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摘 要:介绍用于竹浆碱回收苛化工段苛化乳液的过滤设备———管式压力过滤器。实践运行证明,该过滤器具有生产能力大、白液澄清度低等特点,各项指标均达到设计要求,可满足制浆蒸煮生产的用碱要求。
关键词:管式压力过滤器;苛化工段;白液澄清度
中图分类号:X793 文献标识码:B 文章编号:0254-508X(2005)03-0061-02
安丘汶瑞机械制造有限公司开发设计的管式压力过滤器是苛化乳液的新型过滤设备,是重力澄清器的理想替代产品。现已在四川某造纸厂投产运行,经过几个月的运行实践表明,管式压力过滤器具有以下特点:设备占地面积小、生产能力大、可节省大量土建费用;白液固形物含量低(10~30mg/L),可得到高质量的蒸煮药液,从而减缓板式蒸发器及管式蒸发器等热交换器除垢周期,提高蒸汽和设备的利用率,降低能耗,同时有助于提高成浆质量。
1 管式压力过滤技术及设备构造
1.1 管式压力过滤技术
该技术是指将苛化器充分反应后的苛化乳液经过管式压力过滤器的过滤,使白液与白泥高效快速地分离。目前,该项技术在国外已广泛应用,国内有少数厂家成功引进,国外名称为: ECO-Filter或Tube-Filter。国内其他机械厂开发的管式压力过滤器已在广西贺州浆厂、广东鼎丰纸业等厂使用。
1.2 管式压力过滤器
管式压力过滤器构造简单,详见图1。该设备一般选用进口不锈钢制作,底部的转轴密封采用机械密封,保证液体不渗漏。主体是圆柱型筒体,底部为锥体结构,由支撑过滤元件的花板分成上下两部分,过滤元件由聚丙烯材料做成袜状的毡套和固定毡套用的多孔滤管组成,结构见图2。焊接在筒体内壁上的下花板和可活动的上花板中间安装过滤元件,下花板和上花板之间用螺栓固定密封过滤元件,因此,将管式压力过滤器分成上下两部分。乳液过滤时上部分产出清洁的滤液,由均布的6个独立扇区经收集管汇总到集液箱,再由集液箱靠液位差将滤液压入贮存槽中,而滤泥则由过滤器底部排出。
2 管式压力过滤器的工艺流程及工作程序
2.1 管式压力过滤器的工艺流程(见图2)
2.2 管式压力过滤器的工作程序管式压力过滤器的工作程序由过滤阶段、反冲洗阶段和沉降阶段组成一个周期性工作程序,反复循环运行。
(1)过滤阶段:阀门A开启,阀门B关闭,苛化乳液由白液供料泵输送到过滤器筒体内,形成正压,在压力作用下,乳液中的液体经过过滤元件,到达过滤器的上部至各收集区后,汇流到白液收集槽,而乳液中的悬浮颗粒被吸附在过滤元件上,形成泥饼,从而达到固液分离的目的。随着时间的增加,泥饼逐渐加厚,过滤阶段结束,该阶段运行时间180s。
(2)反冲洗阶段:阀门A、B同时开启,过滤器上层收集区内的部分液体透过过滤元件回流到苛化乳液搅拌槽,并将吸附在过滤元件上的泥饼冲离过滤元件,形成反冲洗阶段,该阶段运行时间4s。
(3)沉降阶段:阀门A关闭,阀门B开启,被冲离的泥饼在自身重力作用下,沉降到过滤器的底部,排到白泥稀释搅拌槽,该阶段运行时间40s。
以上过滤-反冲洗-沉降3个阶段循环往复进行,排到白泥稀释搅拌槽的白泥经加水稀释后,由白泥供料泵输送到白泥压力过滤器,白泥压力过滤器工作程序与管式压力过滤器相同,经过白泥压力过滤器,过滤后的稀白液进入稀白液槽,白泥排到白泥混合槽,再经过预挂过滤机处理。
3 管式压力过滤器样机主要参数
3.1 主要技术参数
设备容积24.6m³;筒体直径2000mm;筒体高度9000mm;生产能力1000 m³/d;设计压力0.44MPa;工作压力0.3MPa;搅拌电机功率2.2kW;搅拌转速1.43 r/min。
