隨著濃海水項目的進(jìn)一步實施利用，濃海水的使用量不斷增加，致使鹽泥量不斷加大。已有的鹽泥壓濾系統(tǒng)已滿足不了生產(chǎn)所需要的處理能力，增加新的臥螺離心機(jī)工藝處理流程，是達(dá)到生產(chǎn)工藝處理要求與現(xiàn)有生產(chǎn)能力相匹配的必然途徑。

1 工藝方案的確定

1.1 主體設(shè)備的確定

原有鹽泥壓濾設(shè)備為板框壓濾機(jī)，其處理能力約為20m3/h，濃海水使用量的增加，需要增加處理鹽泥量大概為200m3/h（考慮將來改建擴(kuò)建，相應(yīng)地增加出了富裕量）。經(jīng)計算，需要新增相同的板框壓濾機(jī)為20臺左右。根據(jù)壓濾工序現(xiàn)有廠房及設(shè)備布置狀況，增加20臺板框壓濾機(jī)已沒有安裝位置。并且，板框式壓濾機(jī)在生產(chǎn)運行中也存在著種種弊端，如濾框給料口容易堵塞，濾餅不易取出，不能連續(xù)運行，處理量小，工作壓力很低，而且普通材質(zhì)方板不耐壓、易破板，濾布消耗大，板框很難做到無人值守，濾布常常需要人工清理，耗費了大量的人力和物力等。臥螺離心機(jī)占用空間小，能連續(xù)穩(wěn)定運行。經(jīng)過對臥螺離心機(jī)進(jìn)行調(diào)研和現(xiàn)場試驗，能夠?qū)υ摴镜囊淮嘻}泥進(jìn)行處理，并且處理效果較好。每臺臥螺離心機(jī)折合鹽泥處理能力約為100m3/h，僅需2臺就能達(dá)到增產(chǎn)后的生產(chǎn)處理能力。

所以確定，選用臥螺離心機(jī)作為處理一次鹽泥的主體設(shè)備。

1.2 工藝流程的設(shè)計

新的生產(chǎn)工藝流程為：在不增加鹽泥入料泵的基礎(chǔ)上，利用原DN300的一次鹽泥總管，通過在總管原有中間隔斷閥門的兩側(cè)各甩出一條分支管路，兩條分支管路并成一條鹽泥總管，作為新增工藝的鹽泥進(jìn)料總管。之所以從原有閥門的兩側(cè)做兩處支管是因為在滿足故障生產(chǎn)不停車的要求下，可以切斷閥門單側(cè)進(jìn)泥，不會對整個生產(chǎn)系統(tǒng)造成影響。進(jìn)泥總管將鹽泥送入鹽泥緩沖罐，進(jìn)入兩臺臥螺離心機(jī)。新增設(shè)的絮凝劑添加系統(tǒng)，將配置好的助劑送入助劑儲桶，通過助劑輸送泵送入鹽泥緩沖罐，在緩沖罐內(nèi)，助劑和鹽泥在充分混合初步沉淀后進(jìn)入臥螺離心機(jī)。處理后的濾液排出匯入原2根DN700的離心液總管（離心液總管為14臺壓濾機(jī)的自流濾液總管路）。新增臥螺離心機(jī)的下料皮帶分別接入堿渣皮帶和鹽泥皮帶，使濾餅既能通過堿渣皮帶運出，又能通過鹽泥皮帶運走。引用海水作為絮凝劑添加系統(tǒng)的溶液用水，地下水作為離心機(jī)冷卻和沖洗水用水。

1.3 設(shè)備訂貨參數(shù)設(shè)計

1.3.1 離心機(jī)訂貨條件

鹽泥介質(zhì)成分為NaCl：88.56kg/m3；Mg(OH)₂：38.53kg/m3；CaCO₃：19.92kg/m3；CaSO₄·2H₂O：43.49kg/m3。介質(zhì)溫度為25～50℃，介質(zhì)密度為1200kg/m3，pH：9.3。

為了滿足生產(chǎn)所需的處理能力，需訂購2臺處理能力＞9t/h（干基計）的臥式螺旋卸料沉降式離心機(jī)。離心機(jī)為逆流臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)，離心機(jī)主要是由螺旋體、轉(zhuǎn)鼓與液壓差速器三個關(guān)鍵部件組成。在主驅(qū)動電機(jī)帶動下進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)從而形成離心力，由于離心力的作用，物料中密度大的固體顆粒物沉積在轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)壁上，工作時螺旋體通過液壓差速器驅(qū)動與轉(zhuǎn)鼓作不等速的相對運動，螺旋體不斷將沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上的固體顆粒物刮下來并從排渣口排出，分離后的清液經(jīng)過螺旋體螺旋內(nèi)液層通道從轉(zhuǎn)鼓溢流口排出。從而實現(xiàn)固液分離過程。

