Барабанные фильтры. 1 Общее описание барабанных фильтров с наружной фильтрующей поверхностью
 Скачать 73 Kb.
|
|
СОДЕРЖАНИЕ 1 Общее описание барабанных фильтров с наружной фильтрующей поверхностью…………………………………………………………………..….3 2 Конструкция барабанного вакуум-фильтра………………………………...…5 3 Применение барабанных вакуум-фильтров………………………………..….7 4 Особенности конструкций барабанных вакуум-фильтров………………...…8 5 Расчет барабанных фильтров……………………………………………...….11 6 Барабанные сеточные фильтры…………………………………………….…13 Список использованных источников………………………………………..….14 1 Общее описание барабанных фильтров с наружной фильтрующей поверхностью Барабанные фильтры с наружной фильтрующей поверхностью относятся к фильтрам непрерывного действия. Они обладают достаточно простой конструкцией, надежны в использовании и являются одними из наиболее распространенных типов фильтров в производстве. Основу аппарата составляет горизонтальный вращающийся барабан. На его боковой поверхности имеются продольные ребра. Сверху он покрывается фильтровальной перегородкой. При этом между поверхностью барабана и перегородкой за счет выступов образуются изолированные ячейки. В каждой ячейке устанавливаются отводящие трубки, проходящие через распределительную головку. Последняя закреплена неподвижно и соединяет трубки с линией вакуума и линией сжатого воздуха. Барабан устанавливается над корытом, в которое подается суспензия. Чтобы твердые частицы не оседали, в корыте предусмотрена механическая мешалка. Во время работы барабан частично погружается в суспензию. При его вращении в течение одного оборота каждая ячейка проходит последовательно все операции. Когда ячейка находится в суспензии, осуществляется процесс фильтрования. В ней создается вакуум, и фильтрат проникает через перегородку, далее по штуцеру распределительной головки отводится в подготовленную емкость. В зоне этой ячейки на поверхности фильтровальной перегородки образуется слой осадка. После выхода из суспензии в ячейке снова создается вакуум, за счет которого из осадка удаляются остатки фильтрата. Далее осадок промывается и повторно обезвоживается. Во время этих операций ячейка также подключена к линии вакуума. Воздух и частички влаги отводятся через предназначенный для этого штуцер. Следующая операция заключается в рыхлении осадка, для чего через специальный штуцер в ячейку подается сжатый воздух. После рыхления осадок без труда счищается с фильтровальной перегородки при помощи ножа или другого приспособления. Некоторые модели фильтров позволяют выполнять регенерацию ткани. В этом случае ячейки продуваются сжатым воздухом или паром, который подается через штуцер. Благодаря этому удаляются осевшие на фильтровальной ткани твердые частицы. 2 Конструкция барабанного вакуум-фильтра  Барабан выполнен в виде горизонтального металлического цилиндра с плоскими торцевыми стенками, на которых с внутренней стороны имеются ребра. К стенкам с помощью болтов крепятся цапфы и укладываются в подшипники, закрепленные на раме установки. К левой цапфе примыкает распределительная головка. Через цапфу проходят трубы, соединяющие распределительную головку и ячейки барабана. На правой цапфе имеется зубчатое колесо, с помощью которого происходит передача вращения от электромеханического привода к барабану. К обеим цапфам с помощью шарниров крепится мешалка, ей сообщается движение качения кривошипно-шатунным механизмом и приводом мешалки. Нагрузка от всех узлов установки, а также массы обрабатываемой суспензии, воспринимается рамой фильтра. На раме фильтра закреплена емкость (корыто) для суспензии, фермы для трубопроводов и нож для счистки осадка. К боковой поверхности барабана приварены продольные ребра, разделяющие его на ячейки. Сверху ячейки закрываются дренажным материалом – перфорированным листом или ковриком из полипропилена. Коврик выполнен в виде решетки. На ее верхних продольных стержнях лежит ткань, нижними поперечными стержнями решетка опирается на ребра барабана. Сверху барабан покрыт фильтровальной тканью. Она закрепляется в пазах ребер с помощью резинового шнура. Поверх ткани барабан обматывается проволокой толщиной 2-3 мм. Для ее намотки используется стационарное приспособление, в состав которого входит неподвижный ходовой винт, закрепленный в опорах, каретка с направляющими роликами и привод. Проволока одним концом прикрепляется к барабану, во время его вращения силой трения заставляет вращаться