我國電力行業(yè)對過濾與分離技術的研究與開發(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。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(yè)化運行。近年來我國也加大煙氣脫硫的力度，并已取得了突破性進展。這些過濾與分離技術的...
我國電力行業(yè)對過濾與分離技術的研究與開發(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。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(yè)化運行。近年來我國也加大煙氣脫硫的力度，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(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。
過濾與分離設備在電力行業(yè)的應用（一）
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，減少事故停車、延長檢修周期、提高生產(chǎn)率。在效率提高的同時，降低原料的消耗，降低廢物處理費用，嚴格控制各類污染物的排放。
二、過濾與分離設備在電力行業(yè)的應用
火力發(fā)電廠一般有三大基礎部分構成，即：汽輪機、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、緊急柴油發(fā)電機、脫硫、送風引風等。這些系統(tǒng)長期有效工作，都需應用各類污染控制設備。下面針對以上系統(tǒng)將過濾與分離設備的應用一一予以說明。
過濾與分離設備在電力行業(yè)的應用（一）
1、汽輪機系統(tǒng)中油液污染控制技術
汽輪機是發(fā)電廠的關鍵設備，它的正常工作，直接關系到電廠的效益。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、空氣會加速系統(tǒng)各元件的磨損，腐蝕金屬表面，促使油液變質(zhì)。經(jīng)統(tǒng)計表明，油液污染是造成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的停運事故減少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(tǒng)中的污染物降低到最低。這些過濾系統(tǒng)的使用可使系統(tǒng)快速達到并維持期望的油液清潔度水平，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、更安全啟動的目的。
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5um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(tài)油膜厚度尺寸相同或稍大的顆粒。因此，清除1-5 um的顆粒，對于保護軸承免遭磨料磨損以保證延長壽命和高可靠性來說，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)和液壓系統(tǒng)伴生的主要磨損----磨料磨損形成鏈式反應造成的。在圖1中我們看到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^濾所清除，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，除非采取足夠的過濾措施來終止其發(fā)展。
因此，對于汽輪機潤滑系統(tǒng)，首先采用間隙保護過濾器提高元件的工作可靠性和使用壽命。
對于小型和中型汽輪機，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(tǒng)。目前在許多大型汽輪機的油箱上裝設旁路循環(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：真空濾油機和聚結濾油機。當系統(tǒng)的油液不能達標，并且油液中含有大量水分時，使用聚結濾油機；當需要將油液中的水份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：
汽輪機潤滑系統(tǒng)沖洗
當汽輪機潤滑系統(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)和元件而設計的一種過濾凈化裝置，其作用是清除元件和系統(tǒng)在裝配和組裝過程中殘留及使用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。液壓清洗裝置要求具有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)所需的清潔度。為此，清洗系統(tǒng)必須裝設過濾精度高、納污容量大的過濾器，其絕對過濾精度要求達到1-5μm。在清洗過程中要求液流處于充分的紊流狀態(tài)（雷諾數(shù)一般應達到4000以上）以加強對內(nèi)部殘留污染物的沖刷作用。為此，應采用低粘度油液，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：
汽輪機速度控制系統(tǒng)
汽輪機速度控制系統(tǒng)采用的是電液伺服系統(tǒng)即EH系統(tǒng)（Electrohydraulic Control），是汽輪機速度調(diào)控的關鍵，其核心元件是伺服閥。伺服閥根據(jù)給定電信號和反饋電信號所構成的偏差信號控制閥芯運動，快速調(diào)節(jié)汽輪機的蒸汽供給量，控制汽輪機按要求的速度運轉。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敏感，電液伺服系統(tǒng)中有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1-3μm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證。
EH系統(tǒng)常采用磷酸脂液壓油作為傳動介質(zhì)，這種液壓油具有較強的吸水性，若不能對油液中的水分進行有效的控制，則會使元件腐蝕、油液氧化變質(zhì)。因此，必須采用高效脫水油液凈化機，來為油液的潔凈和“干燥”提供保證。
2、發(fā)電機系統(tǒng)中油液污染控制技術
應用舉例四：
氫氣密封油系統(tǒng)
為了把旋轉阻力或轉子阻力減至最小，一般采用氫氣充滿發(fā)電機殼體。為了保持氫氣純凈，減小泄漏并保持最大的發(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)電機軸的機械磨損，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、氫氣泄漏、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一個雙聯(lián)3um過濾器。高效率小壓降雙聯(lián)過濾器對于優(yōu)化氫氣密封系統(tǒng)性能來說是至關很重要的。
應用舉例五：
變壓器油
電氣絕緣油用于變壓器、斷路器、開關、反應器和其他類型的電氣設備的運行。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，以去處絕緣油中的水分、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。這種濾油設備可對變壓器油進行脫氣、脫水和過濾處理。設備可在戶內(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
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)中擔任重要角色。鍋爐給水泵往往由一個包含機液控制系統(tǒng)和液力偶合器的電動機來驅動。通常，要求使用高精度過濾器以使機液控制比例閥和液力偶合器避免遭受污染顆粒的危害。此外，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，以改善鍋爐給水泵的性能和可靠性。
應用舉例七：
煤炭粉碎機
