截至2018年底，我國(guó)煤制乙二醇產(chǎn)能約為347萬t/a，通遼金煤化工有限公司(簡(jiǎn)稱通遼金煤)建設(shè)的全球首套年產(chǎn)20萬t煤制乙二醇示范裝置于2009年投產(chǎn)運(yùn)行。該示范裝置的氣化工藝采用恩德爐，產(chǎn)生的廢水中含有煤氣洗滌和除塵系統(tǒng)帶來的粉塵，有一定量的碳酸鈣、NH3和含硫的酸性污染物，這些廢水經(jīng)過加藥、沉降濃縮后，進(jìn)行壓濾處理，處理后的清水循環(huán)利用，濾餅作為固體廢棄物處理。因此壓濾機(jī)就成為恩德爐系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，其穩(wěn)定高效的運(yùn)行是恩德爐連續(xù)運(yùn)行的保障，也是煤制乙二醇工藝正常運(yùn)行的關(guān)鍵所在。通遼金煤恩德爐廢水污泥處理系統(tǒng)采用3臺(tái)KM250/1600型快速隔膜壓濾機(jī)，運(yùn)行至今，逐漸暴露出各種問題：故障率升高，運(yùn)行穩(wěn)定性差，不能滿足現(xiàn)有的生產(chǎn)能力需求。因此，急需分析其問題并進(jìn)行改進(jìn)，以提高壓濾機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性。
一、問題梳理
壓濾過程本身是一種過濾行為，一般認(rèn)為影響壓濾機(jī)高效過濾的因素有：壓濾工藝、物料本身的過濾性能和所要求的產(chǎn)品水分等，影響其穩(wěn)定運(yùn)行的因素一般為壓濾機(jī)自身的結(jié)構(gòu)特性和易損件的耐受特性等，如壓緊時(shí)濾板的密封性、高壓力過濾時(shí)濾板濾布的耐磨性等。綜合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，通遼金煤決定從壓濾工藝、過濾元件、結(jié)構(gòu)防腐等方面進(jìn)行問題梳理。
1.1 壓濾工藝
1.1.1 入料系統(tǒng)
該壓濾機(jī)采用單一泵送入料，渣漿泵流量為250m3/h，揚(yáng)程為75m，對(duì)于這種入料質(zhì)量分?jǐn)?shù)不足10%、≤0.045mm極細(xì)顆粒物質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過80%的煤泥水而言，該入料方式存在較大問題，即在入料初期壓力過高，濾餅層難以形成，增加了穿濾的煤泥量，造成濾液水長(zhǎng)期渾濁，有時(shí)甚至入料3min壓濾機(jī)還在穿濾;而且這種方式導(dǎo)致濾布表面的濾餅層非常致密，致使后續(xù)料漿脫水緩慢，最終形成夾心濾餅，從而大大降低了過濾效率。另外，由于通遼金煤化工選擇的原料煤為褐煤，其黏土礦物含量高，在煤氣化過程中，大量黏土顆粒分散在廢水中，壓濾造成相當(dāng)一部分顆粒嵌入濾布縫隙中，使濾布和濾餅黏合力變大，脫餅困難，導(dǎo)致單循環(huán)時(shí)間變長(zhǎng)，且濾布再生困難，降低了濾布使用壽命。這也是目前壓濾機(jī)循環(huán)時(shí)間長(zhǎng)、濾餅水分偏高的主要原因之一。
1.1.2 隔膜壓榨
由于多種原因，造成該壓濾機(jī)壓榨風(fēng)管中充滿煤泥，導(dǎo)致無法進(jìn)行隔膜壓榨，因此現(xiàn)有壓濾工藝只是作為廂式壓濾機(jī)在用，濾餅脫水效率低，循環(huán)時(shí)間長(zhǎng)，產(chǎn)能低下。
1.2 過濾元件選擇
1.2.1 濾板選擇
壓濾機(jī)的隔膜濾板選用聚丙烯芯板+橡膠隔膜片的組合，橡膠隔膜片采用中心孔固定，排水處采用多孔蓋結(jié)構(gòu)。由于多孔蓋是塑料材質(zhì)，在大流量反復(fù)沖刷情況下容易損壞，一旦損壞，就會(huì)扎破濾布；而且，人工更換濾板時(shí)也容易忘記加裝多孔蓋，進(jìn)一步加劇了濾布破損的可能。一旦濾布破損，煤泥水就會(huì)進(jìn)入隔膜片和濾板芯板之間，進(jìn)而逆向進(jìn)入壓榨管路系統(tǒng)，使得壓榨風(fēng)管內(nèi)部充滿煤泥。
