过滤机的状况及实践

随着国内新建纸厂规模日渐增大以及用户对节水、节能、降耗和环保等方面的要求，多圆盘过滤机已成为白水回收和纸浆筛选精选后浓缩的优选设备［1］。多圆盘过滤机用于白水回收，不但能过滤出高澄清度的滤液替代部分清水，节约水资源，减少白水排放负荷，降低废水处理费用，更能从白水中回收纤维，减少纤维流失，获得良好的经济效益;用于筛选净化后浆料的浓缩时，清滤液澄清度高，可循环使用，节约水资源，且具有占地面积小，能耗低，效率高等优点。汶瑞机械(山东)有限公司根据生产实践不断总结经验，对设备进行不断改进，开发出不同性能的系列产品，适应了不同的浆料特征，满足了不同的生产工艺要求。其中盘片的最大总过滤面积达770m2，可与年产40万t纸板生产线设备相配套。

1设备结构及主要用途

1.1结构

多圆盘过滤机结构图见图1所示［2］。多圆盘过滤机主要由槽体，机罩，滤盘，圆盘轴、主传动装置，分配阀，剥浆喷水装置，洗网喷水装置，出浆装置即螺旋输送机等部分组成，见图2所示。

1.2主要用途

(1)用于各种纸浆的筛后或漂后再精选浆的浓缩，尤其适用于低浓、滤水性能较差的纸浆。(2)用于纸机的白水处理，回收浆料、填料。(3)用于纸浆的洗涤，可对转出液面的盘上浆层进行喷淋置换洗涤，然后再用清水剥浆。(4)用于碱回收苛化白液的过滤和白泥盘上洗涤。

2工作原理及结构原理

2.1工作原理

多圆盘过滤机利用滤液水腿管在盘内面产生的真空与盘外面的大气压形成的压力差作为过滤推动力，见图3所示。设备运转时，主轴带动过滤盘转动，当扇形片浸入液面以下时，通过滤网过滤作用，浆液中的纤维吸附在滤网上形成纤维垫层，此区域叫自然过滤区。在这一区域，少部分纤维与滤液一起穿过滤网，形成浊滤液;主轴继续转动，在扇形片转出液面前后，真空作用并未消失，此时扇形片上的纤维垫层已达到一定的厚度，过滤介质不仅仅是滤网还包括已形成的纤维垫层，过滤能力降低，滤网内部形成真空，此区域在扇形片转出液面前为真空过滤区，在真空抽吸作用下，穿过扇形片的固形物大大降低，形成清滤液和超清滤液。在真空吸干区，滤网上的浆层继续脱水，滤层干度将继续增高;主轴带动扇形片继续转动，扇形片通过主轴的连接进入分配阀与大气的连通区，真空作用消失，此区域叫大气区。在此区域完成剥浆和冲洗网面的任务，使滤网面恢复过滤能力，进入下一个周期的工作并循环。生产过程可根据清(超清)、浊滤液的需要量或清(超清)滤液的澄清度要求通过可调阀芯来调节各滤液的分配比例［3］。

2.2结构原理

安装在槽体上的圆盘轴由空心轴及固定在空心轴上的若干盘片组成，每个盘片由若干个扇形板构成，每个扇形板与空心轴相连，分配阀的分区对应于主轴的腔道，形成滤液通路。

3多圆盘过滤机系列产品

多圆盘过滤机滤盘直径、滤盘个数、盘片数、转速、网目、上网浓度、垫层浆比例等可根据设计要求随意组合选择［4］。

3.1规格型号

多圆盘过滤机滤盘直径有3600mm、4500mm、5200mm等多种型号，具体技术参数见表1。

3.2滤盘数量

可在5～22个之中任选，按照白水回收或浆料浓缩的处理量选择滤盘数量，滤盘直径越大、数量越多，过滤面积也就越大、处理量也就越多。实际应用时可根据不同浆种和产量规模选择不同过滤面积的多圆盘过滤机，单位面积处理水量为48～90m3/(m2•d)，多圆盘过滤机过滤面积可在75～770m2范围内选择。

3.3类型

按应用场合的不同，多圆盘过滤机可以分为用于抄纸过程中的白水回收和用于制浆过程中的浆料浓缩两种类型。

3.4滤盘组成

每个滤盘由不锈钢扇形板组成，扇形板包括有外覆滤网的和无滤网的两种，外覆滤网可选用40目或80目聚酯网，网目大，处理后的白水固含量小;网目小，适宜做浓缩洗涤浆料用，处理能力大。

