ekoton chamber membrane filter press

Несмотря на общую направленность компании ЭКОТОН на партнерство с муниципальными очистными сооружениями, мы активно работаем с промышленными предприятиями в вопросах изготовления оборудования не только для очистки сточных вод, но и для основных технологических линий.

В 2017 году нами было изготовлено и запущено три камерных фильтр-пресса по 170 м2 на базе 1200 плит для сахарного завода. Учитывая достаточно большие размеры (габариты оборудования — 13000 х 2500 х 2800, масса около 20 тонн), высокий уровень автоматизации и достаточно сжатые сроки изготовления и запуска – проект был достаточно крупным и интересным. Совместная работа как между отделами компании, так и с представителями заказ- чика, подрядных, монтажных организаций, привели к своевременной поставке, а затем к адаптации и пуску в условиях сезонного непрерывного производства.

Следует отметить, что камерно-мембранный фильтр-пресс, как оборудование для механического обезвоживания различных шламов, суспензий, осадков, может успешно применяться не только на промышленных предприятиях, но и на коммунальных очистных. В отличие от ленточных фильтр-прессов и дегидраторов, камерно-мембранный фильтр-пресс может обеспечить возможность получения обезвоженного осадка с высоким содержанием сухих веществ за счет высокого давления фильтрования и технологии реагентной обработки входящего осадка. Это становится наиболее актуальным в тех случаях, когда обезвоженный осадок требует дальнейшей тепловой обработки, высушивания, сжигания или известкования.

Опыт, полученный при реализации проекта на сахарном заводе, имеет большую важность для компании ЭКОТОН, решения, методики, технологии, которые были задействованы на проекте, могут и будут применяться не только на других промышленных предприятиях, но и при реализации проектов для муниципальных очистных сооружений и водоканалах.

В стандартной технологии переработки сахарной свеклы присутствует стадия так называемой дефекосатурации – очистки свекольного сока. В процессе дефекации подогретый сахарный сок перемешивается с известью, которая посредством множественных эффектов часть нежелательных примесей разрушает химически, другую часть химически связывает в слаборастворимые осадки и, наконец, основную массу нежелательных примесей физически связывает в виде плохорастворимых осадков других соединений. В результате получается суспензия, которую называют «сок 1-й сатурации». Завершающим этапом дефектосатурации является разделение сока на жидкую и твердую фазы. Так как фильтрационный осадок выводится из технологического процесса, то обеспечение экономичности и эффективности фильтрования сока 1-й сатурации явля- ется одной из важных технологических задач. Давно известно, что именно ка- мерно-мембранные фильтр-прессы позволяют обеспечить оптимальные параметры разделения.

Опыт показал, что сок 1-й сатурации целесообразно фильтровать с предварительным сгущением. В простейшем случае это может быть обычный отстойник, при больших мощностях завода сгущение осуществляется на фильтрах-сгустителях. В обоих случаях образуется суспензия с плотностью 1,16 – 1,2 г/см3 и содержанием твердого 250 – 300 г/л, которая подается на фильтр-пресс.

Перед сезоном 2017 года в компанию ЭКОТОН обратился Гороховский сахарный завод с задачей изготовления и запуска фильтр-прессов для фильтрования суспензии сока 1-й сатурации. Установленная мощность завода 8000 тонн свеклы в сутки, на сезон 2017 года планировалось перерабатывать около 6000- 6500 тонн.

Первой задачей является корректный выбор типоразмера и количества фильтр-прессов. Производительность единичного фильтр-пресса определяется свойствами суспензии – скоростью фильтрования, способностью формировать слой осадка, сопротивлением осадка; давлением фильтрования, а также поверхностью фильтрования самого фильтр-пресса. При подборе необходимого типоразмера мы дополнительно отталкиваемся от нагрузки на участок фильтрования и особенностей режима работы. Циклограмма работы фильтр-пресса при фильтровании суспензии сока 1-й сатурации состоит из трех примерно равных по длительности этапов – собственно фильтрования, промывки осадка и всех остальных операций. По этой причине целесообразно организовывать работу трех фильтр-прессов по очереди. Очевидным плюсом будет экономия на дополнительном оборудовании, так как есть возможность обеспечить работу одной общей линией подачи суспензии, а также одной общей линией промывки осадка. Также немаловажно обеспечение более плавного отбора суспензии и отвода фильтрата и фильтрационного осадка, так как одним из нюансов работы камерных фильтр-прессов является их периодический режим работы. Совместно с техническими представителями завода было решено применить 3 камерных фильтр-пресса по FK-8.170.50.H. Технические характеристики фильтр-пресса представлены в таблице 1.

