CN110475596A - 用于含白泥的苛化液的加压盘式过滤器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于过滤含有白泥颗粒的苛化液的加压盘式过滤器的改进。根据本发明的方法和设计，将盘式过滤器的筒中的液位升高到高于盘式过滤器的旋转轴，由此降低了用于对过滤器加压的压缩机的额定功率。通过施加比在苛化领域中使用的常规加压盘式过滤器高1‑2巴的操作压力，仍然可以获得足够的白泥干燥度，并且通过预涂层的压力损失大幅降低。

Description

用于含白泥的苛化液的加压盘式过滤器
背景技术
本发明涉及一种用于操作加压盘式过滤器的改进方法，该加压盘式过滤器用于过滤含白泥颗粒的苛化液，并且还涉及这样的加压盘式过滤器。
现有技术
在60年代到80年代之间开发的用于苛化工艺的旧过滤工艺中，主要是温和的过滤技术与常压鼓式过滤器(atmospheric drum filter)或大型沉淀池一起使用。从苛化容器中获得的碱性污泥中或者从之后的白泥洗涤液中过滤掉小的白泥颗粒被认为是非常困难的，因为这些白泥颗粒很小并且产生的白液中残留的白泥颗粒必须保持在最小量。因此，大多数情况下，大气鼓式过滤器在相当低的压差下操作，上述差压施加在过滤器表面中捕获的白泥饼上。
随着苛化领域中对生产率和降低投资成本的要求越来越高，因为纸浆厂变得越来越大，从正常的纸浆生产量为1500-2000adt/天到4倍于此的生产能力，这些大气鼓式过滤器的尺寸变得非常大，因此投资的规模也变得极高。然后考虑将盘式过滤器作为替代品，因为它们为过滤器的总过滤面积提供了更高的有效过滤面积，但是这些盘式过滤器仍然是大气过滤器，由于小白泥颗粒的问题而具有相关的较低过滤能力。
常规来说，盘式过滤器已经用于多种应用领域，从果汁过滤到纤维素纸浆洗涤。人们已经使用了采用气体分流管在过滤器表面上施加小的压差的大气盘式过滤器，并且公开在例如US 6,258,282和US 4,676,901中，其中筒中的液位高于在旋转的过滤器轴。
克瓦纳公司(Kvaerner)、即现在的维美德公司(Valmet)在90年代开发了用于苛化区的加压盘式过滤器(它们获得了专利，例如US 4,929,355)，这使得过滤器总过滤面积的有效过滤面积的大幅增加。在这些加压盘式过滤器中应用了预涂层过滤技术，其中在过滤介质上构建了白泥预涂层，上述过滤介质通常是具有致密网的过滤布。在预涂层的构建过程中，不能获得澄清的白液，但在形成完整的预涂层厚度后，可以获得澄清的白液。
在90年代开发的苛化工艺中的常规加压盘式过滤器中，将待过滤的污泥始终设定在旋转过滤器轴的下方，超过50％的总过滤介质位于加压气相中。目的是确保通过使气相通过预涂层来高度置换液体内容物。这导致被刮掉的白泥饼的高干燥度并且在滤液流中捕获大部分碱性液体。具有低于旋转过滤器轴的液面的加压苛化盘式过滤器的实例可以在例如以下专利中找到：US 7,005,067(GL&V，2006)，其包括白泥滑槽设计；US 8,518,273(Kvaerner 2013，现为Valmet)，其使用白液进行Squirt TM操作；和US 2007/0221345(Kvaerner 2013，现为Valmet)，其公开了向过滤器压缩机中添加氧气。
但是今天，当纸浆生产水平可能经常超过8000adt/天时，加压盘式过滤器的尺寸也变得巨大，并且加压盘式过滤器的运作成本达到了运作成本相当大的一部分。而且，找到具有可以对这些大容量盘式过滤器加压的能力的单个压缩机也成为问题。对于工厂所有者而言主要关注的一个这样的运作成本是电费，以及与使用压缩机对盘式过滤器加压相关的成本。因此，需要一种改进的方法来操作用于含有白泥颗粒的苛化液的加压盘式过滤器，以及需要一种改进的用于过滤含有白泥颗粒的苛化液的加压盘式过滤器。
