平盤過濾機(jī)技術(shù)創(chuàng)新初探

趙天明

摘 要：某公司平盤系統(tǒng)存在設(shè)計(jì)、設(shè)備問題，導(dǎo)致故障頻發(fā)，產(chǎn)能、產(chǎn)品質(zhì)量均不達(dá)標(biāo)。文章介紹了該公司的技術(shù)改造方案，通過對(duì)系統(tǒng)原理及影響因素分析研究，對(duì)平盤的本體及配套設(shè)備進(jìn)行一系列的優(yōu)化改造，提高了平盤產(chǎn)能，改善了平盤指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：平盤；技術(shù)創(chuàng)新；經(jīng)濟(jì)效益

中圖分類號(hào)：TF351.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）30-0028-02

前言

某公司平盤系統(tǒng)存在較多設(shè)計(jì)、設(shè)備問題，導(dǎo)致故障頻發(fā)，主要原因一是濾液管道及槽罐頻繁堵塞，造成平盤失真空、真空泵內(nèi)進(jìn)料；二是濾液分配不合理，影響后續(xù)工序經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。這些問題相互影響和制約，導(dǎo)致平盤運(yùn)轉(zhuǎn)率低，指標(biāo)、產(chǎn)能均達(dá)不到設(shè)計(jì)值。為此對(duì)平盤過濾機(jī)本體及配套設(shè)備設(shè)施進(jìn)行了一系列優(yōu)化改造，改善了過濾效果，使平盤產(chǎn)能、產(chǎn)品質(zhì)量有了很大提高。

1平盤過濾機(jī)設(shè)備結(jié)構(gòu)

平盤過濾機(jī)是利用真空進(jìn)行過濾的設(shè)備，它的結(jié)構(gòu)如圖1，左圖為過濾盤盤面示意圖，右圖為底座分配示意圖。

以逆時(shí)鐘方向轉(zhuǎn)動(dòng)的水平盤面由20扇等面積的扇形濾板拼裝而成，濾板的板腔和系統(tǒng)的真空管路相連，經(jīng)布料后的濾板轉(zhuǎn)入真空分離區(qū)后，進(jìn)行初始的液固分離，此時(shí)產(chǎn)生的濾液是堿濃度（NK）較高的過濾母液，料漿中的固含被截留在盤面上形成濾餅隨平盤轉(zhuǎn)入第一次洗滌區(qū)，由含一定堿濃度的弱濾液進(jìn)行洗滌。濾餅中的堿被洗入濾液中，濾液中的堿濃度進(jìn)一步升高而成為強(qiáng)濾液。經(jīng)過第一次洗滌的濾餅繼續(xù)隨盤轉(zhuǎn)入第二次洗滌區(qū)，第二次洗滌由不含堿的蒸發(fā)冷凝水進(jìn)行，洗完后的濾餅隨平盤進(jìn)入范圍較大的吸干區(qū)，然后進(jìn)入螺旋卸料區(qū)，而洗水洗完后其中的堿濃度得到升高而成為弱濾液，作為第一次洗液使用。卸料完后的盤面經(jīng)反吹風(fēng)區(qū)使濾布再生后繼續(xù)下一個(gè)布料、分離、洗滌、吸干、卸料、反吹周期。

2 平盤過濾機(jī)改造方案

2.1 液封箱改造

平盤是由真空泵從盤面抽吸空氣提供真空進(jìn)行過濾的設(shè)備，真空度一般控制在0.04-0.06MPa，真空抽濾出的各種濾液從管道流至各自的濾液槽中，濾液槽中設(shè)有液封箱保持液封。

平盤濾液槽液封箱設(shè)計(jì)如圖2中左圖所示，因液封箱體積過大，濾液浮游物極易在底部沉積堵塞濾液管，濾液被吸入真空泵中導(dǎo)致循環(huán)水跑堿、真空泵跳停。

通過分析，解決上述問題的關(guān)鍵是改變液封箱的體積：一要其內(nèi)有足夠的液體能保證液封，特別是開車時(shí)的液封；二要其內(nèi)的浮游物能被濾液從管中排出時(shí)的沖擊力排出液封箱，而不過多沉積堵塞濾液管口。

通過P=ρgh[1]，可以計(jì)算出液封箱中的液體至少要能充滿6m的濾液管，再根據(jù)濾液管管徑、傾斜度及一定的余量，可以確定液封箱的規(guī)格為0.8×0.8×0.8m。改造后的液封箱如圖2中右圖所示。

液封箱改造后，效果明顯，再未出現(xiàn)濾液管、液封箱堵塞現(xiàn)象，且由于液封箱一直處于滿溢狀態(tài)，平盤停車后再次啟動(dòng)時(shí)無(wú)需灌水重新形成液封，縮短了平盤啟動(dòng)時(shí)間、減少了操作步驟。

