CN106039830A - 一种乳化液微滤循环系统及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种乳化液微滤循环系统及工艺。所述循环系统包括依次连通的废液储槽、隔油沉淀池、水力旋流器、自清洗过滤器和微滤装置；所述微滤装置包括微滤管过滤器、微滤反洗箱和反洗收集器，微滤管过滤器分别与微滤反洗箱、反洗收集器相连；所述微滤装置、自清洗过滤器、水力旋流器和废液储槽收集的渣浆分别通过管道与渣浆处理装置连接，微滤装置反洗收集的液体和渣浆处理装置分离得到的液体通过管道回流至废液储槽的入液口。本发明微滤循环系统及工艺有效解决了钢板轧制过程中乳化液的净化问题，对使用过的乳化液进行连续的循环过滤再利用，基本做到废乳化液不外排，达到节能减排的效果，环保有效，适合工业化应用。

Description

一种乳化液微滤循环系统及工艺

技术领域

本发明属于轧钢工艺设备技术领域，更具体地，涉及一种乳化液微滤循环系统及工艺。

背景技术

钢板在轧制过程中，轧机工作辊与带钢在轧制变形前滑区，形成滑动摩擦，产生大量的小于30微米的铁粉颗粒。这些铁粉颗粒不但造成对轧辊的磨损，同时影响带钢表面质量。整个轧制过程是伴随着乳化液的喷淋润滑进行的，这些生产过程中产生的铁粉颗粒都会被冲进乳化液中被回收后继续使用， 这时如果乳化液过滤系统不能很好的分离出这些铁粉，乳化液中铁粉含量过高，会影响生产轧板的表面质量和下游工序质量以及工作辊的磨损。目前大多数企业乳化液和脱脂液的铁粉控制含量方式多采用磁棒过滤器和平床（霍夫曼）过滤器过滤工艺。

磁棒过滤器装置由连接磁棒的磁棒链、刮污器，与刮污器连接的推杆及前、后止点支架，连接在推杆一端的滑轮、滑轨、乳化液容器组成。刮污器由以轴承与一磁棒为中心，上下对称、固定安装、弹性材料制成的上、下刮轮组成。装置运行时，磁棒链随动力装置运转，上、下刮轮在磁棒链的带动及推杆的推力作用下作前后往复运动，每转动一个角度，被上、下刮轮夹住的磁棒在乳化液中吸附的金属粉尘就被刮净一次，依次重复运行。磁棒过滤器有以下缺点:1）工作辊因软点（系乳化液中的金属粉末造成）问题，接合面不易控制，由于连杆机构不到位易造成磁棒变形损坏或刮不干净。周而复始，形成恶性循环，就会造成污油箱里的污油铁粉、灰粉上升。2）磁棒刮污机构易卡死，导致磁棒大链条被拉断，造成设备事故。3）由于其结构和能力的不足，过滤铁粉效果很不好，致使铁粉、灰粉的上升，造成工作辊的磨损、更换，大幅提高企业的轧制成本。

霍夫曼（平床）式过滤机的上部是污液腔，污液经铺设在不锈钢网带上的无纺布过滤后进入净液腔，经净液管流入净液箱。过滤机上部装有循环风机，由净液腔抽风送入污液腔，加速其过滤并在净液腔中形成微负压。无纺布上大于50um的颗粒被无纺布截留，慢慢形成滤饼，随着时间的延长，滤饼越来越厚，滤速越来越慢，净液腔的真空度越来越高，当真空度达到设定值或污液腔达到高液位时，系统自动发出信号，驱动不锈钢网带的减速机电机启动，将无纺布向前移动一定长度；另一方面将滤饼送到集屑箱内，同时新的无纺布被铺设到不锈钢网带上，这样就完成了一个过滤循环，如此周而复始，连续不断。然而，霍夫曼过滤器在工作中，因风机负压不够，过滤纸不适应过滤油重度污染，形成不了滤屏层，造成过滤失效，油就会溢流，流进污油箱，并倒流进净油箱，形成二次污染。导致成品钢板有黑斑、产品被降等级或成为次品甚至废品；由于过滤效果不理想，乳化液中的金属粉末形成工作辊软点问题，造成工作辊损耗和更换，造成较大的浪费。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种乳化液微滤循环系统，对乳化液中的铁粉、灰粉和油污进行连续的过滤，从而降低乳化液中杂质的含量，使乳化液保持在较为清洁的状况，保证了正常生产时轧制带钢产品的质量和成材率，杜绝工作辊的损耗和更换，大大的节约了乳化液的使用成本。

