环集烟气脱硫废液压滤设备及管道材质的选型

高泽磊，叶新军，秦 茜，迟 建，贾 苗

（金川集团股份有限公司，甘肃金昌 737100）

金川集团股份有限公司（以下简称金川公司）环集烟气为镍火法冶炼炉窑生产区域的逸散烟气，主要成分为SO2和粉尘，采用w(NaOH)30%液碱作为脱硫剂进行处理，在生产过程中会产生大量的脱硫废液。含有大量固体沉淀物的脱硫废液进入废水处理系统，加重了废水处理系统的运行负荷，影响其安全生产运行。因此，需要对环集烟气脱硫废液进行固液分离，降低其对废水处理系统的影响。笔者针对环集烟气脱硫废液的特点，对板框压滤机和输送管道的材质进行分析，提出了选型建议。

1 环集烟气脱硫废液成分

采用钠碱法对环集烟气进行脱硫，化学反应方程式[1]为：

环集烟气脱硫废液的温度为30～50 ℃，pH值为4～7，密度约为1.25 g/mL，其主要化学成分见表1。脱硫压滤渣的主要化学成分见表2。

图1为固体体积分数约为2%的环集烟气脱硫废液，上层为脱硫溶液，下层为固体沉淀物（渣泥）。

表1 环集烟气脱硫废液主要化学成分 ρ: g/L

表2 脱硫压滤渣主要化学成分 w: %

图1 固体体积分数约为2%的环集烟气脱硫废液

在对烟气进行洗涤的过程中，脱硫液固含量持续升高，当脱硫液中固体的体积分数达到4%以上时，会在脱硫塔内出现严重的沉积现象。随着脱硫塔中产生的Na2SO4不断富集，还会出现Na2SO4结晶堵塞，进而影响脱硫系统的正常运行。因此将脱硫液的密度控制在1.20～1.25 g/mL，当脱硫液密度大于1.25 g/mL时，需要对塔内脱硫液进行置换，产生的大量脱硫废液外排至废水处理站。

2 压滤机的选择

为消除含固脱硫废液对废水处理站正常生产运行的影响，金川公司需将脱硫废液中的固体沉积物和Na2SO4，Na2SO3结晶物分离出来。板框压滤机具有操作便捷、性能可靠、出泥固含量高等优势，因此选用板框压滤机作为脱硫废液的处理设备。板框压滤机的选型主要考虑机型、过滤面积、滤布材质等因素。

2.1 压滤机机型的选择

利用板框压滤机对环集烟气脱硫废液进行压滤处理，需考虑以下2个问题：

1）水含量较大的脱硫溶液其滤渣的黏度也较大，容易造成板框压滤机滤饼粘结于滤布上，影响拉板清泥效率，也会大幅度增加职工劳动强度。需要充分降低滤渣的水含量，消除水分的附着力，降低滤饼黏度。

2）脱硫液中Na2SO4含量较高，在低温状态下产生结晶，结晶和固体颗粒物会粘结在滤布表面和板框压紧位置，致使板框压不紧出现漏液问题。在频繁的压紧操作状态下，结晶和固体颗粒物也会磨损滤布，导致滤布破损，污染现场环境。

为了解决上述问题，笔者提出的压滤机机型选择方案为：

1）选用隔膜滤板对滤饼进行二次压榨，其工作原理为：采用压滤泵将大量脱硫废液从进料口送入压滤机，待板框内形成滤饼后停止进液，开启二次压榨水泵或二次压榨风向压滤机隔膜滤板中高压注水或注风，产生的隔膜张力将滤饼进行二次压榨，从而得到更好的脱水效果。二次压榨有2种方式：水箱压榨和高压风压榨。金川公司的高压风直接连接厂区内高压风大网，厂区内高压风压力不稳定，介于0.4～0.7 MPa，瞬间的高压容易造成滤布破损，导致压滤设备发生故障。若使用水箱压榨可以保证稳定的压榨水压力，降低滤布破损概率。因此，选用水箱压榨的方式降低滤渣的水含量。

2）选用嵌入式密封隔膜滤板。由于板框压滤机的滤板是由实心滤板和隔膜滤板交替排布的，在滤板密封面及出液口均加装密封圈，密封圈的弹性可消除结晶物及固体颗粒物造成的滤板压不紧的问题，使实心滤板和隔膜滤板能够紧密贴合在一起，保证过滤过程中完全无泄漏。实心滤板、隔膜滤板及滤布见图2。

图2 实心滤板、隔膜滤板及滤布

2.2 压滤机过滤面积及数量的选择

金川公司现有环集烟气脱硫系统3套，脱硫液的外排量约为500 m3/d，固体体积分数约为1%～2%，每天最多可产生10 m3的压滤渣泥。压滤机过滤面积及数量的选择以降低人员劳动强度和保证压滤设备生产作业率为前提，考虑到本单位多采用过滤面积为80 m2和150 m2的压滤机，易损件及备件易得，因此对比上述两种型号进行选择。