1.2.2 濾布選擇
壓濾機(jī)濾布的選擇直接決定著過濾效果的好壞，由于濾布是柔性過濾材料，因此一般不采用類似篩網(wǎng)的目數(shù)來表示，而是采用透氣率來表示，透氣率越大，則說明可透過顆粒越大。由于無法根據(jù)粒度分析數(shù)據(jù)直接決定濾布的選型，很多企業(yè)選擇濾布時(shí)往往根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷，產(chǎn)生了不小的誤差，因此，濾布選型必須由試驗(yàn)來定，而濾布的材質(zhì)和編織方法則可根據(jù)物料本身的酸堿特性和磨蝕特性進(jìn)行選擇。
1.3 結(jié)構(gòu)腐蝕
多數(shù)壓濾機(jī)廠家都有固定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)、計(jì)算方法，但在處理煤泥水時(shí)多數(shù)沒有考慮防腐，而且即使考慮防腐，也多數(shù)是考慮與物料直接接觸部分的防腐，如入料管、閥門等。而恩德爐污泥壓濾過程中需要考慮的防腐不僅是液體防腐，還有氣體腐蝕，如NH3、H2S等，這些腐蝕性氣體在溫度40℃左右的物料中極易揮發(fā)出來，造成車間內(nèi)霧氣、酸氣、氨氣并存，對(duì)結(jié)構(gòu)腐蝕嚴(yán)重，尤其是大梁滑軌、濾板滾輪、鏈條等部件。
二、解決方案
2.1 調(diào)整壓濾入料工藝
目前，應(yīng)用廣泛的入料工藝有變頻入料技術(shù)、高位二級(jí)入料技術(shù)、高低壓雙泵入料技術(shù)等。這些入料方式的共同特點(diǎn)是將入料初期壓力降低，流量保持不變，當(dāng)濾餅層形成后，再恢復(fù)至額定轉(zhuǎn)速，提高壓力，進(jìn)行脫水。
考慮到現(xiàn)場(chǎng)空間條件和成本因素，入料工藝的改進(jìn)采用加裝小回流管方式，即在入料管上加裝1個(gè)小直徑的回流管，分流一部分物料回?cái)嚢柰埃M(jìn)而起到降低入料壓力的效果。
2.2 更換隔膜濾板，恢復(fù)隔膜壓榨工序
采用整體式隔膜濾板，杜絕隔膜壓榨氣路內(nèi)進(jìn)煤泥水，恢復(fù)隔膜壓榨工序，進(jìn)一步降低濾餅水分，縮短循環(huán)時(shí)間。
2.3 試驗(yàn)確定濾布選型
采用試驗(yàn)法進(jìn)行濾布選型。試驗(yàn)原理：先試選一種濾布鋪設(shè)在裝置內(nèi)，將料漿倒入，之后通入恒定壓力的壓縮空氣，料漿在壓力作用下，液體部分透過濾布排出，固體部分被攔截在濾布上，直至氣流吹通濾餅為止。記錄過濾氣壓、過濾時(shí)間、穿濾時(shí)間、濾液體積，吹通后需檢測(cè)濾餅含水率、濾液含固率。小型加壓過濾試驗(yàn)裝置原理圖見圖1。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果試選其他型號(hào)的濾布，重復(fù)上述步驟。最終選擇濾液含固率低、吹通時(shí)間短且壓力較低的濾布類型。
試驗(yàn)裝置為一個(gè)圓筒形裝置，頂部預(yù)留一個(gè)進(jìn)氣孔，外接儲(chǔ)氣罐，底部為可拆卸的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，能夠鋪設(shè)濾布。過濾面積為19.6cm2。
此次試驗(yàn)選取了4種不同透氣率的濾布和原機(jī)濾布進(jìn)行了過濾試驗(yàn)，不同濾布過濾試驗(yàn)結(jié)果見表1。
