氨碱蒸馏废液压滤装置改造

(连云港碱业有限公司，江苏 连云港 222042)

2003年连云港碱业公司先后分二期从芬兰拉罗克斯公司引进5台LAROX压滤机建成纯碱蒸馏废液压滤环保装置。提高了废液压滤设备的技术装备水平。原有装置废液处理量只占正常生产排放废液量的30%～40%，剩余大部分废液直接排放碱渣场贮存，随着碱渣场容量接近极限，以及近几年来周边环境保护的形势变得日益严峻，国家对环境保护的要求不断提高，氨碱蒸馏废液处理问题已经成为制约企业生存和发展的瓶颈问题。

为此2018年连云港碱业公司投资5 500万元对压滤装置进行了升级改造。

1 改造前系统存在问题

压滤装置自投料试车以来，主要影响系统稳定运行的问题表现在澄清工序和压滤工序上面。

1.1 澄清工序

澄清桶内的废液成分比较复杂，不易沉降，且不溶物的粒子体积波动范围大，最小只有1～40 μm，泥浆底流浓度不稳定。

1)澄清桶人工开关浆液阀放料，劳动强度大且底流放料流量不易控制、在正常运行时经常出现明明进料的废液量很大，但放出来的泥浆浓度却越来越低，搅拌刮泥板不能及时将泥推至底部放料口处，造成进出量不平衡多余的泥浆积留在桶内，至使搅拌负荷上升、停桶。

2)废液螺旋分砂机转速恒定，来料量不稳定时造成除砂量少、澄清桶的底流管易堵塞，对管线磨损及后续压滤机工况影响很大，经常需要反复冲洗管线。

1.2 压滤工序

虽然压滤机是从国外进口的先进设备，但经多年使用存在不少问题：

1)压滤机已运行15年设备老化运行费用高，效费比差。

2)装置现场环境潮湿、空气中氯离子含量高对压滤机电气、仪表腐蚀严重、设备故障率高执行机构损坏频繁、液压系统泄漏磨损严重。

3)压滤机的程序、参数需要根据澄清桶底流浓度不断做出相应调节才能使滤饼达到规定含水率。

2 改造方案

2018年我们针对以上存在问题，对压滤装置系统进行改造，主要有以下几方面：

2.1 澄清工序改造

1)在五台澄清桶底流管线上加装电动阀由DCS控制，拆除原有泥浆桶将原有澄清桶底流管线直接引至泥浆泵进口，由泥浆泵直接抽吸澄清桶底部泥浆送入新建压滤装置缓冲桶，搅拌装置液压扭矩数据接入DCS主控室。

2)将每个澄清桶的螺旋分砂机电机改为变频控制并接入DCS主控室，通过监控除砂电机电流来调整螺旋分砂机转速，保证废液除砂效果减轻管道磨损及避免后续工序压滤机滤板堵塞等故障。

2.2 压滤工序改造

根据装置废液处理量，选用14台XMZ1000/2000-U过滤面积1 000 m2的卧式板框压滤机来替代原有5台过滤面积144 m2进口立式压滤机。

澄清桶底流送至新装置缓冲桶后由加料泵送入板框压滤机过滤，滤饼经皮带运输机送入栈桥堆场，滤液自流进入滤液桶后由泵送入盐场清液沟晒盐综合利用。

新建卧式板框压滤机处理蒸馏废渣液，是传统的机械压滤工艺，间歇操作，虽然处理能力较大，现已实现了大型化和半自动化，但同时存在生产环境差、进料泵工作负荷高、滤布生产费用高、人工卸料劳动强度大等问题。我公司针对性改造如下:

2.2.1 自动控制方面

1)利用压滤机相对于加料泵8 m的位差，采取变频控制加料泵的转速从10%～90%～10%来实现压滤机的进料平衡，取消原设计压滤机上电动进料阀及回流阀，在DCS里设定程序，加料泵转速从10%～90%分三个阶段在2 min内缓慢加至满负荷，类似于汽车换档操作，既满足了压滤机的使用又解决了加料泵在短时间内突然加速易产生喘振问题。

