液压式柱塞泵在造纸污泥处理中的应用

目前，大型污水处理厂大都采用程控隔膜压滤机作为污泥浓缩设备，该设备对各类污泥浓缩处理的工艺适应性好，污泥处理干度可以达到50%以上，便于后续焚烧。程控隔膜压滤机通常采用螺杆泵进行强制喂料，配两台高、低压喂料用螺杆泵和一台压榨用螺杆泵，但螺杆泵存在转子和耐磨套维修成本高的实际问题，急需替代工艺方案。

2016年，我公司在山东某造纸企业8万m3/d污水处理厂进行了采用液压式柱塞泵替代高、低压喂料用螺杆泵的生产尝试，取得了良好效果。

1、设备工艺配置情况

1.1 液压式柱塞泵的性能特点

高压力泥浆输送和程控隔膜压滤机是污泥浓缩处理的关键工序，泥浆在高压高速流动时对金属件的磨损非常严重，普通流送泵不能很好的满足该工艺状况。液压式柱塞泵通过采用陶瓷柱塞，有效提高了耐磨性和设备运行寿命，已广泛应用于陶瓷、非金属、化工、矿山、污泥污水处理等领域。

该柱塞泵可分为高压泵、低压大流量泵和变量泵，同类设备又分为普通材质泵和防腐耐酸泵。高压泵适用于远距离或高扬程浆液输送；低压大流量泵适合于稳定地大量地输送浆体；变量泵则适合与各种程控隔膜压滤机配套使用。

液压式柱塞泵由一台液压站同时驱动两支液压油缸工作，如图1所示，该设备由液压系统（1）和机械系统（2）两部分组成。液压系统（1）为机械系统（2）提供动力来源，液压系统所提供的压力油通过转阀实现柱塞的自动换向，来实现液压油缸的异步动作，从而达到两条柱塞的连续泵料，并根据程控隔膜压滤机内部浆液压力自动调节瞬时泵送流量。

1.2 初始设备配置方案

该污水处理厂采用600m2程控隔膜压滤机用于污泥脱水浓缩处理，最大过滤压力为1.6MPa；低压喂料泵采用螺杆泵，流量为120m3/h，操作压力为0.6MPa，电机功率为37kW；高压喂料泵采用螺杆泵，流量为30m3/h，操作压力为1.2MPa，电机功率为18.5 kW；压榨泵采用螺杆泵，流量为15m3/h，操作压力为1.6MPa，电机功率为14/22kW。每一个工作循环周期约120-150min，污水处理量约为50-603，污水浓度在4%-6%之间。

1.3 工艺改造后设备配置方案

根据现场实际工艺状况， WET300/50液压式柱塞泵可以满足同时替代两台高、低压喂料螺杆泵的泵送流量要求。该柱塞泵的最大泵送流量为50m3/h，最大工作压力为2.0MPa，电机配套功率为30-45kW，并能够随着程控隔膜压滤机板框内部的实际浆液压力自动调节瞬时泵送流量，即：当板框内部压力低时，WET300/50液压式柱塞泵泵送能力达到最大值；当随着板框内部浆液增多、压力增大时，该柱塞泵自动降低浆液泵送速度，保护液压站电机不过载。

1.4 液压式柱塞泵配套管线要求

为保证设备的长期可靠运行，其外围配套管线安装工作非常重要，着重保证以下几点：

（1）进出口管线需要安装橡胶膨胀节，以利于减轻管线振动。

（2）进出浆口管线配自动启动闸板阀，当设备停机时，将主机与进出口管线完全分离，防止因主机吸入阀打开造成液压缸不复位，造成二次开机困难。

（3）进出口管线管径本着“前粗后细”原则，管道直径相差1英寸即可满足要求。

（4）出口管线安装单向阀，防止浆液回流，降低输送效率。

（5）根据浆液腐蚀性要求，合理选择管线材质。

2、数据对比分析

期间，该污水处理厂共有11台程控隔膜压滤机正常开机，总注浆量为1416m3，平均注浆量约为129m3；其中WET300/50液压式柱塞泵注浆量为157m3，平均注浆效率提高22%。

2.1 维护成本分析

经过近一年的生产运行测试，WET300/50液压式柱塞泵的综合维护得到有效控制，主要维修物品包括橡胶阀片8个、阀体4件、转阀3个、活塞杆1条、橡胶密封环8个和O型圈1宗，费用合计约3200。综合维护费用比螺杆泵降低85%以上。

2.2 设备试用期间发现的主要问题及处理方案

在设备生产运行测试过程中，我们也发现了一些不足，及时进行了设备改进工作：

（1）出口管线针对较大，并伴随间隔式异响。通过调整液压站系统压力保持在3.5-5MPa范围内和维持出口空气包内压缩空气容量适度等措施，防止浆液在泵送过程中出现瞬间冲击，有效解决了管线振动和噪音问题。

（2）液压站集成块上用于换向作用的转阀存在漏油现象。由于转阀最高工作压力一般为6MPa，当液压站系统压力较高时，容易造成转阀密封泄漏，我们通过在集成块上安装泄压阀的办法，将进入到转阀内的液压油压力降低到4MPa以下，从而对转阀起到良好的保护作用。

（3）冷却器腐蚀损坏，造成油水混合。由于液压油冷却器的循环冷却水使用污水厂的后处理回用水，氯离子含量较高，对铜质热交换管腐蚀性很强，造成了油冷却器损坏；通过采用SUS316L材质的翘片式冷却器后未再发生此类情况。

（4）阀体出现振裂情况。当浆液中软硬杂质较多时，一旦杂质停留在阀片与阀座密封面时，将会造成阀体振裂。通过将阀体材质由铸造铝合金调整为锻打合金钢后，解决了该问题。

WET300/50液压式柱塞泵经过近一年实际运行测试，其性能达到了生产运行要求，综合维护成本降低了85%以上，综合能耗略有下降，并具有进一步提升整体性能的改进空间，具备规模化替换螺杆泵的技术性能条件，经济效益明显。

责任编辑：葛鸿燕

校对：葛鸿燕