水刺工艺中砂式过滤器的设计

水刺工艺中砂式过滤器的设计

水刺法利用高速和高压水流对纤网进行影响，使纤维相互包裹和包裹，达到加固纤网的目的。欣龙控股(集团)股份有限公司1995年引进国内第一条水刺生产线,1998年引进国内和亚洲第一条木浆复合水刺生产线,两条生产线的水刺设备均由法国ICBT公司制造。水刺机主要由水处理系统和纤网加固系统两部分组成。由于纤网的加固是依靠从针板喷出的很细的高压水流对纤网进行穿刺来实现的,水针板孔径一般为0.08～0.12mm,所以水刺工艺对水的要求很高,水处理是水刺生产的关键环节。水刺工艺中的水处理系统主要由水的过滤、循环、增压、回收等装置组成,过滤一般都采用多级水过滤并应用不同的过滤手段,最终要滤去直径小至20μm的杂质。原引进普通水刺生产线和木浆复合水刺生产线的水循环过滤工艺流程分别示于图1和图2。的过滤和净化,以满足生产要求。为此,在每条生产线上增加了一套气浮设备,初步解决了棉纤维和木浆复合生产中存在的问题。使用气浮设备对于去除循环水中的大颗粒悬浮物非常有效,使水的浊度达到了3NTU以下,但是对于比较小的悬浮粒子仍不能拦截,使后道的过滤介质负担很重,还没有从根本上解决问题。只有通过砂滤的方法才能拦截小的悬浮粒子,在设计和制作了静态砂式过滤器后彻底地解决了水刺循环水的过滤质量问题。1石英形布水器砂式过滤器是在水处理系统进行絮凝之后的一种机械净化设备。内部设有过滤专用的水帽(锥形布水器),用不同粒径的石英砂作为主要过滤载体,主要用以去除水中悬浮的颗粒状杂质和其他形状的固体物,可达到净化循环水的效果(对固体悬浮物和短纤维素纤维的过滤特别有效)。砂式过滤器不需要另加动力,进水、出水、反冲洗及排污等全部依靠水力作用。2主要技术要求的开发在设计砂式过滤器时首先要确定需要处理的水量和过滤精度。2.1全球设计根据需处理的水量和过滤精度等技术要求进行整体结构设计,主要是单个砂式过滤器的处理量、过滤器数量、排布和连接方式等。2.2罐设计2.2.1体直径根据每个过滤器的处理水量设计罐体的直径,可参照表1进行选择。2.2.2罐的高度罐体高度包括滤料高度、进水部分高度和出水部分高度。(1)材料高度根据过滤精度和水量确定滤料高度。(2)静流絮凝时间进水缓冲空间的主要作用是将进水在整个过滤平面内均匀分配、充分稳流和絮凝。根据水刺生产工艺对水质要求比较高,前道工序又是气浮设备,产生的絮凝物比较多等因素,设计稳流絮凝时间应适当加长。但絮凝时间越长,要求空间越大,制造成本越高。综合上述因素设计进水缓冲空间容积,即可确定进水部分高度。(3)废水区高度出水空间的主要作用是将过滤后的水集中排出,反冲洗时将反冲水在整个过滤平面内均匀分配。一般选择罐体半球型封头高度即可。2.2.3墙很厚考虑到反冲洗时有压缩空气输入,整个砂式过滤器的罐体设计应按压力容器计算,由此推算出罐体的壁厚。2.2.4砂式过滤器为了保证水在砂式过滤器内沿滤料表面均匀分布,减少水的湍流,不产生涡流,增强絮凝效果,进水部分应采用合理的布水器设计,保证进水在整个过滤平面内水流分布均匀,同时要考虑砂式过滤器在反冲洗时易于排除滤料表面截流的杂质和絮凝物等。2.2.5均衡不乱层过滤底部水帽分布板应采用合理的设计结构,设计时水帽分布板按水流状态进行均匀分布,避免乱层,使过滤运行时水流均衡,不产生偏流,有效利用过滤面积,同时考虑分布板的强度。水帽选用水处理常用的聚氨酯水帽,缝隙尺寸应在保证滤料不通过的前提下越大越好,以保证水流顺利通过。2.3滤料的选择一般使用石英砂作为滤料,根据过滤精度和处理水量选择滤料粒径。按粒径适当分层,从上至下粒径依次增大。2.4材料选择砂滤罐及所有管道材质均为不锈钢材料。