板框式压滤机在中能航天炉装置中的优化及应用

赵雷雷,刘 才

(安徽晋煤中能化工股份有限公司, 安徽临泉 236400)

目前，安徽晋煤中能化工股份有限公司(简称中能公司)航天炉一、二期装置配套的真空带式过滤机运行效果不理想，过滤后滤饼的含水质量分数在60%左右，在运输过程中容易造成污染，影响环境，需要通过增设辊式压滤机装置进一步脱水后才能勉强运输。将真空过滤后的滤饼经过辊式压滤机重新脱水，虽然可以降低5%左右的水分质量分数，但是却导致了滤饼处理费用的大幅升高。

三期航天炉装置工艺设计在一、二期基础上做出了部分优化，在设计中气化滤饼的处理也采用了相对先进的板框式压滤机系统。随着三期航天炉系统板框式压滤机的投运，可以考虑将一、二期的淤浆送至三期板框式压滤机，停运一、二期真空带式过滤机以达到降低运行维护费用的目的。因此，确保三期板框式压滤机的长周期稳定运行是实现一、二期淤浆持续稳定输送至压滤机的关键环节。

1 工艺简介

航天炉系统中气化炉激冷室和合成气洗涤塔底部排出来的黑水经减压后送入高压闪蒸系统，高压闪蒸后底部的固液混合物进入真空闪蒸系统；真空闪蒸后底部进一步浓缩的固液混合物自流进入沉降槽进行沉降并固液分离；沉降下来的淤浆被耙料机送到沉降槽底部的出口，通过沉降槽底流泵送至压滤机进行处理，处理后的滤饼送出界区。

板框式压滤机由交替排列的滤板和滤框构成一组滤室。滤板的表面有沟槽，其凸出部位可以支撑滤布。滤框和滤板的边角上有通孔，组装后构成完整的通道，能通淤浆、洗涤水和引出滤液。滤板、滤框两侧各有把手支托在横梁上，由压紧装置压紧滤板、滤框。滤板、滤框之间的滤布起密封垫片的作用。

正常生产时由淤浆泵将淤浆液压入滤室，在滤布上形成滤渣，直至充满滤室。滤液穿过滤布并沿滤板沟槽流至板框边角通道，集中排出。过滤完毕后，可通入洗涤水洗涤滤渣。洗涤后，有时还通入压缩空气，除去剩余的洗涤液。随后打开压滤机卸除滤渣，清洗滤布，重新压紧滤板、滤框，开始下一个工作循环。

2 技改措施

一、二期淤浆重新设计管线至三期压滤机，将淤浆送至压滤机进行试车、调试及运行；确保利用一、二期的淤浆可以保持压滤机运行稳定，为三期的开车运行奠定基础。

由于三期板框式压滤机在中能公司的使用没有经验可循，在实际运行中遇到诸多问题，导致压滤机系统不能连续稳定运行，影响一、二期淤浆的稳定、连续输送。因此,优化技改三期板框式压滤机，使其稳定长周期运行，是亟需解决的问题。针对运行中出现的问题，提出具体技改方案并实施。

(1)技改导料斗，稳定皮带机运行。

板框式压滤机装置上部为压滤系统，下部为导料斗。导料斗设计为锥形，出口为长方形，出口下方设置1条接收滤饼的卸料皮带。压滤成型的块状滤饼下落高度距皮带约3 m，压滤机在卸料时，灰饼直接落在皮带上对皮带冲击较大，皮带易变形损坏且导料斗也易受冲击磨损,导致多次出现皮带超负荷跳停和皮带故障跑偏等问题。针对此情况，对导料斗进行技改来解决滤饼冲击问题。通过在导料斗内部焊钢结构支撑，形成网格形状以破碎块状滤饼，从而减小对皮带的冲击，使滤饼均匀分布在输送皮带上[1]。技改后确保了皮带的稳定运行，达到稳定滤饼输送的目的。

(2)机泵密封水优化，确保系统稳定。

压滤机系统设计使用中水作为各密封点的密封水。由于中水压力偏低，一般在0.05～0.20 MPa，不能满足正常生产运行期间的密封作用，致使各液位计、压滤机进料压力表、淤浆给料泵、滤液泵等机封密封冲洗效果差，故障频繁。淤浆储罐液位计、压滤机进料压力表参与压滤机运行联锁，液位计、压力显示出现错误都会导致压滤机不能正常运行；机泵机封得不到有效冲洗导致故障较为频繁，同样也影响到压滤机的正常运行。为提高密封水的压力，并且稳定、持续地供应密封水，可以通过增加中水管道加压泵来实现。增加1个扬程为50 m、体积流量为12.5 m3/h的管道泵后，水压由0.1 MPa左右提高至0.4～0.6 MPa，保障了压滤机系统的稳定运行[2]。管道泵的投运使各机泵的密封水得到持续稳定的供应；各液位、压力点显示正常，各机泵机封的稳定长周期运行得到了保障，为压滤机系统的稳定运行奠定了基础。

(3)压滤机给料泵进口过滤器改进，稳定机泵运行。

压滤机给料泵进口原设置滤网孔径为5 mm,该泵在运行过程中经常出现滤网堵塞，影响机泵淤浆流量的情况，造成压滤机不能持续、稳定运行。压滤机给料泵进口滤网设计时没有考虑到航天炉装置淤浆携带垢片等异物的实际特点，孔径及结构设计不合理，需要进行改进。根据现场实际情况取消原设计的Y形过滤器，增加自制立式过滤器，过滤器内部设置滤网孔径为10 mm，滤网筒体为圆柱形，过滤器进口侧设置排污口；在滤网堵塞时可以通过排污口排出杂物，从而避免因滤网堵塞频繁拆检滤网的事件发生，稳定了机泵运行。

