新型白液壓力盤式過濾機的研發與應用

尹華 李建波 陳安江 李明芹 張文娟 辛華

摘要：根據堿回收苛化工段已成熟運行的工藝技術和生產經驗，通過消化吸收國內外白液壓力盤式過濾機的先進技術及總結多種結構壓力盤式過濾機的現場應用實踐經驗，以關鍵部件的研究、開發為重點，攻克了雙層氣壓密封環式無分區分配閥、外置氣缸式氣動式反吹管、梯形孔式動密封環、封頭內置下料箱緊湊型筒體等關鍵技術，研制了YPL一Ⅲ系列第三代新型白液壓力盤式過濾機，過濾面積為245 m2。該白液過濾機首次投入印尼某大型漿紙廠，單機白液產量高于8000 m3/d，白液澄清度不高于23 mg/L，設備運行平穩可靠，達到預期設計目標。

關鍵詞：苛化;壓力盤式過濾機;白液;白泥;分配閥

中圖分類號：TS733+.9

文獻標識碼：A

DOI： 10.11980/j.isSn.0254-508X.2019. 12. 008

白液壓力盤式過濾機用于制漿造紙堿回收苛化工段苛化乳液中白液與白泥的分離過濾，具有效率高、產能大、白液澄清度高、全封閉運行、自動化程度高等特點，已成為當前新建大型化學漿廠苛化生產線的首選設備。

白液壓力盤式過濾機同類設備由于不同制造商的設計各有特點，其結構有多種型式[1-2]，對單位面積產能、過濾白液澄清度等關鍵指標及用戶的操作和維修難易程度都有不同的影響。汶瑞機械（山東）有限公司根據生產實踐自主研制了YPL-Ⅲ型新型的大型壓力盤式過濾機，其主要創新點在于全新結構的分配閥與反吹管、新型動密封環、封頭內置下料箱緊湊型筒體等技術的首次應用，通過首臺投產及改進達到預期設計目標，具體參數見表1，滿足了市場需求。

1 工作原理及特點優勢

1.1 工作原理

新型白液壓力盤式過濾機工作原理圖見圖1，開始工作時，將苛化乳液泵送進入過濾機筒體，穩定到一定的液位高度范圍，乳液中的白液及部分氣體在筒體內的正壓力作用下透過濾網進入過濾盤片，流過中心軸內的流道和分配閥，流經氣液分離槽時將氣、液分離開，白液從槽底部被泵抽送到白液儲存槽，氣體從槽頂出來，經過過濾壓縮機加壓后再次送入過濾機槽體以維持過濾正壓力[3]。乳液中的白泥附著在濾網表面形成一定厚度的泥層稱為預掛層，正常工作時白液先經過預掛泥層的孔隙過濾再經過濾網過濾，因預掛層的孔隙極小，可以阻擋住白液中的絕大部分白泥顆粒，使過濾出來的白液澄清度很高。超過一定厚度的泥層被刮刀片刮落到卸料箱，再經斜槽收集后流入白泥攪拌槽，從槽底泵送到白泥儲存槽。過濾壓縮機出口處的一部分氣體經過增壓壓縮機提高壓力后進入過濾機筒體底部的氣泡攪拌器用于防止白泥沉淀，還有一部分增壓氣體通過分配閥上的反吹卸料器用于定時吹落和更新預掛泥層。

1.2特點優勢

YPL-Ⅲ系列新型白液壓力盤式過濾機是苛化生產線核心設備之一，其主要結構特點及技術應用優勢主要有以下幾個方面。

（1）結構緊湊、占地面積小、生產能力大：采用盤式過濾元件及組合技術，有效地提高了過濾面積，可同時實現白液過濾和白泥洗滌的雙重功能。

（2）采用正壓過濾技術，有效地提高過濾壓差，增大了濾餅的通透性，提高了單位面積的生產能力。

（3）白液澄清度高：過濾介質由單一的濾網變為濾網和白泥預掛層相結合，實現白泥預掛技術，濾出的白液澄清度高，減少了制漿與堿回收系統相關配套設備的結垢現象，節約運行成本。

（4）白液得率高：較高的白泥下料干度，可以得到高得率的白液。

（5）白液溫度高：設備在封閉狀態下運行，濾出白液的溫度高，減少了熱量的散失，有利于蒸煮工段的節能降耗。

（6）刮刀自動卸料：設備自動化程度高，根據液位變化控制刮刀，使刮刀自動完成進刀、退刀、反吹更換預掛層等動作，保證設備運行穩定。

（7）創新空氣攪拌裝置，解決了機械攪拌空間無法布置和攪拌效果不均勻的難題，實現了對苛化乳液的有效攪拌，防止白泥沉淀。

（8）分配閥采用兩道密封環與動環接觸密封，更換維修方便，氣缸推動反吹管進退，實現長吹短吹落料，提高了設備過濾能力。

（9）整個系統密封操作，減少與大氣接觸機會，減輕了環境污染，并能有效防止白液氧化。

2設備主要結構及創新點

新型白液壓力盤式過濾機主要結構見圖2。由圖2可以看出，其結構主要包括：主軸、分配閥、傳動裝置、筒體裝置、刮刀裝置、軸端密封、洗網及泥餅洗滌裝置、空氣攪拌裝置、刮刀清洗及白泥稀釋裝置、視鏡清洗裝置等。安裝在筒體上的主軸由中心軸及固定在中心軸上的若干盤片組成，每個盤片由多個扇形板組成，扇形板與中心軸內的腔道相通，中心軸腔道通過動環與分配閥相通形成濾液通路。