2.2 氣液分離器中心管改造

平盤運(yùn)行時(shí)常出現(xiàn)真空泵回水帶堿，真空泵電流大、易跳?，F(xiàn)象。經(jīng)過檢查，發(fā)現(xiàn)是因氣液分離器無(wú)中心排氣管與進(jìn)氣管的導(dǎo)流裝置，氣液分離器分離效果較差，所排氣體夾帶液滴所致。平盤氣液分離系統(tǒng)如圖3所示。

氣液分離器屬于旋風(fēng)分離設(shè)備，通過增加中心管的伸入長(zhǎng)度，可以減少短路流，避免部分液體未經(jīng)分離直接由中心管排出，提高分離效率。但中心管的伸入長(zhǎng)度也不宜過長(zhǎng)，伸入至入口下方附近適宜[2]。有資料表明，在中心管與分離器直徑比減小到0.3時(shí)，既能保證壓降不明顯又有較高的分離效率，并且不會(huì)出現(xiàn)旋流向下造成的返混而使分離效率降低[3]。

由于氣液分離器外徑為2m，則氣液分離器中心管的管徑應(yīng)為0.6m，其余分離器（真空受液槽）直徑為1m，則中心管直徑應(yīng)為0.3m。再參考分離效果較好的一期平盤氣液分離器的尺寸，將氣液分離器的中心管增加0.5m、其余真空受液槽增加0.3m的插入深度，同時(shí)保證了在壓力損失較小的情況下，取得理想的分離效果。使真空泵電流下降了100A左右，真空泵回水堿度由0.1g/l降低為0.02g/l。

2.3 分配盤調(diào)整

從平盤的結(jié)構(gòu)及工藝過程可得出大致趨勢(shì)：平盤母液NK和進(jìn)料料漿NK相近，弱濾液流量和洗水流量相近。但實(shí)際上母液NK約為140g/l，比料漿NK低35g/l，強(qiáng)濾液濃度高達(dá)110g/l，比設(shè)計(jì)值高出50g/l，弱濾液濃度差相對(duì)較好，但也比設(shè)計(jì)值高出10g/l。可以看出，濾液之間出現(xiàn)了互竄現(xiàn)象，從指標(biāo)數(shù)據(jù)上看，有大量的水進(jìn)入母液，致使母液濃度偏低，同時(shí)又有一定的母液進(jìn)入了強(qiáng)濾液，致使強(qiáng)濾液NK居高不下。另外，盤面二次洗液的表觀流量也不匹配，弱濾液量明顯大于洗水量，說明有強(qiáng)濾液進(jìn)入了弱濾液，在系統(tǒng)中進(jìn)行了內(nèi)部循環(huán)。由于大量的水進(jìn)行了母液，增加了蒸發(fā)負(fù)荷，同時(shí)弱濾液NK升高也降低了二次洗滌效果，且強(qiáng)濾液最終進(jìn)入沉降一次洗滌槽，增加了一次洗液NK，最終提高了精液ak，影響分解效果。

可以看出，平盤分配盤各區(qū)的角度不合理，首先是母液區(qū)角度范圍太小，液固分離不徹底，有大量的母液隨濾餅進(jìn)入了洗滌區(qū)，使強(qiáng)濾液的流量及濃度都較高，最終隨強(qiáng)濾液外排，造成生產(chǎn)的浪費(fèi)。

為此對(duì)分配盤進(jìn)行了調(diào)整，盡量擴(kuò)大抽濾角度，使各種濃度的濾液盡可能多地向其對(duì)應(yīng)的區(qū)域匯集，同時(shí)為降低濾餅附水，在確保系統(tǒng)的真空區(qū)和反吹風(fēng)區(qū)有效隔離的情況下，將弱濾液區(qū)也適當(dāng)向后擴(kuò)張。

2.4 盤面洗液管道的調(diào)整

濾板剛轉(zhuǎn)過一個(gè)濾液區(qū)時(shí)，在臨界角度位置處就遇到洗液，則會(huì)發(fā)生濾液混合，出現(xiàn)竄料。因此，只有當(dāng)濾板完全進(jìn)入下一個(gè)濾液區(qū)域后再遇到對(duì)應(yīng)的洗液，這樣才會(huì)從結(jié)構(gòu)上根絕竄料。所以在改進(jìn)分配盤的同時(shí)，將洗液管道也相應(yīng)的向后進(jìn)行了調(diào)整，使濾板完全進(jìn)入下一個(gè)濾液區(qū)時(shí)才遇到相應(yīng)的洗液。endprint

