截至2018年底，我國煤制乙二醇產能約為347萬t/a，通遼金煤化工有限公司(簡稱通遼金煤)建設的全球首套年產20萬t煤制乙二醇示范裝置于2009年投產運行。該示范裝置的氣化工藝采用恩德爐，產生的廢水中含有煤氣洗滌和除塵系統帶來的粉塵，有一定量的碳酸鈣、NH3和含硫的酸性污染物，這些廢水經過加藥、沉降濃縮后，進行壓濾處理，處理后的清水循環利用，濾餅作為固體廢棄物處理。因此壓濾機就成為恩德爐系統的關鍵設備，其穩定高效的運行是恩德爐連續運行的保障，也是煤制乙二醇工藝正常運行的關鍵所在。通遼金煤恩德爐廢水污泥處理系統采用3臺KM250/1600型快速隔膜壓濾機，運行至今，逐漸暴露出各種問題：故障率升高，運行穩定性差，不能滿足現有的生產能力需求。因此，急需分析其問題并進行改進，以提高壓濾機運行穩定性。
一、問題梳理
壓濾過程本身是一種過濾行為，一般認為影響壓濾機高效過濾的因素有：壓濾工藝、物料本身的過濾性能和所要求的產品水分等，影響其穩定運行的因素一般為壓濾機自身的結構特性和易損件的耐受特性等，如壓緊時濾板的密封性、高壓力過濾時濾板濾布的耐磨性等。綜合現場實際情況，通遼金煤決定從壓濾工藝、過濾元件、結構防腐等方面進行問題梳理。
1.1 壓濾工藝
1.1.1 入料系統
該壓濾機采用單一泵送入料，渣漿泵流量為250m3/h，揚程為75m，對于這種入料質量分數不足10%、≤0.045mm極細顆粒物質量分數超過80%的煤泥水而言，該入料方式存在較大問題，即在入料初期壓力過高，濾餅層難以形成，增加了穿濾的煤泥量，造成濾液水長期渾濁，有時甚至入料3min壓濾機還在穿濾;而且這種方式導致濾布表面的濾餅層非常致密，致使后續料漿脫水緩慢，最終形成夾心濾餅，從而大大降低了過濾效率。另外，由于通遼金煤化工選擇的原料煤為褐煤，其黏土礦物含量高，在煤氣化過程中，大量黏土顆粒分散在廢水中，壓濾造成相當一部分顆粒嵌入濾布縫隙中，使濾布和濾餅黏合力變大，脫餅困難，導致單循環時間變長，且濾布再生困難，降低了濾布使用壽命。這也是目前壓濾機循環時間長、濾餅水分偏高的主要原因之一。
1.1.2 隔膜壓榨
由于多種原因，造成該壓濾機壓榨風管中充滿煤泥，導致無法進行隔膜壓榨，因此現有壓濾工藝只是作為廂式壓濾機在用，濾餅脫水效率低，循環時間長，產能低下。
1.2 過濾元件選擇
1.2.1 濾板選擇
壓濾機的隔膜濾板選用聚丙烯芯板+橡膠隔膜片的組合，橡膠隔膜片采用中心孔固定，排水處采用多孔蓋結構。由于多孔蓋是塑料材質，在大流量反復沖刷情況下容易損壞，一旦損壞，就會扎破濾布；而且，人工更換濾板時也容易忘記加裝多孔蓋，進一步加劇了濾布破損的可能。一旦濾布破損，煤泥水就會進入隔膜片和濾板芯板之間，進而逆向進入壓榨管路系統，使得壓榨風管內部充滿煤泥。
1.2.2 濾布選擇
壓濾機濾布的選擇直接決定著過濾效果的好壞，由于濾布是柔性過濾材料，因此一般不采用類似篩網的目數來表示，而是采用透氣率來表示，透氣率越大，則說明可透過顆粒越大。由于無法根據粒度分析數據直接決定濾布的選型，很多企業選擇濾布時往往根據經驗判斷，產生了不小的誤差，因此，濾布選型必須由試驗來定，而濾布的材質和編織方法則可根據物料本身的酸堿特性和磨蝕特性進行選擇。
1.3 結構腐蝕
多數壓濾機廠家都有固定的結構強度設計、計算方法，但在處理煤泥水時多數沒有考慮防腐，而且即使考慮防腐，也多數是考慮與物料直接接觸部分的防腐，如入料管、閥門等。而恩德爐污泥壓濾過程中需要考慮的防腐不僅是液體防腐，還有氣體腐蝕，如NH3、H2S等，這些腐蝕性氣體在溫度40℃左右的物料中極易揮發出來，造成車間內霧氣、酸氣、氨氣并存，對結構腐蝕嚴重，尤其是大梁滑軌、濾板滾輪、鏈條等部件。
二、解決方案
2.1 調整壓濾入料工藝
目前，應用廣泛的入料工藝有變頻入料技術、高位二級入料技術、高低壓雙泵入料技術等。這些入料方式的共同特點是將入料初期壓力降低，流量保持不變，當濾餅層形成后，再恢復至額定轉速，提高壓力，進行脫水。