Таблица 1. Технические характеристики фильтр-пресса FK-8.170.50.H

Фильтр-прессFK-8.170.50.H
Площадь поверхности фильтрования, м2170
Толщина выгружаемого осадка, мм50
Объем камерного пространства, л4 200
Максимальное давление, бар8
Максимальная температура, °С85
Тип пакета плиткамерный
Типоразмер плит1200 х 1200
Количество камер/плит78 / 79
Материал плитполипропилен
Подвеска плитверхняя
Механизм зажима плитгидроцилиндр
Привод механизма зажима плитстанция гидропривода
Усилие зажима плит, кН1 800
Материал частей, соприкасающихся с рабочими средамиполипропилен, AISI 304
Материал коллекторовAISI 304
Технологические клапанадисковые
Привод технологических клапановпневмопривод
Поддон-каплесборникAISI 304
Устройство регенерации тканиавтоматическая
Система управленияSiemens

Поверхность фильтрования определяется нагрузкой и удельной производительностью фильтрования с единицы площади. Для фильтрования суспензии сока 1-й сатурации с плотностью около 1,2 г/см3 при переработке 6000 – 6500 тонн свеклы в сутки требуется около 500 м2общей поверхности фильтрования. При решении с тремя фильт-прессами, поверхность фильтрования одного как раз будет на уровне 170 квадратных метров. Толщина выгружаемого осадка определяется исходя из соображений обеспечения максимальной производительности с учетом циклограммы работы.

Еще одна особенность применения камерно-мембранных фильтр-прессов на сахарных заводах – это разветвленная технологическая схема, включающая не только фильтрование, но и обеспечение качественной промывки осадка перед выгрузкой из фильтр-пресса. После заполнения камерного пространства фильтрационным осадком в каждом фильтр-прессе остается около 2,5 – 3 тонн фильтрата с содержанием сахара около 12-13%. Для того, чтобы нивелировать потери сахара с осадком, последний промываютаммиачной водой. В процессе операции через осадок в камерах фильтр-пресса пропускают аммиачную воду, которая постепенно замещает фильтрат в порах осадка. Конструкция клапанно-коллекторной системы фильтр-прессов ЭКОТОН предусматривает несколько вариантов отведения промывного фильтрата, выделяющегося во время промывки осадка. Окончательное решение – использование промывного фильтрата для гашения извести – было принято уже на этапе пуско-наладочных работ.

Монтаж фильтр-прессов на заводе осуществлялся перед началом сезона в августе 2017 года. Предыдущие несколько сезонов завод не работал, прошел процедуру банкротства и смены собственника. Соответственно, часть оборудования была демонтирована и вывезена, многие строительные элементы и конструкции находились в нерабочем состоянии, требующем ремонта и/или замены. Несмотря на то, что реконструкция завода началась еще весной 2016 года, к началу монтажа фильтр-прессов оставалось много незавершенных моментов даже по строительной части, не говоря уже про технологическое оборудование. Фактически, монтаж фильтр-прессов проходил одновременно со строительством площадки, прокладкой технологических клапанов, монтажом устройств удаления фильтрационного осадка. С одной стороны, подобный порядок привел к увеличенной длительности, так как на некоторых этапах необходимо было выполнять работы в определенной последовательности; с другой – на участке постоянно находилась грузоподъемная техника, была обеспечена возможность крупноузловой сборки фильтр-прессов практически без габаритных ограничений; дополнительным плюсом была возможность корректирования технологических решений, вопросов стыковки и согласования со связанным оборудованием. По этой же причине электрическую обвязку схемы было решено проводить непосредственно на заводе. Общее время работ по установке, обвязке, подключению, программированию участка фильтрования составило больше 2-х месяцев; учитывая все корректировки схемы. Необходимо отметить, что результат получен благодаря совместной работе представителей завода, Промышленной группы ЭКОТОН и монтажной организации.

