Ứng dụng bơm bùn trong ngành công nghiệp giấy: Điều kiện quy trình, lựa chọn bơm và khả năng tương thích vật liệu

Ngành công nghiệp sản xuất giấy không chỉ đơn thuần là khâu chuẩn bị bột giấy và sản xuất giấy. Các quy trình như xử lý nguyên liệu thô, sàng lọc bột giấy, xử lý nước thải, vận chuyển bùn thải và chế biến chất độn khoáng đều liên quan đến việc di chuyển chất lỏng chứa chất rắn lơ lửng, các hạt mài mòn hoặc vật liệu dạng sợi.

Trong các ứng dụng này, bơm ly tâm bùn có thể đóng vai trò quan trọng trong việc vận chuyển chất lỏng chứa chất mài mòn và chất rắn. Tuy nhiên, không phải mọi loại bột giấy hoặc chất lỏng trong quy trình đều phù hợp với bơm bùn thông thường. Việc lựa chọn đúng phụ thuộc vào các đặc tính của môi chất, bao gồm nồng độ chất rắn, kích thước hạt, đặc tính sợi, độ mài mòn, tính ăn mòn và độ nhớt.

Bài viết này xem xét các ứng dụng của bơm bùn trong ngành công nghiệp giấy, các loại môi chất xử lý nào phù hợp để bơm bùn, và cách lựa chọn loại bơm, vật liệu đầu bơm và hệ thống làm kín phù hợp.

1. Tại sao máy bơm bùn được sử dụng trong ngành công nghiệp giấy?

Các nhà máy giấy xử lý nhiều loại chất lỏng khác nhau trong quá trình sản xuất. Một số chứa nước tương đối sạch và các sợi ngắn, trong khi những loại khác lại chứa cát, các hạt khoáng chất, mảnh vỏ cây, cặn sợi và bùn thải.

Các vật liệu rắn này có thể gây mài mòn, tắc nghẽn và làm giảm hiệu suất bơm nếu lựa chọn máy bơm không phù hợp.

Máy bơm nước thông thường có thể không phù hợp với các chất lỏng chứa lượng lớn chất rắn mài mòn. Ngược lại, máy bơm bùn được thiết kế với các bộ phận thủy lực chắc chắn và vật liệu chống mài mòn để xử lý các hỗn hợp rắn-lỏng đòi hỏi khắt khe.

Các đặc điểm điển hình có thể cần đến máy bơm bùn bao gồm:

• Các hạt rắn lơ lửng có thể gây mài mòn.

• Cát, sạn và các chất bẩn cứng khác.

• Các vật liệu gốc khoáng như canxi cacbonat và cao lanh.

• Nước thải chứa cặn xơ và tạp chất rắn.

• Bùn có độ chảy và đặc tính hạt phù hợp.

Mục đích chính của việc sử dụng bơm bùn trong các ứng dụng này là để duy trì khả năng xử lý chất rắn đáng tin cậy đồng thời giảm thiểu chi phí bảo trì do hao mòn và thời gian ngừng hoạt động ngoài kế hoạch.

2. Các ứng dụng chính của bơm bùn trong ngành công nghiệp giấy

Tính phù hợp của bơm bùn phụ thuộc vào quy trình và đặc tính của môi chất được vận chuyển. Các ứng dụng sau đây đáng được xem xét.

2.1 Sàng lọc bột giấy và loại bỏ cặn

Trong quá trình chuẩn bị và sàng lọc bột giấy, các vật liệu không mong muốn như cát, sạn và các chất gây ô nhiễm nặng khác có thể lẫn vào quy trình.

Các hạt này có thể gây hư hại cho các bộ phận của máy bơm thông thường, đặc biệt là cánh quạt và vỏ máy.

Có thể xem xét sử dụng máy bơm bùn công suất lớn để vận chuyển các dòng chất thải có chứa chất mài mòn và các chất lỏng chứa chất rắn phù hợp từ các quy trình sàng lọc và làm sạch.

Khi lựa chọn máy bơm cho ứng dụng này, các kỹ sư cần cân nhắc:

• Nồng độ cát và sạn.

• Kích thước hạt tối đa.

• Độ cứng và độ mài mòn của hạt.

• Thành phần chất xơ và khả năng bị rối.