按国标生产制造的压滤机的1 m2过滤面积等价于15 L的固体容积计算[2]，使用过滤面积80 m2的压滤机，每次压滤产出约1.2 m3渣泥，每天需拉板放渣约8次；使用过滤面积150 m2的压滤机，每次压滤产出约2.25 m3渣泥，每天需拉板放渣约5次。过滤面积150 m2的压滤机的拆板卸泥频次较低，可保证较低的劳动强度和设备故障率。

压滤机设备易损件较多，如滤布、滤板、电气元件等，一旦发生故障，会造成设备无法正常使用。为了保证环集烟气脱硫液的正常输送外排，金川公司配置2台150 m2的压滤机，在降低员工劳动强度的同时，可实现交替检修维护，降低压滤机的故障率，延长使用寿命。

2.3 滤布材质的选用

滤布对板框压滤机的过滤效果起主要作用，合理选型滤布可使滤液澄清，滤饼易剥离，滤布不易堵塞，容易反洗再利用，使用寿命长。

板框压滤机滤布有4种材质：锦纶、维纶、涤纶和丙纶，滤布材料的结构方式分为单丝、复丝和单复丝复合丝，滤布的编制方式分为平纹、缎纹和斜纹。各种滤布性能比较如下[3]：

1）不同的滤布耐酸碱性不同，耐酸性最强的是涤纶滤布，耐碱性最强的是维纶滤布，锦纶耐碱性良好但耐酸性较差，同时具有耐酸耐碱性的是丙纶滤布。

2）单丝滤布具有表面光滑、空隙均匀、透水快、不易堵塞、易清洗和污泥剥离性好等优点；复丝滤布抗拉强度好，对颗粒物的截留性能好，但污泥剥离性能稍差；单复丝复合滤布的透水性、剥离性介于单丝滤布和复丝滤布之间，但价格较高。

3）平纹滤布结构致密，孔隙小，故颗粒物截留性好，滤液澄清，但易堵塞，剥离性较差；缎纹滤布的孔隙大，不易堵塞，污泥剥离性好，但颗粒物截留性能差，滤液较为浑浊；斜纹滤布的各项性能介于平纹和缎纹之间。

压滤机滤布要根据滤布性能以及物料的化学性和物理性进行选择：

1）脱硫废液的pH值为4～7，呈酸性，涤纶和丙纶滤布均可使用。

2）滤布需要具有一定的耐磨性，一般根据滤渣的形状、颗粒的均匀性和坚硬程度来考虑。脱硫废液中含有较多的Na2SO4结晶物和固体颗粒物，涤纶滤布和锦纶滤布的耐磨性较好，应优先选用。

3）滤渣的剥离性能直接影响到压滤机的工作效率。滤渣粘连性弱，滤液就会迅速通过滤布，过滤时间短，压滤机的工作效率高；反之，滤渣的粘连性大，过滤时间长，则压滤机的工作效率低。考虑到脱硫滤液和滤饼均无回收价值，对滤液的澄清度要求不高，且滤渣的粘连性较强，为提高压滤机的工作效率，应选用剥离性较强的滤布，单丝缎纹滤布为首选。

4）过滤物的温度影响压滤机滤布的使用寿命。4种材质的滤布耐温性依次为涤纶(170 ℃)＞锦纶(130 ℃)＞维纶(100 ℃)＞丙纶(90 ℃)。环集烟气脱硫废液的温度为30～50 ℃，4种材质均可选用。

综上所述，板框压滤机选用涤纶单丝缎纹滤布可得到最佳的过滤效果。

3 输送管道的选用

因环集烟气脱硫废液呈酸性，氯离子浓度较高，不锈钢材质的管道会引起孔蚀及应力腐蚀，管道使用寿命短，需选用耐氯离子腐蚀材质的输送管道。常见的几种耐氯离子腐蚀的管道材质对比[4]见表3。

考虑到金川公司位于北方，环集烟气脱硫废液输送管道安装于室外管廊桥架，夏季温度高，不宜选用不耐热、不耐紫外线和易变形的材质；冬季温度低，管道输送距离长不易进行伴热保温处理，需要使用高压风对输送管道进行吹扫，将输送管道内残存的脱硫废液吹扫干净，防止管道结冻，最终选用玻璃钢材质管道用于输送脱硫废液。

4 结语

结合金川公司的实际生产情况，通过对压滤机机型、过滤面积和数量、滤布材质及脱硫废液输送管道材质等进行分析，选择安装2台过滤面积150 m2的嵌入式密封隔膜板框式压滤机，配套使用涤纶单丝缎纹滤布，同时选用玻璃钢材质的输送管道，保障了废水处理系统环集烟气脱硫废液的长周期稳定运行，降低了设备故障率及跑冒滴漏事故的发生，改善了现场作业环境，也为其他公司合理选用压滤机和输送管道提供参考。

表3 几种耐氯离子腐蚀的管道材质对比