4多圆盘过滤机在白水回收生产中的应用

单元系统工艺的设计与多圆盘过滤机的白水处理量密切相关，进入多圆盘的白水通过量决定了多圆盘过滤机的规格选型。处理量和通过量是两个不同的概念，只有当浊滤液不返回多圆盘自身循环时，处理量和通过量才是等值的。浊滤液是否返回多圆盘过滤机是选择规格时必须考虑的因素［5］。常规流程包括浊滤液不回多圆盘和浊滤液回多圆盘两种流程，流程简图如图4和图5所示。当浊滤液回多圆盘时，设备的选型应根据浊滤液的回流量相应增大，流程可灵活改变，比如:冲浆水可用清滤液，输料螺旋或落料料斗处的稀释可用原白水等。在白水泵入口加入经过计量的、与白水流量成一定比例的垫层浆，然后白水泵将配浆后的白水经过流量调节后送入多圆盘过滤机。作为长纤维的垫层浆在经过扇形板的滤网时附着在盘面(网子)上，形成滤网和浆为一体的过滤层，此过滤层随着多圆盘的旋转经过不同的过滤区而依次产生浊滤液、清滤液和超清滤液，部分清滤液用于多圆盘的洗网和剥浆，部分浊滤液用于多圆盘的冲浆和稀释，对剩余的超清、清滤液分别用于其他用水点。回收的浆料用浊滤液稀释后进入回收浆池，然后用浆泵送往用浆点。用于白水回收的多圆盘过滤机，设备运行参数为纤维回收率:90%～95%;加垫层浆后进口白水浓度:0.35%～0.5%(根据不同垫层浆种略有变化);盘片挂浆浓度:8%～12%;浆层厚度:3～5mm;滤盘转速:0.2～2r/min;水腿真空度:0.015～0.035MPa;洗网水压力:0.7～0.9MPa;剥浆水压力:0.7～0.9MPa;冲浆水压力:0.2～0.3MPa。

4.1白水回收运行数据

国内多家大型企业使用的多圆盘过滤机在白水回收现场运行数据(见表2)。

4.2运行数据分析

通过对设备现场运行数据的分析，得出如下结论。(1)滤液的澄清度主要受垫层浆的性质、挂浆的厚度、配浆后的白水浓度和主轴的转速等因素的影响。垫层浆的打浆度和纤维长度会影响滤液的澄清度，打浆度低滤水性能好，单位面积处理能力大，适宜的垫层浆打浆度为28～35°SR，如美废打浆度高，细小纤维含量高，用来做垫层浆，滤液的澄清度低。纤维越长，滤液的澄清度就越高;盘片的挂浆厚度越高，滤液的澄清度就越高，挂浆厚度以3～5mm为宜，滤水性差的宜取下限值，反之宜取上限值。配浆后白水浓度一般在0.3%～0.5%范围内较为合适，滤水性能好的宜取下限值，反之宜取上限值;主轴转速一般控制在1r/min左右，滤液澄清度较好。(2)在回收填料含量较高的白水时(如铜版原纸纸机白水)，应选用纤维较长的浆种作为垫层浆，其加入量要满足“积层促成剂”的要求，混合后白水浓度不应低于0.6%。(3)要想保持良好的澄清度，就要在进多圆盘过滤机的白水管道上设流量控制，以保持白水流量的稳定，且要根据白水的量控制垫层浆的流量。(4)根据处理能力分析，生产负荷要与设备的盘片数和滤液水腿管道的口径相对应，若管道口径太小，设备生产能力降低，若口径太大，不能形成真空，也会降低设备的生产能力。(5)要想保障多圆盘过滤机的生产能力和下料的干度，多圆盘过滤机水腿管道尽量垂直安装，且水腿有效高度不要低于7m，以保证真空度在一个合适的范围。(6)在实际生产过程中，多圆盘过滤机滤液的实际分配量与分配阀的分配比有一定差距，造成了滤液泵选型与实际滤液量不匹配，为了尽量使滤液泵选型合理，在滤液泵选型时，应合理地确定滤液的实际分配量。(7)通过处理能力数据显示，要想实现设备性能的最优，垫层浆尽量采用打浆度为25～30°SR的长纤维浆。例如:东莞银州纸业，现场使用一台ZPL416型多圆盘过滤机，其过滤面积为416m2，垫层浆采用国废OCC浆，其处理量为1500m3/h，经计算此多圆盘过滤机白水通过量为3.61m3/(m2•h)，效果较好。

