CN115040923A - 一种热风重碱过滤装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种热风重碱过滤装置及方法，装置包括：水平真空带式过滤机，用通过真空抽引使重碱晶浆液的重碱滤饼与母液进行分离，所述水平真空带式过滤机带动重碱滤饼依次通过洗涤区与干燥区；洗涤机构，设于洗涤区，用于对重碱滤饼进行洗涤；干燥机构，设于干燥区，通过负压对洗涤后的重碱滤饼进行干燥；通气机构，用于向干燥区通入高温气体以蒸发重碱滤饼的水分。本申请能够降低重碱含水量。
Description
技术领域
本发明涉及重碱过滤技术领域，具体涉及一种热风重碱过滤装置及方法。
背景技术
纯碱生产中不断的追求降低生产成本、降低综合能耗、设备运行更安全、生产过程更环保,从而促使新的工艺和设备不断应用于纯碱生产中来，对于中间产品重碱，需要对重碱晶浆液进行过滤以生产获得低水分、低盐份重碱，较低的水分对下一工段重碱煅烧生产产品轻质纯碱提高煅烧炉运行能力及节能有着极大的促进对用，根据计算和生产实践证明重碱水分每降低1%，煅烧蒸汽消耗降低约3%，对应吨碱单耗3.43Mpa蒸汽消耗减少30kg。
现有水平真空带式过滤在过滤液特性确定、设备已无操作弹性，单纯从水带真空带式过滤机操作上去调节已无法去突破更低的重碱水分的目标了。
发明内容
本发明的目的是提供一种热风重碱过滤装置及方法以进一步降低重碱含水量。
本发明解决技术问题采用的技术方案是：
一种热风重碱过滤装置，包括：
水平真空带式过滤机，用通过真空抽引使重碱晶浆液的重碱滤饼与母液进行分离，所述水平真空带式过滤机带动重碱滤饼依次通过洗涤区与干燥区；
洗涤机构，设于洗涤区，用于对重碱滤饼进行洗涤；
干燥机构，设于干燥区，通过负压对洗涤后的重碱滤饼进行干燥；
通气机构，用于向干燥区通入高温气体以蒸发重碱滤饼的水分。
进一步的，所述热风重碱过滤装置还包括气液分离器，所述气液分离器用于重碱晶浆液的过滤液进行气液分离，以分离出含氨尾气，所述含氨尾气部分通入所述通气机构作为高温气体蒸发重碱滤饼的水分。
进一步的，所述洗涤机构包括洗水高位槽、MI气液分离器及洗水气液分离器；
洗水高位槽流出洗水作为重碱滤饼第二段清洗的洗水；
MI气液分离器将滤液分离出过滤尾气及洗后滤液，过滤尾气为含氨尾气；
洗水气液分离器将洗水分离出洗后液及含氨尾气，洗后液进入综合回收塔下的洗后液储桶，经洗后液泵送至过滤洗后液高位槽作为过滤机的第一段清洗的洗水。
进一步的，通气机构包括净氨器、离心压缩机、排放口、气液分离器、给气覆盖罩；
净氨器通入净氨洗水以对含氨尾气进行洗涤回收其中的氨，
含氨尾气经洗涤后回收其中大部分的氨，经离心压缩机作用部分从排放口排出，其他部分含氨尾气通过气液分离器作用，去除液体，分离液体后的含氨尾气进入给气覆盖罩，通入至水平真空带式过滤机内。
进一步的，给气覆盖罩包括均风板，均风板设于给气覆盖罩下口，所述均风板为多孔通风板，以使重碱滤饼上方气流分布均匀。
进一步的，所述通气机构的给气量略大于水平真空带式过滤机抽真空当量。
进一步的，所述高温气体温度大于80℃。
本申请还提供一种热风重碱过滤方法，包括：
通过水平真空带式过滤机对重碱晶浆液的重碱滤饼与母液进行分离；
对重碱滤饼进行洗涤；
对重碱滤饼进行干燥，并通入高温气体以蒸发重碱滤饼的水分。
进一步的，在步骤对重碱滤饼进行洗涤中，将滤液及洗水分离出含氨尾气，含氨尾气作为高温气体蒸发重碱滤饼的水分。
进一步的，所述高温气体温度大于80℃。
本发明具有以下优点：
1.通过在干燥段加入高温空气加强了滤饼中滤液的分离实现重碱滤饼更低的水分。
2. 利用有组织排放含氨尾气作为高温空气，不需要额外的热能，最终排放的尾气含氨量更低。
3. 通过给气覆盖罩能够实现热风气流均匀稳定。
附图说明
图1是本发明一优选实施例的一种热风重碱过滤装置的结构示意图；
图2是热风重碱过滤装置的给气覆盖罩的结构示意图；
图3是给气覆盖罩的俯视图。
附图标记说明：
