如何防止启动时总固体(TS)的波动

如何防止启动时总固体(TS)的波动

启动一套大型的多级超滤或微滤系统并不是件容易的事情。按惯例，操作者先启动第一级，然后陆陆续续第二级、第三级┉┅。超滤系统被沈淀的蛋白质或其它物质堵塞的“灾难”发生后，引起人们对一个充满水的系统从启动到稳定阶段过渡中堆积的固体外形的仔细研究，得到了一些有趣的发现。

如图所示，有一个5级系统，内部容量为800L，是一个工业级系统的代表，用于处理30000Lph的奶酪。假设其浓缩比例为30：1。为了简便起见，无全过滤。这就意味着稳定后系统将产生1000Lph的浓液和29000Lph的渗透液。假设系统由一台比例控制和一个进料压力调节器控制。理想状态下，系统稳定前需要注入的量为15*800=12000，但实际情况却往往不能理想化。因此需要的流量要高些。

<?xml:namespace prefix = v />

图22 5级进料和渗出系统

这里有个例子，“不能”如此启动一个系统：工厂中一个懒惰的操作员将所有泵的按钮钉在同一块木板上，这样所有的泵可以同时启动。结果每台18.5kw的5台电机同时启动，引起电量的巨大波动。即使采用更为柔和的操作程序，大流量的物料还是会流入系统。同时系统中的水开始和物料混合，结果一些固体、即非常纯的蛋白质从第一级被推至后续几级。

由于初始通量较高，因此第一级的浓缩率高于正常。当过渡浓缩的物料向前最终到达最后一级，由于蛋白质浓度太高而发生凝胶。最终可能导致糟糕的结局。所有的或大多数的流道被堵塞，无法彻底清洗。唯一的办法只有彻底更换组件，重新启动系统。

这些年来，许多工厂都遭遇了这类事件。因此引起了众多思索和策划如何来解决问题。

最好的方法是采用以下的步骤来启动一个多级系统，以一个5级系统为例：先启动第5级，而1~4段关闭。当第5级的通量接近正常值时启动第4级，当第4段的通量接近正常值时启动第3段，依此类推。注意：要使堆积的固体正好在正常值以下，特别是在最后一段中。

采用传统的启动方法将导致进水流量比正常值要高50%。而预处理设备却无法处理这么多流量而保持运行正常。一般来说，所有情况降到正常流量条件要花30分钟左右。

最新的方法要求进水接近正常值，因为初始活化的膜面积较小。显然当一个新的段启动时，流量的变化还是比较快，但是它发生在某一时间相对较小的活化的膜面积上，因此，进水流量的处理比较容易。

最近的方法采用渐进的手段从低端改正浓液的总固体，这样可能会有些过浓缩的趋势。传统的方法可以越过这个步骤，然后渐渐从高端校正总固体。

电动、气动操作阀

有关电动阀和气动阀的争论已有许多。作者采用气动操作阀的理由有以下几点：

n 如果弄湿了也不影响运行；

n 即使短暂堵塞也不会烧坏；

n 维修简单；

n 多数型号防爆。

当然，要根据自身的体验和在生产设备中已使用的设备来选择。

² 泵的控制

泵几乎不能传输确切的流量和所需的压力，因此必须用某种方式来控制。我们必须区分离心泵和正位移泵。下面列出了两种类型泵的主要的特性。

表34 泵的特性

	单级离心泵	多级离心泵	正位移泵
压力	几乎是恒定的	变化很大	从0~无限大变化
流量	从0~无限大变化	变化很大	几乎是恒定的

从名字理解，正位移泵的流量几乎恒定，而与压力无关。比较常见的类型是柱塞泵和隔膜泵。

当单级离心泵在接近最大效率操作时，提供几乎恒定的压力，而与流量无关。

多级离心泵大概介于两者之间。泵的级数越多，其性能曲线越陡。因此，压力随流量发生显著变化。

以上这些只是基本的介绍，若要详细、精细地描述一台泵，则需要用一本书来讨论。

了解了以上提到的这些泵的特性后，就可以用下表列出的方法来控制一台泵了。当然以下列出的是实际应用的方法，而不仅是理论上的。

表35 泵的调节方法

	单级离心泵	多级离心泵	正位移泵
截止阀	╳	╳
变频器	╳	╳	╳
机械变速			╳

在正位移泵后不要设置全关阀门，因为如果这个阀门关系，管线会破裂。许多年来，控制泵的流量和压力的唯一方法是通过机械变速装置改变泵的转速。而近年来，已越来越多地使用变频器，它们可以很好地控制正位移泵。机械变速装置比电子变频器更易损坏。

使用一个截止阀就可以简单、方便地控制离心泵。这种方法很常规，它很简便并廉价，但有一些缺点。如下：

n 噪音大，对人体有害；

n 浪费能源，每小时可能损失两度电，一年中浪费的钱可以买一台变频器了；

n 它在运行中产生热量，那么物料可能需要冷却，耗费较大；

n 运行中较大的剪切力会损坏处理的物料。

而变频器没有以上这些缺陷。使用变频器唯一的缺点是费用，但这是留待将来解决的技术问题。变频器的价格已有所下降，而且看起来越来越便宜。目前市场上有些泵本身就已带变频器。