同,目前 傾向于用覆蓋過濾器和空氣擦洗高速混床[4]。 覆蓋過濾器是使用粉狀過濾介質而設計的過 濾設備[5],它是將粉狀濾料覆蓋在一種特制的多 孔管件(稱為濾元)上,使它形成一個薄層,作為濾 膜,水由管外通過濾膜和孔進入管內,進行過濾。 作為覆蓋過濾器的濾料,除要求其呈粉狀及化學穩定性好外,還要求其本身有空隙。覆蓋過濾器的濾料也可稱為助濾劑,因為在鋪濾膜時此 濾料是隨水流一起進入過濾器的,好象助濾劑一樣。常采用的助濾劑為棉質纖維素紙漿粉[6],它是將干的紙漿板粉碎,并經30目的篩子過篩而 成。這種助濾劑本身有空隙,吸附能力強,能在濾元上形成濾膜。　　3·1　覆蓋過濾器原理　　水的過濾過程最初是依靠濾層表面濾料顆粒間小孔的機械阻留和濾料表面的吸附作用來完成的。當水中懸浮物被截留下來時,它們會彼此重疊、架橋而變成一層附加的濾膜,以后這層濾膜就起主要的過濾作用。但是對于凝結水來說,因為它所含有的雜質都是很微小的懸浮物和膠體,大都能穿過普通的粒狀濾料過濾層,所以應當采用極細的粉狀物質作濾料。當采用粉狀濾料時,就不宜采用在器內堆放濾料的過濾設備,因為它既不能反洗,也不需要用厚層濾料。　　3·2　覆蓋過濾器結構　　覆蓋過濾器如圖2所示,它的本體是一個圓筒,底部為圓錐形。在筒體內的上部,沿水平方向裝有一塊多孔板,多孔板的每個孔中固定一個濾元。　　濾元本體可由不銹鋼管或工程塑料管制成, 管外刻有許多縱向齒槽(其橫斷面宛如一個齒輪),在每條齒槽中的管壁上開有許多小圓孔(直徑為3mm)。為了使濾元各部分的進水均勻,在齒槽上部的孔距可大于下部的孔距。在齒棱上刻 有許多螺紋(螺距為0·7~0·8mm),沿此螺紋繞不 銹鋼絲(直徑為0·4~0·5mm),即組成濾元。管上端有一部分不開齒槽,稱為光管。在光管上部靠近管口處車有螺紋,用來將濾元固定在多孔板上,管口敞開作為濾元的出水口;濾元下端也有一小段不開齒槽的螺紋管,用來擰上半球形螺帽,以封閉濾元下端的管口。

　　這些濾元直立吊裝在水平多孔板上,上端用不銹鋼螺帽鎖在多孔板上,下端用鋼條焊成的網固定,以防濾元擺動。為了保證運行時濾元間水流均勻暢通,布置濾元時使覆蓋了濾料后的管間凈距不小于25mm。多孔板與濾元應連接得很嚴密以防漏水,因為多孔板將整個過濾器分成上下兩部分:上部是出水區,下部是進水區。　　這種覆蓋過濾器投入運行后,在集水漏斗與上封頭之間會聚集空氣,此空間稱為上氣室。筒體內多孔板下,濾元的光管區還會形成另一聚集空氣的區域,稱為下氣室。在下氣室的筒體上裝有放空氣管,該管上裝有可以快開的放氣門。　　3·3　覆蓋過濾器運行　　覆蓋過濾器的運行分鋪膜、過濾和去膜3個步驟:鋪膜是將帶有濾料(助濾劑)的水通過濾元,使濾料在濾元外側形成濾膜;過濾就是將凝結水通過濾膜;去膜是將濾元外側已失效的濾膜清除下來,并用水沖洗干凈,以便換上新的濾膜,這3 個步驟構成一個運行循環。　　此外,覆蓋過濾器進行鋪膜、爆膜的過程一般 只需1~1·5h,遠比混床再生為短。　　本新建凝結水除鐵裝置位于熱電廠化水車間 二化水廠房南側。綜合考慮裝置用地投資、產水 水質及用途等,本項目采用覆蓋過濾器除鐵工藝 與離子交換相結合的工藝路線。　　覆蓋過濾器的流程示意圖見圖3。凝結水由 覆蓋過濾器底部進入,經過濾料后,由頂部流出, 進入精密過濾器。覆蓋過濾器濾膜用原水和壓縮 空氣進行爆膜,運行流量為60~200m3/h,過濾周 期為7~10d。　

