廢渣碳酸鈣干燥脫水壓濾機應用

2022/08/19 分類:技術文獻 930

引言

新疆天業研究院（天業院）使用天業集團電石廠生產電石篩分下的粉料，粉料主要成分為氧化鈣和乙二醇生產放空排出的高純CO2氣體為原料生產的輕質碳酸鈣及活性碳酸鈣，是國內首套應用全廢渣和廢氣生產碳酸鈣的企業。干燥系統為適用各種沉體的碳酸鈣，使用壓濾機為一級干燥，在使用中根據生產條件，總結并改進了壓濾機的步序，提高了運行的穩定性。

1壓濾機壓濾機是利用一種特殊的過濾介質，對原料施加一定的壓力，使得液體滲析出來的一種常用固液分離設備。18世紀初壓濾機應用于化工生產，今廣泛應用于化工、制藥、冶金、染料、食品、釀造、陶瓷及環保等行業。壓濾機由機架、壓緊機構和過濾機構組成。壓緊機構可分為手動壓緊、機械壓緊、液壓壓緊3種，常用的機構是液壓壓緊機構。過濾部分由整齊排列在主梁上的濾板和夾在濾板之間的過濾介質（濾布）組成。過濾開始時，濾漿在進料泵的壓力作用下，經止推板的進料口進入各濾室內，濾漿借助進料泵產生的壓力進行固液分離。由于濾布的作用，使固體留在濾室內形成濾餅，濾液由水嘴或出液閥排出。若濾餅需要洗滌，可由止推板上的洗滌口通入洗滌水，對濾餅進行洗滌；若需要含水率較低的濾餅，可以使用膜板隔板組合板，在進漿結束后進入壓榨工序，在壓榨泵加壓作用下進一步脫水，同時可增加吹餅工序，從洗滌口通入壓縮空氣，透過濾餅層，吹出濾餅中的一部分水分。過濾板材質通常選用增強聚丙烯壓濾機濾板和鑄鐵過濾板。其中，增強聚丙烯壓濾機濾板具有化學性能穩定，耐壓、耐熱、耐腐蝕、無毒、重量輕、表面平整光滑、密封好和易洗滌等特點。

2壓濾機在天業院干燥工段的使用天業院主要生產碳酸鈣產品，在干燥工段中使用了2臺壓濾機用于初級漿液脫水。將碳酸鈣漿液壓濾脫水，脫水后的濾餅經過破碎進入下一級干燥設備。所用設備為隔膜式壓濾機，中心進漿，濾板是明流下排水的類型，有壓榨功能，中心孔反吹，防止中心孔進漿堵塞。過濾過程：濾板壓緊處于保壓狀態，中心進漿，在濾室內形成濾餅，當上漿壓力達到上限，濾餅厚度達到最大時，停止上漿，反吹中心孔，將中心吹通，進入壓榨階段。在壓榨泵加壓作用下，濾餅被壓實，進一步脫水。脫水完成后濾板松開，進入卸餅操作。濾餅經過破碎后進入下一級的干燥設備。

3壓濾機使用中存在的問題和解決方案

3.1存在的問題

（1）壓濾機系統本身操作動作穩定，設備運行可靠。但經過壓濾后的濾餅水分高，壓濾后形成的濾餅粘板嚴重，卸餅時需要人工輔助清理濾布表面的粘料。人工清理時，需要暫停程序，清理好后，再啟動程序，每一片濾餅均要檢查清理干凈，否則會造成下次上漿時夾料板間跑漿。人工暫停，清理再啟動，人工勞動頻次高，人員清理板面效果不好時，會在下一循環時加劇水分下降，造成生產效率下降。

（2）卸下的濾餅因含水分高，破碎困難，在輸送時黏附輸送皮帶表面，進入下級設備粘壁加重，設備表面附著一層厚壁，造成換熱困難，設備工作效率降低，產品的最終水分控制困難。

（3）產品水分超標時，需要停機，對粘壁的設備經行表面清理。清理后的設備換熱效果好，但是由于進料水分高，粘壁的現象嚴重，需對設備不定時的清理，故不能保證工作的連續性和水分控制的穩定性，給產品的品質帶來不穩定的因素。