5多圆盘过滤机在浆料浓缩生产中的应用

5.1浆料浓缩状况

多圆盘过滤机用于浆料浓缩时无需配置垫层浆，需要浓缩的浆料以0.5%～1.2%的浓度直接进入多圆盘过滤机槽体内，借助滤网或无网袋盘片的过滤作用，纤维不断附着于盘面上形成滤网和浆为一体的过滤层。此过滤层随着多圆盘的旋转经过不同的过滤区而依次产生浊滤液、清滤液，部分清水用于多盘的洗网和剥浆，部分浊滤液用于多盘的冲浆和稀释。浓缩后的浆料用浊滤液或其他工段滤液稀释至所需浓度后进入后续工段。用于浆料浓缩的多圆盘过滤机，设备运行参数为进口浓度0.5%～1.2%;出浆浓度8%～12%;浆层厚度8～15mm;滤盘转速0.2～2r/min;水腿真空度约0.02MPa;洗网水压力0.7～0.9MPa;剥浆水压力0.7～0.9MPa;冲浆水压力0.2～0.3MPa;清滤液澄清度＜100mg/L;浊滤液澄清度＜400mg/L。

5.2浆料浓缩运行数据

国内多家大型企业使用的多圆盘过滤机浆料浓缩现场的运行数据见表3。5.3运行数据分析通过对以上设备现场运行数据的分析，得出如下结论。(1)在选择合适管径的水腿管，并保证水腿管道垂直时，在7m的有效水腿高度情况下可保证多圆盘过滤机的真空度达0.02MPa，能够满足设备正常使用要求。其中清滤液水腿管与浊滤液水腿管相对比而言，清滤液水腿管的布置高度及方式直接影响真空度大小，对设备的正常使用起主要作用，而浊滤液水腿管的布置方式对真空度影响略小。(2)设备的处理能力主要受浆料的种类及浆料打浆度等因素的影响。当纤维越长，打浆度越低，则滤水性越好，相应的挂浆厚度越高，处理能力越高。(3)用于浆料浓缩时，多圆盘过滤机的进浆浓度在0.5%～1.2%范围内时，设备运行效果最佳。从表3数据看，个别厂家的进浆浓度为2%时，真空度较低，设备运行状况不好，建议厂家在合适的进浆浓度下使用该设备。另外当进浆浓度为2%时，也使槽体内布浆不均匀，靠近进浆口处盘片挂浆厚度大，远离进浆口处盘片挂浆厚度小。建议设备使用厂家设多处进浆口均匀布浆，以保证槽体内布浆均匀，使设备运行效果更好更稳定。(4)浆料浓缩时，不应只采用40目的滤网。滤网目数应随浓缩浆料种类的不同，作相应的变化。例如:当浓缩美废和日韩废时，浆料打浆度为70～80°SR，滤网目数由40目变更为55目，不仅降低了纤维流失率，而且单位面积产能也有所提高。

6多圆盘过滤机的使用

根据理论和生产实践经验，要使多圆盘过滤机经济可靠地运行，设备的结构性能、设备安装、工艺条件的稳定控制、生产操作等方面都很重要。

6.1合理进行设备选型

若要使多圆盘过滤机过滤能力和过滤效果达到完美结合，首先应根据处理的水量，选择合适的过滤面积，进行合理的设备选型，其次在生产中对垫层浆量、转速、真空度之间的关系进行优化，只要处理好各种量之间的关系，多圆盘过滤机用于白水回收和浆料浓缩就能给企业带来可观的经济利益及社会效益［6］。此次调研结果表明，由于受传统观念的影响，用于浆料浓缩时的多圆盘过滤机的选型过于保守，选型普遍偏大，造成投资不经济，在以后的选型中应尽量趋于合理化，参照此次调研结果有所改进。

6.2确定合理的水腿安装高度和安装方式

根据实践经验对不同滤水性能的白水过滤，真空度一般为17～33kPa。根据适宜的真空度和水腿自然真空的流体力学理论并结合回收白水的性质，一般要求水腿有效高度不低于7m，在水封槽距水腿就近安装的常规状态下，如果水封槽距水腿有比较长的距离时，应计算出水平走向管路的阻力损失，以适当地提高多圆盘过滤机的安装高度，保证适宜的过滤真空。因回收白水的性质不同，在确定设备安装高度时，最好适当增加水腿的有效高度，并在水腿管上设置与大气相通的真空调节阀，根据实际运行需要调节阀门，保证多圆盘过滤机的稳定运行。多家企业的生产实践证明，较为合理的水腿安装方式是，水腿管铅垂安装，到进入水封槽处转弯90°扩径1.5～2.0倍，水平走向水封槽，这样安装可减少流体阻力损失，还可减少泡沫。