煤炭粉碎機潤滑系統(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5-30um范圍內(nèi)。70%小于10um。細煤顆粒侵入潤滑油系統(tǒng)并可能堵塞節(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，無論是球磨機或是中速磨，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、降低較高的維修費用、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，而煤的輸送及燃燒所需空氣供給，就需要由送風機、引風機提供了。而高速運轉的風機其軸承都需要各類潤滑站提供潤滑和散熱。不論那一種軸承，潤滑油中的顆粒越少，軸承相對的壽命越長。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，即在各管路系統(tǒng)中加裝高精度過濾器和旁路過濾系統(tǒng)，把油的清潔度提高到所需要的水平是完全能夠達到的。
4、除灰系統(tǒng)中過濾凈化技術的應用
應用舉例九：
煙氣除塵
2001年以前我國國內(nèi)火電廠使用靜電除塵器的比例占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進行了多年，火電行業(yè)布袋除塵器技術發(fā)展緩慢，所以大部分發(fā)電機組都配備了靜電除塵器。隨著火電發(fā)展，火電燃煤量持續(xù)增長，但煙塵排放量沒有得到有效的控制，有關資料顯示，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10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，50mg/m3的排放限值要求采用高效除塵技術，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，最近幾年袋式除塵技術的發(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)，頒布了一系列有關燃煤發(fā)電廠 SO2 污染控制法規(guī)、條例及排放標準?！洞髿馕廴痉乐畏ā丰槍痣姀S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”。 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間內(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頗多，諸如改善能源結構、采用清潔燃料等，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(jù)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SO2，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(jīng)濟的。
濕法脫硫的副產(chǎn)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(chǎn)品。
過濾與分離設備在電力行業(yè)的應用（二）
6、空壓機系統(tǒng)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(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－－在一個典型的大城市環(huán)境中每立方米大氣中約含有1億4千萬個微粒，其中大約80%在尺寸上小于2μm，空壓機吸氣過濾器無力消除。此外，空壓機系統(tǒng)內(nèi)部也會不斷產(chǎn)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－－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(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，仍會有冷凝水析岀，大約每降低10℃，其飽和含水量將下降50%，即有一半的水蒸氣轉化為液態(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將壓縮空氣預處理成具有一定相對濕度的于燥氣是很必要的；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(fā)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)指岀：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、上千倍。
隨著科學技術的進步和工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，特別是高技術產(chǎn)業(yè)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(fā)，市場需求奔與日俱增。壓縮空氣凈化技術的發(fā)展不僅為新興的高技術產(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：
⑴在空壓機進風口安裝進氣過濾器，控制進氣質(zhì)量。
⑵空壓機內(nèi)部安裝潤滑油過濾器，減少運動部件的磨損。
⑶空壓機內(nèi)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。
⑷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。
⑸空壓機出風口設置精密過濾器，去處氣體中含有的顆粒雜質(zhì)，對0.1μm粒子，效率為99.99%。
⑹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。
過濾與分離設備在電力行業(yè)的應用（二）
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1.5～1.64m3/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?；宜械奈廴疚锓N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(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。
灰水的閉路循環(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、過濾在電廠制備除鹽水中的應用
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)。
電廠補給水典型處理工藝流程為：預處理（MF) - 超濾（UF)- 反滲透（RO)－電去離子（EDI） - 離子交換除鹽
在膜處理系統(tǒng)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(zhì)，并降低膜阻力。對電廠鍋爐補給水系統(tǒng)要求的溶氧量一般要求為0.3 mg/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（MF）：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，用于簡單的粗過濾，過濾水中的泥沙、鐵銹等大顆粒雜質(zhì)，不能去除水中。的細菌、病毒、有機物、重金屬離子等有害物質(zhì)。通常不能清洗，為一次性過濾材料，需要經(jīng)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0.005-0.01μm范圍內(nèi)， 可有效去除水中的微粒、膠體、細菌及高分子有機物質(zhì)?？蓮V泛應用于物質(zhì)的分離、濃縮、提純。超濾過程無相轉化，常溫操作，對熱敏性物質(zhì)的分離尤為適宜，并具有良好的耐溫、耐酸堿和耐氧化性能，能在60℃ 以下，pH為2-11的條件下長期連續(xù)使用。中空纖維超濾膜是超濾技術中最為成熟與先進的一種形式。中空纖維外徑0.5-2.0mm，內(nèi)徑0.3-1.4mm，中空纖維管壁上布滿微孔，孔徑以能截留物質(zhì)的分子量表達，截留分子量可達幾千至幾十萬。原水在中空纖維外側或內(nèi)腔加壓流動，分別構成外壓式與內(nèi)壓式。超濾是動態(tài)過濾過程，被截留物質(zhì)可隨濃縮小排除，不致堵塞膜表面，可長期連續(xù)運行。
