矿井水浸没式超滤进水管道振动问题研究.pdf
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1、84tinaVol.55,No.8COALENGINEERING第55卷第8 期程炭煤doi:10.11799/ce202308016矿井水浸没式超滤进水管道振动问题研究陈峰,陈怡?(1.国能朗新明环保科技有限公司,北京100039;2.陕西同力重工股份有限公司,陕西西安710000)摘要:针对煤矿矿井水浸没式超滤预处理中,超滤入口管道振动剧烈的问题,通过分析研究现有系统及设备运行状况,对比主要设备的差异,找出管道振动的根本原因为:混合式加热器管道振动和浸没式超滤系统的进水问题。进而通过重新调整相关设备和管道,解决了进水管道的强烈振动,为混合式加热器的选择、浸没式超滤配水渠的设计、超滤给水泵的
2、选型、阀门的选型及管道的系统设计提供参考。关键词:浸没式超滤;加热器;超滤管道;管道振动;水锤中图分类号:TD74;T U 991文献标识码:A文章编号:1 6 7 1-0 959(2 0 2 3)0 8-0 0 8 4-0 4Solution for inlet pipe vibration in mine water immersion ultrafiltrationCHEN Feng,CHEN Yi?(1.Guoneng Lucency Enviro-tech Co.,Ltd.,Beijing 100039,China;2.Shanxi Tonly Heavy Industries Co
3、.,Ltd.,Xian 710000,ChAbstract:Aiming at the severe vibration in the ultrafiltration inlet pipeline during the pre-treatment of coal mine waterimmersion ultrafiltration,by analyzing and studying the operating conditions of existing systems and equipment,comparing thedifferences between the main equip
4、ment,it was found that the root causes of pipeline vibration were:the vibration of the mixedheater pipeline and the water inlet problem of the immersion ultrafiltration system.Furthermore,by readjusting relevantequipment and pipelines,the strong vibration of the inlet pipeline was solved,providing r
5、eference for the selection of hybridheaters,ultrafiltration feed pumps and valves,the design of submerged ultrafiltration distribution channels and pipeline system.Keywords:submerged ultrafiltration;heater;pipeline of ultrafiltration;pipeline vibration;water hammer宁夏宁东某矿井水采用“预处理+混合式加热器+浸没式超滤装置+反渗透”工
6、艺,于2 0 2 0 年8 月开始调试,但在运行过程中超滤进水管道发生强烈振动。在进水管道振动处理方面,苟湘 对汽水混合加热器的内部结构设计进行了一系列的研究分析,分析了不同内部结构对掺混加热效果及噪音分布的影响因素,对汽水混合加热器的高效加热和降噪改进设计具有参考价值;尉建松 2 对给水管道水锤成因进行分析并提出解决措施,认为延长关阀时间是最直接也是最有效的措施。本文通过现场观察,结合前人经验和汽水混合加热器构造 3 ,分析了现有系统及设备运行状况,对比主要设备的差异,找出管道振动的根本原因,从而重新调整相关设备和管道,解决进水管道的强烈振动,为混合式加热器的选择、浸没式超滤配水渠的设计、超