发明概述
上述目的是通过一种用于操作加压盘式过滤器的方法来实现的，该加压盘式过滤器用于含有白泥颗粒的苛化液，并且通过根据独立权利要求的用于含有白泥颗粒的苛化液的加压盘式过滤器来实现。在从属权利要求中阐述了优选的实施方式。
本文中，使用术语“苛化液”，该术语包括在纸浆厂的回收区域中处理的所有种类的碱性液体，所述苛化液具有从弱碱性液体到强碱性液体的不同程度碱性，均具有不同程度的白泥颗粒含量。因此，苛化液可以是：a)一种弱碱性的绿液，其从溶解槽中获得，其中来自回收锅炉的熔融物与稀碱液和/或碱性工艺水混合；b)来自苛化组列的苛化绿液，从上述苛化组列中过滤出强碱性白液；c)白液提取后的白泥洗涤，其中所述白泥在稀碱液和/或碱性工艺水中再浆化。此外，碱性工艺水是指在纸浆厂中获得的任何工艺滤液，并且可以包括在蒸煮或碱性漂白阶段之后从碱性洗涤阶段得到的洗涤滤液。在所有这些过滤位置中，白泥颗粒作为用于绿液过滤的过滤介质或作为待过滤的污泥中的颗粒内容物而存在。
在使用加压盘式过滤器的所有这些过滤位置中，为了获得预期的透明碱性滤液，需要预涂技术，使用白泥颗粒的预涂层来捕获存在于待过滤的碱性污泥中的白泥颗粒。
本发明涉及一种操作加压盘式过滤器的方法，该加压盘式过滤器用于含有白泥颗粒的苛化液，所述方法包括以下步骤：
将含有白泥颗粒的苛化液加入压力容器中，所述压力容器的下部包括筒；
旋转空心轴，过滤盘设置在所述空心轴上，在所述过滤盘上具有过滤介质，所述盘的中空内部通过过滤盘出口与旋转空心轴连通；
从储罐中接收碱性滤液至空心轴内部；
使用压缩机对所述压力容器的内部加压；
将用刮刀从所述过滤介质刮下的白泥收集到白泥滑槽中；和
通过在所述刮刀的刀刃和所述过滤介质的表面之间设定一定距离，在所述过滤介质上建立白泥预涂层，其特征在于，在所述压力容器的所述筒中设定含有白泥颗粒的苛化液的液位，所述液位高于所述旋转空心轴的上表面且低于所述刮刀，并且设定所述苛化液的液位以使得所述过滤介质的总表面的小于40％但大于10％暴露于所述压力容器中的加压气相。
通过这些方法步骤，可以使用较小的压缩机，因为通过暴露的预涂层表面的压力损失与暴露于加压气相的预涂层表面的减少成比例地降低。
在本发明的方法中，优选地，压缩机对压力容器的内部加压，从储罐中抽出气相，并将加压的气相供给到在苛化液的液位之上建立的气相。因此，上述气相需要较少的排气到气体销毁系统，因为气相可能含有恶臭气体。
根据本发明方法的优选实施方式，上述压力容器的气相中的压力建立在1.5-5巴的压力范围内。这个较大的压力范围将部分地补偿暴露于气相的预涂层表面的减少，并确保与过滤的碱性滤液相似的生产能力。此外，更优选地，上述压力容器的气相中的压力建立在2.0-3.5巴的压力范围内。这高于具有气体分流管的旧过滤器中建立的压力，所述旧过滤器中建立了约1巴的压差且具有10米的气体分流管，并且还高于用于苛化液的传统加压盘式过滤器中建立的压力。
在本发明方法的另一个优选的实施方式中，在上述过滤介质和相关的预涂层上建立0.3-2巴范围的压降；更优选地，在上述过滤介质和相关的预涂层上建立0.5-1.8巴范围的压降。
在另一个优选的实施方式中，也可以设定苛化液的液位以使得上述过滤介质的总表面的小于35％暴露于上述加压容器中的气相，并且在极端的实施过程中，设定苛化液的液位以使得上述过滤介质的总表面的小于30％暴露于上述加压容器中的气相。通过减少到40％暴露，通过预涂层的压力损失可以减少多达50％，并且通过减少到35％暴露，通过预涂层的压力损失可以减少多达60％，并且极度减少至30％暴露时，通过预涂层的压力损失可以进一步减少。