ролик, имеющий зацепление с гайкой. Под действием гайки каретка осуществляет поступательное движение. Распределительная головка В состав распределительной головки входит корпус, расположенный на оси, закрепленной на цапфе барабана. Чтобы снизить потери на трение, на оси имеется подшипник. Торец цапфы и корпус связаны друг с другом посредством двух шайб. К торцу цапфы крепится ячейковая шайба с отверстиями, число которых равно числу ячеек барабана. К корпусу головки закреплена распределительная шайба с кольцевыми прорезями разного размера, которые соответствуют камерам головки. В двух больших полостях имеются штуцеры, соединяющиеся с линией вакуума. В двух малых полостях расположены штуцеры, соединяющиеся с линией подачи сжатого воздуха. Пружины, установленные на шпильках, прижимают корпус распределительной головки к цапфе. Две шайбы распределительной головки выполняются в виде антифрикционной пары (сталь - чугун, сталь – пластик с графитом, сталь – бронза и т.д.). Шайбы, перед тем как установить на фильтр, притирают. Мешалка Мешалка выполнена в виде разъемного устройства. Основанием мешалки является решетчатая рама, изготовленная по форме корыта и закрепленная к разъемным щекам при помощи тяг. Щека опирается на цапфу барабана фильтра несколькими роликами. Для равномерного распределения усилия между роликами один из них расположен на эксцентричной оси. К щекам с помощью шарниров крепятся шатуны привода мешалки. Мешалка перемещается в среднем со скоростью 0,3 м/с. 3 Применение барабанных вакуум-фильтров Барабанные вакуум-фильтры обычно используются для разделения суспензий, в которых твердые частицы имеют примерно одинаковые размеры, их концентрация составляет более 5%, а скорость осаждения - до 0,012 м/с. Разность давлений в таких фильтрах составляет 0,02-0,09 МПа в зависимости от свойств суспензии. Просушка и промывка осадка отличается высоким качеством. Параметрами, по которым выбирают вакуум-фильтры, являются: поверхность фильтрования, диаметр барабана, частота вращения барабана и другие. Использование барабанных вакуум-фильтров: 1. Высокая скорость осаждения частиц. Барабанные вакуум-фильтры с наружной фильтрующей поверхностью применяются для разделения суспензий, если скорость осаждения твердых частиц не превышает 18 мм/с. Чтобы предотвратить осаждение твердой фазы, в ванне установлена мешалка. Однако ее скорость должна быть достаточно низкой, в противном случае с фильтровальной перегородки будет смываться осадок. 2. Малая толщина осадка. Фильтры рассматриваемого типа предназначены для работы с продуктами, твердая фаза которых позволяет получить осадок толщиной не менее 5 мм при прохождении ячейкой участка, на котором она погружена в суспензию не более 4 мин. В таких фильтрах суспензия фильтруется с небольшой скоростью. Барабан совершает полный оборот за 0,5-10 мин. Если слой осадка не набирает толщину более 5 мм, то могут возникнуть сложности с его отделением от фильтровальной ткани, поскольку воздух при отдувке будет проходить через слишком тонкий слой осадка или образовавшиеся в нем трещины. Кроме того, тонкий слой осадка может “замазывать” ткань, становясь практически не счищаемым при помощи ножа. Происходит быстрое закупоривание пор, что значительно снижает производительность фильтра и делает его использование нецелесообразным. 4 Особенности конструкций барабанных вакуум-фильтров Рассмотренная конструкция барабанного вакуум-фильтра не является единственной. Различные фильтры могут иметь отличия по многим своим характеристикам. Так если фильтр имеет большую фильтрующую поверхность и вырабатывает значительный объем фильтра, он оснащается двумя распределительными головками. Конструкция фильтра может быть открытой, иметь шатровую крышу или располагаться в герметичной емкости. Для удаления осадка может использоваться не только нож, но также валик. Кроме того, применяются фильтры со сходящим полотном, в которых осадок снимается без помощи специальных механизмов. Съем осадка валиком Фильтры, в которых осадок снимается с помощью валика, обычно применяются для разделения трудно фильтруемых суспензий. В момент, когда барабан проходит зону съема осадка, к нему прижимается гуммированный валик, расположенный вдоль образующей барабана. Осадок прилипает к валику, а с него счищается ножом. Если осадок представляет собой волокнистый материал, то используется полый зубчатый валик. Очистка валика от осадка также может