板框式壓濾機在中能航天爐裝置中的優(yōu)化及應用

趙雷雷,劉 才

(安徽晉煤中能化工股份有限公司, 安徽臨泉 236400)

目前，安徽晉煤中能化工股份有限公司(簡稱中能公司)航天爐一、二期裝置配套的真空帶式過濾機運行效果不理想，過濾后濾餅的含水質量分數在60%左右，在運輸過程中容易造成污染，影響環(huán)境，需要通過增設輥式壓濾機裝置進一步脫水后才能勉強運輸。將真空過濾后的濾餅經過輥式壓濾機重新脫水，雖然可以降低5%左右的水分質量分數，但是卻導致了濾餅處理費用的大幅升高。

三期航天爐裝置工藝設計在一、二期基礎上做出了部分優(yōu)化，在設計中氣化濾餅的處理也采用了相對先進的板框式壓濾機系統(tǒng)。隨著三期航天爐系統(tǒng)板框式壓濾機的投運，可以考慮將一、二期的淤漿送至三期板框式壓濾機，停運一、二期真空帶式過濾機以達到降低運行維護費用的目的。因此，確保三期板框式壓濾機的長周期穩(wěn)定運行是實現一、二期淤漿持續(xù)穩(wěn)定輸送至壓濾機的關鍵環(huán)節(jié)。

1 工藝簡介

航天爐系統(tǒng)中氣化爐激冷室和合成氣洗滌塔底部排出來的黑水經減壓后送入高壓閃蒸系統(tǒng)，高壓閃蒸后底部的固液混合物進入真空閃蒸系統(tǒng)；真空閃蒸后底部進一步濃縮的固液混合物自流進入沉降槽進行沉降并固液分離；沉降下來的淤漿被耙料機送到沉降槽底部的出口，通過沉降槽底流泵送至壓濾機進行處理，處理后的濾餅送出界區(qū)。

板框式壓濾機由交替排列的濾板和濾框構成一組濾室。濾板的表面有溝槽，其凸出部位可以支撐濾布。濾框和濾板的邊角上有通孔，組裝后構成完整的通道，能通淤漿、洗滌水和引出濾液。濾板、濾框兩側各有把手支托在橫梁上，由壓緊裝置壓緊濾板、濾框。濾板、濾框之間的濾布起密封墊片的作用。

正常生產時由淤漿泵將淤漿液壓入濾室，在濾布上形成濾渣，直至充滿濾室。濾液穿過濾布并沿濾板溝槽流至板框邊角通道，集中排出。過濾完畢后，可通入洗滌水洗滌濾渣。洗滌后，有時還通入壓縮空氣，除去剩余的洗滌液。隨后打開壓濾機卸除濾渣，清洗濾布，重新壓緊濾板、濾框，開始下一個工作循環(huán)。

2 技改措施

一、二期淤漿重新設計管線至三期壓濾機，將淤漿送至壓濾機進行試車、調試及運行；確保利用一、二期的淤漿可以保持壓濾機運行穩(wěn)定，為三期的開車運行奠定基礎。

由于三期板框式壓濾機在中能公司的使用沒有經驗可循，在實際運行中遇到諸多問題，導致壓濾機系統(tǒng)不能連續(xù)穩(wěn)定運行，影響一、二期淤漿的穩(wěn)定、連續(xù)輸送。因此,優(yōu)化技改三期板框式壓濾機，使其穩(wěn)定長周期運行，是亟需解決的問題。針對運行中出現的問題，提出具體技改方案并實施。

(1)技改導料斗，穩(wěn)定皮帶機運行。

板框式壓濾機裝置上部為壓濾系統(tǒng)，下部為導料斗。導料斗設計為錐形，出口為長方形，出口下方設置1條接收濾餅的卸料皮帶。壓濾成型的塊狀濾餅下落高度距皮帶約3 m，壓濾機在卸料時，灰餅直接落在皮帶上對皮帶沖擊較大，皮帶易變形損壞且導料斗也易受沖擊磨損,導致多次出現皮帶超負荷跳停和皮帶故障跑偏等問題。針對此情況，對導料斗進行技改來解決濾餅沖擊問題。通過在導料斗內部焊鋼結構支撐，形成網格形狀以破碎塊狀濾餅，從而減小對皮帶的沖擊，使濾餅均勻分布在輸送皮帶上[1]。技改后確保了皮帶的穩(wěn)定運行，達到穩(wěn)定濾餅輸送的目的。

