高压隔膜压滤机在方大特钢的应用

高压隔膜压滤机在方大特钢的应用

马爱清 ,王朝岭 ,孟兰芝

景津装备股份有限公司 山东德州 253000

摘要：方大特钢使用高压隔膜压滤机替代带式压滤机处理转炉除尘水工艺，实现了污泥转化成泥饼，含水率降至20%以内的目标，且设备无需专人值守，通过远程监控即可控制，降低了工人的劳动强度，为转炉污泥到烧结工序自用提供了应用基础，同时，也为污泥外销的清洁运输创造了条件。

关键词：污泥；泥饼；带式压滤机；板框压滤机；高压隔膜；含水率

1研究现状

方大特钢转炉炼钢采用湿法除尘工艺处理转炉烟气中产生的除尘水，2008年以前的工艺流程为：除尘水→污水槽→螺旋分离机→平台磁化器→斜板沉淀池→二次沉淀池→泥罐车→烧结污泥池，螺旋分离机分离出的粗颗粒和二次沉淀后的污泥浆均直接送烧结工序使用，污泥浆含水率为60%～90%，由于污泥浆含水率高且波动较大，造成烧结工序生产出现混料不均，易黏结、腐蚀、卡阻泥罐车和输送设备等问题。2008年对处理工艺进行了优化，将斜板沉淀工艺改为斜罐工艺，并在浓缩池后面工序增加了带式压滤机工序，对污泥浆进行压榨过滤去水，将其处理成污泥，污泥含水率为25%～40%，并在螺旋分离机和带式压滤机前采取加药凝聚复合处理。

方大特钢炼铁、炼钢工艺技术的改进，转炉污泥成分发生了较大变化，主要是污泥中锌含量急剧增加，2018年锌含量已达到3%～10%，另外，污泥中P含量上升到0.15%左右，P进入烧结矿，被带入高炉中几乎全部被还原进入炼铁环节，增加了炼铁的磷负荷，同时压滤设备的老化，压滤能力降低，。污泥中锌在烧结工序的焙烧过程被少量去除，其余在烧结矿中主要以硫化锌（ZnS）形式存在，烧结矿加入高炉后，在大于1000℃的高温区硫化锌被还原成

2问题分析及解决方案

污泥含水处理主要是在压滤过程中进行通过带式压滤机完成。压滤机作为一套机械系统，包括相应的PLC控制系统，是处理污泥的关键环节。

2.1污泥含水率高的原因分析

方大特钢于2007年投入使用带式压滤机。当初设计标准为污泥处理后含水率25%～50%，这一标准已不能满足目前的需求，另外带式压滤机设备老化，频繁出现问题，维修成本增大。因此，有必要对压滤机进行更新，或对现有带式压滤机进行大修，或重选其他压滤机。

2.2压滤机的选择

压滤机又叫脱水机，有离心过滤机、真空过滤机、加压过滤机3种。在污泥压滤方面，离心过滤机的代表是离心脱水（过滤）机，真空过滤机的代表是带式压滤机，加压过滤机的代表是厢式或板框式压滤机、叠螺式压滤机。

2.2.1离心污泥脱水（过滤）机

离心式污泥脱水机主要由转鼓、螺旋、差速系统、液位挡板、驱动系统及控制系统等组成，利用机械旋转时产生离心力，并根据离心过滤原理实现固液混合物分离。利用固液两相的密度差，在离心力的作用下，加快固相颗粒的沉降速度来实现固液分离。离心式污泥脱水机对油性、黏性污泥的处理较困难，且处理后污泥含水率高（60%～85%），还需要大量高压水冲洗滤布，因此，它广泛应用在矿物分选、化工、医药等领域，鲜有应用在炼钢污泥处理工艺中。

2.2.2带式压滤机

带式压滤机是一种连续运转的固液分离设备，主要由污泥预处理系统和带式压滤机组成。预处理系统包括絮凝加药系统、重力脱水系统，采取加药絮凝工艺的脱水机又被称为带式浓缩污泥脱水机。带式压滤机具有工艺简单、自动化过程高、连续、控制操作简便和工作过程可调节等一系列优点，常用于转炉污泥处理。