происходить с помощью отдувки. Барабанные вакуум-фильтры со сходящим полотном Такие фильтры эффективны для работы с трудно фильтруемыми суспензиями, у которых твердая фаза быстро забивает илом фильтровальную ткань. В таких устройствах фильтровальная ткань представляет собой бесконечную ленту, охватывающую барабан в зонах фильтрации и промывки. В зоне съема осадка лента огибает ролики, за счет чего происходит сброс осадка. В следующей зоне лента промывается и снова идет в зону фильтрации. Специализированные конструкции Специализированные барабанные вакуум-фильтры применяются для разделения суспензий, в отношении которых фильтры общего назначения имеют ограничения. Одним из ограничений является высокая скорость осаждения твердой фазы. Для работы с составами, в которых частицы осаждаются со скоростью более 18 мм/с, используются фильтры с верхней подачей суспензии или с внутренней фильтрующей поверхностью. Барабанные вакуум-фильтры с верхней подачей суспензии В таких установках зона фильтрования находится в верхней части барабана и занимает небольшую площадь. Фильтры оснащаются устройством, обеспечивающим подачу суспензии сверху. Барабанные вакуум-фильтры с внутренней фильтрующей поверхностью Основным рабочим компонентом таких установок является горизонтальный барабан, закрытый с одной стороны сплошной стенкой, а с другой – кольцевым бортом. Внутри поверхность барабана разделена на секции, на них закреплена фильтровальная ткань. При вращении барабана каждая ячейка последовательно проходит все технологические зоны. В зоне фильтрования суспензия подается внутрь барабана и заполняет все нижнее пространство до уровня высоты кольцевого борта. В зоне просушки под воздействием сжатого воздуха из осадка удаляются остатки фильтрата. Промывка осадка в вакуум-фильтрах данного типа не проводится. В верхней части барабана осадок отдувается воздухом и попадает на конвейер. Далее через фильтровальную ткань проходит воздух или пар для ее регенерации. Барабанный ячейковый вакуум-фильтр Барабанный ячейковый вакуум-фильтр – один из наиболее распространенных фильтров непрерывного действия в химической промышленности. Основным компонентом установки является горизонтально расположенный барабан, погруженный в емкость (примерно на 0,3-0,4 поверхности). Стенки барабана перфорированы, обтянуты металлической сеткой и фильтровальным материалом. Внутреннее пространство барабана разделяют на несколько секций радиальные перегородки. Барабан установлен на вал и вращается со скоростью 0,1-3,0 об/мин. Одним концом вал соединен с приводом, другим примыкает к распределительной головке, которая закреплена неподвижно и сообщается со всеми ячейками барабана. Головка выполнена в виде полой цапфы с каналами. Ее корпус разделен на камеры, не равные между собой по объему. Каждая из них предназначена для определенной среды: фильтрата (самая большая камера), жидкости для промывки (средняя по размеру камера) и для сжатого воздуха (две малые камеры). В процессе вращения барабана две первые камеры соединяются с вакуумной линией, остальные – с линией подачи сжатого воздуха. В емкость, в которую погружен барабан, подается суспензия. Чтобы предотвратить осаждение твердой фазы, в емкости имеется медленно вращающаяся мешалка. В тот момент, когда отдельные ячейки барабана погружены в суспензию и сообщаются с вакуумом, фильтрат вытягивается по каналам, а твердые частицы оседают на поверхности фильтровального материала. Когда ячейки выходят из суспензии, они продолжают сообщаться с вакуумом, за счет чего втягивается поток воздуха и вместе с ним остатки влаги из осадка. Далее осадок промывается, а жидкость отводится по каналам в распределительной головке. После этого осадок еще раз просушивается путем втягивания воздуха. Затем ячейки подключаются к линии сжатого воздуха, который отделяет осадок от фильтровальной ткани и разрыхляет его. На непродолжительное время ячейки отсоединяются от линии для съема осадка и соединяются вновь для продувки фильтровального материала. После чего ячейка погружается в суспензию и повторяет рабочий цикл. 5 Расчет барабанных фильтров Система первичной фильтрации состоит из устройств и сооружений для механической очистки сточных вод от наиболее крупных и тяжелых загрязнителей. Песколовки, решетки, флотационные установки и прочие методы механической очистки позволяют освободить стоки от примесей, препятствующих нормальной работе очистного