• Lưu lượng và áp suất xả cần thiết.

Đối với các chất lỏng chứa một lượng đáng kể các sợi dài, một loại bơm được thiết kế đặc biệt để xử lý bột giấy có thể phù hợp hơn so với một loại bơm bùn khai thác mỏ thông thường.

2.2 Xử lý nước thải nhà máy giấy

Xử lý nước thải là một trong những lĩnh vực ứng dụng tiềm năng của máy bơm bùn trong các nhà máy giấy.

Nước thải sản xuất giấy có thể chứa các mảnh sợi, chất độn, chất rắn lơ lửng, cát và các chất cặn bã khác từ quá trình sản xuất. Tùy thuộc vào giai đoạn xử lý, những chất này có thể tạo ra điều kiện mài mòn bên trong hệ thống bơm.

Máy bơm bùn có thể được sử dụng để vận chuyển:

• Nước thải chứa chất rắn lơ lửng.

• Các chất rắn lắng đọng và cặn bẩn.

• Nước thải chứa chất xơ với đặc tính dòng chảy phù hợp.

• Bùn mài mòn và cặn dư công nghiệp.

Việc lựa chọn máy bơm cần dựa trên hàm lượng chất rắn thực tế, kích thước hạt, thành phần hóa học của nước thải và điều kiện vận hành.

Đối với nước thải có hàm lượng chất rắn thấp và ít vật liệu mài mòn, máy bơm nước thải thông thường có thể tiết kiệm chi phí hơn. Máy bơm bùn trở nên phù hợp hơn khi các hạt rắn và sự mài mòn là những vấn đề đáng quan tâm.

2.3 Việc chuyển bùn trong hệ thống xử lý nước thải nhà máy giấy

Bùn thải được tạo ra trong các giai đoạn khác nhau của quá trình xử lý nước thải, bao gồm quá trình lắng đọng và các quá trình tách chất rắn-lỏng khác.

Tính chất của bùn có thể thay đổi đáng kể tùy thuộc vào quy trình xử lý. Một số loại bùn tương đối loãng và dễ bơm, trong khi các loại khác có nồng độ chất rắn cao hơn, độ nhớt lớn hơn và hành vi dòng chảy phức tạp hơn.

Máy bơm ly tâm chuyên dụng cho bùn có thể phù hợp với một số nhiệm vụ vận chuyển bùn khi môi trường có độ chảy tốt và không chứa quá nhiều sợi dài hoặc chất rắn quá khổ.

Trước khi lựa chọn máy bơm, cần đánh giá các thông số sau:

• Nồng độ chất rắn tổng cộng.

• Mật độ và độ nhớt của bùn.

• Hàm lượng chất xơ và hạt.

• Nhiệt độ và thành phần hóa học.

• Lưu lượng yêu cầu và tổng cột áp động.

Đối với bùn có độ nhớt cao hoặc không chảy, bơm thể tích dương có thể phù hợp hơn so với bơm ly tâm chuyên dụng cho bùn.

2.4 Xử lý cát, sạn và chất thải công nghiệp

Cát và các hạt cứng khác có thể xâm nhập vào hệ thống nhà máy giấy thông qua quá trình chuẩn bị nguyên liệu thô, tuần hoàn nước và các hoạt động làm sạch trong quá trình sản xuất.

Các hạt này có thể tích tụ trong các hố thu gom, bể chứa và hệ thống tách.

Khi cần vận chuyển các vật liệu như vậy, máy bơm bùn công suất lớn có thể là giải pháp phù hợp, miễn là kích thước và nồng độ hạt nằm trong giới hạn thủy lực và cơ khí của máy bơm.

Đối với các ứng dụng liên quan đến các hạt rắn lớn hơn, có thể xem xét sử dụng bơm kiểu sỏi. Việc lựa chọn loại bơm này cần tính đến kích thước hạt tối đa, trọng lượng riêng, lưu lượng yêu cầu và điều kiện hút sẵn có.

2.5 Sự chuyển giao chất độn khoáng và vật liệu phủ

Quá trình sản xuất giấy sử dụng các nguyên liệu khoáng như canxi cacbonat và cao lanh để cải thiện các đặc tính của giấy, bao gồm độ sáng, độ mịn và khả năng in ấn.