此外，本发明还涉及用于含有白泥颗粒的苛化液的加压盘式过滤器的特定发明设计，使得能够实施本发明的方法。加压盘式过滤器包括：压力容器，其被供给含有白泥颗粒的苛化液；旋转空心轴，其具有设置在旋转轴上的过滤盘，在所述过滤盘上具有过滤介质，所述盘的中空内部通过过滤盘出口与旋转空心轴连通；储罐，其连接至所述空心轴的内部并接收碱性滤液；压缩机，其用于对所述压力容器的内部加压；白泥滑槽，其用于收集用刮刀从所述过滤介质刮下的白泥；其中通过在所述刮刀的刀刃和所述过滤介质的表面之间设定一定距离，在所述过滤介质上建立白泥预涂层，其特征在于，所述加压盘式过滤器包括用于设定含有白泥颗粒的苛化液的液位的单元，所述液位高于所述旋转空心轴的上表面并且低于所述刮刀，并且设定所述苛化液的液位以使得所述过滤介质的总表面的小于40％但大于10％暴露于所述压力容器中的加压气相。
附图简述
在以下示意图中，细节在附图中以相同的方式编号，并且在一个图中标识和编号的细节可以不在其他图中编号以便对图加以简化，其中：
图1a示出了传统盘式过滤器的横截面侧视图；
图1b示出了如图1a中的A-A截面所示的盘式过滤器的横截面端视图，带有传统部件标识；
图1c示出了刮刀如何刮掉部分白泥层，从而留下预涂层；
图2a示出了本发明的盘式过滤器的横截面侧视图；
图2b示出了如图2a中的A-A截面所示的盘式过滤器的横截面端视图；
图3a示出了具有替代的液位控制的本发明的盘式过滤器的横截面侧视图。
发明详述
在图1a中公开了传统加压盘式过滤器，也可以通过图1b中的A-A部分看到。图1c是所示刮刀的细节。上述盘式过滤器用于将苛化液中的细白泥颗粒滤掉。
上述盘式过滤器包括：压力容器1，其被供给含有白泥颗粒的苛化液CL；旋转空心轴11，其具有设置在所述旋转空心轴11上的过滤盘12，在所述过滤盘上具有过滤介质，所述盘12的中空内部通过过滤盘出口13与旋转空心轴11连通；储罐40，其连接至所述旋转空心轴11的内部并接收碱性滤液FOUT；压缩机50，其用于对所述压力容器1的内部加压；白泥滑槽28，其用于收集用刮刀30从所述过滤介质刮下的白泥；其中通过在所述刮刀30的刀刃和所述过滤介质的表面之间设定一定距离，在所述过滤介质上建立白泥预涂层PC。上述压力容器1的下部构成筒或容器31。
在图1a中仅公开了一个白泥滑槽28，但应该理解的是，至少有一个白泥滑槽位于盘的所有侧面附近，即、在图1a中的所有九个白泥滑槽28中，即、如示例中所示，在最外侧盘的每一端有一个，并且有总共七个白泥滑槽28位于两个盘之间。而且，苛化液CL可以通过多个喷嘴供给容器或筒31，在每对过滤盘之间有一个喷嘴。这些喷嘴可以是所谓的气体升液泵型，其包括喷射器，当喷射添加的苛化液CL时，喷射器吸取容器或筒31底部上的颗粒。喷嘴也可以布置成用于改善筒中的搅拌，例如WO2017007417中所示的喷嘴布置。
盘式过滤器1包括至少一个盘12。盘12类似于现有技术中描述的那些盘，当盘12位于筒31的下部时，通过迫使液体通过过滤盘12以从苛化液中除去白泥颗粒，而白泥颗粒累积在过滤介质上。通过在过滤器壳体10的内部和出口之间产生压差，迫使液体通过盘12。通过压缩机30获得加压。盘12上的过滤介质可以是穿孔材料，例如金属，并且用细网布如聚丙烯布覆盖。过滤材料通常称为滤布。每个盘12被分成多个盘扇区(未示出)，它们分别用滤布覆盖。盘12位于壳体10内，壳体10将苛化液保持在底部，即、在筒31中，且在一定液位LiqL处，盘牢固地安装在旋转轴11上。苛化液的液位可以变化，但通常大致接近或低于旋转轴11的中心。当盘12旋转(旋转方向用ROT表示)时，每个扇区完全进入污泥，并且在每个盘扇区的表面上沉积一定量的白泥颗粒。然后从每个扇区中除去白泥颗粒，以将白泥颗粒从苛化液分离，从而在过滤扇区的内部获得澄清的碱性滤液。
