多圆盘过滤机在制浆造纸工程设计中的应用

白雯锐

摘要：本文对多圆盘过滤机的结构、工作原理、工艺流程、平衡计算及在制浆造纸工程设计中的要求进行简要介绍，以期为白水回收工段的设计工作提供参考。

关键词：多圆盘过滤机;水腿;工程设计;白水

中图分类号： TS734+.9  文献标识码： A DOI：10.11980/j. issn.0254-508X.2022.02.019

Application of Multi-disk Filter in Pulp and Papermaking Engineering Design

BAI Wenrui

（China Light Industry International Engineering Co.，Ltd.，Beijing，100026）

（E-mail：baiwr@cliec. cn）

Abstract：A brief introduction of multi-disk filter in the aspect of structure，operating principle，balance calculation and some experiences in engineering design was proposed in this paper，and some useful reference to the design of white water recovery system was provided.    Key words：multi-disk filter; drop leg; engineering design;white water

水资源在造纸过程中的消耗量巨大。因此，优化造纸过程中的水循环系统，尽可能把造纸生产过程中的白水利用起来，减少新鲜水的用量，回收白水中的纤维物质，对造纸过程的高效运行、降低能源消耗、有效利用资源、提高产品的产量和质量、减少废弃物的排放均有重要的作用。

目前广泛使用的白水回收方法和设备，按工艺原理可分为过滤、气浮和沉淀3大类。沉淀法是通过沉降的方法将水中的纤维和填料分离，达到回收纤维和填料并澄清白水的目的，目前应用较多的设备是沉降塔;虽然这一技术在我国东北地区早有使用，但至今未得到广泛应用，主要是因为沉淀塔白水回收对白水系统的工艺稳定性要求较高、占地面积大、土建投资费用高、运行不稳定、纤维回收率低，逐渐被大型造纸企业所淘汰。气浮法的原理是通过将加压空气溶于白水中，使其在减压的情况下重新释放出来，形成大量的微小气泡，并吸附于白水中的颗粒物上，降低悬浮物的比重，使其上浮于水面，从而达到水和悬浮物分离的目的。在使用中为了达到较好的运行效果，需要连续加入一些絮凝剂等化学药品，将使运行成本增加;同时这些化学药品会对浆料质量产生不良影响，存在运行不稳定、回收效果不理想等缺点。多圆盘白水过滤机具有运行成本较低，占地面积小、能耗低、效率高的优点，且白水回收效果好，已经成为大型造纸企业进行白水回收、纸浆筛选精选后浓缩的优选设备[1-2]。

本文主要介绍多圆盘过滤机的结构、工作原理，工艺流程和平衡计算，从工程设计的角度在工艺流程、土建提资、非标设计及设备接管方面进行分析讨论。

1 多圆盘过滤机的结构和工作原理[3-7]

1.1 设备结构

多圆盘过滤机本体主要由机槽、气罩、中空轴、分配头及水腿管接口、圆盘扇及扇片、剥浆喷水装置、摆动洗网装置、接浆斗、出浆螺旋、传动装置等部分组成，如图1所示。

1.2 多圆盘过滤机工作原理

多圆盘过滤机主要是利用滤液水腿管产生的真空作为过滤推动力进行工作，水腿净高一般为7 m。图2为多圆盘过滤机工作原理。如图2所示，当多圆盘运转时，圆盘上各扇片处于不同的工作状态，当某扇片被带入液面，进入自然过滤区，槽内液體在静压差的作用下过滤，排出浊滤液，扇片上的纤维层达到一定厚度，形成纤维垫层，随后转入真空过滤区，在纤维垫层的过滤作用下，穿过扇形片的固形物大大降低，形成清白水;当扇片转出液面时，滤饼干度进一步增加，滤液固形物进一步降低，形成超清白水。扇片继续转动，真空消失，进入大气区，压力水将扇片上的滤饼冲落到接浆斗中，冲水稀释后用螺旋输送机输送或直接落入回收浆池中。其中，浊白水、清白水和超清白水的比例可根据各种纸和纸板的白水性质不同和生产情况用分配阀的开度控制。

2 多圆盘过滤机工艺流程

图3为典型的多圆盘过滤机白水回收的流程图。如图3所示，白水塔或网下白水池的混合白水混入部分浆料（形成垫层），进入白水多圆盘进行处理，通过多圆盘过滤机的静压差和真空过滤作用，产生浊白水、清白水和超清白水，其中，浊白水进入浊白水池后仍被泵送回多盘中再次利用;清白水用于多盘喷淋水和泵送到白水塔中，用于浆料调浓和各机下碎浆机的稀释白水;超清白水主要用于网部和压榨部的各种喷淋用水，回收浆用泵送到混合浆池进行配浆回收利用。

3 多圆盘过滤机平衡计算[5]

以某生产高档包装纸企业提供的多圆盘过滤机数据为参考，对白水回收中的相关参数进行平衡计算。

已知：原白水流量 V1=25000 L/min，原白水浓度 C1=0.2%，长纤维垫层浆浓度 C2=3.5%，白水和垫层浆混合后浓度 C3=0.5%，回收浆浓度 C4=3.5%，浊白水浓度 C5=0.025%，清白水浓度 C6=0.007%，超清白水浓度 C7=0.004%，浊白水流量 V5∶清白水流量 V6∶超清白水流量 V7=37∶46∶17，水腿高度至少7.5 m。