本发明的另一目的在于提供一种乳化液微滤循环工艺。

本发明是通过以下技术方案予以实现的。

一种乳化液微滤循环系统，包括依次连通的废液储槽、隔油沉淀池、水力旋流器、自清洗过滤器和微滤装置；所述微滤装置包括微滤管过滤器、微滤反洗箱和反洗收集器，微滤管过滤器分别与微滤反洗箱、反洗收集器相连，所述微滤反洗箱还通过反洗泵与微滤管过滤器相连；所述微滤管过滤器包括壳体、进水中心管、若干个微滤膜管、滤液出水管、反洗进液进气管、正洗进液进气管、隔板和中心堵头；所述微滤装置、自清洗过滤器、水力旋流器和废液储槽收集的渣浆分别通过管道与渣浆处理装置连接，微滤装置反洗收集的液体和渣浆处理装置分离得到的液体通过管道回流至废液储槽的入液口。

乳化液在现代化生产中是连续循环使用的。在使用过程中，铁粉和灰份等杂质会不断累积，所以本发明系统针对乳化液的净化也是连续的，使得乳化液始终保持一个较为清洁的水平，且基本做到废乳化液不外排，节能环保。

优选地，所述隔板为两块，分别固定在进水中心管上/下部的外侧与壳体之间，将壳体内腔从上至下分隔为气水分布室、过滤室和集水室三部分；所述进水中心管的上、下端分别为废液进水口、浓液出水口；过滤室中的进水中心管管壁上设有若干个孔，进水中心管的中间还设有中心堵头；所述微滤膜管位于过滤室，其下端出水口穿透隔板，与所述集水室连通。所述隔板使得微滤膜管在过滤或反洗期间，位置稳定、不易晃动折断。

优选地，所述微滤膜管的下端出水口穿透隔板并与其下侧面平齐。

优选地，所述微滤膜管由膜管和附在膜管外的膜皮组成，所述膜管为超高分子聚乙烯材质，所述膜皮为聚偏氟乙烯材质。

优选地，所述微滤膜管在进水中心管的外侧呈均匀阵列分布。

优选地，所述渣浆处理装置由渣浆收集池、渣浆反应池、加药系统、浓缩池和离心脱水机组成。

本发明还提供一乳化液微滤循环工艺，基于上述系统，包括如下步骤：

S1. 斜板隔油沉淀：将含有铁粉和灰分的轧钢废乳化液用倾角为45°~60°的斜板进行隔油分离，油粒截留速度为0.2mm/s，去除粒径60μm及以上的油粒；

S2. 水力旋流处理：经S1处理的废乳化液通入所述水力旋流器，料液中的大颗粒物质进入到水力旋流器下部的锥形筒而被去除，上清液在经过水力旋流器上部的出口而被排出；

S3. 自清洗过滤处理：将S2排出的上清液通入自清洗过滤器过滤排污，去除粒径130μm及以上的颗粒杂质；

S4. 微滤处理：用若干个对称偶数布置的外径8~10毫米，内径4~6毫米，长1米的微滤膜管进行微滤处理，在工作压力0.03～0.15Mpa下对φ>2.0μm的颗粒进行截留；微滤处理每隔120min停止工作，进行自动反洗和顺洗排渣操作，反洗废液经沉淀分离后，上清液回流至S1循环净化；

S5. 渣处理：收集上述所有过程的所有排渣，进行初步的沉淀分离，分离得到渣浆后进行加药，使渣和油分离；再将渣浆进一步浓缩、脱水，形成低含水率的固体物质，外运。

优选地，S4所述工作压力为外压式。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：本发明微滤循环系统及工艺有效解决了钢板轧制过程中乳化液的净化问题，对使用过的乳化液进行连续的循环过滤再利用，基本做到废乳化液不外排，达到节能减排的效果，环保有效，经济效益明显，适合工业化应用。

