氨堿蒸餾廢液壓濾裝置改造

(連云港堿業有限公司，江蘇 連云港 222042)

2003年連云港堿業公司先后分二期從芬蘭拉羅克斯公司引進5臺LAROX壓濾機建成純堿蒸餾廢液壓濾環保裝置。提高了廢液壓濾設備的技術裝備水平。原有裝置廢液處理量只占正常生產排放廢液量的30%～40%，剩余大部分廢液直接排放堿渣場貯存，隨著堿渣場容量接近極限，以及近幾年來周邊環境保護的形勢變得日益嚴峻，國家對環境保護的要求不斷提高，氨堿蒸餾廢液處理問題已經成為制約企業生存和發展的瓶頸問題。

為此2018年連云港堿業公司投資5 500萬元對壓濾裝置進行了升級改造。

1 改造前系統存在問題

壓濾裝置自投料試車以來，主要影響系統穩定運行的問題表現在澄清工序和壓濾工序上面。

1.1 澄清工序

澄清桶內的廢液成分比較復雜，不易沉降，且不溶物的粒子體積波動范圍大，最小只有1～40 μm，泥漿底流濃度不穩定。

1)澄清桶人工開關漿液閥放料，勞動強度大且底流放料流量不易控制、在正常運行時經常出現明明進料的廢液量很大，但放出來的泥漿濃度卻越來越低，攪拌刮泥板不能及時將泥推至底部放料口處，造成進出量不平衡多余的泥漿積留在桶內，至使攪拌負荷上升、停桶。

2)廢液螺旋分砂機轉速恒定，來料量不穩定時造成除砂量少、澄清桶的底流管易堵塞，對管線磨損及后續壓濾機工況影響很大，經常需要反復沖洗管線。

1.2 壓濾工序

雖然壓濾機是從國外進口的先進設備，但經多年使用存在不少問題：

1)壓濾機已運行15年設備老化運行費用高，效費比差。

2)裝置現場環境潮濕、空氣中氯離子含量高對壓濾機電氣、儀表腐蝕嚴重、設備故障率高執行機構損壞頻繁、液壓系統泄漏磨損嚴重。

3)壓濾機的程序、參數需要根據澄清桶底流濃度不斷做出相應調節才能使濾餅達到規定含水率。

2 改造方案

2018年我們針對以上存在問題，對壓濾裝置系統進行改造，主要有以下幾方面：

2.1 澄清工序改造

1)在五臺澄清桶底流管線上加裝電動閥由DCS控制，拆除原有泥漿桶將原有澄清桶底流管線直接引至泥漿泵進口，由泥漿泵直接抽吸澄清桶底部泥漿送入新建壓濾裝置緩沖桶，攪拌裝置液壓扭矩數據接入DCS主控室。

2)將每個澄清桶的螺旋分砂機電機改為變頻控制并接入DCS主控室，通過監控除砂電機電流來調整螺旋分砂機轉速，保證廢液除砂效果減輕管道磨損及避免后續工序壓濾機濾板堵塞等故障。

2.2 壓濾工序改造

根據裝置廢液處理量，選用14臺XMZ1000/2000-U過濾面積1 000 m2的臥式板框壓濾機來替代原有5臺過濾面積144 m2進口立式壓濾機。

澄清桶底流送至新裝置緩沖桶后由加料泵送入板框壓濾機過濾，濾餅經皮帶運輸機送入棧橋堆場，濾液自流進入濾液桶后由泵送入鹽場清液溝曬鹽綜合利用。

新建臥式板框壓濾機處理蒸餾廢渣液，是傳統的機械壓濾工藝，間歇操作，雖然處理能力較大，現已實現了大型化和半自動化，但同時存在生產環境差、進料泵工作負荷高、濾布生產費用高、人工卸料勞動強度大等問題。我公司針對性改造如下:

2.2.1 自動控制方面

1)利用壓濾機相對于加料泵8 m的位差，采取變頻控制加料泵的轉速從10%～90%～10%來實現壓濾機的進料平衡，取消原設計壓濾機上電動進料閥及回流閥，在DCS里設定程序，加料泵轉速從10%～90%分三個階段在2 min內緩慢加至滿負荷，類似于汽車換檔操作，既滿足了壓濾機的使用又解決了加料泵在短時間內突然加速易產生喘振問題。