3.2 主要工艺参数
苛化度<82%;过灰量≤3%;绿液中绿泥的含量<150mg/L;苛化后乳液温度100~104℃;稀释水温度>65℃;工作温度95℃;进液压力≤0.15MPa;白泥排出密度1.4 ~ 1.5 g/cm³;密封水压力0.3MPa;过滤压力不得超过0.15MPa;差压浓度计压差实测最大值0.04 MPa;排泥流量为绿液消耗量的20%~25%;压力过滤器内浆液平均密度1.25~1.36 g/cm³。
4 管式压力过滤器运行实践
4.1 达到的主要质量指标
白液产量1000 m³/d;白液澄清度≤20 mg/L;活性碱浓度(Na2O计)100g/L;白泥游离氧化钙≤1%。
4.2 运行参数的控制
管式压力过滤器在运行中,对苛化系统的变化非常敏感,过滤元件极易堵塞,因此,必须严格控制有关的工艺参数。
4.2.1 温度
碱溶液的粘度大,过滤阻力大,过滤速度慢,而且会将乳液中的白泥颗粒粘附在滤套上而影响乳液的通过。碱溶液粘度与温度有反比关系,所以,提高碱溶液的温度就会降低其粘度。在生产运行中,首先要求碱回收喷射炉送来的绿液温度在85~90℃,苛化后的乳液温度在100~104℃,进入系统的稀释水温度>65℃。
4.2.2 苛化度
苛化度过高,生成的白泥颗粒较细,难以沉降和过滤,并且细小的白泥颗粒容易堵塞元件,因此,应适当降低苛化度。一般在进入管式压力过滤器时,苛化度控制在80%~82%。
4.2.3 石灰质量和过灰量
石灰质量的稳定也很重要,石灰中的活性CaO含量决定石灰质量的高低。一般要求含活性CaO在80%以上,若有效活性CaO含量低,为达到一定的苛化度,势必加入更多的石灰,才能满足苛化反应的要求,这样,就会造成苛化乳液中含有更多的杂质,使过滤阻力升高,过滤速度降低,运行周期缩短。
加入的过灰量越少,乳液中的含泥量越少,对过滤元件堵塞程度越低,有利于管式压力过滤器的运行,但加灰量由绿液浓度、石灰的质量和成品白液活性碱浓度所决定。一般控制过灰量<1%。
4.2.4 白泥中的硅含量
竹浆原料中含有较高的硅含量,其中大部分进入碱回收苛化白泥,影响其过滤性能,甚至使毡套出现脱泥困难或出现糊套现象。因此,必须尽力降低白泥中的硅含量。为此麦草浆碱回收苛化工段一般不考虑用管式压力过滤器。
4.2.5 绿液中绿泥的含量
绿泥是经碱炉燃后混入绿液中的杂质,通常大部分以絮状物形态悬浮于绿液中,颗粒呈黑色而粘度大,容易堵塞过滤元件。绿泥难溶或不溶于水、碱液、酸液,因此,绿液送去苛化生产前,应尽可能去除其中的绿泥,绿液中的含泥量越低越好,其含泥量不高于150mg/L。
4.2.6 筒体中部的白泥密度
管式压力过滤器内的密度保持在一定的范围内,白泥的排出量与白泥可沉降量应基本相当,以保持良好的运行状态。通常管式压力过滤器的筒体中部密度保持在1.25~1.35g/cm³。当筒体中部密度较小时,则排泥密度小,白泥含碱量大,浓白液的得率低,增加了白泥的洗涤负荷。当筒体中部密度较大时,排泥密度大,反冲下来的白泥来不及沉降,立即又附着在过滤元件上,过滤元件之间充满白泥,使设备无法正常运行。
排泥密度大时,说明排泥量不足,应增加排泥量;排泥密度小时,应减少排泥量,减小碱损失。
5 结 语
管式压力过滤器在四川某造纸厂碱回收苛化工段试车成功,其生产能力、白液中的固形物含量均达到设计要求,满足了用户需要。这标志着管式压力过滤器不仅能用于木浆白泥的过滤,还可用于竹浆白泥的过滤。管式压力过滤器将成为重力澄清器的替代产品。
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