多圓盤過濾機(jī)在制漿造紙工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

白雯銳

摘要：本文對(duì)多圓盤過濾機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理、工藝流程、平衡計(jì)算及在制漿造紙工程設(shè)計(jì)中的要求進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，以期為白水回收工段的設(shè)計(jì)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：多圓盤過濾機(jī);水腿;工程設(shè)計(jì);白水

中圖分類號(hào)： TS734+.9? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： 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

水資源在造紙過程中的消耗量巨大。因此，優(yōu)化造紙過程中的水循環(huán)系統(tǒng)，盡可能把造紙生產(chǎn)過程中的白水利用起來，減少新鮮水的用量，回收白水中的纖維物質(zhì)，對(duì)造紙過程的高效運(yùn)行、降低能源消耗、有效利用資源、提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量、減少?gòu)U棄物的排放均有重要的作用。

目前廣泛使用的白水回收方法和設(shè)備，按工藝原理可分為過濾、氣浮和沉淀3大類。沉淀法是通過沉降的方法將水中的纖維和填料分離，達(dá)到回收纖維和填料并澄清白水的目的，目前應(yīng)用較多的設(shè)備是沉降塔;雖然這一技術(shù)在我國(guó)東北地區(qū)早有使用，但至今未得到廣泛應(yīng)用，主要是因?yàn)槌恋硭姿厥諏?duì)白水系統(tǒng)的工藝穩(wěn)定性要求較高、占地面積大、土建投資費(fèi)用高、運(yùn)行不穩(wěn)定、纖維回收率低，逐漸被大型造紙企業(yè)所淘汰。氣浮法的原理是通過將加壓空氣溶于白水中，使其在減壓的情況下重新釋放出來，形成大量的微小氣泡，并吸附于白水中的顆粒物上，降低懸浮物的比重，使其上浮于水面，從而達(dá)到水和懸浮物分離的目的。在使用中為了達(dá)到較好的運(yùn)行效果，需要連續(xù)加入一些絮凝劑等化學(xué)藥品，將使運(yùn)行成本增加;同時(shí)這些化學(xué)藥品會(huì)對(duì)漿料質(zhì)量產(chǎn)生不良影響，存在運(yùn)行不穩(wěn)定、回收效果不理想等缺點(diǎn)。多圓盤白水過濾機(jī)具有運(yùn)行成本較低，占地面積小、能耗低、效率高的優(yōu)點(diǎn)，且白水回收效果好，已經(jīng)成為大型造紙企業(yè)進(jìn)行白水回收、紙漿篩選精選后濃縮的優(yōu)選設(shè)備[1-2]。

本文主要介紹多圓盤過濾機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理，工藝流程和平衡計(jì)算，從工程設(shè)計(jì)的角度在工藝流程、土建提資、非標(biāo)設(shè)計(jì)及設(shè)備接管方面進(jìn)行分析討論。

1 多圓盤過濾機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理[3-7]

1.1 設(shè)備結(jié)構(gòu)

多圓盤過濾機(jī)本體主要由機(jī)槽、氣罩、中空軸、分配頭及水腿管接口、圓盤扇及扇片、剝漿噴水裝置、擺動(dòng)洗網(wǎng)裝置、接漿斗、出漿螺旋、傳動(dòng)裝置等部分組成，如圖1所示。

1.2 多圓盤過濾機(jī)工作原理

多圓盤過濾機(jī)主要是利用濾液水腿管產(chǎn)生的真空作為過濾推動(dòng)力進(jìn)行工作，水腿凈高一般為7 m。圖2為多圓盤過濾機(jī)工作原理。如圖2所示，當(dāng)多圓盤運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，圓盤上各扇片處于不同的工作狀態(tài)，當(dāng)某扇片被帶入液面，進(jìn)入自然過濾區(qū)，槽內(nèi)液體在靜壓差的作用下過濾，排出濁濾液，扇片上的纖維層達(dá)到一定厚度，形成纖維墊層，隨后轉(zhuǎn)入真空過濾區(qū)，在纖維墊層的過濾作用下，穿過扇形片的固形物大大降低，形成清白水;當(dāng)扇片轉(zhuǎn)出液面時(shí)，濾餅干度進(jìn)一步增加，濾液固形物進(jìn)一步降低，形成超清白水。扇片繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，真空消失，進(jìn)入大氣區(qū)，壓力水將扇片上的濾餅沖落到接漿斗中，沖水稀釋后用螺旋輸送機(jī)輸送或直接落入回收漿池中。其中，濁白水、清白水和超清白水的比例可根據(jù)各種紙和紙板的白水性質(zhì)不同和生產(chǎn)情況用分配閥的開度控制。

2 多圓盤過濾機(jī)工藝流程

圖3為典型的多圓盤過濾機(jī)白水回收的流程圖。如圖3所示，白水塔或網(wǎng)下白水池的混合白水混入部分漿料（形成墊層），進(jìn)入白水多圓盤進(jìn)行處理，通過多圓盤過濾機(jī)的靜壓差和真空過濾作用，產(chǎn)生濁白水、清白水和超清白水，其中，濁白水進(jìn)入濁白水池后仍被泵送回多盤中再次利用;清白水用于多盤噴淋水和泵送到白水塔中，用于漿料調(diào)濃和各機(jī)下碎漿機(jī)的稀釋白水;超清白水主要用于網(wǎng)部和壓榨部的各種噴淋用水，回收漿用泵送到混合漿池進(jìn)行配漿回收利用。