7、滤给水泵的选型、阀门的选型及管道的系统设计提供参考。1工程概况工程厂址位于宁夏宁东矿区,矿井水采用反渗透除盐后在井下及矿区回用,浓水外排 4.5】,项目于2020年8 月开始调试。矿井水处理工艺采用“污泥浓缩池调节池磁混凝高密清水池混合式加热器自清洗过滤器浸没式超滤装置超滤水箱升压泵保安过滤器反渗透给水泵反渗透装置淡水箱淡水泵”工艺 6-9。原水泵出力为4 400th,磁混凝高密出力为2 1 0 0 0 t/h,混合式加热器出力为3 4 0 0/h,自清洗过滤器出力4 270t/h,浸没式超滤设备出力4 2 7 0 t/h,反渗透设收稿日期:2 0 2 2-0 2-1 4作者简介:陈峰(1 9
8、8 0),男,陕西富平人,高级工程师,主要从事工业水处理与利用,E-mail:4 1 6 3 3 3 4 8 3 q q.c o m。引用格式:陈峰,陈怡矿井水浸没式超滤进水管道振动问题研究J煤炭工程,2 0 2 3,55(8):8 4-8 7.852023年第8 期程炭煤生产技术备出力4 x180t/h。当生水加热器通人蒸汽运行时,加热器的出水管道发生振动 1 0 ,尤其在通人的蒸汽量较小时,振动更为剧烈,弯头处的振动幅度明显可见,噪音超过85dBA;当通人蒸汽量增大后,管道振动减弱,但依然明显;同时在浸没式超滤反洗时,自清洗前的气动门关闭瞬间,超滤进水母管出现强烈振动,幅度超过5cm,声音
9、异常,同时加热器振动加强 2振动问题分析与解决方案2.1主要设备运行参数及运行方式2.1.1混合式加热器工程采用3 台3 5%容量的混合式加热器,每台加热器由壳体、喷管、过滤网板、填料、排污塞、密封垫组成,其中壳体内壁采用波纹壁形式,壳体与喷管之间的空隙内充满填料。其工作原理是:被加热水通过呈拉阀尔管形的喷管,蒸汽从喷管外侧通过管壁上的许多倾斜小管喷入水中,二者在高速流动中混合,达到加热水的目的 1 2 其加热器设计参数如下:进口水工作压力0.2 0.3MPa(g),进口水工作温度1 2,出口水额定流量(单台设备)3 8 0 h,出口水额定温度2 5 3 5,蒸汽流量(单台设备)8 1 3 t
10、/h,加热蒸汽工作压力0.41.05MPa(a),加热蒸汽工作温度2 6 0 4 1 0。2.1.2浸没式超滤采用4 台2 5%容量的浸没式超滤,其产水满足反渗透进水要求,浸没式超滤运行周期3 0 min,其中产水时间1 6 4 0 s,反洗时间1 6 0 s(从关进水阀开始降液位到反洗完开进水阀进水)1 3 。其设计参数如下:出力2 7 0 t/h,滤元型式为中空纤维,滤元型号S10V,滤元材质PVDF,滤元制造商Siemens,膜丝内外径0.6 5/0.3 9mm,有效膜丝长度7 0 0 mm,膜孔径或截流分子量0.0 4 mm,加热蒸汽工作温度2 6 0 4 1 0,膜池滤元有效面积27
11、.9m,膜通量2 9.9,滤元总数量3 2 2 配套膜池容积2 8 m,配套膜池尺寸3.1 m2.7m3.0m,其中流量为单台设备的流量。2.2振动原因分析2.2.1混合式加热器出口管道振动1)加热器内部结构如图1 所示,在工作时,高速流动的过热蒸汽通过填料缓冲后进人被加热的低速流动的水中。而其他项目应用的喷嘴式加热器如图2 所示,此喷嘴加热器能够使汽水充分混合,工作时在压力作用下的蒸汽形成喷射力,将需加热的流体从混合喷头(多个)环形布置的喷嘴吸人、扩散头内混合、再喷入需加热的流体中,蒸汽和需加热的流体是在扩散头内部发生强烈混合,经多个项目验证,此喷嘴混合式加热器解决了噪音及振动问题。与此相比
12、,这种结构使蒸汽进孔的过程中出现蒸汽进孔时分配不均匀,也使得水汽混合不均匀,进而使生水加热器运行过程中出现强烈振动1 4 蒸汽入口壳体冷水入口喷管填料图1混合式加热器内部结构N2N1N3图2喷嘴式混合式加热器2)混合式加热器的出水管道长度约为1000mm,相对厂家要求的1 50 0 mm较短,蒸汽和水在生水加热器中混合后,不能及时消能,易冲击管道、产生振动 1 53)出水管道的安装固定方式如图3 所示,出水管道汇成母管后,向上弯起然后往右拐弯,再在空中往左拐弯,再往右拐弯,然后往下拐弯,进人车间,形成空中弯头悬挑,而且仅设1 个单薄的管道支架,易形成振动。生水加热器进水母管0 52 96-CS
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