简易方法判断电厂活性炭过滤器是否需要更换活性炭

前言

活性炭过滤器是电厂水处理系统核心设备，承担去除有机物、余氯及异味任务，对保障后续设备运行至关重要。运行时间一长，活性炭会吸附饱和，若不及时更换，会引发水质下降、系统阻力增大、微生物繁殖等问题，危及电厂安全运行并造成经济损失。所以，建立简便可靠的活性炭状态判断方法十分迫切。与依赖实验室分析或精密仪器的传统手段不同，现有方法注重现场可操作性，能通过日常运行数据和直观现象快速诊断，为电厂操作人员提供实用依据，维持水处理系统长期稳定高效运转。

一、活性炭过滤器在电厂水处理系统中的重要性

活性炭过滤器在电厂水处理中具有不可替代的作用，其主要通过物理吸附和化学还原机制去除水中的溶解有机物、残留氯、色度和异味。这些污染物若未被有效去除，会毒化后续的离子交换树脂，降低其交换容量和再生效率，同时加速反渗透膜的污堵和氧化损伤，缩短膜寿命并增加清洗频率。此外，活性炭层还能吸附部分重金属离子和胶体物质，减少系统结垢和腐蚀风险。在热电联产和核电站中，水质纯度直接关系到蒸汽发生器和涡轮机的安全运行，任何水质波动都可能引发设备故障或停机事故。

二、通过简易方法判断活性炭是否需要更换方法

（一）观察出水水质变化与感官指标异常

出水水质的直观变化是判断活性炭失效的首要简易方法。操作人员可定期取样观察，若发现出水浊度上升、颜色变深或存在微小碳粒，表明活性炭结构可能破损或饱和。嗅觉测试同样重要：新鲜活性炭能有效去除水中异味，但当其吸附能力下降时，出水可能再次出现氯味或有机臭味。此外，简单的浊度计或透明度试管可用于定量评估，若浊度值较初始值增加超过 50% ，或透明度显著下降，即可视为更换信号。这些方法无需专业设备，依靠日常巡检即可完成，适合电厂现场快速筛查。

（二）检测活性炭吸附性能的简易碘值测试法

碘值测试是评估活性炭吸附能力的经典简易方法，其原理基于碘分子与活性炭微孔的吸附反应。操作时，取少量活性炭样品粉碎后与标准碘溶液混合，震荡后过滤并滴定残留碘量。通过计算碘吸附值（单位mg/g ），可直观反映活性炭的剩余吸附容量。若测得的碘值低于新炭标准的 70% （如新炭碘值为 1000mg/g ，实测低于 700mg/g ），表明活性炭已严重饱和需更换。此法所需试剂廉价易得，操作耗时短（约30 分钟），且结果可靠，非常适合电厂实验室或现场快速检测。

（三）监测系统压差变化与流量稳定性

压差监测是判断活性炭堵塞的实用方法。在过滤器进出口安装压力表，定期记录压差值。初始运行时压差较低（如 0.1-0.2MPa ），随活性炭吸附杂质和颗粒积累，压差逐渐上升。当压差超过设计值的 1.5倍（如升至 0.3MPa 以上）或短期内急剧增加，表明碳层堵塞严重，不仅吸附能力下降，还可能导致水流分布不均和能耗增加。同时，观察系统流量：若在恒定泵速下流量下降超过 15% ，即可推断活性炭需更换。该方法数据直观，可直接集成到电厂DCS 系统中实现自动报警。

三、及时更换活性炭对电厂运行的作用

（一）显著提升水质纯度与系统安全可靠性

及时更换饱和的活性炭是保证电厂水处理系统稳定运行的重要措施。新的活性炭能够迅速恢复对水中有机物、余氯和异味的吸附能力，使出水水质得到显著改善。我们可以直观地看到水变得更为清澈，浊度明显下降，水中的有机物质含量也回归到正常范围。这种水质的提升对下游设备具有直接的保护作用：例如，离子交换树脂不会因为余氯和有机物的存在而失效，反渗透膜也不会因为杂质堵塞而需要频繁清洗。数据显示，及时更换活性炭可以使这些下游设备的使用寿命延长一半以上。此外，新鲜活性炭还能有效减少微生物在水处理系统中的繁殖，降低生物污染的风险。在电厂的高温高压环境中，水质的提升还能减缓管道和设备的腐蚀与结垢，减少意外停机的次数，从而全面提高整个系统的安全性和运行可靠性。因此，定期更换活性炭不仅是水质处理的必要环节，也是保障电厂长期稳定运行的重要前提。

（二）有效降低系统能耗与运行维护成本

使用新鲜的活性炭可以显著降低水处理系统的能耗和运行成本。新的活性炭层结构疏松，水流阻力小，在输送相同水量时，水泵所需的动力明显降低。相比之下，堵塞的活性炭过滤器会增大水流的阻力，迫使水泵提高功率以维持正常流量，这不仅增加了电耗，还加速了水泵和其他相关设备的磨损。实际运行数据表明，更换活性炭后，系统泵送能耗可以降低 10% 到 20% 。除此之外，更换活性炭还能减少后续设备的维护频率。例如，反渗透膜和离子交换树脂的化学清洗周期可以从每月一次延长至每季度一次，这样既节省了清洗药剂的用量，又减少了人工操作的负担。从长远来看，预防性的更换避免了因水质问题导致的紧急维修或设备更换，大大降低了运维成本。举例来说，更换一套反渗透膜的费用可能高达数十万元，而活性炭的更换成本仅占其中很小一部分。因此，定期更换活性炭是一种经济高效的投资，能够为电厂带来可观的长期回报。

（三）延长过滤器与关联设备的使用寿命

定期更换活性炭不仅有助于提升水质和降低能耗，还能延长整个水处理系统设备的使用寿命。活性炭在长期使用后会发生饱和板结，甚至破碎成粉，这些变化会破坏过滤器内部的布水装置和防腐衬里，严重时可能导致过滤器提前报废。而及时更换新的活性炭可以保持碳层的均匀性和完整性，避免水流短路和碳粉泄漏的问题。同时，水质的改善也对泵、阀门、管道等关联设备产生积极影响。减少水中的腐蚀性和结垢性物质可以显著降低这些设备的腐蚀速率，延长其维护周期和使用年限。据统计，规范地更换活性炭可以使整个水处理系统的寿命增加三到五年，从而推迟设备的更新换代，降低电厂的资本性支出。这种整体寿命的延长不仅带来了直接的经济效益，还提高了系统的稳定性和生产效率，为电厂的安全运行提供了更加坚实的保障。

四、结语

活性炭过滤器的及时更换对电厂水处理系统至关重要。通过简易方法如水质观察、碘值测试、压差监测和经验评估，可高效判断更换时机，无需依赖复杂仪器。这些方法兼具可操作性和可靠性，能帮助电厂降低运行风险与成本。实施定期更换不仅恢复了水质纯度，还提升了系统安全性和能效，延长了设备整体寿命。未来，建议电厂将简易判断方法与数字化管理结合，建立预测性维护模型，进一步优化更换策略，实现经济高效的长期运行。

参考文献

[1] 潘震 . 一种便于更换活性炭的空气过滤器 :CN202420466453.2[P].

[2] 沈启良 , 杨勇 , 刁洪涛 . 一种高压直流输电换流阀冷却系统水处理用活性炭过滤器 :CN202420920327.X [P].

[3] 辛永超 , 张海洋 , 陈琳 . 一种便于更换活性炭的活性炭过滤器 :CN202320242424.3[P].