1、水平真空带式过滤机；2、滤布；3、皮带；4、皮带主动轮、5、重碱下料溜槽；6、重碱晶浆液；7、布料器；8、给气覆盖罩；9、MI气液分离器；10、洗水气液分离器；11、MI液；12、洗后液；13、洗后液储桶；14、去水平真空带式过滤机一道洗水；15、过滤尾气；16：净氨器；17、净氨洗水；18、洗涤尾气；19、离心压缩机进口含氨尾气；20、离心压缩机；21、离心压缩机进口含氨尾气；22、气液分离器；23、含氨尾气循环气；24、有组织尾气排放口；8、给气覆盖罩；8-1、均风板；8-2、给气覆盖罩下口；8-1-a、通风气孔。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相正对地重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
请结合参阅图1，本发明提供一种热风重碱过滤装置，包括水平真空带式过滤机1。
水平真空带式过滤机1用于移动重碱晶浆液6并通过真空抽引使重碱晶浆液6的重碱滤饼与重碱母液进行分离，所述水平真空带式过滤机带动重碱滤饼依次通过洗涤区与干燥区。
所述水平真空带式过滤机1包括移动组件、滤布2、下料溜槽5、真空组件、布料器7。
重碱晶浆液6通过布料器7进入移动组件。
滤布2用于承载重碱晶浆液。移动组件用于移动重碱滤饼至下料溜槽5进行下料。真空组件覆盖移动组件，以在重碱晶浆液移动过程中全程对其进行真空抽引使重碱滤饼与母液进行分离。
移动组件为皮带式传送件，其包括皮带3、皮带主动轮4、从动轮、驱动件等。
重碱晶浆液经过真空抽引形成重碱滤饼与滤液。
洗涤机构设于洗涤区，为所述移动组件的前部区域，用于对分离出的重碱滤饼进行洗涤。
洗涤机构分别对重碱滤饼进行第一段清洗及第二段清洗。
洗涤机构包括洗水高位槽、MI气液分离器9及洗水气液分离器10。洗水高位槽流出洗水作为第二段清洗的洗水。
MI气液分离器9将滤液分离出过滤尾气15及洗后滤液（MI液）11。过滤尾气15为含氨尾气。
洗水气液分离器10将洗水分离出洗后液12及过滤尾气15。
洗后液12进入综合回收塔下的洗后液储桶13，形成去水平真空带式过滤机一道洗水14，经洗后液泵送至过滤洗后液高位槽作为过滤机的第一段清洗的洗水。
干燥机构设于干燥区，为所述移动组件的后部区域，用于对洗涤后的重碱滤饼进行干燥。干燥机构为真空干燥。干燥机构通过为负压抽引，负压抽气抽湿，气流从滤饼上方穿过滤饼穿过滤布穿过皮带的多孔，通过真空管、气液分离器，降低滤饼水份。
通气机构用于给位于干燥机构处的重碱滤饼通高温含氨尾气以降低重碱滤饼水分。
通气机构包括净氨器16、离心压缩机20、有组织尾气排放口24、气液分离器22、给气覆盖罩8。
净氨器16通入净氨洗水17以对过滤尾气15进行洗涤回收其中的氨。
过滤尾气15经洗涤后回收其中大部分的氨，形成洗涤尾气18经离心压缩机19作用形成离心压缩机进口含氨尾气21大部分从有组织尾气排放口24排出。
其他部分洗涤尾气18作为含氨尾气循环气23进入给气覆盖罩8，通入至水平真空带式过滤机1内。含氨尾气循环气23的给气量略大于水平真空带式过滤机吨碱真空当量。具体在一实施例中，抽真空的量为24000m³/h，含氨尾气循环气量范围24000~30000m³/h。
离心压缩机进口含氨尾气21的温度仍然较高。在一实施例中，含氨尾气出口温度为137℃。
含氨尾气循环气的热量对重碱滤饼表面持续给予微正压热气流渗透到滤饼重碱空隙间促进重碱滤饼含水量蒸发降低重碱滤饼水份。
给气覆盖罩8连接含氨尾气循环气23。给气覆盖罩8包括均风板8-1，均风板8-1设于给气覆盖罩下口8-2，均风板设有多个通风气孔8-1-a。
本发明还提供一种热风重碱过滤方法，包括：
通过水平真空带式过滤机对重碱晶浆液的重碱滤饼与母液进行分离；
对重碱滤饼进行洗涤；
对重碱滤饼进行干燥，并通入高温气体以蒸发重碱滤饼的水分。
进一步的，在步骤对重碱滤饼进行洗涤中，将滤液及洗水分离出含氨尾气，含氨尾气作为高温气体蒸发重碱滤饼的水分。
高温空气对降低重碱滤饼含水量相关数据核算如下：