Các vật liệu này thường được xử lý dưới dạng huyền phù lỏng.

Vì các hạt khoáng có thể gây mài mòn, việc lựa chọn bơm cần xem xét kích thước hạt, nồng độ, độ cứng và khả năng tương thích hóa học của chúng với vật liệu tiếp xúc với chất lỏng trong bơm.

Máy bơm bùn có thể được đánh giá cho một số ứng dụng vận chuyển chất độn khoáng, đặc biệt là trong trường hợp mài mòn là mối quan ngại lớn.

Tuy nhiên, không phải tất cả các vật liệu phủ đều phù hợp với máy bơm ly tâm bùn thông thường. Các lớp phủ có độ nhớt cao, dung dịch tinh bột và các công thức hóa học chuyên dụng có thể yêu cầu các công nghệ bơm khác.

3. Những loại bùn trong ngành công nghiệp giấy nào phù hợp với bơm bùn ly tâm?

Sự hiện diện của chất rắn không phải là yếu tố duy nhất quyết định xem máy bơm bùn có phù hợp hay không.

Các yếu tố quan trọng nhất là tính chất vật lý và hóa học của môi trường.

Cần phải phân biệt rõ ràng giữa hỗn hợp khoáng mài mòn và huyền phù bột giấy dạng sợi.

Máy bơm bùn công suất lớn thông thường chủ yếu được thiết kế để xử lý các hạt rắn và hỗn hợp mài mòn. Máy bơm bột giấy chuyên dụng được thiết kế dựa trên đặc tính dòng chảy và yêu cầu xử lý sợi của bột giấy.

Do đó, không nên tự động lựa chọn máy bơm bùn cho mọi ứng dụng nhà máy giấy liên quan đến bột giấy hoặc sợi.

4. Cách chọn bơm bùn phù hợp cho ứng dụng nhà máy giấy

Sau khi xác nhận môi trường phù hợp cho việc bơm bùn ly tâm, bước tiếp theo là xác định cấu hình bơm.

4.1 Chọn loại bơm phù hợp với điều kiện lắp đặt và vận hành

Các ứng dụng khác nhau trong nhà máy giấy đòi hỏi cấu trúc bơm khác nhau.

Máy bơm bùn nằm ngang

Máy bơm bùn công suất lớn nằm ngang thường được sử dụng trong các đường ống công nghiệp, vận chuyển nước thải, bùn mài mòn và các nhiệm vụ bơm liên tục khác.

Dòng sản phẩm AH/AHR phù hợp để đánh giá các ứng dụng liên quan đến hỗn hợp rắn-lỏng có tính mài mòn, với cấu hình đầu tiếp xúc bằng kim loại hoặc chất đàn hồi được lựa chọn tùy thuộc vào môi trường.

Máy bơm sỏi

Đối với các ứng dụng liên quan đến các hạt rắn lớn hơn, cát, sạn hoặc cặn dư thô trong quá trình sản xuất, có thể xem xét sử dụng máy bơm sỏi.

Dòng bơm G/GH được thiết kế cho các ứng dụng xử lý chất rắn đòi hỏi khắt khe. Kích thước hạt tối đa và điều kiện lưu lượng yêu cầu phải được kiểm tra đối với từng mẫu bơm cụ thể.

Máy bơm chìm thẳng đứng

Tại những nơi chất lỏng trong quá trình sản xuất tích tụ trong các hố, bể chứa hoặc bể ngầm, máy bơm chìm thẳng đứng có thể là một giải pháp thay thế cho các hệ thống lắp đặt nằm ngang.

Dòng sản phẩm SP/SV có thể được đánh giá cho các ứng dụng xử lý chất rắn ngâm trong chất lỏng.

Dòng SP không yêu cầu phớt trục thông thường hoặc hệ thống làm mát bằng nước cho phớt trục bên ngoài, do đó rất hữu ích cho một số ứng dụng trong bể chứa.

Việc lựa chọn cuối cùng cũng cần xem xét mực nước, độ sâu ngập, sự tích tụ chất rắn và khả năng các sợi bị rối.

4.2 Xem xét nồng độ chất rắn, kích thước hạt và đặc tính của sợi

Nồng độ chất rắn là một thông số lựa chọn quan trọng, nhưng không nên xem xét nó một cách độc lập.