1.3.2 絮凝劑添加裝置訂貨條件

根據(jù)臥螺離心機(jī)的工作原理，只有讓鹽泥固液絮凝分離效果才會更好，因此投入了聚丙烯酰胺進(jìn)行助沉。通過對聚丙烯酰胺鹽水溶液的實驗證明，處理200m3/h鹽泥所需助劑量為25m3/h。考慮現(xiàn)場位置，確定采用2臺套絮凝劑添加裝置，則每臺套的處理能力要達(dá)到12.5m3/h。設(shè)計數(shù)據(jù)如下：

1.3.3 助劑泵選型

輸送介質(zhì)的物理化學(xué)性能直接影響泵的性能、材料和構(gòu)造，是選型時需要考慮的重要因素。本項目中輸送的介質(zhì)為聚丙烯酰胺溶液，如果采用離心泵，離心泵是由于在葉輪的高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力的作用下，將水提向高處的。聚丙烯酰胺是一種水溶性線型高分子物質(zhì)，因此在離心泵葉片高速運轉(zhuǎn)下產(chǎn)生較大離心力會將其高分子鏈結(jié)構(gòu)破壞，以及產(chǎn)生熱量也會對其高分子鏈結(jié)構(gòu)不同程度的破壞，無法達(dá)到添加藥品處理的效果。如果采用容積泵，容積泵的工作原理是依靠工作元件在泵缸內(nèi)作往復(fù)或回轉(zhuǎn)運動，使工作容積交替的增大和縮小，以實現(xiàn)液體的吸入和排出，這就不會對聚丙烯酰胺的高分子鏈結(jié)構(gòu)造成影響。其次，離心泵雖然可以調(diào)節(jié)流量，但不能準(zhǔn)確調(diào)節(jié)，不能隨著需藥量的大小而控制其流量大小，會不同程度的損耗聚丙烯酰胺的使用量。很顯然，不適宜使用離心泵輸送聚丙烯酰胺的水溶液，適宜使用螺桿泵。

因此，本項目確定使用螺桿泵。螺桿泵的使用環(huán)境：壓濾廠房；介質(zhì)為含聚丙烯酰胺（PAM）的鹽水溶液（濃度2‰）；介質(zhì)溫度5～50℃；介質(zhì)密度1200kg/m3；流量25m3/h；揚程40m。

2 設(shè)備平面布置圖設(shè)計

設(shè)備布置設(shè)計中應(yīng)考慮生產(chǎn)工藝對設(shè)備布置的要求、安全技術(shù)對設(shè)備布置的要求、操作條件對設(shè)備布置的要求、設(shè)備安裝、檢修對設(shè)備布置的要求、廠房建筑對設(shè)備布置的要求等因素。

2.1 臥螺離心機(jī)

為了便于操作及節(jié)省空間，將新增的兩臺臥螺離心機(jī)安裝于離心機(jī)廠房原8#鹽泥壓濾機(jī)位置。

2.2 絮凝劑添加裝置

為了合理充分利用已有現(xiàn)場的實際空間，想利用原碳酸鈣離心機(jī)東南側(cè)預(yù)留的離心機(jī)基礎(chǔ)作為兩臺套絮凝劑添加裝置的基礎(chǔ)。

2.3 螺桿泵

兩臺螺桿泵安裝于壓濾主廠房一層已有助劑桶北側(cè)、助劑桶與二次濾液桶中間的地面上。

3 儀表及控制方式的設(shè)計

3.1 流量計設(shè)計

此公益流程中設(shè)置流量計4個。新增流量計，一個用于DN200的鹽泥進(jìn)料總管，一個用于DN80的助劑管路，另外兩個設(shè)置于DN100的新增臥螺離心機(jī)鹽泥進(jìn)泥管（此處兩個流量計由臥螺離心機(jī)設(shè)備廠家提供）。鹽泥總管上的流量計主要介質(zhì)成分為一次鹽泥，密度為1200kg/m3，溫度為30～50℃，介質(zhì)壓力0.4～0.6MPa，流量正常是范圍為150～200m3/h，安裝于DN200的20#材質(zhì)管路上。助劑管路上的流量計主要介質(zhì)成分為聚丙烯酰胺鹽水溶液，密度為1200kg/m3，溫度為30～50℃，介質(zhì)壓力0.35～0.4MPa，流量正常是范圍為20～30m3/h，安裝于DN80的316L材質(zhì)管路上。流量計流量顯示接入DSC操作系統(tǒng)中。

3.2 調(diào)節(jié)閥的設(shè)計

此工藝流程中設(shè)置調(diào)節(jié)閥2個，用于從鹽泥緩沖罐出料至離心機(jī)進(jìn)料前的管段上的進(jìn)料調(diào)節(jié)。進(jìn)料管路主要介質(zhì)成分為一次鹽泥、助劑混合泥，密度為1200kg/m3，溫度為30～50℃，介質(zhì)壓力0.35～0.4MPa，流量正常是范圍為90～110m3/h，安裝于DN150的20#材質(zhì)管路上。調(diào)節(jié)閥閥前壓力0.35～0.4MPa，閥后壓力0.05MPa，故障時調(diào)節(jié)閥全開。調(diào)節(jié)閥開度接入DCS操作系統(tǒng)中。