水平带式真空过滤机近似可看为恒压过滤，适应过滤速率方程：
ｄV/ｄt＝ Ａ2*ΔP*(１－ｍｃ)/(μ*ρ*ｃ*ｒ*（Ｖ+V0))
对上式积分，可得，(Ｖ＋Ｖ0)２ ＝ 2(１-ｍ*ｃ)Ａ2*ΔP(ｔ＋ｔ0)/(μ*ρ*ｃ*ｒ)
式中：ΔP为过滤压强差，单位为Pa；ｒ为单位重量滤饼的平均质量比阻，单位为m/kg；ｍ为滤饼的干湿重量比；Ｖ为过滤体积，单位为m³；ｔ为过滤时间，单位为ｓ；μ为滤液黏度，单位为Pa.s；ρ为滤液密度，单位为ｋg/ｍ３；Ａ为过滤面积，单位为ｍ２;ｃ为滤液中固体物质的质量分率。
即可通过增大推动力ΔP来降低滤饼水份；
干燥段适应干燥公式：
W=L*(H2-H1) ；
其中各字母代表：L：通过滤饼层绝干空气的量；
H2：离开滤饼层时空气湿度 kg/kg绝干空气；
H1：进入滤饼层前空气湿度 kg/kg绝干空气；
w1:目前滤饼水份,w2:改造后滤饼水份；
标干气量：52,000m³/h（实测值）；带滤机作业面积：65㎡；滤布转动线速度：17m/min；带滤机干燥段长度：10m；干燥面积：30㎡。
干燥段滤饼上方空气总需求量（标况）：52,000*30/65=24,000 m³/h。
气流温度取20℃，其水蒸气饱和蒸气压为2.3388Kpa，绝干空气密度1.205kg/h，设定通过滤饼后空气得到饱和状态，可通过H=0.622*φPs/（P总-Ps）,φ=100%时， d=14.69g/kg绝干空气 ；φ为相对湿度。
当t=20℃，Φ=100%， d=14.69g/kg绝干空气,
绝干空气最大吸水量：14.68*1.205*24,000/1,000=424.5kg；
目前带式过滤机按设计负荷G=125吨纯碱/h核算,其含水量L=G/（1-w1）-G=125/(1-16%)-125=23.81 t/h，即通过绝干空气达到饱和时，重碱水份可降低到w3=（23.81-0.4245）/（125+23.81-0.4245）=15.8%
当t=40℃，φ=100%时，d=48.48g/kg绝干空气 ；
同理计算得重碱水份最大可降低至15.1%；
③当气流温度80℃，φ=100%时，d=559.835g/kg绝干空气 ；
同理计算得重碱水份最大可降低至5.7%；
④当气流温度80℃，φ=50%时，其水蒸气饱和蒸气压为47.373 Kpa ；根据公式H=0.622*φPs/（P总-Ps）,得H=0.1898，根据W=L*H，L=5.8962t 计算w3=（23.81-5.8962）/（ 125+23.81-5.8962）=15.8%
同理计算得重碱水份最大可降低至12.5%；
⑤ 当气流温度80℃，φ=33%时,同理计算得重碱水份可降低到14%。
综上，通过核算分析，气流温度至少为80℃，通过对热源分析及经济分析，最适宜做热源的是压缩工序离心压缩机出口有组织排放含氨尾气，其主要指标：烟气压力P=100.38Kpa、温度t=137℃、流量Q=80,000m³/h、含湿量4.5%；该尾气排放口目前就设置于碳滤工序采取直接排空，距离过滤工序约30m，利于气源温度的维持，施工费用低、工程量小便于施工，即有利于改善环境减少含氨尾气排放总量，同时，可以利用其高温热源对废热进行回收利用，约80,000m³/h,碳化过滤尾气排放减少约30,000m³/h的排放量，氨得到回收利用，对于有组织排放尾气总量得到进一步降低，其中环保排放限值15m排放口排放速率4.9kg/h,40m排放口环保限值35kg/h，目前实测排放速率2.2kg/h；根据过滤尾气排放量降低37.5%核算，排放速率将降低为0.825kg/h，按年运行8,000小时核算，减排量为8,000*（2.2-0.825）=11t/a，为加强回收及离心机压缩机进口尾气降温净氨洗水量相对不回收含氨尾气给重碱蒸发水分需要相应增加37.5%或更多，以确保尾气中氨得到洗涤回收尾气出口实测值不高于0.825kg/h及离心压缩机进口尾气温度不高于目前离心压缩机进气设计温度38℃为宜。