Hai loại bùn có cùng nồng độ chất rắn có thể có đặc tính bơm rất khác nhau vì kích thước hạt, hình dạng hạt, mật độ và hàm lượng chất xơ của chúng khác nhau.

Ví dụ:

• Nước thải chứa cát cần chú trọng đến khả năng chống mài mòn và khả năng lưu thông các hạt.

• Các huyền phù khoáng chất mịn cần xem xét đến nồng độ chất rắn, độ nhớt và độ mài mòn.

• Nước thải chứa chất xơ cần được chú ý đến đường dẫn của cánh quạt và khả năng tích tụ chất xơ.

• Bột giấy có nồng độ chất xơ cao có thể cần đến thiết bị bơm bột giấy chuyên dụng.

Nên lựa chọn máy bơm dựa trên môi chất thực tế chứ không phải dựa trên phân loại nồng độ chung.

4.3 Tính toán lưu lượng yêu cầu và tổng cột áp động

Lưu lượng yêu cầu và cột áp động tổng cộng là những thông số cơ bản để lựa chọn máy bơm.

Các kỹ sư nên cân nhắc:

• Lưu lượng vận hành yêu cầu.

• Chiều cao nâng tĩnh.

• Chiều dài và đường kính của đường ống.

• Tổn thất do ma sát và sức cản cục bộ.

• Số lượng các đoạn uốn cong, van và phụ kiện.

• Những thay đổi trong điều kiện hoạt động.

Đối với hỗn hợp bùn mài mòn, vận tốc dòng chảy trong đường ống phải đủ để ngăn chặn sự lắng đọng của các hạt không mong muốn, nhưng vận tốc quá cao có thể làm tăng sự mài mòn và tiêu thụ năng lượng.

Điểm vận hành của bơm cần được đánh giá dựa trên đường cong hiệu suất thực tế của hệ thống chứ không chỉ được lựa chọn dựa trên lưu lượng danh nghĩa của bơm.

5. Cách lựa chọn vật liệu ướt cho hỗn hợp giấy trong nhà máy giấy

Việc lựa chọn vật liệu là rất quan trọng vì chất lỏng trong quy trình sản xuất giấy có thể chứa các chất rắn mài mòn, hóa chất ăn mòn, hoặc cả hai.

Vật liệu phù hợp phụ thuộc vào cơ chế hỏng hóc chủ yếu.

5.1 Hợp kim crom cao

Gang thép trắng hàm lượng crom cao thường được sử dụng cho các bộ phận của bơm bùn tiếp xúc với các hạt khoáng mài mòn.

Phương pháp này có thể được xem xét cho các ứng dụng liên quan đến:

• Cát và sạn.

• Các hạt khoáng chất cứng.

• Nước thải có tính ăn mòn.

• Một số loại huyền phù chất độn khoáng.

Hợp kim crom cao có khả năng chống mài mòn tốt, nhưng nó không phải là giải pháp toàn diện cho môi trường có tính ăn mòn hóa học.

Khả năng chống ăn mòn của nó phải được kiểm tra dựa trên môi trường, nhiệt độ và thành phần hóa học thực tế.

5.2 Cao su tự nhiên và các chất đàn hồi khác

Các bộ phận của bơm bùn có lớp lót cao su có thể được xem xét cho một số ứng dụng nhất định liên quan đến các hạt mịn và điều kiện hóa học phù hợp.

Chúng có thể phù hợp với một số loại nước thải có hạt mịn và bùn khoáng.

Tuy nhiên, khả năng tương thích của cao su phụ thuộc vào kích thước hạt, hình dạng hạt, nhiệt độ và sự tiếp xúc với hóa chất.

Các hạt thô hoặc sắc nhọn, nhiệt độ cao và các hóa chất không tương thích có thể hạn chế việc sử dụng vật liệu đàn hồi.

5.3 Thép không gỉ và hợp kim chống ăn mòn

Một số chất lỏng trong quy trình sản xuất giấy có chứa các hóa chất có tính axit hoặc kiềm, clorua và các chất ăn mòn khác.

Trong các ứng dụng này, khả năng chống ăn mòn phải được đánh giá song song với khả năng chống mài mòn.