圖1 加料加壓泵變頻轉速常規工作流程

2)傳統壓濾機操作方式，需要人工設定壓濾機的進料時間，再根據濾餅出料的情況進行調整參數，壓濾機運行對操作人員責任心、各項工藝指標的調節、控制的能力要求較高，如果操作不當會造成濾餅過稀、板框噴漿導致現場環境衛生狀況較差。

通過將壓濾機進料壓力、進料時間、澄清桶攪拌扭矩、泥漿溫度、相關多個數據整合，利用DCS控制功能編寫出一套程序，實現了全自動化操作即操作人員無需關心泥漿濃度高低、壓濾機濾布使用周期等指標的影響，DCS將自動調節壓濾機進料的時間、壓力、進料泥漿泵轉速等參數，使每個循環產出的濾餅都是合格的，做到一鍵式啟動。

3)加料泵改裝高壓內循環機械密封，將軸封水壓力與加料泵轉速聯動，由DCS控制調節始終保證軸封水壓力大于泵工作壓力0.15 MPa以上，一年多來運行率達90%以上設備完好率100%。

4)緩沖桶、濾液桶使用過程控制方法，用液位控制泵的轉速，即節能又減輕了操作人員的負擔。

2.2.2 改善現場操作環境方面

項目實施前我們考察國內幾家堿業公司廢液壓濾裝置，發現現場水蒸汽、潮濕度大是造成壓濾機、起重設備故障率高、廠房屋頂鋼結構腐蝕嚴重的主要原因，為保證新裝置生產穩定運行做出以下改進：

1)原單臺壓濾機兩側濾液池面積達60 m2,改為鋼制長方形濾液槽,整臺壓濾機的濾液槽敞口散熱面積降至16 m2。

2)壓濾機廠房屋頂改為混凝土預置梁，廠房立墻3 m以上塑鋼窗戶改為透氣通風性更好的百葉窗。

3)14臺壓濾機的PLC柜，全部移位至主控室內。

2.2.3 新材料應用

壓濾機消耗量最大的備件是濾布，受上游工序廢液中過?；业挠绊懀瑫斐蓧簽V后的濾餅粘連嚴重，卸料時板框打開困難，必須人工卸料且勞動強度大、普通濾布使用周期短更換頻繁等問題。

目前行業上大多數使用復絲編織濾布價格便宜，單絲濾布是新一代過濾材料，在國外應用較為廣泛，價格較普通濾布高，表面光滑濾餅自動剝離無需人工卸料，濾布再生容易。

2018年1月3日我公司選用三臺套單絲濾布進行試驗于4月19日結束，最終單絲雙層丙綸濾布獲得成功，累計運行1 056個循環、折合81天，同期普通濾布平均使用約265.5個循環、折合20.4天，使用周期是試驗同期普通濾布4倍時間。

2018年5月份廢液壓濾裝置開始全部使用單絲濾布，僅濾布運行費用每年可節約40萬元。

3 新裝置運行情況

3.1 澄清工序

通過DCS監控澄清桶攪拌的液壓扭矩數據大小判斷桶內泥漿濃度，配合控制澄清桶底流電動閥放料，保障澄清桶低負荷安全運行液壓扭矩穩定在10 bar以內，裝置運行以來澄清桶的清理周期從2個月延長至6個月。

變頻控制螺旋分砂機轉速5～7 r/min，保證除砂量穩定，改造后每天除砂量由100 t提高到160 t，已徹底解決原裝置除砂不徹底泥砂長期對管道沖刷磨損嚴重問題，投運一年來濾板沒有積砂堵塞變形。

3.2 壓濾工序

自動化改造成果顯著，正常運行9～12臺壓濾機只需要兩名操作工，使用單絲濾布后，板框打開時濾餅自動脫落4至5塊，大大降低了工人勞動強度，濾餅水分在46%～50%之間，濾餅厚度在40～50 mm之間，單臺壓濾機濾餅產量大約26 t/h，濾液濁度小于10 ppm各項指標合格受控。

改善現場作業環境方面，濾液槽散熱面積降至16 m2效果較好廠房內霧氣小，設備腐蝕程度減少故障率低，

經核算運行一年來共節省濾板采購、沖洗費用和變頻控制節能經濟運行達45萬元。