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廂式壓濾機最佳操作周期的探討

時間:2022-05-10文章來源:未知 人氣:

  壓濾機因其得到的濾餅含水率低,并能實現全自動間歇操作,故已在礦山,輕工,化工等行業得到廣泛地應用。 通常壓濾機的設計和操作都是以 Ruth 過濾公式為基礎進行的。但是,固液混合物的脫水一般由過濾和過濾壓密2個階段組成( 見下圖) ,過濾階段服從 Ruth 過濾公式,而過濾壓密階段則與之不符,該階段所占時間有時高達整個操作時間的70%。 因此,只按Ruth 過濾公式設計的壓濾機,往往達不到生產要求( 濾液量減少或濾餅濕含量過高) 。


壓濾曲線圖

  廂式壓濾機的一個操作周期為總的脫水時間和濾機停機時間( 卸除濾布、清洗濾布和重裝濾機所需的時間,稱之為輔助時間) 的總和。一般來說,輔助時間與壓濾機的結構、濾漿的性質、自動化機構的應用程度有關。如果上述條件已定,就可認為輔助時間是與壓濾機的生產能力無關的一個常數。 對于某一個特定的輔助時間,分析與計算固液分離中2個階段所需的時間,就可以得出最佳過濾時間的大小;相應地,壓濾機達到最大生產能力時的操作條件也能快速而準確的得到。

  廂式壓濾機操作過程中相關參數的計算廂式壓濾機的操作具有周期性,除了濾漿輸入外,還包括過濾、液力壓密、洗滌、濾餅卸除、濾布清洗和重裝濾機等。因此,可對一個操作循環進行最佳操作條件的研究。其計算方法有2種,一種把過濾和濾餅壓密階段分開計算,過濾階段用傳統的Ruth 公式計算,過濾壓密階段用過濾壓密公式計算,其臨界點則用臨界點公式計算;另一種是把過濾和過濾壓密2個階段合并在一起,用一個壓濾方程計算。本文采用第二種計算方法。

  壓濾階段

  考慮過濾介質阻力,則通過壓縮滲透試驗,求出過濾常數K ,B,以及最終濾液體積 V ∞ 后,即可得出 V 和 θ的關系曲線。

  洗滌階段

  此階段為恒壓操作,假設洗水粘度與濾液粘度相等,且洗滌推動力與過濾終了時的壓強差相等,洗水體積與濾液體積成正比,則洗滌時間為:

  若洗滌壓強與恒壓過濾階段壓強不同,或洗水粘度與濾液粘度不同,則洗滌時間應校正為

   最大生產能力和最佳操作周期以生產能力最大的操作周期為最佳操作周期,生產能力以單位時間內得到的濾液體積表示。得出
 

  當壓濾機和料漿一定時,上式右邊除了 θ以外的其它參數均為常數( K ,B 的求法參見) ,因此,通過 matlab 或其它數值計算軟件,就可求出壓濾機的最佳過濾時間和相對應的最大生產能力。

  計算舉例

  用廂式壓濾機過濾某種懸浮液,壓濾壓力P=9.81×105Pa,洗水體積為濾液體積的0.1倍,洗滌壓力與恒壓過濾階段的壓力相等,洗水粘度和濾液粘度近似相等,最終流出濾液體積為1m³,壓濾系數K =7.06×10-6m2/s,過濾介質阻力可以忽略,濾餅壓縮特性數 B =4.4,輔助時間θd =300s,試確定其最佳過濾時間已知 K =7.06×10-6m2/s,B=4.4,a =0.1,b =0.25,θd =300s,V  =1m3 代入 可得

  在matlab 中,構造其函數圖像如圖

  小 結

  目前,廂式壓濾機已經得到了廣泛的應用,但對其操作工藝過程的研究大都僅限于按傳統的 Ruth過濾公式進行。事實上,廂式壓濾機的 壓 濾 過 程 中 還 存 在 一 個 偏 離Ruth 過濾公式的過濾壓密階段,其θ與V 的關系曲線明顯與過濾階段不同,因此,必須將它們綜合考慮,才能得到與實際相符的計算結果。

  本文在前人研究的基礎上,將2個階段的工藝參數統一在整體函數計算式中,準確而方便的計算出最佳操作周期和與之相對應的最大生產能力;而且,當過濾面積一定時,人們總是希望在較低壓力下操作,減少能量損耗,降低操作費用和設備費用。因此,本文的研究對于提高壓濾機的生產能力,降低能耗具有一定的實用價值,還為這類過濾設備的設計提供了理論依據和指導。但是在上面公式的應用過程中,有2個問題仍需注意:

  (1) 在恒壓過濾中過濾階段的變化過程與設備和操作條件有關,難以找到一個普遍的定量關系式表示,因此,在計算中,近似地將整個過濾階段視為恒壓操作。

  (2) 對于壓濾過程的計算是參照中等可壓縮物料的實驗數據進行的,采用的是T erzaghi 模型,忽略了因濾餅壓縮而引起的脫水和濾餅的蠕變因素。 該因素尤其在高操作壓力下影響較大。 因此對于高操作壓力下,高壓縮性濾餅的過濾壓縮特性,仍有待今后作進一步的深入研究。

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