附图说明

图1为本发明的整体连接示意图。

图2为本发明所述微滤管过滤器的结构示意图。

图3为本发明所述微滤管过滤器的隔板截面示意图。

图注：1-微滤膜管；2-隔板；3-正洗进液进气管；4-进水中心管；5-中心堵头；6-壳体；7-滤液出水管；8-反洗进液进气管。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种乳化液微滤循环系统，包括依次连通的废液储槽、隔油沉淀池、水力旋流器、自清洗过滤器和微滤装置；所述微滤装置包括微滤管过滤器、微滤反洗箱和反洗收集器，微滤管过滤器分别与微滤反洗箱、反洗收集器相连，所述微滤反洗箱还通过反洗泵与微滤管过滤器相连，具体而言，通过微滤反洗箱对微滤管过滤器进行循环反洗，反洗结束后用反洗收集器收集废液；所述微滤装置、自清洗过滤器、水力旋流器和废液储槽收集的渣浆分别通过管道与渣浆处理装置连接，微滤装置反洗收集的液体和渣浆处理装置分离得到的液体通过管道回流至废液储槽的入液口。

如图2~3所示，所述微滤管过滤器包括壳体6、进水中心管4、若干个微滤膜管1、滤液出水管7、反洗进液进气管8、正洗进液进气管3、隔板2和中心堵头5；所述隔板2为两块，分别固定在进水中心管4上/下部的外侧与壳体6之间，将壳体6内腔从上至下分隔为气水分布室、过滤室和集水室三部分；所述进水中心管4的上、下端分别为废液进水口、浓液出水口；过滤室中的进水中心管4管壁上设有若干个孔，进水中心管4的中间还设有中心堵头5；所述微滤膜管1位于过滤室，其下端出水口穿透隔板2，与所述集水室连通。所述微滤膜管1由膜管和附在膜管外的膜皮组成，所述膜管为超高分子聚乙烯材质，所述膜皮为聚偏氟乙烯材质。所述微滤膜管1在进水中心管4的外侧呈均匀阵列分布，具体的如图3所示，若干个微滤膜管1排列成6个相同的三角形阵列，图2中的微滤膜管1仅用于示例，并不代表对数量的限定。

本发明微滤装置是乳化液微滤循环系统的核心处理装置，微滤采用的滤膜属于工业用管式微滤膜，采用超高分子聚乙烯经烧结而成，具有很强的化学稳定性和机械强度，可以耐受广泛的化学环境和较高冲洗强度，根据不同回用物质的要求，其过滤精度分为：0.2微米、2～3微米、5微米三个不同过滤级别，滤膜外径约10毫米，内径约6毫米，膜管长1米左右，具有2毫米左右的壁厚，除一般滤膜的绝对过滤特性外，还具有深度过滤的特性。

本实施例中膜管制造选用进口分子量达到1000万单位以上的超高分子聚乙烯（UHMW-PE）原材料粉体经过筛分、采用机械填充、经数控烧结炉烧结，并经过表面耐高温改性和疏油基改性等工艺制作，起增强支撑作用；膜皮选用聚偏氟乙烯（PVDF），主要完成分离作用。

本发明微滤循环系统的工作过程为：乳化液废液收集流入所述废液储槽，再通过进料泵加压进入隔油沉淀池，较大颗粒进行沉淀，经沉淀处理后的废乳化液通过加压泵依次进入水力旋流器、自清洗过滤器，滤出液在一定的压力下通过进料液母管进入微滤装置的进水中心管4，通过管壁上的孔液体流入过滤室，经微滤膜管1错流过滤后由底部的滤液出水管7进入微滤反洗箱进而收集到干净的乳化液回收利用，干净的乳化液中去除了细小的油滴和细小的铁粉。此外，微滤膜管1采用了外压式过滤，设有错流液排放支管进行错流过滤，错流液则回至隔油沉淀池前端，进行再处理。在膜过滤时，错流液将过滤时产生的大部分污染物通过错流通道带走，减少污染物在单个膜原件筒内的沉积，有效延长膜管被污染的时间。

