重力式无阀滤池的积泥成因及对策

重力式无阀滤池是县镇水厂普遍采用的滤池型式，但在运行中其滤层表面积泥比较严重。结合多年的运行管理经验，笔者就滤层表面积泥的原因、类型和分布形态进行分析，并提出了相应的防治措施。
    1  滤层表面积泥的原因
    ①  建造过程中留下了施工缺陷。重力式无阀滤池自身的构造特点使其土建施工有相应的难度，掌握好平面、立面、斜面各高程的几何尺寸，按图纸、规范逐项验收十分重要，任何施工中留下的缺陷都会对滤层积泥产生影响。
    ②  管道安装中的疏忽。重力式无阀滤池的管件较多，在安装、焊接中易搞错关键部位的标高，焊接、螺纹接头的质量等也会对滤层积泥带来影响。
    ③  滤料的铺装经验不足。在滤料下池前必须对其粒径、级配按规范要求一一核对验收。为了不浪费滤料和保持粒径、级配要求，最好在滤料生产单位进行严格筛分，经现场验货后再装运，这样可确保滤料的质量。
    ④  滤池运行管理不善。待滤水的水质超标、进水量过大、季节的变化等都会促使形成积泥。
    2  积泥的类型
    3  积泥的分布形态
    4  防止滤层表面积泥的对策
    ①  在重力式无阀滤池的施工及管件安装过程中，水厂负责土建、工艺的技术人员要严格把关、分段验收，反复测量重点高程数据，如发现问题就要提出，主动配合，及时补救。
    ②  对购进滤料层层把关，逐项验收。此外，从滤板的铺设到尼龙网的缝制、压板条的打孔、螺栓的拧固，从承托层的分层分级到滤料的每次装填厚度也都要道道把关，一丝不能马虎。
    ③  初次投入运行的滤池须多加8～15 cm厚的滤料，并放清水浸泡24 h，以利滤料中空气的排出。然后反冲洗3～5次，并刮去细滤料或粉末。
    ④  初次投入运行的滤池要注意调整好反冲洗强度调节器和虹吸破坏的高程，以满足初始的反冲洗强度和反冲洗时间要求。
    ⑤  根据进水量和沉淀水浊度适时调整滤速，沉淀水浊度宜控制在6～8 NTU。每年对滤池停池检查并进行含泥量分析，以确定是否要加料、换料等。
    ⑥  当源水水质发生突变时，要及时分析原因并采取措施，如滤前加氯、投加助凝剂以及缩短滤池工作周期和调整反冲洗强度等，确保滤池运行良好。