新型白液壓力盤式過濾機與上一代機型相比，其主要在分配閥、動密封環、簡體結構上做了較大的改進創新，采用了雙層氣壓密封環式無分區分配閥、外置氣缸式氣動式反吹管、梯形孔式動密封環、封頭內置下料箱緊湊型筒體等關鍵技術。

2.1新型分配閥

新型白液壓力盤式過濾機的分配閥結構簡圖見圖3。該過濾機采用壓縮空氣壓緊雙層密封環與動環接觸密封，分配閥與中心軸上各分區相通，正常工作時反吹管不啟動，分配閥全部為過濾區。只有在刮刀進行長吹、短吹操作時，氣缸推動反吹管前進，吹氣口的耐磨板與動環接觸，壓縮空氣吹入主軸腔道，預掛層被吹落到簡體溜槽中。再次正常工作時反吹管又退出，反吹摩擦板不與動環接觸，保證此區域正常過濾，提高了設備過濾能力。分配閥此種結構提高了白液通過量，動環、密封環和反吹管的更換維修也非常方便，可以在不拆卸軸承和機械密封的情況下維修和更換動環、密封環和反吹管等關鍵零部件。

新型吹氣管的結構簡圖見圖4，該吹氣管為全新型設計，采用通用簿型氣缸作為推動力，實現吹氣管進退動作。與固定式吹氣管相比，解決了吹氣管占用過濾區影響產能的問題。該吹氣管采用通用的薄型氣缸作為動作執行元件，降低了制作難度和生產成本。與相似的采用專用氣動部件推動型的吹氣管相比，結構可靠性高，采購制造成本低，更便于安裝拆卸維修。

2.2新型動環

白液壓力盤式過濾機為了實現過濾和吹氣落料功能，主軸分成若干個過濾區，主軸端面設有分區的密封動環，與分配閥密封環貼合實現動密封，主軸分區示意圖如圖5所示。

原有的國內外同類設備中，分區密封動環上開孔形狀均采用網形孔，如圖6（a）所示，與流道的梯形截面形狀不同，當濾液從流道中流經動環時，因為截面變化，對濾液形成較大的阻力，會降低濾液的流速，降低設備產能。

新型分區密封動環開孔采用梯形孔，如圖6（b）所示，該梯形孔與流道梯形截面形狀相似，且增大了開孔面積，當濾液從流道中流經動環時，截面基本無變化，濾液遇到的阻力小，流速較高，設備產能較高。

2.3新型筒體

白液壓力盤式過濾機的簡體是一個臥式的壓力容器，新型簡體兩端白泥落料槽結構示意圖見圖7。新型筒體是整個過濾機的支撐骨架，接苛化乳液進口、白泥出口、噴淋洗滌管、人孔、視鏡、大軸傳動接口、分配閥接口、刮刀傳動接口等。

與原結構相比，新型白液壓力盤式過濾機在筒體兩端的封頭處也專門設計了白泥落料槽和出泥口。這個泥槽的底部須與封頭內壁形狀貼合，設計制作難度較大。但它可以充分利用封頭內部的空間，在設備過濾面積和濾盤數量不變的情況下，使設備長度大為減小，既提高了主軸結構強度和可靠性，又降低了設備制造成本，減小了設備外形尺寸和安裝空間要求。

3設備應用運行狀況

國外某集團新建世界上單線最大的新漿紙生產線及配套堿回收苛化生產線，流程簡圖見圖8。該項目苛化白液設計產能為30000 m3/d以上，汶瑞機械（山東）有限公司負責提供了制漿線關鍵設備及苛化線的近全套設備。此項目苛化生產線及設備一次性開機試車成功，通過了用戶嚴格的性能測試驗收，達到設計產能。

該苛化線使用了4臺245 m2新型白液壓力盤式過濾機，現場設備見圖9。白液壓力盤式過濾機單臺設計白液產能為8000 m3/d，4臺并聯總產能為32000 m3/d，設計澄清度≤23 mg/L。實際測試運行白液總產能達到33698 m3/d，平均單機設備處理白液量8425 m3/d，白液澄清度達到22. 85 mg/L以下，關鍵指標達到設計要求。目前設備穩定運行，近三年時間，各項指標均比較穩定。4

結語

汶瑞機械（山東）有限公司首套4臺245 m2新型白液壓力盤式過濾機應用于國外某新建漿廠，設備一次性開機試車成功，并通過嚴格驗收，各項性能指標均達到良好效果，經過近三年的應用，設備運行可靠，系統運行穩定。此后同系列的該類新型白液盤式過濾機被廣泛應用于國內外多家用戶，均取得了良好的運行效果，充分證明國產堿回收苛化白液過濾設備已基本達到國際先進水平，完全可以替代國外同類過濾設備用于工業化生產，為完全實現苛化關鍵設備的國產化奠定了基礎。

參 考 文 獻

[1]Jin Fuming.A Novel Method for Lime Mud Filtration at Stora Enso's Celbi Pulp Mill[J].World Pulp and Paper，2002（4）：44靳福明.介紹一種用于白泥過濾的全新方法[J].國際造紙，2002（4）：44.

[2]CHEN Quanbing，LI Mingqin，TAN Fenfen，et al.Development of White Liquor Pressure Multi-Dise Filter Using in Causticization[J].China Pulp&Paper，2004，23（12）：26.陳全兵，李明芹，譚芬芬，等.白液壓力多圓盤過濾機的研制開發[J].中國造紙，2004，23（12）：26.

[3]LI Weiqin，WANG Yuejie，CHEN Anjiang，et al.Application of Domestic Manufactured Pressure Disc Filter[J].China Pulp&Pa-per，2011，30（12）：41李衛芹，王月潔，陳安江，等.國產壓力盤式過濾機的應用[J].中國造紙，2011，30（12）：41.CPP

（責任編輯：董風霞）