Как и большинство оборудования ЭКОТОН, данные фильтр-прессы оснащены системой управления, которая позволяет проводить работу в автоматическом режиме с минимальным участием оператора. Управление осуществляется контроллером Siemens, интерфейсный модуль представлен в виде touch-панели Weinteck. Для удобства работы и обеспечения возможности подстраивать параметры цикла фильтрования при изменении свойств суспензии, управление фильтр-прессом организовано в виде набора режимов работы с возможностью гибкой настройки.

В рабочем режиме циклограмма работы разбита на ряд технологически обособленных операций, таких как: зажим и разжим фильтр-пресса, фильтрование, промывка фильтрационного осадка, просушка фильтрационного осадка, выгрузка осадка, открытие и закрытие проема. Одним из принципов построения программы управления камерными фильтр-прессами ЭКОТОН является отказ от жестких констант, прежде всего, длительностей операций; а также максимальное использование элементов обратной связи – концевых выключателей, датчиков давления, расхода.

Использование камерных фильтр-прессов ЭКОТОН для фильтрования суспензии сока 1-й сатурации на гороховском сахарном заводе

Режим настройки параметров позволяет технологу изменять значения установочных параметров, которые определяют параметры выполняемых операций. Такими параметрами являются, например, максимальные длительности операций, значения давлений суспензии, масла в системе гидропривода, расходы рабочих жидкостей.

Режим наладки предполагает возможность управления объектами фильтр-пресса и даже исполнительными механизмами по-отдельности. Данный режим используется преимущественно в процессе наладки и обслуживания.

По вполне понятным причинам, связанным со сложностью и масштабностью монтажно-строительных работ на всем заводе, пуск был осуществлен только в первой декаде октября 2017 года. Выход на стабильные технологические показатели занял несколько суток. В этот период наблюдались сильно нестабильные свойства суспензии сока 1-й сатурации, соответственно, фильтрационный осадок не всегда получался оптимального качества. Однако, фильтрат, который и является сырьем для получения сахара, по чистоте был на требуемом уровне. После приведения показателей работы предыдущих участков в штатные режимы, колебания свойств суспензии также пришли в допускаемые нормы, что положительно отразилось на формировании фильтрационного осадка, эффективности его промывки и просушки. Здесь следуетотметить, что нестабильность суспензии сока 1-й сатурации, наблюдаемая обычно в начале и конце сезона переработки сахарной свеклы, успешно нивелируется применением фильтр-прессов в мембранном исполнении. Дополнительно к остальным преимуществам мембранных плит, прессование осадка позволяет снизить его толщину для получения плотного, выгружаемого осадка.

Таблица 2. Сведенные результаты работы

ПоказательЗначение
Мощность завода8000 тонн свеклы в сутки
Фактическая переработка6300 – 6500 тонн свеклы в сутки
Режим работыкруглосуточно
Суспензиясуспензия сока 1-й сатурации
Плотность суспензии1.18 – 1.22 г/см3
Нагрузка на участок фильтрования50 - 60 м3/ч
Содержание сахара в фильтрационном осадке0.02 – 0.04 % от массы свеклы
Влажность фильтрационного осадка35 – 40 %

Параметры цикла фильтрования:

  • Зажим фильтр-пресса 3 минуты
  • Фильтрование 13-15 минут (объемсуспензии около 15 м3)
  • Промывка осадка 10 минут (объем промывной жидкости 6 м3)
  • Просушка осадка 2 минуты
  • Выгрузка осадка 5-10 минут

Сезон 2017 года продлился до середины февраля – за весь период работы было переработано около 750 000 тонн сахарной свеклы. Работа сахарного завода — работа без перерывов, выходных и возможности останавливаться на ремонты и обслуживание. В технологической линии нет более или менее важных стадий: участок фильтрования суспензии сока 1-й сатурации – только один из них.

Использование камерных фильтр-прессов ЭКОТОН для фильтрования суспензии сока 1-й сатурации на гороховском сахарном заводе

Правильный выбор типоразмера, согласование технологических решений при производстве, корректировка параметров работы при выводе на режим – все в комплексе гарантирует стабильность работы нашего звена в общей картине работы сахарного завода. За первый сезон работы фильтр-прессов не было серьезных отказов, вопросы текущего обслуживания решались в процессе работы без остановок. В конце сезона проведена консервация.