新型白液壓力盤式過濾機(jī)的研發(fā)與應(yīng)用

尹華 李建波 陳安江 李明芹 張文娟 辛華

摘要：根據(jù)堿回收苛化工段已成熟運(yùn)行的工藝技術(shù)和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，通過消化吸收國(guó)內(nèi)外白液壓力盤式過濾機(jī)的先進(jìn)技術(shù)及總結(jié)多種結(jié)構(gòu)壓力盤式過濾機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以關(guān)鍵部件的研究、開發(fā)為重點(diǎn)，攻克了雙層氣壓密封環(huán)式無(wú)分區(qū)分配閥、外置氣缸式氣動(dòng)式反吹管、梯形孔式動(dòng)密封環(huán)、封頭內(nèi)置下料箱緊湊型筒體等關(guān)鍵技術(shù)，研制了YPL一Ⅲ系列第三代新型白液壓力盤式過濾機(jī)，過濾面積為245 m2。該白液過濾機(jī)首次投入印尼某大型漿紙廠，單機(jī)白液產(chǎn)量高于8000 m3/d，白液澄清度不高于23 mg/L，設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)可靠，達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：苛化;壓力盤式過濾機(jī);白液;白泥;分配閥

中圖分類號(hào)：TS733+.9

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI： 10.11980/j.isSn.0254-508X.2019. 12. 008

白液壓力盤式過濾機(jī)用于制漿造紙堿回收苛化工段苛化乳液中白液與白泥的分離過濾，具有效率高、產(chǎn)能大、白液澄清度高、全封閉運(yùn)行、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)，已成為當(dāng)前新建大型化學(xué)漿廠苛化生產(chǎn)線的首選設(shè)備。

白液壓力盤式過濾機(jī)同類設(shè)備由于不同制造商的設(shè)計(jì)各有特點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)有多種型式[1-2]，對(duì)單位面積產(chǎn)能、過濾白液澄清度等關(guān)鍵指標(biāo)及用戶的操作和維修難易程度都有不同的影響。汶瑞機(jī)械（山東）有限公司根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐自主研制了YPL-Ⅲ型新型的大型壓力盤式過濾機(jī)，其主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)在于全新結(jié)構(gòu)的分配閥與反吹管、新型動(dòng)密封環(huán)、封頭內(nèi)置下料箱緊湊型筒體等技術(shù)的首次應(yīng)用，通過首臺(tái)投產(chǎn)及改進(jìn)達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)，具體參數(shù)見表1，滿足了市場(chǎng)需求。

1 工作原理及特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)

1.1 工作原理

新型白液壓力盤式過濾機(jī)工作原理圖見圖1，開始工作時(shí)，將苛化乳液泵送進(jìn)入過濾機(jī)筒體，穩(wěn)定到一定的液位高度范圍，乳液中的白液及部分氣體在筒體內(nèi)的正壓力作用下透過濾網(wǎng)進(jìn)入過濾盤片，流過中心軸內(nèi)的流道和分配閥，流經(jīng)氣液分離槽時(shí)將氣、液分離開，白液從槽底部被泵抽送到白液儲(chǔ)存槽，氣體從槽頂出來(lái)，經(jīng)過過濾壓縮機(jī)加壓后再次送入過濾機(jī)槽體以維持過濾正壓力[3]。乳液中的白泥附著在濾網(wǎng)表面形成一定厚度的泥層稱為預(yù)掛層，正常工作時(shí)白液先經(jīng)過預(yù)掛泥層的孔隙過濾再經(jīng)過濾網(wǎng)過濾，因預(yù)掛層的孔隙極小，可以阻擋住白液中的絕大部分白泥顆粒，使過濾出來(lái)的白液澄清度很高。超過一定厚度的泥層被刮刀片刮落到卸料箱，再經(jīng)斜槽收集后流入白泥攪拌槽，從槽底泵送到白泥儲(chǔ)存槽。過濾壓縮機(jī)出口處的一部分氣體經(jīng)過增壓壓縮機(jī)提高壓力后進(jìn)入過濾機(jī)筒體底部的氣泡攪拌器用于防止白泥沉淀，還有一部分增壓氣體通過分配閥上的反吹卸料器用于定時(shí)吹落和更新預(yù)掛泥層。

1.2特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)

YPL-Ⅲ系列新型白液壓力盤式過濾機(jī)是苛化生產(chǎn)線核心設(shè)備之一，其主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要有以下幾個(gè)方面。

（1）結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、生產(chǎn)能力大：采用盤式過濾元件及組合技術(shù)，有效地提高了過濾面積，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)白液過濾和白泥洗滌的雙重功能。

（2）采用正壓過濾技術(shù)，有效地提高過濾壓差，增大了濾餅的通透性，提高了單位面積的生產(chǎn)能力。

（3）白液澄清度高：過濾介質(zhì)由單一的濾網(wǎng)變?yōu)闉V網(wǎng)和白泥預(yù)掛層相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)白泥預(yù)掛技術(shù)，濾出的白液澄清度高，減少了制漿與堿回收系統(tǒng)相關(guān)配套設(shè)備的結(jié)垢現(xiàn)象，節(jié)約運(yùn)行成本。