(2)機泵密封水優(yōu)化，確保系統(tǒng)穩(wěn)定。

壓濾機系統(tǒng)設計使用中水作為各密封點的密封水。由于中水壓力偏低，一般在0.05～0.20 MPa，不能滿足正常生產運行期間的密封作用，致使各液位計、壓濾機進料壓力表、淤漿給料泵、濾液泵等機封密封沖洗效果差，故障頻繁。淤漿儲罐液位計、壓濾機進料壓力表參與壓濾機運行聯鎖，液位計、壓力顯示出現錯誤都會導致壓濾機不能正常運行；機泵機封得不到有效沖洗導致故障較為頻繁，同樣也影響到壓濾機的正常運行。為提高密封水的壓力，并且穩(wěn)定、持續(xù)地供應密封水，可以通過增加中水管道加壓泵來實現。增加1個揚程為50 m、體積流量為12.5 m3/h的管道泵后，水壓由0.1 MPa左右提高至0.4～0.6 MPa，保障了壓濾機系統(tǒng)的穩(wěn)定運行[2]。管道泵的投運使各機泵的密封水得到持續(xù)穩(wěn)定的供應；各液位、壓力點顯示正常，各機泵機封的穩(wěn)定長周期運行得到了保障，為壓濾機系統(tǒng)的穩(wěn)定運行奠定了基礎。

(3)壓濾機給料泵進口過濾器改進，穩(wěn)定機泵運行。

壓濾機給料泵進口原設置濾網孔徑為5 mm,該泵在運行過程中經常出現濾網堵塞，影響機泵淤漿流量的情況，造成壓濾機不能持續(xù)、穩(wěn)定運行。壓濾機給料泵進口濾網設計時沒有考慮到航天爐裝置淤漿攜帶垢片等異物的實際特點，孔徑及結構設計不合理，需要進行改進。根據現場實際情況取消原設計的Y形過濾器，增加自制立式過濾器，過濾器內部設置濾網孔徑為10 mm，濾網筒體為圓柱形，過濾器進口側設置排污口；在濾網堵塞時可以通過排污口排出雜物，從而避免因濾網堵塞頻繁拆檢濾網的事件發(fā)生，穩(wěn)定了機泵運行。

(4)壓濾機副進料管線反吹管原位置設置不合理，死區(qū)較長，易堵塞，技改消除或減少死區(qū)。

由于淤漿較為黏稠，在輸送過程中沉淀后不能及時清理，導致壓濾機副進料管線堵塞，堵塞后無法進行反吹，致使壓濾機裝置不能長周期穩(wěn)定運行。壓濾機系統(tǒng)在原始配管時沒有充分考慮到淤漿的沉淀、結垢、堵塞管道等特性，反吹管連接點設置不合理，導致反吹副進料管線死區(qū)較長，處于死區(qū)的淤漿不能被及時反吹清理，長時間沉淀結垢，堵塞管道。通過對副進料反吹管線進行技改，將反吹點前移，減小了死區(qū)，提高反吹效果，避免或減緩了管線的堵塞、結垢，穩(wěn)定了壓濾機系統(tǒng)的運行。

(5)進料口取壓點位置優(yōu)化，降低濾餅含水量。

壓濾機進料口取壓點壓力的顯示是程序中設定保證進料量的重要控制點，其主要作用是判斷壓濾機投料后，淤漿管線達到進料壓力時并且延時120 s進料步驟完成的控制依據。由于該取壓點位置的原設計在進料口切斷閥之后，壓力點設置沖洗水持續(xù)沖洗，避免堵塞影響正常顯示；而當進料結束，切斷閥關閉時，取壓點的密封水仍然能通過進料口進入壓濾機，從而造成濾餅的含水量偏高，影響壓濾效果。鑒于此，將進料口的取壓點改到切斷閥之前，只要壓濾機的進料環(huán)節(jié)結束，切斷閥關閉，壓濾機進料壓力點的沖洗水就會順著淤漿管線回流到淤漿罐，避免了沖洗水進入壓濾機內造成濾餅含水量高的情況，確保了濾餅含水量合格。