3 多圓盤過濾機(jī)平衡計(jì)算[5]

以某生產(chǎn)高檔包裝紙企業(yè)提供的多圓盤過濾機(jī)數(shù)據(jù)為參考，對(duì)白水回收中的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行平衡計(jì)算。

已知：原白水流量 V1=25000 L/min，原白水濃度 C1=0.2%，長(zhǎng)纖維墊層漿濃度 C2=3.5%，白水和墊層漿混合后濃度 C3=0.5%，回收漿濃度 C4=3.5%，濁白水濃度 C5=0.025%，清白水濃度 C6=0.007%，超清白水濃度 C7=0.004%，濁白水流量 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。

需要求得墊層漿流量 V2、回收漿流量 V4、V5、V6、V7，以及多圓盤下3個(gè)白水池和回收漿池的體積。具體漿水平衡計(jì)算流程見圖4。

根據(jù) V5、V6、V7的比例，設(shè) V5=37Y，V6=46Y，V7=17Y，具體計(jì)算步驟如式（1）～式（2）所示。

絕干漿量平衡：V1C1+V2C2=V4C4+V6C6+V7C7;V3C3=

流量平衡：V1+V2=V4+V6+V7;V3=V4+100Y（2）

計(jì)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。

根據(jù)平衡計(jì)算，選擇各種白水的容積如下：濁白水池按停留時(shí)間3 min考慮，濁白水池的最小容積為50 m3，清白水、超清白水池和回收漿池各按停留時(shí)間 6 min 考慮，計(jì)算清白水池的最小容積為120 m3，超清白水池的最小容積為50 m3，回收漿池的最小容積為50 m3。

4 多圓盤水腿配管要求、多圓盤過濾機(jī)土建提資、池子設(shè)計(jì)及管道布置的要點(diǎn)

圖5為多圓盤水腿的安裝方式、設(shè)備對(duì)于水腿高度的要求及水封池最小尺寸。圖5中有2種水腿安裝的方式，第一種水腿垂直插入到水封槽里，插入深度為水腿直徑的0.5～1.0倍;第二種是水腿垂直安裝，到一定高度后水平插入到水封槽里，水平走向管道擴(kuò)徑為水腿直徑的1.5～2.0倍，采用底平的偏心異徑。

因此在設(shè)計(jì)中需注意以下幾點(diǎn)內(nèi)容：首先根據(jù)場(chǎng)地條件限制和最小計(jì)算白水池容積，設(shè)計(jì)白水池的平面尺寸和高度;根據(jù)水池的液位加上水腿的高度要求，可以確定多圓盤過濾機(jī)中心軸的高度，這是確定多圓盤過濾機(jī)安裝高度的重要數(shù)據(jù)，也是設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)依據(jù)，在給多盤提資的過程中非常重要。根據(jù)多盤平衡計(jì)算中濁濾液、清濾液和超清濾液的流量，可以算出 3根水腿管的管道直徑，再根據(jù)圖5中水封池的濾液水腿直徑的關(guān)系，得出濾液池中水封池的體積，這些均是非標(biāo)槽罐設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。

根據(jù)前文的計(jì)算數(shù)據(jù)，選擇水腿管內(nèi)適宜的流速2～3 m/s， V5=13868 L/min， V6=17240.8 L/min， V7=6371.6 L/min，計(jì)算水腿直徑，濁濾液水腿管徑為 DN300，清濾液水腿管徑為DN400，超清濾液水腿管徑為 DN200。因此確定白水回收工藝流程如圖6所示。

由于場(chǎng)地空間的限制，綜合計(jì)算各水池的最小容積要求，確定設(shè)計(jì)的超清濾液池的尺寸為Φ4000mm×4500 mm，水封池的液面高度為4 m;清濾液池的尺寸為Φ6000 mm×4200 mm，水封池的液面高度為3.7 m;濁濾液池的尺寸為Φ4000 mm×4500 mm，水封池的液面高度為4 m。超清濾液池和清濾液池的非標(biāo)槽罐設(shè)計(jì)如圖7和圖8所示。

根據(jù)超清濾液池水封池的高度4 m，及水腿要求的高度7.5 m，可確定多圓盤過濾機(jī)中心軸的高度為11.5 m，以此確定多圓盤的支腿高度，提資給土建設(shè)計(jì)多圓盤過濾機(jī)的基礎(chǔ)。

根據(jù)水腿管的安裝要求，此項(xiàng)目的白水池和漿池的布置及管道布置如圖9及圖10所示。

5 結(jié)語(yǔ)

多圓盤過濾機(jī)是白水封閉循環(huán)利用中的重要設(shè)備，通過合理的平衡計(jì)算、設(shè)備布置和管道布置，可以充分發(fā)揮其節(jié)水的重要作用，保證白水回收系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)可靠的穩(wěn)定運(yùn)行。

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（責(zé)任編輯：楊苗秀）