新型高效圆盘真空过滤机用于铝业贵州分公司氧化铝厂可行性分析.doc

新型高效圆盘真空过滤机用于中国铝业贵州分公司氧化铝厂可行性分析一、JPG型真空过滤机简介真空过滤机用于固液分离已有近百年的历史。上世纪50年代之前，应用较为广泛的是筒式真空过滤机，有内滤式和外滤式两种，在长期的使用过程中，存在过滤面积小、占地面积大、设备产能效率低的问题，且噪声大，现场环境恶劣。进入上世纪50年代后期，我国逐步引进了美国和前苏联的盘式及带式真空过滤机，由选煤设计院和洛阳矿山机器厂进行研究消化，设计出了PG型盘式真空过滤机，最先用于煤矿选煤厂粉精煤产品脱水，后推广到铁矿、钼矿及氧化铝脱水工艺上。PG型盘式真空过滤机占地面积较小，过滤面积大，但也存在着产能低，产品水分高，设备故障率高等缺陷；带式真空过滤机还是没有解决占地面积大，产能低及水分大的问题。 上世纪80年代初期，我国引进了当时世界上最先进的西德KHD盘式真空过滤机，首先用于煤炭系统，其优越的性能和优异的工业指标在我国固液分离行业引起轰动，单位面积的处理量是PG型真空过滤机的2倍，产品水分降低30%。随后，作为国家“六五”重点科技攻关项目，国家经贸委委托煤炭工业部给我院下达研制新型盘式真空过滤机的科研课题。我院在消化测绘德国KHD型真空过滤机的基础上，结合我国的实际情况和工业基础研制出了GP系列圆盘真空过滤机，过滤面积分为60m、72 m、84 m、96 m、108 m、120 m、140 m、160 m、180 m、200 m，圆盘直径分3m、4m两种。其样机GP120-10过滤机于1992年4月8日，在淮北选煤厂投入工业性试验，经过三个月的运转表明，效果良好。它与PG116-12过滤机相比，其单台处理能力提高一倍，滤饼水份下降了30%，滤液浓度下降了50%，并于1992年9月13日，通过部级鉴定，专家一致认为该机技术先进，参数选择适宜，结构设计合理，无吹风噪声，运转平稳可靠，操作方便，维修量小，主要工艺指标达到了引进的同类设备水平，处于国内领先地位。GP系列过滤机与PG型过滤机相比较主要有以下方面改进： 1、滤扇夹角由36改为18，使厚度由40mm增加为72mm。 2、刮刀卸料，无吹风。该机滤布平直，滤扇由于加厚而刚度好，变形小，又由于滤盘外缘装有导轨，槽体卸料端装有滑道，这些措施保证了刮刀与滤扇的间隙23mm，而不会刮破滤布，使滤饼的脱落率达90%以上，从而无需吹风。 3、滤液管直径由原来70mm增大到95mm,分配头腔体容积也增大了许多，这些都有利于提高抽气率和滤液排放。另外，GP型过滤机分配头的干燥区比PG型过滤机大，而且驱动端与从动端干燥区也不一样。 4、GP型过滤机设置滤布清洗与集中润滑系统。 5、GP型过滤机设液位自动控制装置，灵活可靠。保证液面的稳定与给料的连续性。 GP系列圆盘式真空过滤机的研制成功带来了我国固液分离业内革命性突破，使我国在盘式过滤机的制造上了一个大台阶，面貌焕然一新，所有国内选煤厂全部使用GP系列过滤机替代PG系列过滤机，并迅速推广到冶金及有色金属行业。GP系列圆盘式真空过滤机于1993年获国家科技进步二等奖，在我国目前各行业上所使用的圆盘真空过滤机都是在此基础上衍生出来的变形机种。