(6)皮帶運行聯鎖優(yōu)化，實現節(jié)能降耗。

板框式壓濾機導料斗出口對應設置1個卸料小皮帶，濾餅通過卸料小皮帶送至大皮帶機，再由大皮帶機送出裝運或存儲。該系統(tǒng)小皮帶輸送機與壓濾機設置聯鎖:當壓濾機卸料時小皮帶機自動啟動運行，當壓濾機卸完料后小皮帶機自動停運，而大皮帶機只能手動操作且一直運行?？紤]節(jié)約用電、減少設備磨損及系統(tǒng)安全運行，通過與廠家溝通協調將大皮帶機和小皮帶機設置聯鎖，可實現大皮帶機自動啟動和停運,即卸料小皮帶運行前1 min啟動大皮帶；若大皮帶無法啟動時，壓濾機保持工作狀態(tài)，不進行卸料，直至將故障消除；卸料小皮帶停運2 min后停運大皮帶[3-4]。如此既能實現壓濾機的安全運行，又實現了節(jié)能降耗的目的。

(7)設置給料罐溢流水封，確保環(huán)保運行。

壓濾機反吹時將進料通道的淤漿用0.40～0.65 MPa工廠空氣反吹到淤漿料罐中，淤漿罐的溫度在80 ℃左右，反吹時大量的熱氣就會通過給料罐的溢流管冒出，不僅污染環(huán)境，而且腐蝕周圍設備，同時大量的熱氣冒出影響現場正常的巡檢和操作。為避免或減少反吹時產生的熱氣影響，同時確保淤漿罐及時溢流避免影響安全事件的發(fā)生，為給料罐溢流管增設了水封裝置。水封設置為圓柱狀，根據反吹時現場壓力表測得的淤漿給料罐頂部壓力設定水封高度、水封槽補水溢流出口高度等。水封的設計投用不僅改善了現場冒氣現象，而且不影響正常溢流，確保了壓濾機系統(tǒng)的穩(wěn)定環(huán)保運行。

(8)優(yōu)選夾布器材質，穩(wěn)定壓濾機運行。

通過不斷地優(yōu)化技改，壓濾機系統(tǒng)的運行周期得到了進一步的提升。經過一段時間的運行后，發(fā)現夾布器容易故障損壞，且容易堵塞濾液泵進口，造成泵不打量，檢修、拆檢頻繁，因此還需要對壓濾機夾布器進行優(yōu)化技改。

壓濾機夾布器原使用的材質為塑料聚丙烯。由于淤漿溫度在80 ℃左右，溫度相對偏高，聚丙烯長時間受高溫影響易變形變脆，變脆后會斷裂破碎，造成壓濾機濾布無法正常工作。由此可見，目前使用的材質不能滿足壓濾機系統(tǒng)的穩(wěn)定長周期運行需要。通過與壓濾機廠家溝通協調，同時借鑒兄弟廠家壓濾機的使用情況，決定將夾布器的材質由聚丙烯改換成碳鋼。

技改后壓濾機的夾布器使用壽命由原來的3個月提高至12個月以上，目前運行良好。

3 結語

通過對板框式壓濾機的優(yōu)化技改，為航天爐裝置環(huán)保、穩(wěn)定、長周期經濟運行奠定了堅實的基礎。壓濾機的運行周期由原平均10 d左右，提高至360 d以上, 使用壽命大大延長，一、二期淤漿得到穩(wěn)定的輸送。一、二期濾餅穩(wěn)定送入三期壓濾機，一、二期真空帶式過濾機處于備用狀態(tài)，每年降低電耗和維修維護費用60萬元左右。

板框式壓濾機在中能公司的應用初期雖然存在一些問題，但通過不斷地技改、優(yōu)化，逐步消除了制約板框式壓濾機長周期穩(wěn)定運行的因素，濾餅的水分質量分數穩(wěn)定在45%左右，有效解決濾餅運輸、存儲困難的問題，實現了一定的經濟效益和社會效益。