（4）白液得率高：較高的白泥下料干度，可以得到高得率的白液。

（5）白液溫度高：設(shè)備在封閉狀態(tài)下運(yùn)行，濾出白液的溫度高，減少了熱量的散失，有利于蒸煮工段的節(jié)能降耗。

（6）刮刀自動(dòng)卸料：設(shè)備自動(dòng)化程度高，根據(jù)液位變化控制刮刀，使刮刀自動(dòng)完成進(jìn)刀、退刀、反吹更換預(yù)掛層等動(dòng)作，保證設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定。

（7）創(chuàng)新空氣攪拌裝置，解決了機(jī)械攪拌空間無(wú)法布置和攪拌效果不均勻的難題，實(shí)現(xiàn)了對(duì)苛化乳液的有效攪拌，防止白泥沉淀。

（8）分配閥采用兩道密封環(huán)與動(dòng)環(huán)接觸密封，更換維修方便，氣缸推動(dòng)反吹管進(jìn)退，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)吹短吹落料，提高了設(shè)備過濾能力。

（9）整個(gè)系統(tǒng)密封操作，減少與大氣接觸機(jī)會(huì)，減輕了環(huán)境污染，并能有效防止白液氧化。

2設(shè)備主要結(jié)構(gòu)及創(chuàng)新點(diǎn)

新型白液壓力盤式過濾機(jī)主要結(jié)構(gòu)見圖2。由圖2可以看出，其結(jié)構(gòu)主要包括：主軸、分配閥、傳動(dòng)裝置、筒體裝置、刮刀裝置、軸端密封、洗網(wǎng)及泥餅洗滌裝置、空氣攪拌裝置、刮刀清洗及白泥稀釋裝置、視鏡清洗裝置等。安裝在筒體上的主軸由中心軸及固定在中心軸上的若干盤片組成，每個(gè)盤片由多個(gè)扇形板組成，扇形板與中心軸內(nèi)的腔道相通，中心軸腔道通過動(dòng)環(huán)與分配閥相通形成濾液通路。

新型白液壓力盤式過濾機(jī)與上一代機(jī)型相比，其主要在分配閥、動(dòng)密封環(huán)、簡(jiǎn)體結(jié)構(gòu)上做了較大的改進(jìn)創(chuàng)新，采用了雙層氣壓密封環(huán)式無(wú)分區(qū)分配閥、外置氣缸式氣動(dòng)式反吹管、梯形孔式動(dòng)密封環(huán)、封頭內(nèi)置下料箱緊湊型筒體等關(guān)鍵技術(shù)。

2.1新型分配閥

新型白液壓力盤式過濾機(jī)的分配閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見圖3。該過濾機(jī)采用壓縮空氣壓緊雙層密封環(huán)與動(dòng)環(huán)接觸密封，分配閥與中心軸上各分區(qū)相通，正常工作時(shí)反吹管不啟動(dòng)，分配閥全部為過濾區(qū)。只有在刮刀進(jìn)行長(zhǎng)吹、短吹操作時(shí)，氣缸推動(dòng)反吹管前進(jìn)，吹氣口的耐磨板與動(dòng)環(huán)接觸，壓縮空氣吹入主軸腔道，預(yù)掛層被吹落到簡(jiǎn)體溜槽中。再次正常工作時(shí)反吹管又退出，反吹摩擦板不與動(dòng)環(huán)接觸，保證此區(qū)域正常過濾，提高了設(shè)備過濾能力。分配閥此種結(jié)構(gòu)提高了白液通過量，動(dòng)環(huán)、密封環(huán)和反吹管的更換維修也非常方便，可以在不拆卸軸承和機(jī)械密封的情況下維修和更換動(dòng)環(huán)、密封環(huán)和反吹管等關(guān)鍵零部件。

新型吹氣管的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見圖4，該吹氣管為全新型設(shè)計(jì)，采用通用簿型氣缸作為推動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)吹氣管進(jìn)退動(dòng)作。與固定式吹氣管相比，解決了吹氣管占用過濾區(qū)影響產(chǎn)能的問題。該吹氣管采用通用的薄型氣缸作為動(dòng)作執(zhí)行元件，降低了制作難度和生產(chǎn)成本。與相似的采用專用氣動(dòng)部件推動(dòng)型的吹氣管相比，結(jié)構(gòu)可靠性高，采購(gòu)制造成本低，更便于安裝拆卸維修。

2.2新型動(dòng)環(huán)

白液壓力盤式過濾機(jī)為了實(shí)現(xiàn)過濾和吹氣落料功能，主軸分成若干個(gè)過濾區(qū)，主軸端面設(shè)有分區(qū)的密封動(dòng)環(huán)，與分配閥密封環(huán)貼合實(shí)現(xiàn)動(dòng)密封，主軸分區(qū)示意圖如圖5所示。