3.2解決方案降低員工的勞動強度和保證產品的水分指標穩定性是亟需解決的問題，應通過改進優化方案來解決。

3.3濾餅水分高是引發問題的根本原因將原料樣品送廠家做壓濾實驗，驗證不同工藝參數下，濾餅水分的變化，并確認濾布的選擇沒有問題。廠家給出的改進工藝條件如下。

（1）提高壓榨壓力，并穩定最高壓力。在保證設備安全的條件下，適當的提高壓榨壓力，可降低濾餅水分。

（2）增加濾餅反吹功能可降低濾餅水分。根據廠家給出的改進工藝條件，首先調整穩定壓榨壓力：原安裝的壓榨系統使用多級高壓泵，壓榨時人工手動控制泵出口的回流閥門，根據壓力上升情況，前期關閉回流閥，壓力上升后調整回流閥門開度大小，達到控制壓榨壓力的目的，壓榨一次流程需要人工操作約20min。由于人員操作及時性困難，常出現壓榨壓力不穩定和憋泵等情況。改造方案：在泵出口管線上安裝壓力變送器，回流管線上安裝調節閥，使用PID控制調節器控制調節閥的開度，實時調整壓榨壓力的大小，確保壓榨壓力穩定平穩，不低壓和不超壓。

3.4在壓榨階段增加吹餅過程原成套機組上沒有吹餅的設備和管線，機型是隔膜型，濾板是明流下排水的類型。按照廠家給出的意見更換所有的隔板和濾布，采用上角進氣反吹，下角排水的模式，隔板使用上四角開孔，上兩角孔進氣反吹，下兩角孔排水，濾布根據情況開角孔，每臺機組需要更換一半的濾板（隔板全換，膜板不換）。根據實際情況采用現有的隔板，上下翻轉，使用原排水口，改為進氣和排水公用口，在進漿和壓榨前期作為排水口使用，吹餅時，作為進氣口使用，排水從膜板的排水口排除。增加上部的進氣和排水管線，及相應的操作閥門。反吹時間根據濾餅的最終水分情況調整。

3.5優化人工的卸餅操作對卸餅時的取板和拉板控制，人員操作清理濾布是在拉板到位，去取板之前暫停程序，清理檢查完畢后啟動程序。清理一片濾餅需要人工操作2次拉桿暫停和啟動。由于每個操作人員的熟練程度不一，故卸餅的間隔時間不一致，時常出現輸送皮帶堆料和走空的現象。改進方案：在取板的電氣控制中增加一步時間延時，使用時間繼電器控制，在拉板到位去取板時延時動作，保證操作人員有足夠的時間清理完成；操作人員只需把控好清理檢查濾布時間即可，時間不夠時可拉動暫停和啟動拉桿；減少人員的手動操作，降低勞動強度，提高處理效率。

4壓濾機改進方案的實施

（1）對壓榨壓力變送器、回流調節閥和調節控制器安裝到位，同時對PID調節參數整定。保證了不用人員參與，自動調節，不低壓運行，也不會出現高壓危險。壓力到設定值后穩定運行，泵不憋壓，平穩運行。

（2）對所有的隔板經行翻轉處理，支架連桿重新固定安裝，加裝耐壓軟連接接管，與新增的排水和進氣管線連接，保證濾板靈活移動的同時實現進氣和排水的功能，對濾布經行翻轉處理。操作時，進入壓榨工序后，間隔一定時間后，隔板上端排水改為進氣，實現對濾餅的吹風操作。吹風時間根據壓縮空氣壓力保證的情況下合理控制。

（3）在PLC控制取板的繼電器輸出回路中，增加一個延時繼電器，PLC輸出取板指令后，到達延時時間取板繼電器開始動作，保證人員有足夠的時間清理檢查濾布，通過延時繼電器的時間控制達到濾餅的卸餅時間一致，從而有效保證后續負荷的連續穩定。5改造后的效果壓榨壓力回流調節閥的自控實現，避免了人員的參與，實現了壓榨壓力的穩定運行，有效降低了勞動強度，增加了工藝控制的穩定性。壓榨工序在保證壓榨壓力穩定的情況下，增加吹餅操作，降低了濾餅水分，實現了濾餅水分的有效控制。改造前后的取樣濾餅水分對照見表1。

廢渣碳酸鈣干燥脫水壓濾機應用-板框廂式隔膜壓濾機
由表1可以看出，改造后濾餅水分比改造前濾餅水分平均值低約10%。濾餅水分降低后，濾餅對濾布的黏附效應變低，在取板時實現了自動掉落，人員操作強度降低，延時繼電器的投入使用，實現了下料間隔時間的一致，物料平穩輸送，保證了后續設備的進料穩定平順。6結語壓濾機是一種常用的過濾設備，在使用選型時應針對不同物料選擇不同的類型。實際使用時，尤其第一次使用在新的物料工況時，則需要后續的調整。一般制造廠家都會給出建議和意見，而作為使用單位要根據實際情況調整。天業院壓濾脫水作為碳酸鈣的干燥脫水的第一道工序，起著重要開頭作用。濾餅水分的降低提高了干燥效率，降低了后續設備的生產負荷，有效保證了干燥工段的穩定平順運行。天業院通過技術交流和現場改造，降低了濾餅水分，提高了自動化控制水平，減輕了勞動強度，也提高了工藝流程控制水平，達到了改造的目的。