6.3确定水腿管的管径

水腿管的管径大小直接影响滤液在水腿管内的流速，管径过大、流速过低，不能形成足够的真空度，管径过小、流速过高，会增加流体阻力损失，也不能形成高的真空度，一般在确定流速为2～3m/s范围内，合理选择水腿管的管径。

6.4选用合适的垫层浆

垫层浆的打浆度、纤维长度会影响过滤效果。打浆度高滤水性能好、单位面积处理能力大，适宜的垫层浆打浆度为28～35°SR。最好采用针叶木及阔叶木混合浆作为垫层浆。滤液的澄清度主要由垫层浆的性质决定，纤维越长，滤液中的固含量越低。一般浆层厚度以3～6mm为宜。

6.5确保正常的工作液位

若达不到工作液位，多圆盘过滤机则不能正常工作，因滤液从流道流走，而浆料却挂不到扇形板上，会造成槽内浆料浓度越来越高，甚至造成浆料堆积在扇形板和下料箱中间，造成扇形板和下料箱变形，因此，要确保正常工作，必须达到工作液位。

6.6控制进浆浓度，保证白水与垫层浆混合均匀

根据目前对不同的白水过滤回收的实际情况，多圆盘过滤机的进浆浓度一般在0.3%～0.5%范围内。白水与垫层浆要具有比较稳定的均匀混合状态，否则会严重影响设备的过滤性能。

6.7转速调整

用于浆料浓缩时，宜将圆盘转速调至高转速，特别是对于过滤性能好的浆。因转速过低时，盘上滤饼很厚，易造成扇形板和下料箱堆浆。用于白水回收时，宜将圆盘转速调低，这样会增加浆层厚度，滤液质量好。

7多圆盘过滤机的结构改进

(1)在实际生产过程中，多圆盘过滤机滤液的实际分配量达不到分配阀的分配比，而且差距比较大，针对该问题开发了可调式分配阀多圆盘过滤机，对滤液的分配量进行调节，但并未完全解决分配阀的分配比与滤液运行过程中的实际分配量相匹配的问题，因此将继续关注滤液分配的问题，逐步加以完善，以进一步提高多圆盘过滤机的运行效果。(2)原有的扇形板不便于维修或更换滤网，给维修带来诸多不便。根据这种情况，将非插入式扇形板更改为插入式扇形板，解决了维修困难及更换滤网不便的问题。(3)滤网目数直接影响多圆盘的过滤能力、纤维回收率及滤液的澄清度。在选择滤网目数时，应根据白水的滤水性质及成分，按照需要回收白水的质量要求等因素，选择滤网的目数。网目小则网眼大，白水易通过，纤维的回收率低，滤液澄清度低，回用价值低。网目大则网眼小，纤维的回收率高，滤液澄清度高，但网眼过小易糊网，会影响白水的处理能力。但为了使设备达到更好的运行效果，根据厂家所提供的回收白水或需浓缩浆料的参数及性质来选择目数合适的滤网，滤网的目数不再局限于白水回收选80目的滤网，浆量浓缩时选40目的滤网。(4)质量不佳的滤网在使用中容易破损，如果更换不及时就会影响滤液的澄清度，为了保证生产运行的效果，设备制造厂家在选用滤网时，必须严格按照参数要求选择质量好的滤网。(5)为了达到良好的布浆效果，使槽体内浆料的分布更均匀，将进浆管改为一个总管上并列多个小管径进浆，达到均匀布浆的目的，使运行效果更好更稳定。

8结语

10年前，国内投运的多圆盘过滤机，85%以上为进口设备，国产化率极低。但近几年在国内多家企业的共同努力下，通过总结生产实践经验，不断改进多圆盘过滤机的结构，逐步地缩小了与进口设备的差距，提高了国产设备的制造质量及可靠性，提高国产化率。目前国产多圆盘过滤机的生产能力与国外同类设备相比基本无差距。国产多圆盘过滤机在纸机白水回收和浆料浓缩中的应用，已基本适应目前国内新建、扩建大型项目和技改项目的需要。