当在纸浆厂的回收岛中过滤绿液或白液污泥时，滤布本身不足以实现滤液中的低颗粒含量。该布用于使得能够和便于在布上形成细颗粒的预涂层，并且在建立具有足够厚度的预涂层之后，可以开始有效过滤，从而获得具有低颗粒含量的滤液。当白泥颗粒积聚在该预涂层上时，使用刮刀机构去除积聚的颗粒。刮刀机构包括刮刀30，刮刀30从预涂PC层去除滤饼层，如图1c所示。当每个盘扇区穿过污泥并从污泥中出来时，附加的固体材料沉积在盘扇区的表面上。当上述盘扇区通过刮刀30时，形成在预涂层顶部的滤饼层被除去。被移除的固体材料通过重力作用落入布置在刮刀30正下方的滑槽28中。
通常，首先建立具有约1.0-3.0cm的起始厚度的预涂层，然后用刮刀刮掉预涂层顶部的附加的白泥颗粒层。随着过滤的进行，预涂层的最外层将被较小的白泥颗粒遮挡，这被视为澄清的滤液流量的减少，然后刮刀以对应起始预涂层厚度的一部分的小增量调整朝向滤布前进。该前进可以是1-3mm的量级并且将刮掉已经被结块或遮挡的预涂层的外层。当原始预涂层最终被消耗时，形成全新的起始厚度为约1.0-3.0cm的预涂层。
盘式过滤器还可包括洗涤淋浴器和预涂层更新高压喷射系统，例如由维美德公司销售的SQUIRTTM系统。在图1b中公开了SQUIRTTM系统如何能够包括高压喷嘴80，该高压喷嘴80可以缓慢地在轨道81上径向移动，并且该高压喷射可以从过滤介质中去除一条带的预涂层并且提供彻底的滤布清洁。该SQUIRTTM系统的优势在于，整个预涂层可以被更新，因为它会随着时间的推移而被结块，并且不需要停止过滤过程以进行预涂层更新。
在图2a中示出了本发明的加压盘式过滤器1，其具有与图1a所示的过滤器相同的基本设计，通过图2b中的截面A-A也可以看出。盘式过滤器1用于将苛化液中的白泥颗粒滤掉。出现了三种设计差异。首先，液位LiqL升高到远高于旋转轴11的水平，其次，结果，白泥滑槽28的入口也升高到高于液位LiqL的位置，并且还包括在液位控制上的第三个差异。
在本发明的该第一实施方式中，通过液位传感器70s控制液位LiqL并保持在筒31中所需的高度，根据当前的液位发送控制信号X。然后，控制信号X可以控制入口阀70v的打开程度，入口阀70v供应待过滤的苛化液。
在图3a中，公开了一种替代的液位控制，其具有被动溢流管70d，其具有漏斗，漏斗具有布置在液位LiqL的最大允许高度处的入口。来自溢流管70d的液流可以被引导到用于新苛化液的进料管。该解决方案还可以包括溢流管70d中的传感器，其同样地控制入口阀70v的打开程度，入口阀70v供应待过滤的苛化液。
图2b公开了喷射功能的补充性设计差异，可以考虑该差异以减少通过预涂层的压力损失。在该替代方案中，喷射轨道81位于液位LiqL的上方，但是高压喷嘴80位于向下突出到筒中的液体容积中的鹅颈弯上。高压喷射可以从过滤介质中去除一条带的预涂层，并且在液位下方提供彻底的滤布清洁。这里的优点在于，在该条带上升到加压气相之前，被去除的条带快速地被再填充，至少部分地由新的未结块的白泥颗粒再填充。并且该替代的喷射系统的优点在于，整个预涂层可以被更新，因为它会随着时间的推移而结块，并且不需要停止过滤过程以进行预涂层更新。
液位的增加还需要在压力容器1的端部处改进的轴密封件15。通常可以使用传统的可调节密封盒，其中可以在密封材料磨损时调节密封力。或者，可以使用机械密封，其替代地在机械加工的密封表面上施加额外的密封水，控制泄漏流进入筒中。
应当理解，已经通过说明而非限制的方式描述了本发明。本发明可以以多种方式进行修改，例如在两级加压白液盘式过滤器的第一阶段中实施；在一级或两级设计的加压白泥盘式过滤器中实施，从在白泥洗涤前的白液过滤器中获得的白泥中洗去残留的碱，并将其置于石灰窑的前面；和/或在加压绿液盘式过滤器中实施，其中通常使用苛化液来建立第一预涂层，因为与建立绿液砂粒的预涂层相比，来自白泥颗粒的预涂层获得了好得多的过滤性能。

