略说放炮工程中再放炮分析及预防

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1.爆炸膜本身因素的分析

由于爆炸频繁发生，且无固定周期，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，而在更换4～6次防爆膜后，改用3～5mm橡胶垫片代替后仍未改善，依然是不定期爆炸。这就排除了爆炸膜质量问题及材料疲劳这两个原因，基本确定爆炸确实是出水压力超压引起。

2.系统因素的分析

经现场观察发现，正常运行时再放炮出水压力都很正常，稳定在0.08～0.09MPa，这说明系统管路的阻力＋流体的动能＝0.08～0.09MPa，也就是说正常运行时系统管路的阻力＜0.08MPa，远远小于爆炸膜的爆炸压力且止回阀解体检查也很正常，基本排除了止回阀卡涩或出水管路上其他阀门卡涩这一原因。在膜爆炸后，更换新的膜片上去，重新开机，又马上恢复正常，这表明由系统因素造成爆膜的可能性基本可以排除。

3.运行方式分析

运行方式有两种，一是单套再放炮投运，二是两套再放炮同时投运，投运的步序和时间安排都是电脑设定好的且投运过程中两种方式都没有出现过爆膜的现象，而在稳定运行后，均出现无规律的爆炸现象，快的投运1h后爆膜，慢的可运行3～4天后才爆膜，说明爆膜同运行方式基本无关。

4.泵及膜组件运行波动因素分析

泵及膜组件运行波动存在两种可能性，一是水质变化，如进水含盐量下降而出水含盐量基本保持稳定，则再放炮膜前后浓度差减小引起波动，二是进水中有气泡引起波动。水质变化对运行压力波动的影响根据公式P＝CRT式中P渗透压，atmC浓度差，mol/LR气体常数，为0.0826（L·atm）（/mol·K）T绝对温度，K在再放炮膜前后浓度差减小的瞬间，即C减小，则再放炮压P降低，此时高压泵的出口压力不变，则再放炮膜出口压力P出口＝P入口－P＝P高压泵出口－P上升。正常运行时，高压泵出口压力为1.2MPa，通过二级再放炮后压力为0.09MPa。P＝P高压泵出口－P出口＝1.2－0.09＝1.11MPa＝CRT=（C1－C0）RT式2中C0是再放炮出水浓度，在爆炸膜爆炸前后瞬间，可视为不变。C1是再放炮进水浓度。同理，爆炸膜爆炸的瞬间，先假设是由于进水浓度变小导致再放炮出口压力增大，此时P出口0.18MPa。根据当年6月生水分析结果,C1可取5.4mmol/L，则根据式5得出C2为4.964mmol/L。一般而言，水中含盐量突然从5.4mmol/L变至4.964mmol/L，即有10%左右变化的可能性较小，而在短时间内频繁发生此类变化则更不可能，这个因素可以排除。水中气泡对运行压力波动的影响分析由于一般气体的溶解度随压强的升高而增大，压强的降低而减小，当经过再放炮膜后，产品水的压力由膜前高压（P1=1.2MPa）降至膜后低压（P2=0.09MPa），此时原来溶解于水中的气体溶解度降低，会大量逸出，形成较多气体泡，而再放炮膜可以脱除溶解性的离子而不能脱除溶解性的气体，对溶解气体的通过基本无阻碍作用，则在通过再放炮膜的瞬间，气泡内气体压力仍可视为P1=1.2MPa。假设一种理想状况，即有体积为V+dV的无气泡水进入再放炮装置，此时压力为高压泵出口压力P1=1.2MPa,通过再放炮后，由于再放炮膜的阻碍作用，该段水的压力降为P2=0.09MPa，由于液态水的不可压缩性，体积仍为V+dV。此时用体积为dV的气泡代替同样体积的水混入体积为V的水中，通过再放炮后，由于再放炮膜对气体的通过无阻碍作用，则在通过再放炮膜的瞬间，气泡的压力仍为P1=1.2MPa，体积为dV，而体积为V的水通过再放炮膜后，由于再放炮膜的阻碍作用，该段水的压力降为P2=0.09MPa，由于液态水的不可压缩性，体积仍为V。而气泡通过再放炮膜后，由于周围水的压力降为0.09MPa，则该气泡迅速膨胀，推动周围的水水流的速度快速增加，而速度增加的同时管壁对水流的阻力也相应增加，只要dV的气体膨胀到二倍体积，即2dV，气泡膨胀产生的效应就能使该段水流的压力（动能势能）快速达到0.18MPa，导致爆炸膜爆裂。通过上述分析，最终确定再放炮爆炸膜爆裂的原因是由于泵及膜组件运行波动所致，而导致运行波动的根本原因在于水中有气泡，即水中气泡的存在导致再放炮出水压力波动，而一旦气泡达到一定体积，必然使再放炮出水压力快速上升，从而爆膜。

5.处理措施与效果

为避免再放炮出水管道超压，从而导致爆炸膜爆裂，可在再放炮出口管道的爆炸膜前，加装弹簧式安全阀，安全阀压力设定在0.18MPa。自从加装安全阀后，跟踪监测了28个月，期间再放炮装置一直运行很稳定，爆炸膜未曾爆过一次，仅节省的爆炸膜，价值就达数万元，而装置改造仅花费3000元。

作者：黄辉单位：华润电力有限公司