2.5 盤面濾液隔離

在料漿及洗液的布料時(shí)，為充分利用有效的抽濾角度，料漿和洗液都是逆平盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向噴出，由于慣性作用，物料都將在盤面逆向流動(dòng)而竄至前一區(qū)，從而影響改進(jìn)的效果，所以必須使物料在預(yù)期的分界處有可靠的分隔措施。在料漿布料管及各洗液管前都增加膠皮擋板，使物料得到了有效的隔離，增加了濾液在某一區(qū)的停留時(shí)間，并及時(shí)更換損壞的擋板，有效的防止了竄料，改善了盤面狀況。

2.6 卸料螺旋的改進(jìn)

為保護(hù)濾布，平盤的卸料螺旋與濾板之間有一定的間隙，以防止螺旋刮傷濾布，但由于螺旋刀口各處磨損程度不一樣，特別是越靠近出料端，濾餅堆積越多，磨損越厲害，部分被卸松的濾餅翻過螺旋也變成殘余濾餅。

平盤初期安裝時(shí)，螺旋距離濾板20mm，雖然保證了產(chǎn)品質(zhì)量，但是降低了過濾機(jī)的產(chǎn)能。因?yàn)檫^濾速度和驅(qū)動(dòng)力源△P成正比，和濾餅厚度L成反比[4]，所以過濾機(jī)要保證產(chǎn)能，要求L越大越好。而L由可卸濾餅厚度和殘余濾餅厚度組成，即既要提高產(chǎn)能、又要保證過濾效果，降低殘余濾餅厚度是有效的辦法。

根據(jù)實(shí)際取樣化驗(yàn)表明，殘余濾餅的附水比表層濾餅高出60%、附堿高出2-3倍，但真正影響大的是最低層2-3 mm的底層濾餅。所以綜合考慮后將螺旋距離濾板的高度降低至8mm。

2.7 操作改進(jìn)

在平盤改進(jìn)過程中，對(duì)平盤操作人員進(jìn)行了多次培訓(xùn)，對(duì)反吹風(fēng)、真空度的配套調(diào)節(jié)、濾布的清洗都進(jìn)行了改進(jìn)。

2.7.1 濾布的定期清洗

在過濾阻力中，有一部分是濾布引起的，濾布在生產(chǎn)一定時(shí)間以后，形成兩種形式的堵塞。第一種是小顆粒的固體鑲嵌在網(wǎng)眼中，并在濾布表面形成一薄層沉積物，可以通過底層濾餅的顏色來(lái)判斷，對(duì)這種堵塞物可采用短時(shí)間停料用熱水沖洗的方式解決。另一種是在濾布上形成結(jié)垢將網(wǎng)眼堵死，無(wú)法熱水沖洗清除，而要用高溫（95℃）高濃度（320g/l）的堿液浸泡（2小時(shí)）清除。

2.7.2 反吹風(fēng)的調(diào)節(jié)

在2.7.1中所述的第一種堵塞情況，當(dāng)其不是很嚴(yán)重時(shí)，可以用反吹風(fēng)吹開從而使濾布獲得再生，所以正常生產(chǎn)必須有一定的反吹風(fēng)壓。判斷反吹風(fēng)壓是否適當(dāng)最有效的方法是：料漿將濾布淹沒后，形成了密封層，這時(shí)的反吹風(fēng)應(yīng)該能將濾布鼓起并首先在整個(gè)濾布上布滿小氣泡，最終反吹風(fēng)應(yīng)該能將粘附在濾布上的濕濾餅整塊地鼓翻，這樣反吹效果最佳，太大的反吹風(fēng)容易將濾布吹出。

3 改造前后的對(duì)比

經(jīng)過工藝流程、設(shè)備、操作等方面的改造，平盤的產(chǎn)能、指標(biāo)、操作都有了很大的改善，改造前后的對(duì)比如下：

改造前后的產(chǎn)能、指標(biāo)對(duì)比：

改造后，對(duì)產(chǎn)能、指標(biāo)的改善效果非常明顯，具體的產(chǎn)能、指標(biāo)的對(duì)比見表1。

4 結(jié)束語(yǔ)

平盤過濾機(jī)經(jīng)改造后，運(yùn)行平穩(wěn)，提高了設(shè)備利用率，且附屬設(shè)備如真空泵等運(yùn)行平穩(wěn)，未再發(fā)生一起無(wú)故跳停現(xiàn)象，大大提高了運(yùn)行穩(wěn)定性，也大大降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳孝鈞.化工原理[M].天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社，1983：15.

[2]朱斌.氣液分離器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J].計(jì)算機(jī)仿真，2010，1：261-265.

[3]吳彩金，馬正飛，韓虹.排氣管尺寸對(duì)旋風(fēng)分離器流場(chǎng)影響的數(shù)值模擬[J].南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2010，32（4）：11-17.

[4]吳孝鈞.化工原理[M].天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社，1983：185.endprint