Claims (9)

1.一种用于操作加压盘式过滤器的方法，该加压盘式过滤器用于含有白泥颗粒的苛化液，所述方法包括以下步骤：
将含有白泥颗粒的苛化液(CL)加入压力容器(1)中，所述压力容器(1)包括筒(31)；
旋转空心轴(11)，过滤盘(12)设置在所述空心轴(11)上，在所述过滤盘(12)上具有过滤介质，所述过滤盘(12)的中空内部通过过滤盘出口(13)与旋转空心轴(11)连通；
从储罐(40)中接收碱性滤液(FOUT)至旋转空心轴(11)内部；
使用压缩机(50)对所述压力容器(1)的内部加压；
将用刮刀(30)从所述过滤介质刮下的白泥收集到白泥滑槽(28)中；和
通过在所述刮刀(30)的刀刃和所述过滤介质的表面之间设定一定距离，在所述过滤介质上建立白泥预涂层(PC)，
其特征在于，在所述压力容器(1)的所述筒(31)中设定含有白泥颗粒的苛化液(CL)的液位(LiqL)，所述液位高于所述旋转空心轴(11)的上表面其低于所述刮刀(30)，并且设定所述苛化液(CL)的液位(LiqL)以使得所述过滤介质的总表面的小于40％但大于10％暴露于所述压力容器(1)中的加压气相。
2.如权利要求1所述的用于操作加压盘式过滤器的方法，其特征在于，所述压缩机(50)对压力容器(1)的内部加压，从储罐(40)中抽出气相，并将加压的气相供给到在苛化液(CL)的液位(LiqL)之上建立的气相。
3.如权利要求2所述的用于操作加压盘式过滤器的方法，其特征在于，压力容器(1)的气相中的压力建立在1.5-5巴的压力范围内。
4.如权利要求3所述的用于操作加压盘式过滤器的方法，其特征在于，压力容器(1)的气相中的压力建立在2.0-3.5巴的压力范围内。
5.如权利要求1所述的用于操作加压盘式过滤器的方法，其特征在于，在所述过滤介质和相关的预涂层(PC)上建立0.3-2.0巴范围的压降。
6.如权利要求5所述的用于操作加压盘式过滤器的方法，其特征在于，在所述过滤介质和相关的预涂层(PC)上建立0.5-1.8巴范围的压降。
7.如权利要求1所述的用于操作加压盘式过滤器的方法，其特征在于，设定苛化液(CL)的液位(LiqL)以使得所述过滤介质的总表面的小于35％暴露于所述加压容器(1)中的气相。
8.如权利要求7所述的用于操作加压盘式过滤器的方法，其特征在于，设定苛化液(CL)的液位(LiqL)以使得所述过滤介质的总表面的小于30％暴露于所述加压容器(1)中的气相。
9.一种加压盘式过滤器，其用于含有白泥颗粒的苛化液，所述加压盘式过滤器包括：
压力容器(1)，其被供给含有白泥颗粒的苛化液(CL)；
旋转空心轴(11)，其具有设置在所述旋转空心轴(11)上的过滤盘(12)，在所述过滤盘(12)上具有过滤介质，所述过滤盘(12)的中空内部被设置成通过过滤盘出口(13)与旋转空心轴(11)连通；
储罐(40)，其连接至所述空心轴的内部并接收碱性滤液(FOUT)；
压缩机(50)，其用于对所述压力容器的内部加压；以及
白泥滑槽(28)，其用于收集用刮刀(30)从所述过滤介质刮下的白泥；其中通过在所述刮刀(30)的刀刃和所述过滤介质的表面之间设定一定距离，在所述过滤介质上建立白泥预涂层(PC)，
其特征在于，所述加压盘式过滤器包括用于设定含有白泥颗粒的苛化液(CL)的液位(LiqL)的单元(70s,70v)，所述液位(LiqL)高于所述旋转空心轴(11)的上表面且低于所述刮刀(30)，并且设定所述苛化液(CL)的液位(LiqL)以使得所述过滤介质的总表面的小于40％但大于10％暴露于所述压力容器(1)中的加压气相。
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