平盘过滤机技术创新初探

赵天明

摘 要：某公司平盘系统存在设计、设备问题，导致故障频发，产能、产品质量均不达标。文章介绍了该公司的技术改造方案，通过对系统原理及影响因素分析研究，对平盘的本体及配套设备进行一系列的优化改造，提高了平盘产能，改善了平盘指标。

关键词：平盘；技术创新；经济效益

中图分类号：TF351.3 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）30-0028-02

前言

某公司平盘系统存在较多设计、设备问题，导致故障频发，主要原因一是滤液管道及槽罐频繁堵塞，造成平盘失真空、真空泵内进料；二是滤液分配不合理，影响后续工序经济生产。这些问题相互影响和制约，导致平盘运转率低，指标、产能均达不到设计值。为此对平盘过滤机本体及配套设备设施进行了一系列优化改造，改善了过滤效果，使平盘产能、产品质量有了很大提高。

1平盘过滤机设备结构

平盘过滤机是利用真空进行过滤的设备，它的结构如图1，左图为过滤盘盘面示意图，右图为底座分配示意图。

以逆时钟方向转动的水平盘面由20扇等面积的扇形滤板拼装而成，滤板的板腔和系统的真空管路相连，经布料后的滤板转入真空分离区后，进行初始的液固分离，此时产生的滤液是碱浓度（NK）较高的过滤母液，料浆中的固含被截留在盘面上形成滤饼随平盘转入第一次洗涤区，由含一定碱浓度的弱滤液进行洗涤。滤饼中的碱被洗入滤液中，滤液中的碱浓度进一步升高而成为强滤液。经过第一次洗涤的滤饼继续随盘转入第二次洗涤区，第二次洗涤由不含碱的蒸发冷凝水进行，洗完后的滤饼随平盘进入范围较大的吸干区，然后进入螺旋卸料区，而洗水洗完后其中的碱浓度得到升高而成为弱滤液，作为第一次洗液使用。卸料完后的盘面经反吹风区使滤布再生后继续下一个布料、分离、洗涤、吸干、卸料、反吹周期。

2 平盘过滤机改造方案

2.1 液封箱改造

平盘是由真空泵从盘面抽吸空气提供真空进行过滤的设备，真空度一般控制在0.04-0.06MPa，真空抽滤出的各种滤液从管道流至各自的滤液槽中，滤液槽中设有液封箱保持液封。

平盘滤液槽液封箱设计如图2中左图所示，因液封箱体积过大，滤液浮游物极易在底部沉积堵塞滤液管，滤液被吸入真空泵中导致循环水跑碱、真空泵跳停。

通过分析，解决上述问题的关键是改变液封箱的体积：一要其内有足够的液体能保证液封，特别是开车时的液封；二要其内的浮游物能被滤液从管中排出时的冲击力排出液封箱，而不过多沉积堵塞滤液管口。

通过P=ρgh[1]，可以计算出液封箱中的液体至少要能充满6m的滤液管，再根据滤液管管径、倾斜度及一定的余量，可以确定液封箱的规格为0.8×0.8×0.8m。改造后的液封箱如图2中右图所示。

液封箱改造后，效果明显，再未出现滤液管、液封箱堵塞现象，且由于液封箱一直处于满溢状态，平盘停车后再次启动时无需灌水重新形成液封，缩短了平盘启动时间、减少了操作步骤。

2.2 气液分离器中心管改造

平盘运行时常出现真空泵回水带碱，真空泵电流大、易跳停现象。经过检查，发现是因气液分离器无中心排气管与进气管的导流装置，气液分离器分离效果较差，所排气体夹带液滴所致。平盘气液分离系统如图3所示。

气液分离器属于旋风分离设备，通过增加中心管的伸入长度，可以减少短路流，避免部分液体未经分离直接由中心管排出，提高分离效率。但中心管的伸入长度也不宜过长，伸入至入口下方附近适宜[2]。有资料表明，在中心管与分离器直径比减小到0.3时，既能保证压降不明显又有较高的分离效率，并且不会出现旋流向下造成的返混而使分离效率降低[3]。

由于气液分离器外径为2m，则气液分离器中心管的管径应为0.6m，其余分离器（真空受液槽）直径为1m，则中心管直径应为0.3m。再参考分离效果较好的一期平盘气液分离器的尺寸，将气液分离器的中心管增加0.5m、其余真空受液槽增加0.3m的插入深度，同时保证了在压力损失较小的情况下，取得理想的分离效果。使真空泵电流下降了100A左右，真空泵回水碱度由0.1g/l降低为0.02g/l。

2.3 分配盘调整

从平盘的结构及工艺过程可得出大致趋势：平盘母液NK和进料料浆NK相近，弱滤液流量和洗水流量相近。但实际上母液NK约为140g/l，比料浆NK低35g/l，强滤液浓度高达110g/l，比设计值高出50g/l，弱滤液浓度差相对较好，但也比设计值高出10g/l。可以看出，滤液之间出现了互窜现象，从指标数据上看，有大量的水进入母液，致使母液浓度偏低，同时又有一定的母液进入了强滤液，致使强滤液NK居高不下。另外，盘面二次洗液的表观流量也不匹配，弱滤液量明显大于洗水量，说明有强滤液进入了弱滤液，在系统中进行了内部循环。由于大量的水进行了母液，增加了蒸发负荷，同时弱滤液NK升高也降低了二次洗涤效果，且强滤液最终进入沉降一次洗涤槽，增加了一次洗液NK，最终提高了精液ak，影响分解效果。