实施例2

本实施例基于实施例1提供一种乳化液微滤循环工艺，包括如下步骤：

S1. 斜板隔油沉淀：将含有铁粉和灰分的轧钢废乳化液用倾角为45°~60°的斜板进行隔油分离，油粒截留速度为0.2mm/s，去除粒径60μm及以上的油粒；

S2. 水力旋流处理：经S1处理的废乳化液通入所述水力旋流器，料液中的大颗粒物质进入到水力旋流器下部的锥形筒而被去除，上清液在经过水力旋流器上部的出口而被排出；

S3. 自清洗过滤处理：将S2排出的上清液通入自清洗过滤器过滤排污，去除粒径130μm及以上的颗粒杂质；

S4. 微滤处理：用若干个对称偶数布置的外径8~10毫米，内径4~6毫米，长1米的微滤膜管进行微滤处理，在工作压力0.03～0.15Mpa下对φ>2.0μm的颗粒进行截留；微滤处理每隔120min停止工作，进行自动反洗和顺洗排渣操作，反洗废液经沉淀分离后，上清液回流至S1循环净化；

S5. 渣处理：收集上述所有过程的所有排渣，进行初步的沉淀分离，分离得到渣浆后进行加药，使渣和油分离；再将渣浆进一步浓缩、脱水，形成低含水率的固体物质，外运。

S5所述的排渣为每天进行一次。

相对于陶瓷膜本身的刚性过滤材质，本发明所选用的膜产品材质可以经受PH14的甚至较高浓度的碱液清洗，更适合应用在乳化液的处理。清洗方式采用以下几种方式。

（1）压缩空气反冲

微滤膜管的气反洗是对每一套微滤膜管同时进行气反洗，气反洗的压力控制在0.4MPa，运行过程不设单个微滤膜管的气反洗。在气反洗时，同时对每个微滤膜管进行脉冲气反洗，冲散膜皮表面的污染物，为下一步水反洗做准备。

（2）水反洗

微滤膜管反洗的第二种为水反洗。微滤膜管的水反洗是对每一套微滤膜管进行反洗，运行过程不设单个微滤膜管的反洗。在反洗时，将气反洗冲散的污染物用大流量的水带走，进入污油槽，再分离排放。

（3）化学清洗

微滤设备运行至相当长时间后，反洗已不能将截留在微滤膜管中的杂质完全清除时，微滤膜管的膜通量会越来越小，此时，应采用化学清洗剂对微滤膜管进行化学清洗，以恢复微滤膜管的膜通量。化学清洗剂种类根据原水水质和微滤膜管的污染类型来选择。清洗时，无须拆卸膜管，但必须停止运行。化学清洗可定期或在膜通量达不到设计要求时进行。

所述微滤装置每隔120分钟进行自动反洗和顺洗顺洗排渣操作。由于该设备采用了在线自动脉动气水反冲洗系统，及多级在线切换工艺，膜皮表面粘附的铁粉及杂质在高达0.6 MPa的瞬间压力下被冲洗下来，被乳化液带回反洗收集器去沉淀，保持膜孔的通畅，可以确保设备的液流通量在一个半月以上不会下降。当产水过程结束时（达到压力损失设定值或到达持续过滤时间），微滤管过滤器即从产水状态进入反洗程序。微滤膜管是逐个得到反冲洗的，一个微滤膜管反洗完成后再反洗下一个微滤膜管，直到该微滤管过滤器内的所有微滤膜管都得到清洗，然后整个微滤管过滤器同时恢复产水状态；根据具体情况，也可以对所有微滤膜管同时清洗，这样的反洗程序大大提高了反洗效果的保证率和反洗设备的利用率。