联碱系统生产运行负荷100%，三台水平真空带式过滤机运行，运行真空度为-35Kpa，过滤液总量为1，200m³/h，通过测算推导当气流温度80℃，φ=33%时,同理计算得重碱水份可降低到14%，实际含氨尾气循环气进入滤饼层时温度会更高约110℃，更有利滤饼层水份的蒸发，再由滤饼层下方真空抽引带走，更利于水份降低。
2、为测试本发明效果，工艺进行同原理简化、对装置进行缩放以验证效果；对干燥区域制作在外形相同同比例缩小，覆盖给气罩，选取滤饼干燥段中间部分，长度10m、宽度0.3m，实验面积为3m³，根据现有发明装置及各数据同等缩放，实验气体选取临近设备的压缩空气，气量为750m³/h，温度为常温、压力为0.6Mpa，气源为现空分装置供工厂气，覆盖给气罩前段管道设置减压阀以保障重碱滤饼上方给气为微正压状态；净测试气量700~800m³/h,重碱水份由装置使用前周均值16.5%降低到14.6%，气源温度远低于现由有组织排放含氨尾气温度，因此，投用后预计完全可以达到预设目标。
3、有组织排放尾气排放量由80,000m³/h降低至50,000m³/h，含氨尾气循环气量30,000m³/h，含氨尾气排放速率将至0.825kg/h，实现年回收氨11t。
4、重碱水份降低2%，可测算重碱煅烧所需中压蒸汽耗气量减少60kg/吨纯碱，我司装置产能100万吨纯碱/年，根据中压蒸汽成本核算预计年实现经济效益1,400余万元。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种热风重碱过滤装置，其特征在于，包括：
水平真空带式过滤机，用通过真空抽引使重碱晶浆液的重碱滤饼与母液进行分离，所述水平真空带式过滤机带动重碱滤饼依次通过洗涤区与干燥区；
洗涤机构，设于洗涤区，用于对重碱滤饼进行洗涤；
干燥机构，设于干燥区，通过负压对洗涤后的重碱滤饼进行干燥；
通气机构，用于向干燥区通入高温气体以蒸发重碱滤饼的水分。
2.如权利要求1所述的一种热风重碱过滤装置，其特征在于，所述热风重碱过滤装置还包括气液分离器，所述气液分离器用于重碱晶浆液的过滤液进行气液分离，以分离出含氨尾气，所述含氨尾气部分通入所述通气机构作为高温气体蒸发重碱滤饼的水分。
3.如权利要求2所述的一种热风重碱过滤装置，其特征在于，所述洗涤机构包括洗水高位槽、MI气液分离器及洗水气液分离器；
洗水高位槽流出洗水作为重碱滤饼第二段清洗的洗水；
MI气液分离器将滤液分离出过滤尾气及洗后滤液，过滤尾气为含氨尾气；
洗水气液分离器将洗水分离出洗后液及含氨尾气，洗后液进入综合回收塔下的洗后液储桶，经洗后液泵送至过滤洗后液高位槽作为过滤机的第一段清洗的洗水。
4.如权利要求3所述的一种热风重碱过滤装置，其特征在于，通气机构包括净氨器、离心压缩机、有组织尾气排放口、给气覆盖罩；
净氨器通入净氨洗水以对含氨尾气进行洗涤回收其中的氨，
含氨尾气经洗涤后回收其中大部分的氨，经离心压缩机作用部分从有组织尾气排放口排出，其他部分含氨尾气进入给气覆盖罩，通入至水平真空带式过滤机内。
5.如权利要求1所述的一种热风重碱过滤装置，其特征在于，给气覆盖罩包括均风板，均风板设于给气覆盖罩下口，所述均风板为多孔通风板，以使重碱滤饼上方气流分布均匀。
6.如权利要求1所述的一种热风重碱过滤装置，其特征在于，所述通气机构的给气量略大于水平真空带式过滤机抽真空当量。
7.如权利要求1所述的一种热风重碱过滤装置，其特征在于，所述高温气体温度大于80℃。
8.一种热风重碱过滤方法，其特征在于，包括：
通过水平真空带式过滤机对重碱晶浆液的重碱滤饼与母液进行分离；
对重碱滤饼进行洗涤；
对重碱滤饼进行干燥，并通入高温气体以蒸发重碱滤饼的水分。
9.如权利要求8所述的一种热风重碱过滤方法，其特征在于，
在步骤对重碱滤饼进行洗涤中，将滤液及洗水分离出含氨尾气，含氨尾气作为高温气体蒸发重碱滤饼的水分。
10.如权利要求8所述的一种热风重碱过滤方法，其特征在于，所述高温气体温度大于80℃。
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