Thép không gỉ, thép không gỉ song pha và các hợp kim chống ăn mòn khác có thể được xem xét tùy thuộc vào:

• Giá trị pH.

• Nồng độ clorua.

• Nhiệt độ hoạt động.

• Thành phần hóa học.

• Điều kiện oxy hóa hoặc khử.

Đối với các chất lỏng có cả tính chất mài mòn và ăn mòn, việc lựa chọn vật liệu cần dựa trên sự kết hợp giữa cơ chế mài mòn và ăn mòn.

Không nên cho rằng cùng một loại vật liệu phù hợp cho tất cả các loại nước thải nhà máy giấy, nước thải đen, nước thải xanh hoặc các dòng sản phẩm của quá trình tẩy trắng.

6. Lựa chọn phương án bố trí gioăng phớt trục phù hợp

Cần lựa chọn phương án bố trí gioăng làm kín phù hợp với môi chất, áp suất hoạt động, nhiệt độ và yêu cầu bảo trì.

6.1 Niêm phong tuyến

Các loại gioăng làm kín thường được sử dụng trong các ứng dụng bơm bùn công suất lớn.

Ưu điểm của chúng bao gồm cấu tạo tương đối đơn giản và bảo trì thuận tiện.

Tuy nhiên, nhìn chung, các vòng đệm kín cần được súc rửa hoặc bôi trơn đúng cách để kiểm soát rò rỉ và giảm mài mòn ống lót trục.

Đối với nước thải nhà máy giấy và bùn chứa chất mài mòn, hệ thống xả rửa cần được thiết kế phù hợp với hàm lượng chất rắn thực tế và điều kiện vận hành.

6.2 Phớt cơ khí

Các loại phớt cơ khí có thể giảm thiểu rò rỉ và phù hợp với các ứng dụng yêu cầu hiệu suất làm kín được kiểm soát.

Tuy nhiên, các hạt lơ lửng, sợi và chất rắn mài mòn có thể ảnh hưởng đến bề mặt tiếp xúc của vật liệu làm kín.

Do đó, vật liệu làm kín, hệ thống xả và hệ thống phụ trợ phải được lựa chọn cẩn thận.

6.3 Phớt cơ khí kép

Đối với một số ứng dụng dễ bị ăn mòn hoặc nhạy cảm với môi trường, có thể xem xét sử dụng gioăng cơ khí kép kết hợp với hệ thống chất lỏng đệm hoặc lớp chắn phù hợp.

Cách bố trí này có thể giúp kiểm soát rò rỉ tốt hơn, nhưng cũng đòi hỏi phải có thiết bị phụ trợ và hệ thống giám sát phù hợp.

Việc lựa chọn giữa gioăng làm kín và gioăng cơ khí nên dựa trên điều kiện vận hành thực tế chứ không phải dựa trên giả định rằng một loại gioăng làm kín nào đó luôn ưu việt hơn.

Đối với máy bơm chìm thẳng đứng, cần kiểm tra hệ thống làm kín trục sao cho phù hợp với thiết kế cụ thể của máy bơm. Ví dụ, dòng SP không yêu cầu hệ thống làm kín trục thông thường.

7. Các vấn đề thường gặp do lựa chọn bơm bùn không chính xác

Việc lựa chọn bơm không phù hợp có thể dẫn đến chi phí bảo trì cao hơn, hiệu quả sản xuất giảm và thời gian ngừng hoạt động ngoài dự kiến.

Các vấn đề thường gặp bao gồm:

Sự mài mòn quá mức của cánh quạt và lớp lót

Hiện tượng này có thể xảy ra khi các hạt mài mòn có nồng độ cao hơn hoặc cứng hơn so với dự kiến ​​ban đầu, hoặc khi máy bơm hoạt động trong điều kiện thủy lực không phù hợp.

Tích tụ và tắc nghẽn chất xơ

Nếu máy bơm không được thiết kế cho môi trường dạng sợi, các sợi dài có thể bị vướng vào cánh quạt hoặc tích tụ trong các đường dẫn hẹp.

Tốc độ dòng chảy không đủ

Việc lựa chọn kích thước bơm không chính xác, đánh giá thấp sức cản của đường ống hoặc không tính đến các đặc tính của bùn có thể dẫn đến lưu lượng thực tế không đủ.

