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國產(chǎn)80 m2真空帶式濾堿機(jī)的開發(fā)應(yīng)用

2018-12-17 07:53,,,
純堿工業(yè) 2018年6期
關(guān)鍵詞:純堿海天堿液

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(山東海天生物化工有限公司,山東濰坊 261313)

近年來,為應(yīng)對市場挑戰(zhàn),各純堿企業(yè)采取工藝系統(tǒng)優(yōu)化和設(shè)備更新等措施降低消耗和節(jié)約成本,提高自身在市場上的盈利能力和競爭能力。

在純堿生產(chǎn)系統(tǒng)的濾過工序中采用新型真空帶式濾堿機(jī)[1](以下簡稱帶式濾堿機(jī)),具有能耗低、洗水當(dāng)量低、濾過損失低、操作強(qiáng)度低等優(yōu)點(diǎn),已被越來越多的純堿企業(yè)采用。帶濾機(jī)在我國純堿行業(yè)應(yīng)用始于21世紀(jì)初,起步較晚,而國外一些發(fā)達(dá)國家在上世紀(jì)末或者更早時(shí)期完成過濾裝置改進(jìn)[2],隨著國外技術(shù)交流以及對引進(jìn)帶濾機(jī)消化吸收,帶濾機(jī)開始應(yīng)用到國內(nèi)純堿企業(yè)。然而國內(nèi)使用的帶式濾堿機(jī)均為進(jìn)口設(shè)備,其缺點(diǎn)是指標(biāo)性能不穩(wěn)定,水分偏高,有的高達(dá)20%以上。易損件部分使用周期短、價(jià)格昂貴、采購難度大,售后服務(wù)不及時(shí)或者沒有售后服務(wù),全部依賴堿廠自己維修整改。

國產(chǎn)真空帶濾機(jī)最早廣泛應(yīng)用在電廠脫硫、礦山、冶金、廢水處理等行業(yè),但在純堿生產(chǎn)中一直沒有得到成功推廣應(yīng)用[3]?;诖耍綎|海天生物化工有限公司(以下簡稱山東海天)于2012年開始,考察調(diào)研進(jìn)口設(shè)備在國內(nèi)純堿行業(yè)應(yīng)用的情況,共考察使用進(jìn)口帶濾機(jī)的堿廠8家,通過現(xiàn)場考察認(rèn)為進(jìn)口帶濾機(jī)不適合海天公司生產(chǎn)能力、節(jié)能降耗、連續(xù)運(yùn)行效益等指標(biāo)要求。經(jīng)過與國內(nèi)生產(chǎn)真空帶濾機(jī)的廠家濰坊鑫山環(huán)保重工科技有限公司(以下簡稱鑫山重工)多次技術(shù)交流,決定結(jié)合企業(yè)自身實(shí)際與鑫山重工共同研發(fā)國產(chǎn)帶式濾堿機(jī)。鑫山重工是典型的規(guī)模以上裝備制造實(shí)體企業(yè),具有超大的研發(fā)實(shí)力,完全有能力開發(fā)出大型真空帶式濾堿機(jī)。山東海天提供所有生產(chǎn)指標(biāo),工藝參數(shù),提供試驗(yàn)用場地與物料對接,滿足鑫山重工化驗(yàn)、小試、中試,充分獲得大型濾堿機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)。

2016年6月份與濰坊鑫山重工簽訂年產(chǎn)135萬t純堿重堿過濾設(shè)備配套設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試一體化工程合同,僅用三個(gè)月時(shí)間即交付海天一臺(tái)80 m2帶式濾堿機(jī)。第一臺(tái)驗(yàn)收合格后,又與鑫山重工簽訂兩臺(tái)80 m2帶式濾堿機(jī)供銷合同。

第一臺(tái)國產(chǎn)80 m2帶濾機(jī)于2016年10月4日調(diào)試投料,投料一次成功,經(jīng)過三個(gè)月連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行,考核指標(biāo)如表1。

表1 國產(chǎn)80 m2帶濾機(jī)運(yùn)行指標(biāo)