具不完全统计，国内已使用了2000多台，并用于印尼、印度、土耳其、越南、秘鲁、南非等市场。上世纪90年代中期，随着现代科技的进步及相关行业对固液分离要求的提高，结合我院的工程设计，引进了代表国际最先进水平的奥地利Andritz过滤机，其特点是槽体、主轴、滤扇、滤布均为不锈钢，滤液管为方形，滤液通行面积进一步加大，且10个滤液板中间隔开，两端分别抽真空，滤液在机内路径缩短一倍，使产品水份进一步降低。我院通过引进，全盘消化了奥地利Andritz的真空过滤技术，并结合我们国家特点，研制了JPG型圆盘真空过滤机，具有自主产权的双层不锈钢滤布和不锈钢滤扇。该过滤机除两端分配头及传动系统外，均为1Cr18Ni9Ti不锈钢材料。整机具有坚固耐用、运行平稳、耐腐蚀、工艺指标先进的特点，是目前世界上最好的盘式真空过滤机。逐步在煤炭、冶金、有色金属行业推广应用，并取代了GP型圆盘真空过滤机。二、工作原理及性能参数1、JGP型圆盘真空过滤机借用真空泵的抽气作用行成负压，中心轴在运转过程中，在滤板的滤布上吸附上料浆并形成固体颗粒的滤饼，通过滤饼和滤布排出液体，达到固液分离的目的。当到达卸料区域时，由刮刀卸料使滤饼脱落，立盘的运转由此周而复始。2、120m真空过滤机的主要性能参数14槽体容积：6.4m 过滤盘数：10个过滤面积: 120m 电机功率: 22KW真空度0.025MPa 主轴转速：0.2-5r/min过滤盘直径：3000mm 三、圆盘真空过滤机的结构及其特点1、120 m 圆盘真空过滤机主要结构由左右分配头体、槽体、中心轴、扇形板、蜗轮蜗杆、轴承座、蜗轮箱、减速机、联轴器和刮刀等组成。其结构形式见图 1。1. 槽体2. 主轴3. 主轴传动机构4. 搅拌器5. 从动端分配头 6. 驱动端分配头 7. 主轴承 8. 主轴密封装置 9. 滤板装置 10. 润滑系统 11. 导料刮刀 12.挡板图 1 圆盘真空过滤机结构平面图槽体 槽体由1Cr18Ni9Ti不锈钢焊制，除了装物料以外还起支承作用。槽体的前面设有排料槽，滤饼由此排出。槽体后面设有溢流口和安装液位检测装置槽，以保持液位平稳。槽体下部两侧有支承搅拌机构的联接法兰。槽体分成两半在现场拼焊，便于运输。主轴及主轴传动装置 主轴是由1Cr18Ni9Ti不锈钢焊制，安装在槽体中间，沿轴的周边装有20个方形不锈钢滤液管，采用方形截面(见图2)，使滤液有更大的通流区，过流面积增大。每个滤液管上焊有10个带有插座的滤液支管与滤扇相接。轴的两端用螺栓固定带有20个孔的摩擦盘，与分配头上的控制盘紧贴，大齿轮装在主轴的传动侧。主轴传动装置实现过滤圆盘的转动，由于转速较低、传动速比大，又要求调速，所以采用了开式齿轮、NGW-S型螺旋伞齿轮行星齿轮减速器和电磁调速电机进行传动。图 2 主轴及方形滤液管截面搅拌机构 采用螺旋浆推进式搅拌，对于化工行业可采用9个螺旋搅拌系统，对于一般性的物料（包括氧化铝），可去除搅拌机构。分配头 分配头分为驱动端分配头和从动端分配头，支承在主轴的凸耳上。 分配头体由钢板焊制，下部设有软管接头与真空管联接，周边设有四个凸耳，用销轴、弹簧、螺栓固定在主轴承上。外端用钢板盖住，内端面用螺栓固定着控制盘，控制盘与主轴上的摩擦盘对中，靠压紧弹簧使控制盘与摩擦盘贴紧，顶部装有真空表，侧面设有进气、排气管。