國(guó)產(chǎn)壓力盤式過濾機(jī)的應(yīng)用

李衛(wèi)芹 王月潔 陳安江 王洪青 陳全兵

(汶瑞機(jī)械 (山東)有限公司，山東安丘，262100)

國(guó)產(chǎn)壓力盤式過濾機(jī)的應(yīng)用

李衛(wèi)芹 王月潔 陳安江 王洪青 陳全兵

(汶瑞機(jī)械 (山東)有限公司，山東安丘，262100)

介紹了國(guó)產(chǎn)YPL93壓力盤式過濾機(jī)在堿回收苛化工段的應(yīng)用和控制。該設(shè)備對(duì)白液和白泥進(jìn)行過濾分離，具有單位產(chǎn)能大、占地面積小、濾液澄清度高、白泥殘堿含量低、自動(dòng)化程度高和工作環(huán)境好等特點(diǎn)。

堿回收;苛化;壓力盤式過濾機(jī);白液;白泥;控制

由于制漿造紙技術(shù)的快速發(fā)展、制漿規(guī)模的不斷擴(kuò)大和環(huán)境保護(hù)的日趨嚴(yán)格，堿回收的生產(chǎn)規(guī)模越來越大，單機(jī)設(shè)備的生產(chǎn)效率也在不斷提高［1］，并向壓力苛化［2］的趨勢(shì)發(fā)展。年產(chǎn)20萬 t以上化學(xué)木(竹)漿配套的堿回收項(xiàng)目的苛化工段采用傳統(tǒng)的白液澄清或過濾設(shè)備已經(jīng)不能很好地滿足生產(chǎn)的要求，提高單機(jī)設(shè)備的生產(chǎn)效率和白液的質(zhì)量以及實(shí)現(xiàn)封閉式苛化工藝已是苛化工藝發(fā)展的必然趨勢(shì)。因此，汶瑞機(jī)械 (山東)有限公司通過借鑒國(guó)外同類設(shè)備的先進(jìn)技術(shù)自主研發(fā)了壓力盤式過濾機(jī)，對(duì)制漿堿回收苛化工段的白液和白泥進(jìn)行過濾分離，用以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的重力沉降式澄清器和壓力管式過濾器，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。經(jīng)過國(guó)外大型堿回收苛化項(xiàng)目的應(yīng)用與改進(jìn)，取得了良好的運(yùn)行效果。本文針對(duì)YPL93壓力盤式過濾機(jī)在APP紙業(yè)印尼某紙廠的應(yīng)用和控制進(jìn)行介紹。

1 壓力盤式過濾機(jī)結(jié)構(gòu)、工作原理及運(yùn)行條件

1.1 結(jié)構(gòu)

壓力盤式過濾機(jī)主要由筒體、主軸及扇形板、分配閥、傳動(dòng)裝置、空氣攪拌及清洗裝置、泥餅清洗及酸洗裝置、刮刀裝置、刮刀及出料口清洗裝置等部分構(gòu)成，設(shè)備結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 壓力盤式過濾機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 工作原理

經(jīng)苛化器苛化后的苛化乳液由苛化乳液泵送至壓力盤式過濾機(jī)，由空氣增壓裝置產(chǎn)生的120～150 kPa的加壓空氣打入密閉的筒體中，作為過濾的推動(dòng)力。

圖2 苛化工段流程圖

1.3 運(yùn)行條件

壓力盤式過濾機(jī)要想達(dá)到良好的運(yùn)行效果，進(jìn)該設(shè)備的苛化乳液需滿足的條件如下:

(1)在硫化度為25%～30%時(shí)，苛化度一般要求在80%～82%。若苛化度過高，就會(huì)使過灰量過大，過量的石灰會(huì)引起過濾困難，降低設(shè)備的生產(chǎn)能力［3］，并能影響白液澄清度。

(2)要求乳液喂料穩(wěn)定，否則會(huì)使過濾的白液質(zhì)量不穩(wěn)定，若乳液增加得太快，過濾機(jī)內(nèi)液位上升，可能會(huì)導(dǎo)致程序激活，啟動(dòng)不必要的吹落程序。

(3)澄清后綠液中的綠泥含量不高于150 mg/L，過高會(huì)降低乳液的過濾性能。

2 生產(chǎn)規(guī)模和設(shè)備配置

該紙廠主機(jī)選用兩臺(tái)壓力盤式過濾機(jī)并聯(lián)使用，單臺(tái)通過量為日產(chǎn)3300 m3的苛化乳液，壓力盤式過濾機(jī)型號(hào)為YPL93，過濾面積為93 m2，圓盤數(shù)量8個(gè)，圓盤轉(zhuǎn)速1～5 r/min。配套的輔助設(shè)備:濾液槽型號(hào)為L(zhǎng)YC93.0;白泥攪拌槽型號(hào)為BNC93.0;穩(wěn)壓槽型號(hào)為WYC93.0;攪拌槽型號(hào)為JBC93.0;過濾壓縮機(jī)型號(hào)為CL-2001，吸入壓力為0～0.05 MPa，轉(zhuǎn)速為630 r/min;增壓壓縮機(jī)型號(hào)為SC-4，吸入壓力為0～0.15 MPa，轉(zhuǎn)速為1260 r/min;排氣風(fēng)機(jī)型號(hào)為T4-72.NO3A，風(fēng)壓為716 Pa。