根據(jù)表1可知，隨著濾布透氣率的增大，過濾時(shí)間顯著減少，穿濾時(shí)間逐漸增長(zhǎng)，濾餅含水率(1-濾餅含固率)逐漸降低，濾液含固率逐漸增大。當(dāng)濾布透氣率為200L/(m2·s)時(shí)，幾乎不發(fā)生穿濾，濾液含固率小于0.01%，即說明這種濾布過于致密，且此時(shí)的過濾時(shí)間也最長(zhǎng)，為68s，若選擇此濾布，壓濾機(jī)的循環(huán)時(shí)間必然很長(zhǎng);而濾布透氣率為400L/(m2·s)時(shí)，濾液含固率則高達(dá)0.82%，穿濾時(shí)間最長(zhǎng)，達(dá)到10s，說明濾布過于稀疏，穿濾的顆粒物較多，若選擇此濾布，壓濾機(jī)的濾液跑黑水時(shí)間必然很長(zhǎng)，且濾液無法實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。由表1中原機(jī)濾布的試驗(yàn)結(jié)果可知，其過濾情況與濾布4試驗(yàn)[透氣率為400L/(m2·s)]結(jié)果類似，這進(jìn)一步驗(yàn)證了原機(jī)濾布透氣率過大，導(dǎo)致壓濾機(jī)穿濾時(shí)間過長(zhǎng)。
從表1濾布2、濾布3試驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)濾布透氣率為250L/(m2·s)和300L/(m2·s)時(shí)，過濾效果相差不大，但采用濾布3的濾液含固率較高，考慮到小型試驗(yàn)效果放大到大型壓濾機(jī)時(shí)可能造成的誤差，因此，此次最終選擇透氣率為250L/(m2·s)的濾布。
2.4 對(duì)結(jié)構(gòu)件進(jìn)行防腐處理
對(duì)大部分結(jié)構(gòu)件進(jìn)行材質(zhì)改造和升級(jí)。如固定板、活動(dòng)壓板、大梁和大梁支腿等采用不銹鋼304包覆;大梁導(dǎo)軌、濾板連接圓環(huán)鏈、傳動(dòng)鏈條、電控柜外殼和傳動(dòng)鏈護(hù)罩等采用304不銹鋼制作;大梁支腿、固定板支腿和活動(dòng)板支腿采用加厚鋼板;并對(duì)濾板滾輪進(jìn)行改進(jìn)，由碳鋼滾輪改為聚丙烯滾輪。
三、應(yīng)用效果
經(jīng)過方案論證，通遼金煤首先對(duì)其中1臺(tái)KM250/1600型快速隔膜壓濾機(jī)進(jìn)行技改，自2018年5月初完成技改，至今已運(yùn)行16個(gè)月，其運(yùn)行效果優(yōu)于另外兩臺(tái)，技改前后隔膜壓濾機(jī)運(yùn)行情況對(duì)比見表2。
由表2可知，經(jīng)過技改，KM250/1600型壓濾機(jī)的效率明顯提升，單循環(huán)時(shí)間由18min縮短至15min，濾餅水分降低5%左右，濾布消耗僅為改造前的1/3，濾板的消耗明顯降低，近1年尚未損壞，由于濾布、濾板損壞而造成的停機(jī)時(shí)間大幅度縮減，進(jìn)而提高了日均運(yùn)行次數(shù)，最終實(shí)現(xiàn)了壓濾機(jī)產(chǎn)能滿足生產(chǎn)運(yùn)行。
四、結(jié)論及建議
經(jīng)過改進(jìn)，通遼金煤煤制乙二醇恩德爐廢水處理系統(tǒng)壓濾機(jī)的工作效率明顯提升，濾餅水分降低，事故率降低。但此次入料系統(tǒng)的改造并不徹底，采用加裝回流管方式雖然使入料初期壓力減小，但同時(shí)也使流量減小，這也是循環(huán)時(shí)間相差較小的主要原因，建議采用變頻入料方式。此外，包不銹鋼的部件并不能完全杜絕腐蝕性氣體的滲入，尤其是螺栓連接處、地腳螺栓處等連接縫隙處，建議采用防腐涂層處理。建議每天在壓濾機(jī)工作完成后及時(shí)進(jìn)行濾布清洗和設(shè)備清掃，去除殘?jiān)樾迹３謮簽V機(jī)清潔狀態(tài)。( >
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