2.5其他设计2.5.1排污管道的设计为了增加反冲时的排污力度,在滤料平面上方设计专门的排污管道。排污管道直径要大于反冲时的进水管道直径;高度和排污口设计要适宜,既能排除污物,又不会将滤料带走。2.5.2管道和管口的设计进水管道根据流量设计,出水管道要不小于进水管道,反冲进水管道可以和出水管道设计在一起。管道上要安装水流量计,考虑到过滤后的水比较清澈,所以流量计一般安装在出水管道;进出水口要安装压力表或压差计,根据压差确定反冲洗的时间;反冲洗的管路上要加空压管道,因为反冲洗时最好加入压缩空气,以增强反冲效果。2.5.3人类的孔为了便于操作和维修,在罐的底部和上部要设计人孔。2.5.4观察视野窗口为了便于观察过滤界面的情况及反冲洗时的效果,应设计观察视窗窗口,一般设计成长方形,在滤料过滤面的中间,既可看到滤料的情况,又能看到杂质及悬浮物的堆积情况。该窗口对观察设备运行情况很有帮助。2.5.5空气消除过滤器顶部应设有排气孔。2.6其他技术(1)反清洗流量根据滤料高度和冲洗时间确定,一般为处理水量的1～2倍。(2)再次过滤水的时间视冲洗效果确定。(3)反清洗周期根据使用时的实际情况而定,可以定时反冲洗,也可以根据进出水压差反冲洗。3复合水刺生产线水循环过滤系统改造后的普通水刺生产线水循环过滤系统增加了静态砂滤装置,取消了8台芯式过滤器;木浆复合水刺生产线水循环过滤系统增加了静态砂滤装置,取消了动态过滤器。工艺流程分别示于图3和图4。4应用效果4.1循环水外观特征从生产棉产品和木浆复合产品的情况看,增加了砂式过滤器的水处理系统,能够完全满足该工艺对循环水水质的要求。改造前循环水外观半透明,呈现乳白色,浑浊,偶有肉眼可见颗粒,浊度8,固体悬浮物35SS;改造后循环水外观清澈,透明,无肉眼可见颗粒,浊度<2,固体悬浮物16SS。4.2果差,水针板堵塞改造前由于循环水水质差,过滤系统过滤效果差,导致水针板极易堵塞。为保证产品质量,员工不得不进行高强度的劳动,使用砂滤后员工劳动强度大幅度降低(表2)。4.3水刺产生的污迹(1)使用砂滤后,水针板基本不堵塞,布面整体外观明显改善,布面无稀路、不起毛、更加平整。(2)改造后没有水刺所产生的污迹。改造前由于管道内壁脏,常有从水针头表面或在更换水针板时从水针头腔内掉下的大量黄色污物,使布面出现污迹。(3)改造后调试品大幅度降低。改造前由于每次停机后再次开机,布面有稀密路,更换水针板时会造成较多的调试品。(4)产品合格率从改造前的96.8%提高到改造后的98.8%。4.4机械磨损、干扰损失(1)由于循环水质大幅度改善,对水针板的保养极其有利,大大延长了水针板的使用寿命。由于水针板更换次数减少,清冼水针板的次数相应减少,从而减少了在更换清冼水针板过程中的机械磨损。又因水中的细小颗粒减少,没有较多的颗粒杂质冲刷和磨损水针板的针孔,针孔不易变形,延长了水针板的使用寿命。(2)由于水针板更换次数减少,水针头的夹紧装置动作次数减少,使装置故障减少,密封件使用周期延长,水针头夹紧装置运行更加稳定。(3)使用砂式过滤器后,取消了芯式过滤器,不会出现因滤芯堵塞造成供水不足而导致的高压泵柱塞及单向阀的磨损。(4)使用砂式过滤器后,过滤负荷降低,过滤袋不易堵,透水性能好,有利于节能和延长设备使用寿命。4.5减少对滤料的消耗使用砂式过滤器后,水处理效果明显改善,降低了过滤布等滤料的使用量,成本大幅降低,每年节约滤料费用50多万元。4.6节约能源使用砂式过滤器后,水质变好,原过滤系统阻力变小,电机负荷变小,节约能源;水的循环使用周期变长,生产过程排水量减少,使用水量大幅度减少,一般每天节水至少60t。5产品质量和生产能力