3 生產(chǎn)工藝及設(shè)備布置

3.1 工藝流程

綠液經(jīng)消化、苛化后，苛化度為80%～82%的苛化乳液由泵送至壓力盤式過濾機(jī)，過濾后的濁度≤30 mg/L的白液由濃白液泵送至濃白液澄清貯存槽，為蒸煮工段提供高溫潔凈的白液。濾盤上的白泥經(jīng)洗滌后由刮刀卸料，用稀釋水稀釋到30%～35%的濃度，并經(jīng)過白泥攪拌槽下的白泥循環(huán)泵循環(huán)后，泵送至白泥貯存槽。白泥再由白泥泵送至白泥預(yù)掛過濾機(jī)進(jìn)行洗滌和濃縮，進(jìn)一步提取出白泥中的殘堿。壓力盤式過濾機(jī)不能單獨(dú)工作，必須有與之相匹配的一套密閉的系統(tǒng)，工藝流程如圖2所示。

3.2 工藝設(shè)備布置

白液過濾系統(tǒng)由壓力盤式過濾機(jī)、白泥槽 (帶攪拌裝置)、濾液槽、穩(wěn)壓槽、攪拌槽、過濾壓縮機(jī)和增壓壓縮機(jī)等組成。壓力盤式過濾機(jī)的安裝高度是按照過濾機(jī)底部的收集管和白泥攪拌槽的高度來合理確定的，該紙廠布置的三維效果圖見圖3。

圖3 APP紙業(yè)印尼某紙廠壓力盤式過濾機(jī)布置的三維效果圖

4 運(yùn)行控制

4.1 液位控制

壓力盤式過濾機(jī)的液位同主軸轉(zhuǎn)速聯(lián)鎖，在過濾機(jī)液位上升時(shí)，通過調(diào)節(jié)主軸的轉(zhuǎn)速來維持正常的生產(chǎn)，主軸和轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系見表1。

表1 主軸和轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系

預(yù)掛層的堵塞也直接表現(xiàn)在液位的高低上，刮刀的進(jìn)退由液位來控制［4］。在DCS系統(tǒng)上通過液位的變化來自動(dòng)控制液壓系統(tǒng)完成刮刀的進(jìn)退，使刮刀自動(dòng)完成進(jìn)刀、退刀、更換預(yù)掛層 (短吹和長(zhǎng)吹)等動(dòng)作。設(shè)備刮刀的運(yùn)行周期是通過DCS來設(shè)定的，刮刀的運(yùn)行也可由操作者手動(dòng)執(zhí)行。如果液位繼續(xù)升高，達(dá)到設(shè)定液位的92%，這時(shí)依靠提高主軸的轉(zhuǎn)速已經(jīng)不能滿足設(shè)備的工作要求了，此時(shí)刮刀自動(dòng)進(jìn)刀，及時(shí)切掉預(yù)掛層的外表皮部分;如果液位繼續(xù)升高，達(dá)到設(shè)定液位的95%，同時(shí)刮刀進(jìn)刀次數(shù)已經(jīng)達(dá)到設(shè)定值 (一般為5次，具體可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用情況確定)，就要啟動(dòng)短吹程序，主軸的轉(zhuǎn)速降為1 r/min，由經(jīng)增壓壓縮機(jī)產(chǎn)生的高壓空氣通過反吹口沿著各通道依次吹落預(yù)掛層，持續(xù)時(shí)間為5～8 min，此時(shí)設(shè)備仍能正常工作;如果短吹也不能有效地降低壓力盤式過濾機(jī)內(nèi)苛化乳液的液位，此時(shí)便啟動(dòng)長(zhǎng)吹程序，苛化乳液泵停止進(jìn)料，主軸的轉(zhuǎn)速增至5 r/min，由經(jīng)增壓壓縮機(jī)產(chǎn)生的高壓空氣通過反吹口沿著各通道吹落預(yù)掛層，持續(xù)時(shí)間為30 min，然后用高壓水清洗濾網(wǎng)。當(dāng)高壓水對(duì)濾網(wǎng)不能進(jìn)行有效地清洗時(shí)就要開啟酸洗程序，用配置好的氨基磺酸溶液清洗濾網(wǎng)。