反洗系统正常工作为PLC自动控制，同时通过切换也可以手动控制。

本发明乳化液中的杂质主要是带钢轧制时带入的铁粉和轧制油油污，其中：铁粉含量和灰份含量：700 – 800 g/ m³（相当于每小时带入油箱的铁粉量大约有92 Kg）。其中，铁粉颗粒尺寸3微米以上的占95 % ；乳化液颗粒尺寸在1～6微米之间，其中2.0～3.0微米占95 %，灰份颗粒尺寸一般在15微米以下。循环净化处理的重点是去除乳化液中的铁粉和污泥，使带钢表面轧制质量得到保证。经上述工艺过程处理后收集的乳化液中的铁粉降低到100 ppm以下，灰份和其他杂质降低到260ppm，带钢表面的轧制质量得到保证。

效果：1、微滤管过滤器侧面上下双口（正/反洗进液进气管）可同时产水同时反洗，进水进气，加强了反洗反冲的效果；2、微滤管过滤器采用外压式过滤，与传统的内压式过滤方式相比较更容易清洗，有效地保证了出水质量及设备使用寿命；3在微滤管过滤器正常运行中，浓液出水口为错流溢出，保障了设备稳定出水与使用寿命。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则范围之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种乳化液微滤循环系统，其特征在于，包括依次连通的废液储槽、隔油沉淀池、水力旋流器、自清洗过滤器和微滤装置；所述微滤装置包括微滤管过滤器、微滤反洗箱和反洗收集器，微滤管过滤器分别与微滤反洗箱、反洗收集器相连，所述微滤反洗箱还通过反洗泵与微滤管过滤器相连；所述微滤管过滤器包括壳体、进水中心管、若干个微滤膜管、滤液出水管、反洗进液进气管、正洗进液进气管、隔板和中心堵头；所述微滤装置、自清洗过滤器、水力旋流器和废液储槽收集的渣浆分别通过管道与渣浆处理装置连接，微滤装置反洗收集的液体和渣浆处理装置分离得到的液体通过管道回流至废液储槽的入液口。

2.根据权利要求1所述的乳化液微滤循环系统，其特征在于，所述隔板为两块，分别固定在进水中心管上/下部的外侧与壳体之间，将壳体内腔从上至下分隔为气水分布室、过滤室和集水室三部分；所述进水中心管的上、下端分别为废液进水口、浓液出水口；过滤室中的进水中心管管壁上设有若干个孔，进水中心管的中间还设有中心堵头；所述微滤膜管位于过滤室，其下端出水口穿透隔板，与所述集水室连通。

3.根据权利要求1所述的乳化液微滤循环系统，其特征在于，所述微滤膜管由膜管和附在膜管外的膜皮组成，所述膜管为超高分子聚乙烯材质，所述膜皮为聚偏氟乙烯材质。

4.根据权利要求1所述的乳化液微滤循环系统，其特征在于，所述微滤膜管在进水中心管的外侧呈均匀阵列分布。

5.根据权利要求1所述的乳化液微滤循环系统，其特征在于，所述渣浆处理装置由渣浆收集池、渣浆反应池、加药系统、浓缩池和离心脱水机组成。

6.一种乳化液微滤循环工艺，其特征在于，基于权利要求1所述系统，包括如下步骤：

S1. 斜板隔油沉淀：将含有铁粉和灰分的轧钢废乳化液用倾角为45°~60°的斜板进行隔油分离，油粒截留速度为0.2mm/s，去除粒径60μm及以上的油粒；

S2. 水力旋流处理：经S1处理的废乳化液通入所述水力旋流器，料液中的大颗粒物质进入到水力旋流器下部的锥形筒而被去除，上清液在经过水力旋流器上部的出口而被排出；

S3. 自清洗过滤处理：将S2排出的上清液通入自清洗过滤器过滤排污，去除粒径130μm及以上的颗粒杂质；

S4. 微滤处理：用若干个对称偶数布置的外径8~10毫米，内径4~6毫米，长1米的微滤膜管进行微滤处理，在工作压力0.03～0.15Mpa下对φ>2.0μm的颗粒进行截留；微滤处理每隔120min停止工作，进行自动反洗和顺洗排渣操作，反洗废液经沉淀分离后，上清液回流至S1循环净化；

S5. 渣处理：收集上述所有过程的所有排渣，进行初步的沉淀分离，分离得到渣浆后进行加药，使渣和油分离；再将渣浆进一步浓缩、脱水，形成低含水率的固体物质，外运。