(4)压滤机副进料管线反吹管原位置设置不合理，死区较长，易堵塞，技改消除或减少死区。

由于淤浆较为黏稠，在输送过程中沉淀后不能及时清理，导致压滤机副进料管线堵塞，堵塞后无法进行反吹，致使压滤机装置不能长周期稳定运行。压滤机系统在原始配管时没有充分考虑到淤浆的沉淀、结垢、堵塞管道等特性，反吹管连接点设置不合理，导致反吹副进料管线死区较长，处于死区的淤浆不能被及时反吹清理，长时间沉淀结垢，堵塞管道。通过对副进料反吹管线进行技改，将反吹点前移，减小了死区，提高反吹效果，避免或减缓了管线的堵塞、结垢，稳定了压滤机系统的运行。

(5)进料口取压点位置优化，降低滤饼含水量。

压滤机进料口取压点压力的显示是程序中设定保证进料量的重要控制点，其主要作用是判断压滤机投料后，淤浆管线达到进料压力时并且延时120 s进料步骤完成的控制依据。由于该取压点位置的原设计在进料口切断阀之后，压力点设置冲洗水持续冲洗，避免堵塞影响正常显示；而当进料结束，切断阀关闭时，取压点的密封水仍然能通过进料口进入压滤机，从而造成滤饼的含水量偏高，影响压滤效果。鉴于此，将进料口的取压点改到切断阀之前，只要压滤机的进料环节结束，切断阀关闭，压滤机进料压力点的冲洗水就会顺着淤浆管线回流到淤浆罐，避免了冲洗水进入压滤机内造成滤饼含水量高的情况，确保了滤饼含水量合格。

(6)皮带运行联锁优化，实现节能降耗。

板框式压滤机导料斗出口对应设置1个卸料小皮带，滤饼通过卸料小皮带送至大皮带机，再由大皮带机送出装运或存储。该系统小皮带输送机与压滤机设置联锁:当压滤机卸料时小皮带机自动启动运行，当压滤机卸完料后小皮带机自动停运，而大皮带机只能手动操作且一直运行。考虑节约用电、减少设备磨损及系统安全运行，通过与厂家沟通协调将大皮带机和小皮带机设置联锁，可实现大皮带机自动启动和停运,即卸料小皮带运行前1 min启动大皮带；若大皮带无法启动时，压滤机保持工作状态，不进行卸料，直至将故障消除；卸料小皮带停运2 min后停运大皮带[3-4]。如此既能实现压滤机的安全运行，又实现了节能降耗的目的。

(7)设置给料罐溢流水封，确保环保运行。

压滤机反吹时将进料通道的淤浆用0.40～0.65 MPa工厂空气反吹到淤浆料罐中，淤浆罐的温度在80 ℃左右，反吹时大量的热气就会通过给料罐的溢流管冒出，不仅污染环境，而且腐蚀周围设备，同时大量的热气冒出影响现场正常的巡检和操作。为避免或减少反吹时产生的热气影响，同时确保淤浆罐及时溢流避免影响安全事件的发生，为给料罐溢流管增设了水封装置。水封设置为圆柱状，根据反吹时现场压力表测得的淤浆给料罐顶部压力设定水封高度、水封槽补水溢流出口高度等。水封的设计投用不仅改善了现场冒气现象，而且不影响正常溢流，确保了压滤机系统的稳定环保运行。

(8)优选夹布器材质，稳定压滤机运行。

通过不断地优化技改，压滤机系统的运行周期得到了进一步的提升。经过一段时间的运行后，发现夹布器容易故障损坏，且容易堵塞滤液泵进口，造成泵不打量，检修、拆检频繁，因此还需要对压滤机夹布器进行优化技改。

压滤机夹布器原使用的材质为塑料聚丙烯。由于淤浆温度在80 ℃左右，温度相对偏高，聚丙烯长时间受高温影响易变形变脆，变脆后会断裂破碎，造成压滤机滤布无法正常工作。由此可见，目前使用的材质不能满足压滤机系统的稳定长周期运行需要。通过与压滤机厂家沟通协调，同时借鉴兄弟厂家压滤机的使用情况，决定将夹布器的材质由聚丙烯改换成碳钢。

技改后压滤机的夹布器使用寿命由原来的3个月提高至12个月以上，目前运行良好。

3 结语

通过对板框式压滤机的优化技改，为航天炉装置环保、稳定、长周期经济运行奠定了坚实的基础。压滤机的运行周期由原平均10 d左右，提高至360 d以上, 使用寿命大大延长，一、二期淤浆得到稳定的输送。一、二期滤饼稳定送入三期压滤机，一、二期真空带式过滤机处于备用状态，每年降低电耗和维修维护费用60万元左右。

板框式压滤机在中能公司的应用初期虽然存在一些问题，但通过不断地技改、优化，逐步消除了制约板框式压滤机长周期稳定运行的因素，滤饼的水分质量分数稳定在45%左右，有效解决滤饼运输、存储困难的问题，实现了一定的经济效益和社会效益。