3.3 螺桿泵控制方式的設(shè)計

兩臺助劑螺桿泵一開一備，設(shè)備位號為J8018A、J8018B，型號為J70-1，配套電機(jī)為Y132M-4/7.5kW。現(xiàn)場要求啟動、停止、電流指示、運行指示。DCS要求電流指示、運行指示。同時，由于螺桿泵本身不能調(diào)節(jié)其流量，故兩臺泵均要求變頻控制，通過變頻控制助劑流量。

4 管道的設(shè)計

4.1 進(jìn)泥總管路的設(shè)計

利用原DN300的鹽泥總管，通過在總管原有閥門的兩側(cè)甩出兩條分支為DN150管路后并成一條DN200鹽泥總管，作為新增工藝的鹽泥進(jìn)泥總管。根據(jù)管道布置的一般要求，鹽泥進(jìn)泥總管因從壓濾主廠房北側(cè)墻外原有管路上甩出，此處管道較多，環(huán)境復(fù)雜，為了避免管路在安裝時出現(xiàn)“氣袋”、“口袋”和“盲腸”，兩條進(jìn)泥分支總管采用向上偏北45°角的方式做甩頭。在進(jìn)泥管線進(jìn)入鹽泥緩沖罐前，為了避免管路擋門、擋窗，在主廠房北側(cè)二樓樓層地面上方墻壁上開孔，DN200的進(jìn)泥總管穿墻進(jìn)入設(shè)置在減排壓濾主廠房二樓原8#壓濾機(jī)處的鹽泥緩沖罐，管路貼地面敷設(shè)安裝。

4.2 離心機(jī)進(jìn)泥管路的設(shè)計

鹽泥緩沖罐下進(jìn)上出將鹽泥通過DN200鹽泥緩沖罐出泥管路壓入兩臺臥螺離心機(jī)，因為輸送的介質(zhì)為鹽泥，為便于檢修清理，管路中不采用彎頭管件，一律用三通代替，不連接管路的三通一端用法蘭蓋盲斷。在進(jìn)入兩臺臥螺離心機(jī)之前，引入臥螺離心機(jī)的進(jìn)泥管路分支為DN150。因進(jìn)入臥螺離心機(jī)前的流量計和調(diào)節(jié)閥管徑均為DN100，故將DN150的分支管路在進(jìn)入臥螺離心機(jī)之前變?yōu)?span style="font-family: Arial;">DN100的進(jìn)泥管路。為了滿足管路敷設(shè)既美觀又便于施工，鹽泥緩沖罐安裝位置要求保障出口管路在出口至進(jìn)入臥螺離心機(jī)前管路都是直線敷設(shè)，這就要求鹽泥緩沖罐在基礎(chǔ)施工時位置要準(zhǔn)確。

4.3 離心機(jī)濾液管路的設(shè)計

經(jīng)過離心機(jī)處理后，通過離心機(jī)泥水分離閥，將離心機(jī)固相通過堿渣或鹽泥皮帶運出。濾液通過DN200的濾液管路排出匯入原DN700的離心液總管。隨著離心機(jī)的連續(xù)運行，離心機(jī)固相中會存留部分濾液，故采用DN200管路連接固相與液相，坡度為i=0.005，坡向液相管路。

4.4 助劑管路、地下水管路及絮凝劑溶解用海水管路的設(shè)計

助劑管路、地下水管路和絮凝劑用海水管路的敷設(shè)安裝，則充分考慮了不妨礙設(shè)備和管件、閥門的檢修。新增設(shè)兩臺套絮凝劑添加系統(tǒng)，將配置好的助劑通過DN65的出藥管路送入助劑儲罐，通過助劑輸送泵輸出的DN80的助劑管路送入鹽泥緩沖罐，助劑切線進(jìn)入鹽泥緩沖罐，使助劑和鹽泥在鹽泥緩沖罐內(nèi)充分反應(yīng)沉淀后進(jìn)入臥螺離心機(jī)。在符合設(shè)備沖洗水、冷卻水水質(zhì)和現(xiàn)場條件就近原則的要求下，從廠房原有DN80的地下水管路中甩出DN80地下水管路作為離心機(jī)冷卻和沖洗水用水。為了合理利用水資源，在滿足配制要求的前提條件下，引用海水作為絮凝劑添加系統(tǒng)的溶液用水。從DN100的海水管路中，引出DN80的海水管路與原試驗用助劑裝置的DN100的進(jìn)水管路相連。兩種水源在連接處設(shè)有各自的控制閥門，隨生產(chǎn)情況控制各種水源的用量。此設(shè)計還避免了其中一種水源在出現(xiàn)事故時能夠利用另一種水源作為助劑溶解用水，做到即使在故障時不停助劑的生產(chǎn)要求。兩臺套助劑裝置的溶液進(jìn)水分支管路為DN40。

所有管路在敷設(shè)時都設(shè)有一定的坡度，坡度方向均為順介質(zhì)流動方向，地下水和海水管路坡度為i=0.003，助劑和鹽泥管路坡度i=0.005。