1 國產(chǎn)80 m2的帶式濾堿機(jī)開發(fā)應(yīng)用

1.1 國產(chǎn)帶式濾堿機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理

國產(chǎn)帶式濾堿機(jī)由動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng),框架結(jié)構(gòu),碳化漿液給料系統(tǒng),真空橡膠皮帶,真空系統(tǒng),濾網(wǎng)固液分離系統(tǒng),洗滌系統(tǒng),濾網(wǎng)自動(dòng)糾偏調(diào)整系統(tǒng),母液氣水分離排放系統(tǒng),濾網(wǎng)自動(dòng)清洗再生系統(tǒng),自動(dòng)卸料系統(tǒng)等組成。利用離心式真空機(jī)在過濾介質(zhì)一側(cè)產(chǎn)生真空度,使兩側(cè)產(chǎn)生壓力差,使出堿液固液得以進(jìn)行分離。

1.2 國產(chǎn)80 m2大型帶式濾堿機(jī)的研發(fā)

鑫山重工從山東海天重堿車間現(xiàn)場勘查,物料試驗(yàn)化驗(yàn)檢測獲得物料參數(shù),再到設(shè)備定型設(shè)計(jì),過濾工藝設(shè)計(jì),設(shè)備制造設(shè)計(jì),采購,生產(chǎn),質(zhì)檢,發(fā)貨、安裝,投料調(diào)試,培訓(xùn),售后服務(wù)等形成了一條完整的產(chǎn)業(yè)鏈。整臺(tái)套主機(jī)除減速機(jī)采用天津德國SEW減速機(jī)、國產(chǎn)橡膠帶以外,其他零部件均為鑫山重工自主生產(chǎn)加工制造,嚴(yán)格的掌控了產(chǎn)品的質(zhì)量與售后零部件供應(yīng)保障及時(shí),從接單到投料僅用了5個(gè)月時(shí)間,大大縮短了工程改造工期。

2017年,經(jīng)過在山東海天實(shí)際運(yùn)行獲取各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)后,鑫山重工申報(bào)國產(chǎn)帶式濾堿機(jī)發(fā)明專利4項(xiàng),實(shí)用新型專利14項(xiàng),同年制定《鑫山帶式濾堿機(jī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》、《鑫山帶式濾堿機(jī)制作標(biāo)準(zhǔn)》、《鑫山帶式濾堿機(jī)安裝標(biāo)準(zhǔn)》、《鑫山帶式濾堿機(jī)售后服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)》等企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),該標(biāo)準(zhǔn)均高于國家與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 國產(chǎn)帶濾機(jī)與真空轉(zhuǎn)鼓濾堿機(jī)對比

1)從國產(chǎn)帶式濾堿機(jī)框架結(jié)構(gòu)以及表1看出,設(shè)備生產(chǎn)能力較大,是一臺(tái)轉(zhuǎn)鼓濾堿機(jī)能力的2倍。

2)在碳化漿液給料系統(tǒng)上,轉(zhuǎn)鼓濾堿機(jī)逆重力布料,由真空主導(dǎo),濾餅顆粒從內(nèi)到外由小到大,增加損失率及洗水當(dāng)量消耗,出堿液進(jìn)量過大,造成濾堿機(jī)堿液槽溢流,進(jìn)量太小,容易漏真空,需要嚴(yán)格控制,操作強(qiáng)度大,而帶濾機(jī)采用順重力布料,由真空和重力主導(dǎo),濾餅顆粒從內(nèi)到外由小到大,減少損失率和洗水當(dāng)量消耗,因兩邊順流布料形式以及軟橡膠裙邊對布料起到了圍堰作用,防止堿液溢流,水平運(yùn)輸,使出堿液容易均勻分布,防止真空泄漏,使出堿液控制具有較高操作彈性,操作強(qiáng)度較小。

3)過濾面積較大,增加帶濾機(jī)生產(chǎn)能力,過濾長度不受結(jié)構(gòu)限制,可根據(jù)出堿液特性確定過濾長度,使出堿液分離效果更好,減少損失率;其洗滌系統(tǒng)與轉(zhuǎn)鼓濾堿機(jī)差別很大,轉(zhuǎn)鼓濾堿機(jī)洗水分為五道,洗水分布在較窄區(qū)域,無法實(shí)現(xiàn)洗水多級循環(huán)利用,要想提高產(chǎn)品質(zhì)量,必須加大洗水消耗,容易造成生產(chǎn)系統(tǒng)波動(dòng),增加操作強(qiáng)度。而帶式濾堿機(jī)洗水分為三道,有較長洗滌長度,其中二、三道洗水循環(huán)使用,共同組成第一道洗水,方便洗水逆流循環(huán)洗滌,易于實(shí)現(xiàn)用較小洗水流量,更好的控制重堿鹽分