考慮到現場空間條件和成本因素，入料工藝的改進采用加裝小回流管方式，即在入料管上加裝1個小直徑的回流管，分流一部分物料回攪拌桶，進而起到降低入料壓力的效果。
2.2 更換隔膜濾板，恢復隔膜壓榨工序
采用整體式隔膜濾板，杜絕隔膜壓榨氣路內進煤泥水，恢復隔膜壓榨工序，進一步降低濾餅水分，縮短循環時間。
2.3 試驗確定濾布選型
采用試驗法進行濾布選型。試驗原理：先試選一種濾布鋪設在裝置內，將料漿倒入，之后通入恒定壓力的壓縮空氣，料漿在壓力作用下，液體部分透過濾布排出，固體部分被攔截在濾布上，直至氣流吹通濾餅為止。記錄過濾氣壓、過濾時間、穿濾時間、濾液體積，吹通后需檢測濾餅含水率、濾液含固率。小型加壓過濾試驗裝置原理圖見圖1。根據試驗結果試選其他型號的濾布，重復上述步驟。最終選擇濾液含固率低、吹通時間短且壓力較低的濾布類型。
試驗裝置為一個圓筒形裝置，頂部預留一個進氣孔，外接儲氣罐，底部為可拆卸的網狀結構，能夠鋪設濾布。過濾面積為19.6cm2。
此次試驗選取了4種不同透氣率的濾布和原機濾布進行了過濾試驗，不同濾布過濾試驗結果見表1。
根據表1可知，隨著濾布透氣率的增大，過濾時間顯著減少，穿濾時間逐漸增長，濾餅含水率(1-濾餅含固率)逐漸降低，濾液含固率逐漸增大。當濾布透氣率為200L/(m2·s)時，幾乎不發生穿濾，濾液含固率小于0.01%，即說明這種濾布過于致密，且此時的過濾時間也最長，為68s，若選擇此濾布，壓濾機的循環時間必然很長;而濾布透氣率為400L/(m2·s)時，濾液含固率則高達0.82%，穿濾時間最長，達到10s，說明濾布過于稀疏，穿濾的顆粒物較多，若選擇此濾布，壓濾機的濾液跑黑水時間必然很長，且濾液無法實現循環利用。由表1中原機濾布的試驗結果可知，其過濾情況與濾布4試驗[透氣率為400L/(m2·s)]結果類似，這進一步驗證了原機濾布透氣率過大，導致壓濾機穿濾時間過長。
從表1濾布2、濾布3試驗結果可知，當濾布透氣率為250L/(m2·s)和300L/(m2·s)時，過濾效果相差不大，但采用濾布3的濾液含固率較高，考慮到小型試驗效果放大到大型壓濾機時可能造成的誤差，因此，此次最終選擇透氣率為250L/(m2·s)的濾布。
2.4 對結構件進行防腐處理
對大部分結構件進行材質改造和升級。如固定板、活動壓板、大梁和大梁支腿等采用不銹鋼304包覆;大梁導軌、濾板連接圓環鏈、傳動鏈條、電控柜外殼和傳動鏈護罩等采用304不銹鋼制作;大梁支腿、固定板支腿和活動板支腿采用加厚鋼板;并對濾板滾輪進行改進，由碳鋼滾輪改為聚丙烯滾輪。
三、應用效果
經過方案論證，通遼金煤首先對其中1臺KM250/1600型快速隔膜壓濾機進行技改，自2018年5月初完成技改，至今已運行16個月，其運行效果優于另外兩臺，技改前后隔膜壓濾機運行情況對比見表2。
由表2可知，經過技改，KM250/1600型壓濾機的效率明顯提升，單循環時間由18min縮短至15min，濾餅水分降低5%左右，濾布消耗僅為改造前的1/3，濾板的消耗明顯降低，近1年尚未損壞，由于濾布、濾板損壞而造成的停機時間大幅度縮減，進而提高了日均運行次數，最終實現了壓濾機產能滿足生產運行。
四、結論及建議
經過改進，通遼金煤煤制乙二醇恩德爐廢水處理系統壓濾機的工作效率明顯提升，濾餅水分降低，事故率降低。但此次入料系統的改造并不徹底，采用加裝回流管方式雖然使入料初期壓力減小，但同時也使流量減小，這也是循環時間相差較小的主要原因，建議采用變頻入料方式。此外，包不銹鋼的部件并不能完全杜絕腐蝕性氣體的滲入，尤其是螺栓連接處、地腳螺栓處等連接縫隙處，建議采用防腐涂層處理。建議每天在壓濾機工作完成后及時進行濾布清洗和設備清掃，去除殘渣碎屑，保持壓濾機清潔狀態。(來源：北京中礦艾可沃特科技有限公司)