4.2 壓力控制

過濾機(jī)的壓力通常為120～150 kPa，其壓力由壓力控制器 (PIC)控制。壓力控制并無固定的操作壓力值，而是當(dāng)壓力低于120 kPa時(shí)，打開壓力控制開關(guān)，使外界更多壓縮空氣進(jìn)入過濾機(jī)，當(dāng)壓力高于150 kPa時(shí)，打開壓力控制閥，使氣體排至空氣中。在過濾壓縮機(jī)抽吸端與穩(wěn)壓槽出口管線上有壓差控制器 (PDIC)來控制過濾壓差，當(dāng)壓差增大時(shí)，返回部分加壓空氣至過濾壓縮機(jī)的抽吸端，使壓差減小回復(fù)到設(shè)定值。運(yùn)行過程中在保持正常工作壓力的情況下要保持壓差的穩(wěn)定，才能取得良好的運(yùn)行效果，使壓力過濾機(jī)產(chǎn)能達(dá)到最大。

4.3 泥餅洗滌用水的控制

泥餅洗滌用水為溫度高于65℃的輕污冷凝水，在泥餅洗滌管線上設(shè)有比例流量控制 (FFIC)，通過進(jìn)過濾機(jī)的苛化乳液量比例控制洗滌用水量，當(dāng)濾餅清洗水流量處于自動(dòng)控制狀態(tài)時(shí)，根據(jù)苛化乳液量的變化濾餅清洗水量將會(huì)自動(dòng)改變。為避免濾餅洗滌噴嘴的堵塞，在二次冷凝水管線上安裝有管道過濾器，過濾器的堵塞程度可以由過濾器前的現(xiàn)場(chǎng)壓力表和過濾器后的壓力表來測(cè)量。

4.4 空氣攪拌裝置的控制

空氣攪拌的作用是使苛化乳液不致于沉淀，由增壓壓縮機(jī)去壓力盤式過濾機(jī)的空氣攪拌裝置的壓縮空氣管線上設(shè)有流量控制 (FIC)，空氣攪拌器中的氣流不能太大，太大將冷卻白液并使過濾餅難于形成，太小將使白泥沉降于筒體底部。當(dāng)空氣攪拌器產(chǎn)生堵塞時(shí)，用壓力大于0.6 MPa的輕污冷凝水進(jìn)行沖洗。

4.5 白泥密度的控制

從刮刀上落下的白泥通過溜槽進(jìn)入收集管，在溜槽中，用輕污冷凝水 (或熱水)把白泥濃度從60%～70%稀釋至30% ～35%，白泥密度控制器 (DIC)測(cè)量送白泥槽的白泥密度，并與稀釋水量聯(lián)鎖。

5 使用過程中出現(xiàn)的問題及解決措施

5.1 白液濁度過高，高于30 mg/L

(1)濾網(wǎng)損壞 檢查濾網(wǎng)并及時(shí)更換已損壞的濾網(wǎng)。

(2)扇形板損壞 檢查扇形板并及時(shí)更換破損的扇形板。

(3)扇形板和主軸之間的密封不嚴(yán) 檢查并及時(shí)更換密封元件。經(jīng)過針對(duì)問題采取措施，使白液濁度穩(wěn)定在20～30 mg/L。

5.2 白泥干度低

(1)石灰中氧化鈣的含量過低，氧化鎂和二氧化硅含量高于工藝要求，造成乳液過濾困難。

(2)苛化過程中的過灰量高，苛化乳液中氫氧化鈣含量高造成過濾困難。

(3)苛化度高，苛化液苛化時(shí)間長(zhǎng)，造成苛化乳液中的碳酸鈣顆粒小，影響過濾效果。

(4)刮刀進(jìn)刀時(shí)間間隔長(zhǎng)，造成預(yù)掛層老化，過濾阻力增大。

(5)濾布堵塞，需及時(shí)酸洗。

(6)合理的設(shè)定短吹和長(zhǎng)吹的間隔時(shí)間。

(7)壓力盤式過濾機(jī)過濾壓差控制過低。通過嚴(yán)格過程控制和加強(qiáng)濾網(wǎng)維護(hù)等，使白泥干度不低于70%。

5.3 白泥中殘堿含量高

(1)濾餅洗滌水用量低和洗滌水溫度偏低。

(2)濾餅洗滌水分布不均勻。按苛化乳液流量的5%～6%調(diào)節(jié)洗滌水量，并將洗滌水溫度控制在70℃左右，同時(shí)改變洗滌水噴嘴結(jié)構(gòu)將洗滌水呈霧狀均勻地噴灑在濾層表面，使白泥殘堿控制在3%以下，可有效保證最終白泥的洗滌效果。