图1 加料加压泵变频转速常规工作流程

2)传统压滤机操作方式，需要人工设定压滤机的进料时间，再根据滤饼出料的情况进行调整参数，压滤机运行对操作人员责任心、各项工艺指标的调节、控制的能力要求较高，如果操作不当会造成滤饼过稀、板框喷浆导致现场环境卫生状况较差。

通过将压滤机进料压力、进料时间、澄清桶搅拌扭矩、泥浆温度、相关多个数据整合，利用DCS控制功能编写出一套程序，实现了全自动化操作即操作人员无需关心泥浆浓度高低、压滤机滤布使用周期等指标的影响，DCS将自动调节压滤机进料的时间、压力、进料泥浆泵转速等参数，使每个循环产出的滤饼都是合格的，做到一键式启动。

3)加料泵改装高压内循环机械密封，将轴封水压力与加料泵转速联动，由DCS控制调节始终保证轴封水压力大于泵工作压力0.15 MPa以上，一年多来运行率达90%以上设备完好率100%。

4)缓冲桶、滤液桶使用过程控制方法，用液位控制泵的转速，即节能又减轻了操作人员的负担。

2.2.2 改善现场操作环境方面

项目实施前我们考察国内几家碱业公司废液压滤装置，发现现场水蒸汽、潮湿度大是造成压滤机、起重设备故障率高、厂房屋顶钢结构腐蚀严重的主要原因，为保证新装置生产稳定运行做出以下改进：

1)原单台压滤机两侧滤液池面积达60 m2,改为钢制长方形滤液槽,整台压滤机的滤液槽敞口散热面积降至16 m2。

2)压滤机厂房屋顶改为混凝土预置梁，厂房立墙3 m以上塑钢窗户改为透气通风性更好的百叶窗。

3)14台压滤机的PLC柜，全部移位至主控室内。

2.2.3 新材料应用

压滤机消耗量最大的备件是滤布，受上游工序废液中过剩灰的影响，会造成压滤后的滤饼粘连严重，卸料时板框打开困难，必须人工卸料且劳动强度大、普通滤布使用周期短更换频繁等问题。

目前行业上大多数使用复丝编织滤布价格便宜，单丝滤布是新一代过滤材料，在国外应用较为广泛，价格较普通滤布高，表面光滑滤饼自动剥离无需人工卸料，滤布再生容易。

2018年1月3日我公司选用三台套单丝滤布进行试验于4月19日结束，最终单丝双层丙纶滤布获得成功，累计运行1 056个循环、折合81天，同期普通滤布平均使用约265.5个循环、折合20.4天，使用周期是试验同期普通滤布4倍时间。

2018年5月份废液压滤装置开始全部使用单丝滤布，仅滤布运行费用每年可节约40万元。

3 新装置运行情况

3.1 澄清工序

通过DCS监控澄清桶搅拌的液压扭矩数据大小判断桶内泥浆浓度，配合控制澄清桶底流电动阀放料，保障澄清桶低负荷安全运行液压扭矩稳定在10 bar以内，装置运行以来澄清桶的清理周期从2个月延长至6个月。

变频控制螺旋分砂机转速5～7 r/min，保证除砂量稳定，改造后每天除砂量由100 t提高到160 t，已彻底解决原装置除砂不彻底泥砂长期对管道冲刷磨损严重问题，投运一年来滤板没有积砂堵塞变形。

3.2 压滤工序

自动化改造成果显著，正常运行9～12台压滤机只需要两名操作工，使用单丝滤布后，板框打开时滤饼自动脱落4至5块，大大降低了工人劳动强度，滤饼水分在46%～50%之间，滤饼厚度在40～50 mm之间，单台压滤机滤饼产量大约26 t/h，滤液浊度小于10 ppm各项指标合格受控。

改善现场作业环境方面，滤液槽散热面积降至16 m2效果较好厂房内雾气小，设备腐蚀程度减少故障率低，

经核算运行一年来共节省滤板采购、冲洗费用和变频控制节能经济运行达45万元。