　4、系統運行效果　　系統整體工藝路線為:化肥來凝結水→覆蓋 過濾器→精密過濾器→管道混合器→生水泵→陽 離子交換器。　　由于后續的離子交換系統是一套相當成熟的 工藝,所以本次試運只進行覆蓋過濾器至精密過 濾器單元段的試驗,試驗結論將為工程驗收提供 依據。　　4·1　系統除鐵效果分析　　2008年4—5月過濾器試運期間進出口水質 分析結果,如圖4所示。可見,進水的鐵含量最高 時能達到448μg/L以上,有5個數據在100μg/L 以上,最低時22μg/L,進水鐵含量波動比較大。 經過覆蓋過濾器以后,出水中鐵含量大于30μg/L 的有4個,其他均小于30μg/L,說明系統對鐵雜 質的去除效果比較理想,有較強的耐受能力。　　

　　圖5為覆蓋過濾器的過濾效率。期間,系統 的平均過濾效率約為71%。

　　4·2抗沖擊試驗　　經過一段時間運行,在覆蓋過濾器裝置已經 達到預期要求以后,于2008年9月15—30日進行 了抗沖擊試驗,以考察本處理系統在進水鐵含量 較高的情況下的運行狀況、出水水質變化以及運 行周期。　　試驗水質情況:進水鐵含量為70~200μg/L (根據工藝調整,實際進水總鐵含量也可以較高)。 進出水鐵含量分析結果見圖6。

　　由圖6可以看到,在抗沖擊試驗開始時,系統 進水的鐵含量較高。進水鐵含量在80μg/L以上, 系統受到沖擊,出水鐵含量增加。在此情況下,通 過減少進水量、同時降低來水鐵含量,系統出水逐 漸降低。從第15個測樣點以后,在來水鐵含量波 動較大的情況下,系統出水較穩定。此工況下系 統進水鐵含量平均為85·2μg/L,系統出水鐵含量 平均為29·8μg/L。　　由沖擊試驗可以看出,系統在高鐵含量進水條件下,仍然具有一定的處理能力。說明系統對于高鐵含量的凝結水也具有一定的耐受能力。在沖擊試驗中,對覆蓋過濾器每個運行周期內的壓差和運行時間進行了統計,并與正常運行周期內的壓差和運行時間進行了比較,見表2。

　　從表2可見,在沖擊試驗過程中,覆蓋過濾器 運行的4個周期,每個周期運行時間都很短,最長 的運行了70h,最短的只有30h。每個運行周期內 過濾器進出口壓差上升都很快,而正常情況下過 濾器運行120h后,進出口壓差僅為23·39kPa。

　5、結論　　通過對運行工況的優化調整以及對出水水質 的分析,表明化肥凝結水通過本系統工藝處理,出 水鐵含量指標均能達到設計要求,去除效果達到 了預期目標,系統對于高含鐵凝結水有較強的耐 受能力。出水鐵含量正常情況下可控制在30μg/ L以下,覆蓋式過濾器用于凝結水除鐵是可行的。 總體系統工藝具有如下優點:工藝成熟可靠、運行穩定、出水水質好,完全滿足離子交換器入口水水 質標準的要求;運行成本低,運行管理方便,操作簡單,維護方便,勞動強度低。通過覆蓋過濾器的 現場試驗,還存在以下問題需要解決:　　1)覆蓋過濾器鋪膜過程比較復雜,鋪膜有一定的失敗率,還需要在今后的運行過程中不斷摸索。　　2)覆蓋過濾器中使用的助濾劑有多種選擇,目前離子交換樹脂粉也可用作助濾劑[7],它同時具有過濾和除鹽的作用。因此,對粉末樹脂覆蓋過濾器的特性有必要做深入的研究[8]。　　3)凝結水除鐵技術多種多樣,對它們的技術經濟性比較有待進一步研究。