驱动端分配头上的控制盘上装有两个调节进气阀，使空气经控制盘的进气孔进入接通的滤液管，加速滤液管内残留滤液经从动轴分配头排出，分配头的控制盘都设有进气孔和排气孔，通过进气、排气作用以便于卸料和过滤上饼。分配头的换气作用主要是靠控制盘来实现的。主轴承 主轴承支承主轴并用螺栓固定在槽体的两端。主轴承体用不锈钢焊制，主要由轴承座、下轴瓦，轴承上盖及支承分配头的套筒等组成。滤板装置真空过滤机主要靠滤扇形板，网套进入物料槽过滤，过去有色金属以单丝滤布和无纺布进行过滤，水分高脱饼率很低、寿命短。在2000年，我们通过在贵阳铝厂GP-120/10圆盘真空过滤机使用不锈钢网套，上饼厚4-6公分，比无纺布产量高10倍。该产品性能好、透气性好，滤水快、上饼快脱饼干净、水分低。2008年我们又进一步的改进，纠正了网套不足的方面，采用了不锈钢滤网、扎单丝布边，再用橡胶粘合剂、钢网与单丝布浇注在一起成片状，再合成网套。该产品耐疲劳、寿命长、滤扇大口封的严密，达到了降低滤液浓度的指标要求。目前在有色金属矿通过使用得到了最理想效益最高的过滤机配套产品的好评。不锈钢扇形板是不锈钢网套配装的产品，是抽真空保护网套必须的配件产品。我们采用奥地利技术不锈钢冲孔焊接扇形板，孔眼多、周密紧凑、开孔空高、透气性能好、坚固耐用，反吹风力大，面积普遍打开，成为不锈钢网套配套最理想的产品。滑橇及卸料装置 滑橇是实现过滤圆盘在同一平直面内转动的辅助装置，主要由滑橇板及至板组成，固定在槽体的槽钢架上。 卸料装置是带有可调塑料刮刀的滤饼脱落装置，主要由刮板、弯板、支承板组成，用螺栓固定在槽体上。给料装置 给料装置是由给料槽，10个分配物料支管组成。支管的出料端靠近过滤圆盘的中心处，在给料槽的上部装有电动蝶阀，实现自动调节给料。滤布清洗装置 滤布清洗装置主要由进水总管、支管、喷水嘴等部分组成，安装在槽体的后面。润滑系统 润滑系统是由干油泵、油管、管接头管座，及管卡等组成，对过滤机各润滑点实现自动润滑。2、120 m圆盘真空过滤机的特点主要表现在以下几个方面。分配头体由过滤、干燥和卸料 3 个区域组成,各区角度由静垫的分布决定 ,静垫由沉头螺钉固定 ,可以任意调节。在保证吸附上料浆的前提下 ,在一定范围内增加过滤区域 ,可以增加滤饼厚度 ,提高产能 ;在一定范围内增加干燥区域 ,可以减少滤饼的附液量。一组滤盘由 20 块扇形板组成 ,扇形板材质为耐高温、耐酸碱的增强聚丙烯。扇形板重量轻 ,每块扇形板重量仅为 15 kg。扇形板固定采用锁紧环形式 ,锁紧环焊接在中心轴上,更换滤布时装卸方便。轴承座的轴瓦与轴衬用环氧树脂粘结成一体 ,再用沉头铜螺钉固定。轴衬材质为粉末冶金烧结铜基干式摩擦材料 ,具有含油作用 ,又称含油轴承。含油轴承表面的储油孔可以长时间地保存润滑油 ,设备在运行过程中 ,加一次油可以保证连续运行36 个月 ,大大降低了设备故障率 ,减轻了工人劳动强度。槽体结构采用底部进料 ,从根本上解决了氢氧化铝易于沉淀的问题 ,真正实现种分过滤生产过程的无搅拌。减速机与蜗杆轴连接采用 MAL 型安全摩擦联轴器 ,该联轴器亦称限扭矩联轴器 ,中间设有一摩擦传动装置。当出现过载情况时 ,摩擦传动装置能准确地滑动 ,起到过载保护和到位停止的作用。