4)在濾布清洗上,轉(zhuǎn)鼓濾堿機(jī)需要停車,需要操作工使用熱廢淡液對濾布進(jìn)行均勻沖洗,而帶濾機(jī)濾布清洗是自動(dòng)進(jìn)行的,使用的是脫鹽水或者經(jīng)洗水加壓泵加壓后爐氣洗滌液,洗水量一般控制在6~8 m3/h,加上真空滑臺(tái)潤滑水共同組成第二道洗水,進(jìn)一步減少洗水當(dāng)量,使生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化,提高了產(chǎn)能。

綜上所述,國產(chǎn)帶式濾堿機(jī)比轉(zhuǎn)鼓濾堿機(jī)設(shè)備產(chǎn)能大,過濾面積大,洗水當(dāng)量和濾過損失低,更容易控制重堿鹽分和操作,減少操作強(qiáng)度,有利于進(jìn)行連續(xù)化生產(chǎn)。

表2 帶式濾堿機(jī)和轉(zhuǎn)鼓濾堿機(jī)性能對比

自2016年12月國產(chǎn)帶式濾堿機(jī)正式投料生產(chǎn),截止2018年8月生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)如表2所示,相比轉(zhuǎn)鼓濾堿機(jī),重堿水分降低2.33%,濾過損失降低0.35%,洗水當(dāng)量降低了0.11 m3/t。通過計(jì)算,減少蒸汽消耗約0.141 t/t,增加產(chǎn)量為5.2187 kg/t,綜合電耗減少2.27 kWh/t。共節(jié)省費(fèi)用約24.72元/t,年可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益約3 337萬元。

表3 帶式濾堿機(jī)和轉(zhuǎn)鼓濾堿機(jī)工藝指標(biāo)對比

1.4 國產(chǎn)帶式濾堿機(jī)與國外帶濾機(jī)參數(shù)對比

國產(chǎn)帶式濾堿機(jī)與國外帶式濾堿機(jī)技術(shù)參數(shù)對比如表3所示,通過對比國產(chǎn)與國外帶式濾堿機(jī)技術(shù)參數(shù),可知國產(chǎn)帶式濾堿機(jī)單位生產(chǎn)能力、重堿水分、真空度和損失率等技術(shù)參數(shù)優(yōu)于引進(jìn)國外帶式濾堿機(jī),國產(chǎn)性能已達(dá)到國際先進(jìn)水平,對國產(chǎn)帶式濾堿機(jī)在國內(nèi)外各堿廠企業(yè)推廣具有重要意義。

表4 國產(chǎn)與引進(jìn)國外帶濾機(jī)技術(shù)參數(shù)對比表

2 國產(chǎn)80 m2帶式濾堿機(jī)部分創(chuàng)新點(diǎn)

從2016年12月至2017年12月,山東海天3臺(tái)國產(chǎn)80 m2帶式濾堿機(jī)陸續(xù)開機(jī)運(yùn)行,截止2018年10月,已連續(xù)運(yùn)行22個(gè)月,運(yùn)行一直平穩(wěn),零部件使用壽命長、更換少,維護(hù)保養(yǎng)停機(jī)時(shí)間短,與進(jìn)口設(shè)備相比較,采用以下創(chuàng)新點(diǎn)來支撐設(shè)備的連續(xù)運(yùn)行、各項(xiàng)指標(biāo)平穩(wěn)。

2.1 三臺(tái)帶式濾堿機(jī)同時(shí)運(yùn)行流量平均分布

碳化塔的來料系統(tǒng),由于沿用轉(zhuǎn)鼓濾堿機(jī)的小出堿槽,距離帶式濾堿機(jī)又近,沒有安裝緩沖槽,堿液進(jìn)入進(jìn)堿管比較快,使進(jìn)堿管線內(nèi)帶有氣體,造成進(jìn)堿流量不穩(wěn)定,導(dǎo)致帶式濾堿機(jī)負(fù)荷大小不均,使操作難度增大,尤其是在改塔時(shí)候。鑫山重工在進(jìn)堿管線增加排氣管線,消除堿液里面的泡沫,進(jìn)堿不均問題得到解決,三臺(tái)帶式濾堿機(jī)負(fù)荷可實(shí)現(xiàn)隨意調(diào)節(jié)。