оборудования на последующих стадиях. Вслед за механической очисткой стоков идет стадия первичной фильтрации (осветления), где используются стационарные фильтры вертикального, горизонтального и радиального типа. Они обеспечивают отделение основной массы осветленной воды, которая впоследствии отправляется на вторую стадию – биологическую очистку. Оставшееся содержимое стационарных фильтров и является суспензией, нуждающейся в дальнейшей обработке. Для обезвоживания суспензий, выделения из них требуемых компонентов и последующей переработки осадка используются центрифуги, циклоны и фильтры, из которых наиболее эффективными являются фильтры непрерывного действия – дисковые, ленточные и вакуумные барабанного типа. Для химических производств наиболее рациональным является применение барабанных вакуум-фильтров. В аппаратах данного типа разделение суспензии на легкую (фугат) и тяжелую (осадок) фракции происходит через внешнюю фильтрующую поверхность, что обеспечивает простоту ухода за механизмом. Продолжительность всего цикла работы барабанного вакуум-фильтра может выражена через частоту вращения барабана: τц = 1/n где τц – время полного цикла работы фильтра, с; n – частота вращения барабана, с-1. Необходимая площадь фильтрования определяется по формуле: F = (Q·τц) / (υфуд·Kп) где F – необходимая площадь фильтрования, м2; Q – заданная производительность по фильтрату, м3/с; τц – время полного цикла работы фильтра, с; Кп – поправочный коэффициент, учитывающий необходимость увеличения поверхности фильтрования, вызванную увеличением сопротивления фильтровальной перегородки в следствие ее длительного использования (Кп=0,8); υфуд – удельный объем фильтрата, который можно определить по формуле: υфуд = hос/x0 где hос – высота слоя осадка на фильтре, м; x0 – отношение объема осадка на фильтре к объему образующегося фильтрата. 6 Барабанные сеточные фильтры Барабанные сетки с бактерицидными лампами используются на станциях аэрации вместо первичных отстойников для проведения механической очистки сточных вод бытового характера. Данный вид фильтров используется для задержания грубодисперсных примесей в том случае, если концентрация взвешенных веществ в сточной воде не превышает 250 мг/л. Использование барабанных сеток с бактерицидными лампами для очистки бытовых сточных вод такой загрязненности позволяет снизить содержание грубодисперсных примесей на 20-25%. Однако в таком случае сточная вода не должна содержать вязких веществ, например, битума, масел или смол, которые затрудняют промывку сетки. Главной частью такой установки является барабан, имеющий сварную конструкцию. На его поверхности находятся фильтрующие элементы. Вращение барабана происходит благодаря приводу, состоящему из электродвигателя и редуктора. Труба, являющаяся осью вращения барабана, одновременно служит и коллектором для отвода промывной воды, собирающейся воронками, расположенными внутри барабана. Сточная вода попадает в установку через стенку барабана. Очищенная вода выходит радиально, предварительно фильтруясь через сетку, и после обработки попадает в отводящий канал через камеру установки. Примеси выделяются не только при механическом отцеживании в сетчатом полотне, но и из-за задержания их в осадке, который образуется на сетке. Сетка промывается с помощью струй воды, подающихся на нее из пластинчатых разбрызгивателей, расположенных под ней. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии 9-ое изд. М.: Химия, 1973г, 750 с. 2. Айнштейн В.Г., Захаров М.Н., Носов Г.А., Захаренко В.В., Зиновкина Т.В., Таран А.Л., Костанян А.Е. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии. Учебник для вузов, в двух книгах. М.: Химия, 1999 (кн. 1, 888 с; кн.2, 872 с.) 3. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1995г, 768 с (ч.1, 400с.; ч.2,368 с.) 4. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Л.: Химия: 1987, 576 с. 5. Основные процессы и аппараты химической технологии (Пособие по проектированию)./ Под ред. Ю.И. Дытнерского. М.: Химия, 1991, 496 с. 6. Руководство к практическим занятиям в лаборатории процессов и аппаратов химической технологии. Под ред. П.Г. Романкова, 5-ое изд. Л.: Химия, 1979, 256 с. 7. Скобло А.И., Трегубов И.А. Процессы и аппараты нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. М.: Химия, 1982. 584 с. 8. Владимиров А.И. и др. Основные процессы и аппараты нефтегазопереработки. М.: ООО Недра-Бизнесцентр. 2002. 227 с. |