刮刀材质全部由耐强碱、耐高温的塑料替代钢结构 ,在很大程度上降低了对滤布的损坏 ,可延长寿命 1 倍。圆盘真空过滤机采用 PLC 控制 ,变频调速 ,可以正反转 ,设备运转速度可以在 0155 r/ min 之间任意调节。圆盘真空过滤机的整机密封性能好 ,过滤、干燥、卸料的整个工作过程均在全封闭状态下进行 ,现场环境干净无泄露。液位自动调节控制系统是由液位检测、功能显示、控制调节、执行部分组成。给料量可以根据测定槽内的矿浆液位情况进行自动或手动调节。调节系统采取位式控制，设置上、下限，控制液面波动范围为30mm,用采样脉冲智能调节方式，步进式的对阀门进行调节，直至达到液面正常为止，并保持调节好的阀门开度连续供料。这种调节方式避免了控制系统产生超调，能有效的防止调节过程发生频繁震荡忽高忽低。四、圆盘真空过滤机的安装 1、先将槽体安装于基础上，调整水平，与基础固紧； 2、其次安装主轴。在安装主轴前，先将轴承座、齿轮、摩擦盘与主轴装好，将轴承座与槽体稍作紧固； 3、安装传动电机减速机，并与槽体稍作紧固； 4、安装滤板。安装前要先套好滤布，平整绷紧，周边缝好，耐心反复调整滤板，使其成为一个平面。 5、慢速转动圆盘，观察滤盘前后左右是否合适，否则要重新调整主轴的位置，直到合适，将轴承座、传动电机减速与槽体紧固。 6、最后安装刮刀、滤布清洗管。五、圆盘真空过滤机操作要点 1、启停车顺序： 关闭槽体下部的放水闸阀 启动搅拌电机打开溢流槽闸阀和进料闸阀，向槽体内进料当槽体物料接近主轴时，启动主电动机打开头与气水分离器之间的闸阀，开动真空泵抽气，使圆盘逐步成饼。根据滤饼厚薄，调整电机转速，饼太厚调高转速。，饼太薄则降低转速，还要注意观察水分情况。停车顺序：停止给料，关闭给料闸门，打开槽体下部的放料闸门，关闭真空泵，冲洗滤盘，停主电机，停搅拌电机。 2、经常检查扇形板与滤液管接合处，分配头与分配盘之间是否漏风窜风。 3、检查扇形板是否歪扭，拉杆、压板是否变形、松动。 4、搅拌器是否运行正常，有无漏水。 5、检查各部位紧固情况。六、维护 1、清洗真空过滤机时，应低速转动过滤圆盘；停车超过4h,应放空槽体。 2、分配头摩擦盘的气密性是过滤机工作好坏的关键，每月检查一次，一般两年更换一次。 3、每天最后停车前清洗一次滤布；滤布破损时应及时修补或更换。 4、传动齿轮、滑动轴承每4h加注一次脂油，摩擦盘每2h加注一次脂油。七、常见故障及排除方法序号故障名称故障原因排除方法1刮刀损坏滤布滤布套太松，没绷紧重新绷紧滤扇安装不平直重新调整刮刀与滤布间隙太小间隙调大2滤饼脱落率低刮刀与滤布间隙大重新调整滤饼太薄分析原因3摩擦盘与分配盘间漏气润滑不足充分润滑贴合面磨损更换4圆盘漏气滤布套破损修补或更换滤扇小端与滤液管联接处密封不严更换密封圈5真空度低0.03MPa真空泵抽气量小检查调整真空系统漏气检查调整煤浆液位低加大给料量6滤饼太薄或不上饼入料浓度100g/l调整系统水量入料粒度过细减少原煤含泥量入料粒度过粗捞坑跑粗真空度低检查调整八、JPG型圆盘真空过滤机工艺指标用于中国铝业贵州分公司氧化铝厂的圆盘真空过滤机指标将达到：1、固体产能：3.0t/mh 2、滤饼水分14%3、滤液悬浮物2g/l4、滤饼脱落率90%九、服务承诺1、保证按照双方签定的技术协议和本公司相关技术