原有的國(guó)內(nèi)外同類設(shè)備中，分區(qū)密封動(dòng)環(huán)上開孔形狀均采用網(wǎng)形孔，如圖6（a）所示，與流道的梯形截面形狀不同，當(dāng)濾液從流道中流經(jīng)動(dòng)環(huán)時(shí)，因?yàn)榻孛孀兓瑢?duì)濾液形成較大的阻力，會(huì)降低濾液的流速，降低設(shè)備產(chǎn)能。

新型分區(qū)密封動(dòng)環(huán)開孔采用梯形孔，如圖6（b）所示，該梯形孔與流道梯形截面形狀相似，且增大了開孔面積，當(dāng)濾液從流道中流經(jīng)動(dòng)環(huán)時(shí)，截面基本無(wú)變化，濾液遇到的阻力小，流速較高，設(shè)備產(chǎn)能較高。

2.3新型筒體

白液壓力盤式過濾機(jī)的簡(jiǎn)體是一個(gè)臥式的壓力容器，新型簡(jiǎn)體兩端白泥落料槽結(jié)構(gòu)示意圖見圖7。新型筒體是整個(gè)過濾機(jī)的支撐骨架，接苛化乳液進(jìn)口、白泥出口、噴淋洗滌管、人孔、視鏡、大軸傳動(dòng)接口、分配閥接口、刮刀傳動(dòng)接口等。

與原結(jié)構(gòu)相比，新型白液壓力盤式過濾機(jī)在筒體兩端的封頭處也專門設(shè)計(jì)了白泥落料槽和出泥口。這個(gè)泥槽的底部須與封頭內(nèi)壁形狀貼合，設(shè)計(jì)制作難度較大。但它可以充分利用封頭內(nèi)部的空間，在設(shè)備過濾面積和濾盤數(shù)量不變的情況下，使設(shè)備長(zhǎng)度大為減小，既提高了主軸結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和可靠性，又降低了設(shè)備制造成本，減小了設(shè)備外形尺寸和安裝空間要求。

3設(shè)備應(yīng)用運(yùn)行狀況

國(guó)外某集團(tuán)新建世界上單線最大的新漿紙生產(chǎn)線及配套堿回收苛化生產(chǎn)線，流程簡(jiǎn)圖見圖8。該項(xiàng)目苛化白液設(shè)計(jì)產(chǎn)能為30000 m3/d以上，汶瑞機(jī)械（山東）有限公司負(fù)責(zé)提供了制漿線關(guān)鍵設(shè)備及苛化線的近全套設(shè)備。此項(xiàng)目苛化生產(chǎn)線及設(shè)備一次性開機(jī)試車成功，通過了用戶嚴(yán)格的性能測(cè)試驗(yàn)收，達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)能。

該苛化線使用了4臺(tái)245 m2新型白液壓力盤式過濾機(jī)，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備見圖9。白液壓力盤式過濾機(jī)單臺(tái)設(shè)計(jì)白液產(chǎn)能為8000 m3/d，4臺(tái)并聯(lián)總產(chǎn)能為32000 m3/d，設(shè)計(jì)澄清度≤23 mg/L。實(shí)際測(cè)試運(yùn)行白液總產(chǎn)能達(dá)到33698 m3/d，平均單機(jī)設(shè)備處理白液量8425 m3/d，白液澄清度達(dá)到22. 85 mg/L以下，關(guān)鍵指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。目前設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，近三年時(shí)間，各項(xiàng)指標(biāo)均比較穩(wěn)定。4

結(jié)語(yǔ)

汶瑞機(jī)械（山東）有限公司首套4臺(tái)245 m2新型白液壓力盤式過濾機(jī)應(yīng)用于國(guó)外某新建漿廠，設(shè)備一次性開機(jī)試車成功，并通過嚴(yán)格驗(yàn)收，各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到良好效果，經(jīng)過近三年的應(yīng)用，設(shè)備運(yùn)行可靠，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。此后同系列的該類新型白液盤式過濾機(jī)被廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外多家用戶，均取得了良好的運(yùn)行效果，充分證明國(guó)產(chǎn)堿回收苛化白液過濾設(shè)備已基本達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，完全可以替代國(guó)外同類過濾設(shè)備用于工業(yè)化生產(chǎn)，為完全實(shí)現(xiàn)苛化關(guān)鍵設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化奠定了基礎(chǔ)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]Jin Fuming.A Novel Method for Lime Mud Filtration at Stora Enso's Celbi Pulp Mill[J].World Pulp and Paper，2002（4）：44靳福明.介紹一種用于白泥過濾的全新方法[J].國(guó)際造紙，2002（4）：44.

[2]CHEN Quanbing，LI Mingqin，TAN Fenfen，et al.Development of White Liquor Pressure Multi-Dise Filter Using in Causticization[J].China Pulp&Paper，2004，23（12）：26.陳全兵，李明芹，譚芬芬，等.白液壓力多圓盤過濾機(jī)的研制開發(fā)[J].中國(guó)造紙，2004，23（12）：26.

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（責(zé)任編輯：董風(fēng)霞）