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

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。

　　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：

　　为得到生产能力的大值，令

　　：

　　求得

　　：

　　将(8)代入(7)式，则得大生产能力为：

　　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：

　　大生产能力可由(9)式求出：

　　当大产能为所达到的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的操作压力和佳操作周期,即先恒速过滤122s再恒压过滤987s,然后用292s洗涤,后用20min卸渣、清洗、重装,正好达到21m3/h的生产能力。

　　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,当按佳操作周期进行操作时,压滤机的生产能力大。因此,在确定压滤机的过滤面积时,应先求出大操作压力下的大生产能力与过滤面积的关系式,当大生产能力等于要求达到的生产能力时,对应的过滤面积为大操作压力下所需的小过滤面积,即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。