大庆石化公司水气厂第一循环水场的冷却水系统原设计循环水量为30000T/H，设置是七十年代末引进日本石川岛播磨重3000T/H限雾型干湿式横流木结构冷却塔，共十间，乙稀扩建时增加4座冷却塔，为国产冷却塔，原冷却塔经多年运行，塔体各部分都存在严重老化及填料损坏等问题，冷却能力逐年下降，不能满足工艺要求，冷却能力只达到原设计能力的70-80%；配水不均以及风吹损失严重，影响周围环境；冷却效果差等问题。为满足生产工艺要求，于1996年9月—2000年4月陆续对一循十座塔的填料、收水器进行改造，改造后进行性能测试，2000年8月进行测试，取得了较为理想的效果。2000年9月-10月期间，对一循5#塔（一间）干段进行改造，并于2000年10月末对改造后的冷后的冷塔进行测试，达到了对干段进行改造的目的。
1．原塔状况及存在的问题
1.1 冷却塔概况
　　大庆地区位于北纬45°5×- 47°，年平均气温3.3°，冰冻期长达5个月，严酷的气候条件给冷却塔运行带来困难；木结构冷却塔的平面尺寸为64.05m×20.13m，（5间）塔高14.662m（不包括水槽上缘风桶高度）塔体为木框架结构，做CCA防腐处理，配水系统为槽式配水，配有靶式喷头2016只/单间塔，翅片管有效高度为4.65m，进风口为玻璃钢波形瓦百叶窗，分为13层，91片（一侧），淋水装置为高效薄膜填料及拱形点滴填料混装填技术，收水器为多波双功能收水器，并在收水器下配置玻璃钢导水盘，玻璃钢垂直风门，垂直风门56扇/单塔，铝制水平风门，水平风门24组/单塔，风机选用TUF-LITE型轴流风机，电机功率为180KW，直径9.14m，砼结构储水池；原冷塔剖面图见附图1。
1.2 冷却塔的设计参数
1.2.1 工艺参数
　　单塔循环水量3000T/H、回水温度42℃、供水温度30℃
1.2.2 气象参数
　　湿球温度24.3℃、干球温度30℃、大气压力96Kpa
1.2.3 风机
　　直径9.14m、额定风量 253.8×104m3/h、电机功率180KW
2．存在的问题及原因分析
2.1 在夏季热负荷高时，风机、电机一旦出现故障，循环水供水温度就无法保证，供水温度最高达到33℃，生产被动。冬季循环水量稍高，会在配水槽、热水槽溢流，造成冷却塔大量结冰，影响正常生产，威胁冷却塔的安全及岗位人员人身安全。
　　由于温水槽溢流，部分循环水溢入气室中，由风机直接抽走，使补水量增大，冷却塔周围夏季一直如下毛毛雨，冬季塔周围地面结冰严重，污染环境。
2.2 造成问题原因分析
　　由于干段散热翅片管管径为DN15，极易结垢堵塞，经过多年运行，管内壁都有不同程度的结垢，甚至堵塞，至使配水槽溢流，冬季造成冷却塔结冰，翅片管涨裂；夏季溢流时循环水没有经过填料冷却而直接落入储水池，冷却效果差，为此每年检修需要更换大量翅片管，浪费人力、物力，以致这一问题始终困扰循环水的正常运行，得不到彻底解决。
　　由于干、湿式冷却塔的结构特点，在一次配水的热水槽至二次配水的温水槽中间有一垂直风门，在干段与湿段中间设有一水平风门及翅片管，其目的：一是在冬季运行时打开垂直风门，关闭水平风门，使循环水经干段的翅片管进行间接冷却，另一方面，空气被加温而湿度不随之增加而变为干燥空气，冷却水进入湿段并在这里直接接触空气、降至规定温度，空气经加热增湿而变为饱和状态，来自各段空气在风机和风桶部位混合为不饱和状态从冷却塔内排出，这种不饱和的空气即使与大气混合、冷却也不会成为水雾状态，影响周围环境；夏季运行时，关垂直风门，打开水平风门，靠湿段运行，由风机及填料进行冷却，达到降温的目的，由于现在水平风门大部分不能自由开关，并且锈蚀严重，水平风门所占有效通风面积的1/3，水平风门风阻较大，经测试风阻为16.78mm H2O；垂直风门漏风，由于垂直风门有部分损坏，有明显漏风区，使部分风在此处短路造成浪费，经过测试漏风量为9.43×104m3/h；影响冷却效果。
　　循环水内存在一定的粘泥、杂质，每年要定期对温水槽进行清理，清除被沉积物堵塞的喷嘴，喷嘴堵塞影响配水及处理水量，由于冷却塔的结构，翅片管下侧与温水槽之间距离过小，有一1.5m×12.81m×2侧(一间塔)平面范围内的喷嘴无法清理到，长期以来，喷嘴基本堵塞，无法过水，使部分填料没有起到应有的作用，处理水量受到限制，造成配水不均，对冷却效果、处理水量均有一定影响。
3．改造技术方案
3.1 冷却塔干段拆除部分
　　拆除干段区域的2016根散热翅片管；拆除一次配水的热水槽；拆除主给水管下的配水箱；拆除水平风门、垂直风门。
3.2 更新内容
　　在拆除干段翅片管区间内装填体积为12.8mm（长）×3.0m（高）×3.0m（径深）×2（侧）的垂直波II型改性PVC填料，使原干段变为湿段，填料外侧安装百叶窗，充分利用原塔的高度空间来提高冷却塔冷却效果。
　　在拆除铁制一次配水的热水槽处安装玻璃钢防滑盖板，保证上塔巡检人员的人身安全。
　　拆除主给水管下的配水箱后，在主给水管下端焊接一件F530钢制法兰，法兰与下部管式配水联接，有效解决了配水箱溢流问题。
　　在塔顶平台下1米处，布置一层管式配水装置，从而取代槽式配水，溅水喷头可以拆装，可以在堵塞时清理，有效解决了散热翅片管堵塞带来的热水槽溢流问题。
　　新增加填料区与温水槽间留有800mm的距离，可以对温水槽进行彻底清理，防止喷嘴堵塞造成的配水不均、处理水量减少等问题。
　　干段改为湿段后，单间塔在原干段部位需增加一道玻璃墙板，防止改造塔湿段水串到相邻塔的干段，影响冷却塔运行。
　　为了使空气能全部有效的通过填料，需在管式配水区域加装一面挡风板，能有效地挡住蜗牛喷头喷的水溅出塔外，又能使上述区间的气流与塔内隔离，冷空气只能通过填料热交换后进入塔内。
　　改造后冷却塔剖面图见附图2。
4．效果评价
4.1 现场观察
　　干段改造前，往年的11月份，西塔（五间）一般情况下运行3台风机可以保证供水温度，改造后的今年11月份西塔只运行1台风机可以满足生产要求。
　　干段改造后，循环水量与往年相同的情况下，在塔上没有溢流情况发生。
　　改造后，岗位人员不用调整水平风门、垂直风门的开关，使操作更简单。
　　温水槽与填料之间留有一定的作业空间，温水槽的清理可以更彻底，对冷却塔的维护更方便。
4.2 改造前主要性能对比
　　冷却塔干段改造前后对各项指标进行测试，测试工作由能源部西安热工研究所进行，通过测试结果可以看出：
　　冷却塔水量由2904.7T/H，提高到3518T/H，平均冷却能力提高了21.1%，比原设计提高了17.3%。
　　风量由200.73×104m3/h，提高到230.83×104m3/h，风量提高了30.1×104m3/h。
　　风阻由16.78mm H2O，降到13.45mm H2O，风阻下降了3.33mm H2O。
　　测试结果见附表1
5．结论
干、湿式横流冷却塔干段改造成湿段运行，解决了冷却塔溢流造成的冬季结冰，夏季供水温度超标等问题；同时也提高了处理水量；使操作单间，维护方便，改造是成功的。

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