2.2.3叠螺式污泥压滤机

叠螺式污泥压滤机的应用原理是污泥在螺旋轴的带动下进行挤压脱水，由固定环、游动环相互层叠，螺旋轴贯穿其中形成过滤主体，通过重力浓缩以及污泥在推进过程中受到背压板形成的内压作用实现充分脱水，滤液从固定环和活动环所形成的滤缝中排出，泥饼从脱水部的末端排出。由于叠螺式污泥压滤机不适合处理颗粒大、硬度大的无机污泥，如金属污泥的脱水，且处理能力较小，因此，一般不用来处理炼钢除尘污泥。

2.2.4板框或厢式污泥压滤机

板框或厢式污泥压滤机是由板和框相间排列而成，在板（又叫滤板）的两侧覆有滤布，用压紧装置把板与框压紧，即在板与框之间构成压滤室。在板与框的上端中间相同部位开有小孔，压紧后成为一条通道，加压到0.2～0.4MPa的污泥，由该通道进入压滤室，滤板的表面刻有沟槽，下端有供滤液排出的孔道，滤液在压力作用下，通过滤布、沿沟槽与孔道排出滤机，使污泥脱水。滤室是板框压滤机的主要部位，主要在该部分完成脱水。钢厂普遍采用带式压滤机、板框或厢式污泥压滤机处理转炉除尘污泥。

3方案设计

方大特钢炼钢厂布置紧凑，生产节奏快，考虑到生产的连续性，因此，选择异地建新的压滤机，投入使用后再弃用老设备，实现新老设备更替。通过与企业人员技术交流及对钢厂实地考察，综合方大特钢现状和生产经验，优先考虑脱水率效果，由于受场地限制，确定采取以高压隔膜压滤机替代带式压滤机。

4应用与效果

高压隔膜压滤机主要技术指标为泥饼含水率小于20%。经过综合考虑，选用高压隔膜压滤机，型号为XMAZGFQN350/1600-U。设备主要由压滤机架、液压系统、滤板、滤布、自动拉板系统、接液液压翻板系统、自动清洗滤布装置、液压泥斗、电气控制等组成。

2021年在厂内异地（原带式压滤机旁）建设完成型号为XMAZGFQN350/1600-U的高压隔膜压滤机3台，当年年底投入使用，采取2用1备生产模式。设备投入使用后形成新的除尘水处理流程。流程中省去了带式压滤机加药工序。

经现场试验3个多月，收集了1000余组数据，经整理后发现，储泥罐泥位直接影响到压滤效果，在储泥罐泥位低于1/3时，压滤效果不稳定且泥饼含水率较高；在储泥罐泥位高于1/2时，压滤效果较为稳定。压榨时间、压榨压力与泥饼含水率成反比关系，压榨时间长、压榨压力大有利于降低泥饼含水率。据统计：储泥罐泥位高于1/2，压榨压力不低于1.35MPa，压滤时间超过80min的泥饼平均含水率为17.85%。由此，控制泥饼含水率在20%以内的较优操作条件：一是控制储泥罐泥位高于1/2；二是操作压榨压力不低于1.35MPa；三是控制压榨时间超过80min。泥饼含水率低于20%时呈块状。

5结论

主要介绍了方大特钢科技股份有限公司（简称方大特钢，下同）烟气除尘湿法处理工艺，解析了从污泥浆到污泥、泥饼的应用过程，进一步探究离心脱水（过滤）机、带式压滤机、厢式或板框式压滤机、叠螺式压滤机4种压滤机的工作原理，并对4种压滤机由厢式、板框式发展到第四代高压隔膜压滤机的压滤效果进行比较，最终选用型号为XMAZGFQN350/1600-U的高压隔膜压滤机。采取二用一备方式，通过控制储泥罐罐位高度、压榨压力和时间，使泥饼含水率低于20%，成功完成从污泥到泥饼的转变，实现了泥饼的清洁运输，并满足了客户需求，也为烧结工序自用提供了技术条件。

参考文献：

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