Rò rỉ niêm phong

Xả nước không đầy đủ, các hạt mài mòn, lựa chọn gioăng không phù hợp hoặc điều kiện vận hành không thích hợp có thể đẩy nhanh quá trình mài mòn gioăng.

Tiêu thụ năng lượng cao

Máy bơm quá khổ, vận hành không đúng điểm hiệu suất tối ưu và sức cản đường ống quá lớn có thể làm tăng chi phí vận hành.

Để tránh những vấn đề này, việc lựa chọn bơm cần dựa trên dữ liệu quy trình chính xác và các đặc tính thực tế của môi chất được vận chuyển.

8. Cần những thông tin gì để lựa chọn máy bơm bùn trong nhà máy giấy?

Khi yêu cầu báo giá máy bơm bùn, việc cung cấp đầy đủ thông tin vận hành sẽ giúp nhà sản xuất đánh giá ứng dụng và đề xuất cấu hình phù hợp.

Thông tin sau đây đặc biệt quan trọng:

Đối với các ứng dụng liên quan đến các hạt mài mòn, độ cứng và hình dạng của hạt cũng rất hữu ích.

Đối với môi trường dạng sợi, cần làm rõ chiều dài sợi và khả năng bị rối của chúng.

Đối với các chất lỏng có tính ăn mòn, thành phần hóa học và nhiệt độ hoạt động là yếu tố thiết yếu để lựa chọn vật liệu tiếp xúc với chất lỏng và phương án làm kín phù hợp.

9. Giải pháp bơm bùn CNSME cho ngành công nghiệp giấy

CNSME PUMP chuyên sản xuất bơm ly tâm vận chuyển bùn công suất lớn và các phụ tùng thay thế cho các ứng dụng công nghiệp đòi hỏi cao.

Đối với ngành công nghiệp giấy, các giải pháp bơm của CNSME có thể được đánh giá cho các nhiệm vụ quy trình cụ thể liên quan đến nước thải có tính mài mòn, chất lỏng chứa cát, bùn phù hợp và vận chuyển bùn khoáng.

Tùy thuộc vào điều kiện vận hành và yêu cầu lắp đặt, có thể xem xét các dòng sản phẩm sau:

• AH/AHR Máy bơm bùn nằm ngang Dùng cho hỗn hợp rắn-lỏng có tính mài mòn và nước thải công nghiệp.

• Máy bơm sỏi G/GH: Dành cho các ứng dụng liên quan đến các hạt rắn lớn và yêu cầu xử lý chất rắn khắt khe.

• Máy bơm chìm thẳng đứng SP/SV: Dùng để bơm chìm từ các hố thu gom, bể chứa và bể chứa chất lỏng có chứa chất rắn phù hợp.

Có nhiều cấu hình đầu tiếp xúc với chất lỏng bằng kim loại và chất đàn hồi khác nhau, phù hợp với các điều kiện mài mòn khác nhau, tùy thuộc vào khả năng tương thích hóa học và yêu cầu ứng dụng.

Đối với bột giấy sợi dài, bột giấy có độ đặc cao, lớp phủ có độ nhớt cao và chất lỏng xử lý có tính ăn mòn hóa học, cần phải xem xét kỹ lưỡng ứng dụng để xác định xem máy bơm ly tâm bùn thông thường có phù hợp hay cần thiết bị bơm chuyên dụng.

Bằng cách hiểu rõ môi trường và điều kiện vận hành thực tế, CNSME có thể giúp đánh giá cấu hình bơm bùn phù hợp cho các ứng dụng trong nhà máy giấy.

Liên hệ với CNSME PUMP

Nếu bạn đang tìm kiếm máy bơm bùn cho hệ thống xử lý nước thải nhà máy giấy, bùn công nghiệp có chứa chất mài mòn, chất lỏng chứa cát hoặc ứng dụng vận chuyển bùn thải, hãy liên hệ với CNSME PUMP và cung cấp các thông số vận hành của bạn.

Đội ngũ của chúng tôi có thể xem xét các đặc tính của môi chất, lưu lượng yêu cầu, cột áp bơm, bố trí lắp đặt và yêu cầu vật liệu để đánh giá giải pháp bơm phù hợp.