可以看出，平盘分配盘各区的角度不合理，首先是母液区角度范围太小，液固分离不彻底，有大量的母液随滤饼进入了洗涤区，使强滤液的流量及浓度都较高，最终随强滤液外排，造成生产的浪费。

为此对分配盘进行了调整，尽量扩大抽滤角度，使各种浓度的滤液尽可能多地向其对应的区域汇集，同时为降低滤饼附水，在確保系统的真空区和反吹风区有效隔离的情况下，将弱滤液区也适当向后扩张。

2.4 盘面洗液管道的调整

滤板刚转过一个滤液区时，在临界角度位置处就遇到洗液，则会发生滤液混合，出现窜料。因此，只有当滤板完全进入下一个滤液区域后再遇到对应的洗液，这样才会从结构上根绝窜料。所以在改进分配盘的同时，将洗液管道也相应的向后进行了调整，使滤板完全进入下一个滤液区时才遇到相应的洗液。endprint

2.5 盘面滤液隔离

在料浆及洗液的布料时，为充分利用有效的抽滤角度，料浆和洗液都是逆平盘转动方向喷出，由于惯性作用，物料都将在盘面逆向流动而窜至前一区，从而影响改进的效果，所以必须使物料在预期的分界处有可靠的分隔措施。在料浆布料管及各洗液管前都增加胶皮挡板，使物料得到了有效的隔离，增加了滤液在某一区的停留时间，并及时更换损坏的挡板，有效的防止了窜料，改善了盘面状况。

2.6 卸料螺旋的改进

为保护滤布，平盘的卸料螺旋与滤板之间有一定的间隙，以防止螺旋刮伤滤布，但由于螺旋刀口各处磨损程度不一样，特别是越靠近出料端，滤饼堆积越多，磨损越厉害，部分被卸松的滤饼翻过螺旋也变成残余滤饼。

平盘初期安装时，螺旋距离滤板20mm，虽然保证了产品质量，但是降低了过滤机的产能。因为过滤速度和驱动力源△P成正比，和滤饼厚度L成反比[4]，所以过滤机要保证产能，要求L越大越好。而L由可卸滤饼厚度和残余滤饼厚度组成，即既要提高产能、又要保证过滤效果，降低残余滤饼厚度是有效的办法。

根据实际取样化验表明，残余滤饼的附水比表层滤饼高出60%、附碱高出2-3倍，但真正影响大的是最低层2-3 mm的底层滤饼。所以综合考虑后将螺旋距离滤板的高度降低至8mm。

2.7 操作改进

在平盘改进过程中，对平盘操作人员进行了多次培训，对反吹风、真空度的配套调节、滤布的清洗都进行了改进。

2.7.1 滤布的定期清洗

在过滤阻力中，有一部分是滤布引起的，滤布在生产一定时间以后，形成两种形式的堵塞。第一种是小颗粒的固体镶嵌在网眼中，并在滤布表面形成一薄层沉积物，可以通过底层滤饼的颜色来判断，对这种堵塞物可采用短时间停料用热水冲洗的方式解决。另一种是在滤布上形成结垢将网眼堵死，无法热水冲洗清除，而要用高温（95℃）高浓度（320g/l）的碱液浸泡（2小时）清除。

2.7.2 反吹風的调节

在2.7.1中所述的第一种堵塞情况，当其不是很严重时，可以用反吹风吹开从而使滤布获得再生，所以正常生产必须有一定的反吹风压。判断反吹风压是否适当最有效的方法是：料浆将滤布淹没后，形成了密封层，这时的反吹风应该能将滤布鼓起并首先在整个滤布上布满小气泡，最终反吹风应该能将粘附在滤布上的湿滤饼整块地鼓翻，这样反吹效果最佳，太大的反吹风容易将滤布吹出。

3 改造前后的对比

经过工艺流程、设备、操作等方面的改造，平盘的产能、指标、操作都有了很大的改善，改造前后的对比如下：

改造前后的产能、指标对比：

改造后，对产能、指标的改善效果非常明显，具体的产能、指标的对比见表1。

4 结束语

平盘过滤机经改造后，运行平稳，提高了设备利用率，且附属设备如真空泵等运行平稳，未再发生一起无故跳停现象，大大提高了运行稳定性，也大大降低了操作人员的劳动强度。

参考文献：

[1]吴孝钧.化工原理[M].天津：天津科学技术出版社，1983：15.

[2]朱斌.气液分离器的结构优化[J].计算机仿真，2010，1：261-265.

[3]吴彩金，马正飞，韩虹.排气管尺寸对旋风分离器流场影响的数值模拟[J].南京工业大学学报：自然科学版，2010，32（4）：11-17.

[4]吴孝钧.化工原理[M].天津：天津科学技术出版社，1983：185.endprint