2.2 膠帶裙邊及粘結(jié)配方和工藝

采用了新式裙邊及粘結(jié)配方及粘結(jié)工藝,裙邊使用周期長。海天1號機(jī)已經(jīng)運(yùn)行22個(gè)月,裙邊完好無損。2號帶式濾堿機(jī)比1號機(jī)晚制造一年,在裝配時(shí)正好是冬季,低溫潮濕等原因,導(dǎo)致裙邊粘結(jié)膠凝固效果不好,出現(xiàn)了局部開膠現(xiàn)象,新建的濾堿機(jī)廠房做好保溫后,鑫山重工對濾堿機(jī)裙邊做了局部處理,開膠現(xiàn)象消除,使用至今效果良好。

2.3 新式真空帶式濾堿機(jī)布料裝置

通過前幾年考察,普遍存在帶式濾堿機(jī)堿液分布器分布不均,在濾布上堿餅薄厚不均勻,易出現(xiàn)中間薄,兩邊厚現(xiàn)象,影響洗水消耗及鹽分控制,導(dǎo)致操作難度增大。

鑫山重工采用自主發(fā)明的新式帶式濾堿機(jī)布料裝置,加大中間過液量,擯棄了濾餅壓堿輥等無用的裝置,解決了進(jìn)堿量、濾餅厚度不均的問題,這一關(guān)鍵零部件,鑫山重工申報(bào)了專利產(chǎn)品,已獲得國家專利局授權(quán)。

2.4 全316L材質(zhì)糾偏開關(guān)

濾布糾偏裝置在使用一段時(shí)間后出現(xiàn)糾偏開關(guān)失靈現(xiàn)象,糾偏開關(guān)內(nèi)部銅鋁構(gòu)件出現(xiàn)腐蝕,不能及時(shí)糾正濾布位置,易造成濾布跑偏。針對市場上購買的進(jìn)口標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)存在的問題,鑫山重工獨(dú)立研發(fā)制造出了全316L材質(zhì)糾偏開關(guān),有效解決了糾偏裝置易損壞與腐蝕問題,這一技術(shù)已獲得國家專利局授權(quán)。

2.5 獨(dú)立研發(fā)的機(jī)架結(jié)構(gòu)

機(jī)架變形是大型帶式過濾機(jī)普遍存在的問題,機(jī)架變形會(huì)引發(fā)一系列問題:單臺(tái)產(chǎn)能低、水分過高、洗水當(dāng)量難控、過多消耗真空氣量、濾布使用壽命短、摩擦帶使用壽命短、膠帶打滑跑偏、濾布易跑偏打折等等嚴(yán)重問題。鑫山帶式濾堿機(jī)采用獨(dú)立研發(fā)的機(jī)架結(jié)構(gòu),采用GB3094標(biāo)準(zhǔn)冷拔無縫矩形鋼管材料及特殊加工工藝,材料厚重,抗拉強(qiáng)度高,載荷能力大,急開急停不變形,橡膠帶帶速調(diào)整自如,按照鑫山重工的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求,33 m長的機(jī)架中心偏移公差不超過2 mm。由于采用了特殊機(jī)架結(jié)構(gòu),解決了所有上述問題,保障了濾堿機(jī)在長時(shí)間連續(xù)運(yùn)行過程中各項(xiàng)指標(biāo)平穩(wěn)。

2.6 橡膠帶采用高分子托輥滾動(dòng)傳動(dòng)承托方式

目前用于純堿行業(yè)的帶式濾堿機(jī)橡膠帶承托一共有兩種方式,一是摩擦帶承托式,二是平板承托式。這兩種方式的最大優(yōu)點(diǎn)是材料成本相當(dāng)?shù)?,能夠減輕堿廠的一次性采購成本。

橡膠帶平板承托式的缺點(diǎn)是摩擦系數(shù)大,對橡膠帶損傷大,橡膠帶易跑偏打滑。

橡膠帶采用摩擦帶式承托方式的缺點(diǎn)是:摩擦系數(shù)大,機(jī)架抗拉強(qiáng)度及精度要求高,否則橡膠帶易跑偏打滑。81 m2帶濾機(jī)一般采用12根摩擦帶承托,每根摩擦帶必須用水潤滑,用水量較大,一旦缺水,會(huì)與橡膠帶摩擦過熱導(dǎo)致摩擦帶燒蝕,不但傷害關(guān)鍵部件橡膠帶,而且摩擦帶更換頻繁,如果單根更換,則不間斷的停機(jī)更換摩擦帶,如果一次性更換,維修成本太高,就目前市場上應(yīng)用,基本在3至5個(gè)月更換一次摩擦帶。

