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板框压滤机工作原理,板框式压滤机的结构,板框压滤机过滤面积

时间:2020-06-08     作者:浙江埃柯赛股份有限公司【原创】

  一、板框压滤机工作原理:


  板框压滤机用于固体和液体的分离。与其它固液分离设备相比,压滤机过滤后的泥饼有更高的含固率和优良的分离效果。固液分离的基本原理是:混合液流经过滤介质(滤布),固体停留在滤布上,并逐渐在滤布上堆积形成过滤泥饼。而滤液部分则渗透过滤布,成为不含固体的清液。


  随着过滤过程的进行,滤饼过滤开始,泥饼厚度逐渐增加,过滤阻力加大。过滤时间越长,分离效率越高。特殊设计的滤布可截留粒径小于1μm的粒子。压滤机除了优良的分离效果和泥饼高含固率外,还可提供进一步的分离过程:在过滤的过程中可同时结合对过滤泥饼进行有效的洗涤,从而有价值的物质可得到回收并且可以获得高纯度的过滤泥饼。


板框压滤机


  二、板框式压滤机的结构


  板框压滤机由交替排列的滤板和滤框构成一组滤室。滤板的表面有沟槽,其凸出部位用以支撑滤布。滤框和滤板的边角上有通孔,组装后构成完整的通道,能通入悬浮液、洗涤水和引出滤液。板、框两侧各有把手支托在横梁上,由压紧装置压紧板、框。板、框之间的滤布起密封垫片的作用。由供料泵将悬浮液压入滤室,在滤布上形成滤渣,直至充满滤室。滤液穿过滤布并沿滤板沟槽流至板框边角通道,集中排出。过滤完毕,可通入清洗涤水洗涤滤渣。洗涤后,有时还通入压缩空气,除去剩余的洗涤液。随后打开压滤机卸除滤渣,清洗滤布,重新压紧板、框,开始下一工作循环。


  板框压滤机对于滤渣压缩性大或近于不可压缩的悬浮液都能适用。适合的悬浮液的固体颗粒浓度一般为10%以下,操作压力一般为0.3~0.6MPa,特殊的可达3MPa或更高。过滤面积可以随所用的板框数目增减。板框通常为正方形,滤框的内边长为320~2000mm,框厚为16~80mm,过滤面积为1~1200㎡。板与框用手动螺旋、电动螺旋和液压等方式压紧。板和框用木材、铸铁、铸钢、不锈钢、聚丙烯和橡胶等材料制造,石化五厂采用的是聚丙烯材质滤板。


  板框式压滤机主要由止推板(固定滤板)、压紧板(活动滤板)、滤板和滤框、横梁(扁铁架)、过滤介质(滤布或滤纸等)、压紧装置、集液槽等组成,其中过滤介质和集液槽由用户自备,也可由供应商代配。


  板框压滤机有手动压紧、机械压紧和液压压紧三种形式。手动压紧是螺旋千斤顶推动压紧板压紧;机械压紧是电动机配H型减速箱,经机架传动部件推动压紧板压紧;液压压紧是有液压站经机架上的液压缸部件推动压紧板压紧。两横梁把止推板和压紧装置连在一起构成机架,机架上压紧板与压紧装置连接,在止推板和压紧板之间依次交替排列着滤板和滤框,滤板和滤框之间夹着过滤介质;压紧装置推动压紧板,将所有滤板和滤框压紧在机架中,达到额定压紧力后,即可进行过滤。悬浮液从止推板上的进料孔进入各滤室(滤框与相邻滤板构成滤室),固体颗粒被过滤介质截留在滤室内,滤液则透过介质,由出液孔排出机外。五厂采用的是液压压紧形式。


  压滤机的出液有明流和暗流两种形式,滤液从每块滤板的出液孔直接排出机外的称明流式,明流式便于监视每块滤板的过滤情况,发现某滤板滤液不纯,即可关闭该板出液口;若各块滤板的滤液汇合从一条出液管道排出机外的则称暗流式,暗流式用于滤液易挥发或滤液对人体有害的悬浮液的过滤,五厂采用的是暗流。


板框压滤机


     板框压滤机过滤面积


  压滤机的操作压力是过滤的推动力,采用较高的操作压力可使过滤速率较大。但因过滤刚开始时较细的颗粒易穿过过滤介质,故通常过滤开始时先进行恒速过滤,即在较小的过滤速率下过滤,当形成一定厚度的滤饼后再进行恒压过滤。压滤机过滤面积的设计计算


  2计算公式推导过程


  过滤基本方程式为:


  式中:V一滤液体积,m3


  τ一过滤时间,s


  K一过滤常数,㎡/s


  A一过滤面积,㎡


  Ve一过滤介质的虚拟滤液体积,m3


  2.1过滤阶段


  过滤阶段分为两部分:恒速过滤和恒压过滤。在恒速过滤中,过滤速度为常数,得到的滤液体积V'为:


  整理得恒速过滤所得的滤液体积和所需时间分别为:


