略說放炮工程中再放炮分析及預(yù)防

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1.爆炸膜本身因素的分析

由于爆炸頻繁發(fā)生，且無固定周期，有使用一天就爆的，有使用1周才爆的，也有使用20天才爆的，而在更換4～6次防爆膜后，改用3～5mm橡膠墊片代替后仍未改善，依然是不定期爆炸。這就排除了爆炸膜質(zhì)量問題及材料疲勞這兩個(gè)原因，基本確定爆炸確實(shí)是出水壓力超壓引起。

2.系統(tǒng)因素的分析

經(jīng)現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)，正常運(yùn)行時(shí)再放炮出水壓力都很正常，穩(wěn)定在0.08～0.09MPa，這說明系統(tǒng)管路的阻力＋流體的動(dòng)能＝0.08～0.09MPa，也就是說正常運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)管路的阻力＜0.08MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于爆炸膜的爆炸壓力且止回閥解體檢查也很正常，基本排除了止回閥卡澀或出水管路上其他閥門卡澀這一原因。在膜爆炸后，更換新的膜片上去，重新開機(jī)，又馬上恢復(fù)正常，這表明由系統(tǒng)因素造成爆膜的可能性基本可以排除。

3.運(yùn)行方式分析

運(yùn)行方式有兩種，一是單套再放炮投運(yùn)，二是兩套再放炮同時(shí)投運(yùn)，投運(yùn)的步序和時(shí)間安排都是電腦設(shè)定好的且投運(yùn)過程中兩種方式都沒有出現(xiàn)過爆膜的現(xiàn)象，而在穩(wěn)定運(yùn)行后，均出現(xiàn)無規(guī)律的爆炸現(xiàn)象，快的投運(yùn)1h后爆膜，慢的可運(yùn)行3～4天后才爆膜，說明爆膜同運(yùn)行方式基本無關(guān)。

4.泵及膜組件運(yùn)行波動(dòng)因素分析

泵及膜組件運(yùn)行波動(dòng)存在兩種可能性，一是水質(zhì)變化，如進(jìn)水含鹽量下降而出水含鹽量基本保持穩(wěn)定，則再放炮膜前后濃度差減小引起波動(dòng)，二是進(jìn)水中有氣泡引起波動(dòng)。水質(zhì)變化對(duì)運(yùn)行壓力波動(dòng)的影響根據(jù)公式P＝CRT式中P滲透壓，atmC濃度差，mol/LR氣體常數(shù)，為0.0826（L·atm）（/mol·K）T絕對(duì)溫度，K在再放炮膜前后濃度差減小的瞬間，即C減小，則再放炮壓P降低，此時(shí)高壓泵的出口壓力不變，則再放炮膜出口壓力P出口＝P入口－P＝P高壓泵出口－P上升。正常運(yùn)行時(shí)，高壓泵出口壓力為1.2MPa，通過二級(jí)再放炮后壓力為0.09MPa。P＝P高壓泵出口－P出口＝1.2－0.09＝1.11MPa＝CRT=（C1－C0）RT式2中C0是再放炮出水濃度，在爆炸膜爆炸前后瞬間，可視為不變。C1是再放炮進(jìn)水濃度。同理，爆炸膜爆炸的瞬間，先假設(shè)是由于進(jìn)水濃度變小導(dǎo)致再放炮出口壓力增大，此時(shí)P出口0.18MPa。根據(jù)當(dāng)年6月生水分析結(jié)果,C1可取5.4mmol/L，則根據(jù)式5得出C2為4.964mmol/L。一般而言，水中含鹽量突然從5.4mmol/L變至4.964mmol/L，即有10%左右變化的可能性較小，而在短時(shí)間內(nèi)頻繁發(fā)生此類變化則更不可能，這個(gè)因素可以排除。水中氣泡對(duì)運(yùn)行壓力波動(dòng)的影響分析由于一般氣體的溶解度隨壓強(qiáng)的升高而增大，壓強(qiáng)的降低而減小，當(dāng)經(jīng)過再放炮膜后，產(chǎn)品水的壓力由膜前高壓（P1=1.2MPa）降至膜后低壓（P2=0.09MPa），此時(shí)原來溶解于水中的氣體溶解度降低，會(huì)大量逸出，形成較多氣體泡，而再放炮膜可以脫除溶解性的離子而不能脫除溶解性的氣體，對(duì)溶解氣體的通過基本無阻礙作用，則在通過再放炮膜的瞬間，氣泡內(nèi)氣體壓力仍可視為P1=1.2MPa。假設(shè)一種理想狀況，即有體積為V+dV的無氣泡水進(jìn)入再放炮裝置，此時(shí)壓力為高壓泵出口壓力P1=1.2MPa,通過再放炮后，由于再放炮膜的阻礙作用，該段水的壓力降為P2=0.09MPa，由于液態(tài)水的不可壓縮性，體積仍為V+dV。此時(shí)用體積為dV的氣泡代替同樣體積的水混入體積為V的水中，通過再放炮后，由于再放炮膜對(duì)氣體的通過無阻礙作用，則在通過再放炮膜的瞬間，氣泡的壓力仍為P1=1.2MPa，體積為dV，而體積為V的水通過再放炮膜后，由于再放炮膜的阻礙作用，該段水的壓力降為P2=0.09MPa，由于液態(tài)水的不可壓縮性，體積仍為V。而氣泡通過再放炮膜后，由于周圍水的壓力降為0.09MPa，則該氣泡迅速膨脹，推動(dòng)周圍的水水流的速度快速增加，而速度增加的同時(shí)管壁對(duì)水流的阻力也相應(yīng)增加，只要dV的氣體膨脹到二倍體積，即2dV，氣泡膨脹產(chǎn)生的效應(yīng)就能使該段水流的壓力（動(dòng)能勢(shì)能）快速達(dá)到0.18MPa，導(dǎo)致爆炸膜爆裂。通過上述分析，最終確定再放炮爆炸膜爆裂的原因是由于泵及膜組件運(yùn)行波動(dòng)所致，而導(dǎo)致運(yùn)行波動(dòng)的根本原因在于水中有氣泡，即水中氣泡的存在導(dǎo)致再放炮出水壓力波動(dòng)，而一旦氣泡達(dá)到一定體積，必然使再放炮出水壓力快速上升，從而爆膜。

5.處理措施與效果

為避免再放炮出水管道超壓，從而導(dǎo)致爆炸膜爆裂，可在再放炮出口管道的爆炸膜前，加裝彈簧式安全閥，安全閥壓力設(shè)定在0.18MPa。自從加裝安全閥后，跟蹤監(jiān)測了28個(gè)月，期間再放炮裝置一直運(yùn)行很穩(wěn)定，爆炸膜未曾爆過一次，僅節(jié)省的爆炸膜，價(jià)值就達(dá)數(shù)萬元，而裝置改造僅花費(fèi)3000元。

作者：黃輝單位：華潤電力有限公司