鑫山重工采用高分子滾動(dòng)托輥承托方式,摩擦系數(shù)小,55 kW功率即可滿足整機(jī)運(yùn)行動(dòng)力,而摩擦帶及平板承托結(jié)構(gòu)需要75 kW,功率大,能耗高。

高分子托輥承托形式可根據(jù)整機(jī)的產(chǎn)量與水分要求隨意調(diào)整轉(zhuǎn)速。某聯(lián)堿廠進(jìn)口81 m2帶濾機(jī)采用摩擦帶承托方式轉(zhuǎn)速不能過高,轉(zhuǎn)速一旦過高,整個(gè)摩擦帶承托系統(tǒng)易脫落癱瘓,只能維持在濾餅厚度50~60 mm的狀態(tài)下運(yùn)行,導(dǎo)致重堿水分一直在20%左右。

另外,高分子托輥承托形式解決了單臺(tái)帶式濾堿機(jī)產(chǎn)能低、水分過高、洗水當(dāng)量難控、過多消耗真空氣量、濾布使用壽命短、摩擦帶使用壽命短、膠帶打滑跑偏、濾布跑偏打折等關(guān)鍵問題。

2.7 新式濾布糾偏結(jié)構(gòu)

鑫山重工獨(dú)立研發(fā)的糾偏結(jié)構(gòu),自動(dòng)化程度高,濾布跑偏間隔時(shí)間長。濾布運(yùn)行最長時(shí)達(dá)到72小時(shí)不需糾偏裝置糾偏,糾偏動(dòng)作時(shí)糾偏時(shí)間短,不超過30 s,濾布運(yùn)行平穩(wěn)。

2.8 濾布維修裝置

鑫山重工濾布采用了獨(dú)特的濾布鏈接方式,濾布透水性好,易洗滌,耐磨強(qiáng)度高,不打折。

為保障海天濾布使用壽命長,鑫山重工開發(fā)了一套濾布維修裝置,專門應(yīng)用于山東海天濾堿機(jī)濾布的維修后重復(fù)使用,大大的降低了運(yùn)行成本。山東海天的三臺(tái)帶式濾堿機(jī)濾布使用至今,僅報(bào)廢一床濾布,原因是DCS突然停機(jī),導(dǎo)致濾布大面積刮破,無法修復(fù)。

山東海天應(yīng)用的國產(chǎn)帶式濾堿機(jī)從工藝、結(jié)構(gòu)、材料等擁有大量的創(chuàng)新點(diǎn),與進(jìn)口設(shè)備有很大的區(qū)別,以上僅說幾個(gè)主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn),以后再做論述。

3 售后服務(wù)與易損件使用壽命

1)1號帶式濾堿機(jī)已經(jīng)連續(xù)運(yùn)行22個(gè)月,易損件更換費(fèi)用不到4 400元。 2號機(jī)、3號機(jī)已經(jīng)連續(xù)運(yùn)行了12個(gè)月,至今沒有產(chǎn)生零部件費(fèi)用。

2)摩擦帶連續(xù)使用22個(gè)月,仍在繼續(xù)使用。

3)在一些易造成長時(shí)間停車的關(guān)鍵零部件及普通易損件上,鑫山重工按每臺(tái)設(shè)備機(jī)型設(shè)置應(yīng)急備件庫。檔案式備件儲(chǔ)備,會(huì)及時(shí)解決客戶出現(xiàn)的應(yīng)急事件。

4 總 結(jié)

自2016年國產(chǎn)帶式濾堿機(jī)投入運(yùn)行,相比轉(zhuǎn)鼓濾堿機(jī),年可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益約約3 337萬元,完全達(dá)到了降低消耗和節(jié)約成本的預(yù)期效果。鑫山重工國產(chǎn)帶式濾堿機(jī)的開發(fā)與山東海天達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)成功應(yīng)用,第一個(gè)在純堿行業(yè)實(shí)現(xiàn)了帶式濾堿機(jī)的真正國產(chǎn)化,率先打破了國外帶式濾堿機(jī)的長期壟斷,推動(dòng)國內(nèi)重堿過濾技術(shù)的轉(zhuǎn)型升級,具有重要的里程碑意義,對提高純堿產(chǎn)品質(zhì)量,降低消耗和節(jié)約成本起到了直接的關(guān)鍵作用,大大的助推了我國純堿行業(yè)的發(fā)展。

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