6 運(yùn)行效果

通過運(yùn)行調(diào)試，在過濾白液產(chǎn)量達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)模的前提下，盤面白泥干度穩(wěn)定在70%以上，用輕污冷凝水稀釋后濃度為30% ～35%;濃白液濁度20～30 mg/L;白泥殘堿含量不大于3%。

7 結(jié)語

通過對(duì)YPL93壓力盤式過濾機(jī)工藝單元的合理設(shè)計(jì)和嚴(yán)格過程控制，并針對(duì)存在的問題采取了有效措施，使該系統(tǒng)在APP紙業(yè)印尼某廠近三年的連續(xù)生產(chǎn)運(yùn)行中，效果比較理想。該設(shè)備起到了對(duì)苛化乳液進(jìn)行過濾及對(duì)分離出的白泥進(jìn)行洗滌的雙重功效，與傳統(tǒng)的重力澄清器相比具有單位產(chǎn)能大、占地面積小、濾液澄清度高、白泥殘堿含量低、自動(dòng)化程度高、耗水量小和生產(chǎn)環(huán)境清潔等特點(diǎn)，達(dá)到了國(guó)際同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平。汶瑞公司在YPL93盤式壓力過濾機(jī)應(yīng)用成功的基礎(chǔ)上，在山東某紙廠又推廣應(yīng)用了日處理2000 m3白液的YPL70壓力過濾機(jī)，并進(jìn)行了單元基礎(chǔ)工藝設(shè)計(jì)，經(jīng)過運(yùn)行調(diào)試，各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到了國(guó)外同類產(chǎn)品的性能指標(biāo)。現(xiàn)已研發(fā)出日處理1000～5000 m3白液的系列產(chǎn)品，能夠滿足年產(chǎn)40萬t以下規(guī)模的化學(xué)木 (竹)漿苛化工程的建設(shè)配套，可代替進(jìn)口產(chǎn)品，節(jié)約外匯。

［1］陳克復(fù)．制漿造紙機(jī)械與設(shè)備［M］．北京:中國(guó)輕工業(yè)出版社，2003．

［2］張 輝，王淑梅，程金蘭，等．我國(guó)制漿造紙裝備科學(xué)技術(shù)的發(fā)展(續(xù))［J］．中國(guó)造紙，2011，30(5):59．

［3］趙會(huì)山，于強(qiáng)興．苛化用新型CD壓力式圓盤過濾機(jī)［J］．中華紙業(yè)，2003，24(1):26．

［4］陳全兵，李明芹，譚芬芬，等．白液壓力多圓盤過濾機(jī)的研發(fā)應(yīng)用［J］．中國(guó)造紙，2004，23(12):27．

Application of Domestic Manufactured Pressure Disc Filter

LI Wei-qin*WANG Yue-jie CHEN An-jiang WANG Hong-qing CHEN Quan-bing
(Wenrui Machinery(Shandong)Co．，Ltd．，Anqiu，Shandong Province，262100)
(*E-mail:info@wenrui．com．cn)

The application and control of domestic manufactured YPL93 pressure disc filter in recausticizing plant of alkali recovery system are presented．This equipment is used to separate while liquor from lime mud．It features high capacity，less occupation area，high filtrate clarity，less alkali content in the mud，high automation and friendly working environment．

alkali recovery;recausticizing;pressure disc filter;white liquor;lime mud;control

TS733+.9

B

0254-508X(2011)12-0041-04

李衛(wèi)芹女士，助理工程師;主要從事制漿工藝設(shè)計(jì)及裝備研發(fā)工作。在壓力作用下，白液通過預(yù)掛層和濾網(wǎng)組成的過濾介質(zhì)，通過分配閥進(jìn)入濾液槽。在濾液槽氣體和白液分開，白液由白液泵送至白液貯存槽，氣體從濾液槽頂部到達(dá)壓縮機(jī)，由過濾壓縮機(jī)增壓后一部分氣體送至壓力盤式過濾機(jī)維持設(shè)備正常運(yùn)行的工作壓力，另一部分氣體送至增壓壓縮機(jī)繼續(xù)增壓以提供空氣攪拌、刮刀長(zhǎng)吹及短吹時(shí)所需要的壓力空氣。從苛化乳液中分離出來的白泥留在過濾盤表面，通過泥餅清洗裝置進(jìn)行置換洗滌。洗滌后的白泥由刮刀刮下并用稀釋水稀釋到30%～35%的濃度經(jīng)筒體溜槽、收集管后到白泥攪拌槽。攪拌后的白泥一部分泵送到白泥貯存槽，另一部分在白泥攪拌槽和收集管之間保持連續(xù)的循環(huán)以有效地平衡白泥濃度并防止白泥產(chǎn)生阻塞。

2011-07-01(修改稿)

(責(zé)任編輯:馬 忻)