需要求得垫层浆流量 V2、回收浆流量 V4、V5、V6、V7，以及多圆盘下3个白水池和回收浆池的体积。具体浆水平衡计算流程见图4。

根据 V5、V6、V7的比例，设 V5=37Y，V6=46Y，V7=17Y，具体计算步骤如式（1）～式（2）所示。

绝干浆量平衡：V1C1+V2C2=V4C4+V6C6+V7C7;V3C3=

流量平衡：V1+V2=V4+V6+V7;V3=V4+100Y（2）

计算可得：Y=374.8 L/min，V2=4777 L/min，V4=6164.5 L/min，V5=13868 L/min，V6=17240.8 L/min，V7=6371.6 L/min。

根据平衡计算，选择各种白水的容积如下：浊白水池按停留时间3 min考虑，浊白水池的最小容积为50 m3，清白水、超清白水池和回收浆池各按停留时间 6 min 考虑，计算清白水池的最小容积为120 m3，超清白水池的最小容积为50 m3，回收浆池的最小容积为50 m3。

4 多圆盘水腿配管要求、多圆盘过滤机土建提资、池子设计及管道布置的要点

图5为多圆盘水腿的安装方式、设备对于水腿高度的要求及水封池最小尺寸。图5中有2种水腿安装的方式，第一种水腿垂直插入到水封槽里，插入深度为水腿直径的0.5～1.0倍;第二种是水腿垂直安装，到一定高度后水平插入到水封槽里，水平走向管道扩径为水腿直径的1.5～2.0倍，采用底平的偏心异径。

因此在设计中需注意以下几点内容：首先根据场地条件限制和最小计算白水池容积，设计白水池的平面尺寸和高度;根据水池的液位加上水腿的高度要求，可以确定多圆盘过滤机中心轴的高度，这是确定多圆盘过滤机安装高度的重要数据，也是设计的基础依据，在给多盘提资的过程中非常重要。根据多盘平衡计算中浊滤液、清滤液和超清滤液的流量，可以算出 3根水腿管的管道直径，再根据图5中水封池的滤液水腿直径的关系，得出滤液池中水封池的体积，这些均是非标槽罐设计的重要依据。

根据前文的计算数据，选择水腿管内适宜的流速2～3 m/s， V5=13868 L/min， V6=17240.8 L/min， V7=6371.6 L/min，計算水腿直径，浊滤液水腿管径为 DN300，清滤液水腿管径为DN400，超清滤液水腿管径为 DN200。因此确定白水回收工艺流程如图6所示。

由于场地空间的限制，综合计算各水池的最小容积要求，确定设计的超清滤液池的尺寸为Φ4000mm×4500 mm，水封池的液面高度为4 m;清滤液池的尺寸为Φ6000 mm×4200 mm，水封池的液面高度为3.7 m;浊滤液池的尺寸为Φ4000 mm×4500 mm，水封池的液面高度为4 m。超清滤液池和清滤液池的非标槽罐设计如图7和图8所示。

根据超清滤液池水封池的高度4 m，及水腿要求的高度7.5 m，可确定多圆盘过滤机中心轴的高度为11.5 m，以此确定多圆盘的支腿高度，提资给土建设计多圆盘过滤机的基础。

根据水腿管的安装要求，此项目的白水池和浆池的布置及管道布置如图9及图10所示。

5 结语

多圆盘过滤机是白水封闭循环利用中的重要设备，通过合理的平衡计算、设备布置和管道布置，可以充分发挥其节水的重要作用，保证白水回收系统经济可靠的稳定运行。

参考文献

[1]袁朝扬.造纸白水的循环回用及其处理方式[J].纸和造纸，2011，30（10）：8-11.

YUAN Z Y. Reusing and Treatment of White Water from Paper Ma⁃ chine[J]. Paper and Paper Making，2011，30（10）：8-11.

[2]黎邦拱.怎样选择与用好白水纤维回收设备[J].纸和造纸，1989，8（4）：12-14.

LI B G. How to Select and Use White Water Fiber Recovery Equip⁃ ment[J]. Paper and Paper Making，1989（4）：12-14.

[3]危志斌，张瑞杰.大型纸机通过多圆盘过滤机回收白水[J].中华纸业，2011，32（24）：70-72.

WEI Z B，ZHANG R J. Recycling white water with multi-disc filter in large paper machines[J]. China Pulp & Paper Industry，2011，32（24）：70-72.

[4]王红.多圆盘过滤机的特征及其运行[J].中国造纸，2004，23（9）：32-35.

WANG H. The Features and Application of Disc Filter[J]. China Pulp & Paper，2004，23（9）：32-35.

[5]龚香玲，刘炳贞.白水回收多圆盘过滤机的选型及计算[J].中国造纸，2004，23（10）：33-37.

GONG X L，LIU B Z. Selection of a Suitable Disc Filter for White Water Recovery[J]. China Pulp & Paper，2004，23（10）：33-37.

[6]王月洁，陈振，张林涛，等.国产多圆盘过滤机的发展现状与生产实践[J].中华纸业，2012，33（10）：29-33.

WANG Y J，CHEN Z，ZHANG L T，et al. The situation and the practice for multi-disc filter made domestic[J]. China Pulp & Paper Industry，2012，33（10）：29-33.

[7]赵黎，陈安江.圆盘过滤机回收白水的效果工艺特点及注意事项[J].纸和造纸，2010，29（4）：4-8.

ZHAO L，CHEN A J. The Effect，Technological Characteristics and Matters Needing Attention of Multi-disc Filter[J]. Paper and PaperMaking，2010，29（4）：4-8. CPP

（责任编辑：杨苗秀）