  式中:V’一恒速过滤得到的滤液体积,m3


  UR一恒速过滤的过滤速度,m3/㎡﹒s


  τ’一恒速过滤所用时间,s


  对恒压过滤,对过滤基本方程式积分整理:


  得:


  则恒压过滤的时间为:


  2.2洗涤阶段


  洗涤阶段为恒压操作,因板框压滤机采用横穿洗涤法,故洗涤面积为过滤面积的一半,洗涤阻力为过滤阻力的!倍,若洗涤压力与恒压过滤压力相同,洗水粘度与滤液粘度相近,则洗涤速率(wash)与最终过滤速率(end)间的关系为:


  洗水体积与滤液体积成正比,即Vw=aV,故:


  式中:Vw一洗水体积,m3


  a一洗水体积与滤液体积之比,无因次


  τ’w一洗涤时间,s


  若洗涤压力与恒压过滤压力不同或洗水粘度与滤液粘度不同,则洗涤时间须用下式校正:


  其中


  式中,μw,μ一分别为洗水黏度和滤液黏度,N﹒S/㎡


  ΔPw,ΔP一分别为洗涤压力和恒压过滤压力,Pa


  S一滤饼的压缩性指数,无因次


  2.3生产能力


  压滤机的生产能力通常用单位时间获得的滤液体积表示。在一个操作周期中,过滤阶段以外的时间虽不进行过滤,但仍要计入生产时间内。即按一个操作周期所用的总时间计算生产能力。


  压滤机的生产能力可用下式计算:


  式中:τD一卸渣、清洗、装合等辅助操作时间,s


  Q一压滤机的生产能力,m3/s


  分别将(3)、(4)带入上式,并令:


  得:


  为得到生产能力的最大值,令


  :


  求得


  :


  将(8)代入(7)式,则得最大生产能力为:


  2.4操作压力对过滤的影响


  过滤常数K随压滤机的操作压力而改变:


  式中,k一表征过滤物料特性的常数,m4/N﹒s


  过滤介质阻力可用下式计算:


  式中,Re一过滤介质阻力,1/m


  γ0一单位压力差下滤饼的比阻,1/㎡


  υ一滤饼体积与相应的滤液体积之比,无因次


  3举例计算过滤面积和操作条件


  生产中过滤某种悬浮液,要求过滤机达到21m3/h的生产能力,恒速阶段的过滤速度UR=9.5×10-4m3/㎡﹒s,洗水体积与滤液体积之比为百分之八,洗涤时操作压力与恒压过滤时操作压力相等,洗水黏度为1.04mPa﹒s,滤液黏度为2.31mPa﹒s,该悬浮液在操作压力为300kPa下用小型压滤机实验,测得过滤常数K’=1.5×10-4㎡/s,单位面积上虚拟滤液体积qe’=0.029m3/㎡,滤饼的压缩性指数S=0.3,试问应选用多大过滤面积的压滤机,并确定操作条件。


  普通压滤机的操作压力一般不超过800kPa,所以先假设操作压力为该值。


  根据(10)、(11)两式,因k、s、Re、γ0、υ、A均不随操作压力改变,所以:


  恒速阶段的滤液体积和时间分别由(1)、(2)两式求出:


  最大生产能力可由(9)式求出:


  当最大产能为所达到的5.83×10-3m3/s时,压滤机的过滤面积为28.2㎡。根据压滤机的系列标准,选择最接近的过滤面积为30㎡的压滤机。并由此计算确定压滤机的操作条件。


  假设压滤机的操作压力为672kPa,仿照以上算法,得:


  所以,该压滤机在672kPa操作压力下可完成生产任务。


  在一个操作周期中获得的滤液体积由(8)式求出:


  分别由(3)、(4)两式求出恒压过滤时间和洗涤时间:


  一个操作周期所需总时间为:


  4结果讨论


  由以上计算可见,可选择过滤面积为30㎡的板框压滤机,采用672kPa的操作压力和最佳操作周期,即先恒速过滤122s再恒压过滤987s,然后用292s洗涤,最后用20min卸渣、清洗、重装,正好达到21m3/h的生产能力。


板框压滤机


  压滤机的生产能力除了与过滤面积有关外,还与悬浮液的性质和操作条件有关,也就是说,当过滤某种悬浮液时,压滤机的生产能力随操作压力和操作周期而变。在一定的操作压力下,当按最佳操作周期进行操作时,压滤机的生产能力最大。因此,在确定压滤机的过滤面积时,应先求出最大操作压力下的最大生产能力与过滤面积的关系式,当最大生产能力等于要求达到的生产能力时,对应的过滤面积为最大操作压力下所需的最小过滤面积,即最经济合理的过滤面积,然后依据压滤机的系列标准选择适用的压滤机。


  选定压滤机后,还须确定最适宜的操作压力和操作周期。上述计算方法不仅用于确定压滤机的过滤面积,选择合适的压滤机,还可用于提高生产中正在使用的压滤机的生产能力。

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