过程流体机械——过滤离心机.ppt

,过程流体机械,过滤离心机及离心机选型,装备91阎鹏,2,1概念,按照转鼓形式可分为：A圆柱形：典型代表是三足式离心机，也称篮式离心机B圆锥形：主要是离心力卸料离心机(简称锥篮离心机)及由此派生出来的扭振式和轴振式离心机、反跳环离心机、螺旋过滤式离心机、进动式离心机等,依靠滤网和离心力作用的离心机为过滤离心机。,2分类,3,按照操作方式可分为：A间歇操作：特点是具有操作弹性，因此有可能在一定程度上进行有效的过程控制，每个操作的、持续时间和转鼓速度都能调节，这就便于所处理的产品质量最佳化，也有利于调整产品参数。B连续操作：特点是用于过滤洗涤和甩干的时间，其调节余地很小，在过程控制上受到相当限制，而且连续式的所有操作都在一个恒定的转速下进行。,4,3典型类型,3.1三足式离心机三足式离心机是一种立式离心机，有过滤与沉降两种结构形式，但绝大部分是过滤式结构。用途：广泛应用于化工、制药、食品和纤维等工业部门，用作分离悬浮液或成件、成束的纤维物料的脱水。基本参数：转鼓直径335-2000mm容积7.5-100L转鼓转速600-3350r/min分离因数400-21200主电动机功率2.2-37kW,5,3.1.1结构它具有竖轴、实底和半封闭顶的圆柱状转鼓、鼓缘（顶部的围边）、三足架、滤网、主轴、电机等。3.1.2工作原理在一般情况下，转鼓罩面上钻有很多小孔，内侧覆有一层或多层大孔金属滤网，作为装在转鼓中的袋状滤布的支撑。在启动前或启动后，将悬浮液自顶部导人转鼓，使滤液通过罩面流出，而固体颗粒则被截留在滤布上。,6,滤渣可以采用人工卸料，也可以采用用犁形刀片卸料（先进，全部操作自动进行），两种卸料的三足式离心机示意图如下：,7,3.1.3典型操作循环第一个加速周期：转鼓启动，加速到喂料所必需的一个中等转速。所需时间一般是固定的并可作为机器的机械特性及电机特性的函数。喂料阶段：在中等转速下加入进料悬浮液，并在中等转速下过滤悬浮液。其中，喂料速率的选择十分重要，它很大程度上依赖于所需功率和有用功率的均衡。此外，还需考虑滤饼的分布状况。第二个加速周期：当喂料阶段停止后，篮筐已被加速至最大速率，以便尽快卸除剩余母液。,8,3.1.3典型操作循环理想旋转阶段：此阶段，转鼓一直保持在高速旋转下进行脱水，直至液面高度降落到滤渣表面为止。漂清阶段：当第阶段终止时，漂清液开始喷洒到滤饼上，以便除去剩余母液或母液中不需要的污物，此时通过滤饼的流动为“塞流”。当液面高度降至滤饼表面时此阶段结束，漂清速率由主电机来控制，而漂清的理想旋转时间通常比较低。,9,3.1.3典型操作循环旋转甩干：最后的过滤阶段称为旋转甩干，此时有效的滤饼厚度将随液面高度的减小而减小；压头也相应地按正比关系减小。刹车：刹车所需时间，应由传动系统和使用工况的特性来决定，某些情况下设备的刹车时间可以长达50-250s。卸载：卸载时间，也依赖于传动系统和使用工况，通常需要5-60s，或更长一些，特别是对于那些刮动较困难的物料。,10,3.1.4技术发展方向人工上卸料：三足离心机目前仍获得广泛应用，其主要原因是产品不受损伤，晶体不遭破坏。吊袋式上卸料装置既可保证上述要求，又大大减轻了劳动强度。传动的改进：采用具有无级调速特点的变容积式液压传动，可以满足三足离心机的变速要求:在分离时要求高速运转，而在卸料时则要求低速旋转以便刮刀对产品粒度的破坏最小、振动最小，并能保证最大的刮削力。,11,3.1.4技术发展方向自控：关于三足离心机的全自动化操作(包括自动给液机构、给液检测计和滤饼厚度检测计、自动刮料机构以及程序控制装置等)的研究，目前已取得了长足的进展。在自控技术发展中，控制部分通常采用电动单元仪表，执行机构则一般需用气动装置，中间通过气-电转换。这样既可使动作平稳可靠，能适应防爆要求，同时又可保证系统进行电子计算机监视，这是当前国际新技术发展的主要趋向。,12,3.1.4技术发展方向对放射性污水的处理：将蛙石垫附设于立式的篮筐壁，依靠离心力使污水通过该垫。与采用交换柱所进行的离子交换处理方法相比，此项新技术的最大优点是接触时间短，从而大大减少了辐射的危险；并且垫的处理较简单。,13,3.1.5产品实例SG系列手动刮刀下部卸料离心机它具有三足式离心机的传统优点外，还具有如下特点：采用手动刮刀下部卸料。可使操作者不接触物料，不仅减轻了劳动强度。改善了操作条件，还可提高生产效率;采用刮刀低速卸料，卸料一振动小，晶粒不易破碎，机件不易损坏，延长了使用寿命。该离心机与物料接触零部件均采用1Cr18Ni9Ti不锈钢制造。可耐一般酸性腐蚀，亦可根据用户要求用特定材料制作。,14,15,3.1.5产品实例SXZ-1000三足式下部卸料自动离心机该机是现代化工、食品、制药等行业改善生产条件、提高质量、保证产品质量、实现自动化生产较为理想的固/液相混合物料的处理设备。可用于分离细粒度、中等粒度的颗粒状结晶或短纤维状的悬浮液，具有工作性能可靠、分离效果很好、处理能力较大、操作维修方便等优点，成功地应用于国内外各现代工业部门。例如适用于轻质碳酸钙、纯碱、淀粉、蛋白质、氟硅酸钠、二氧化硅等上百种物料的分离。,16,17,3.2卧式刮刀卸料离心机它是一种比较先进的过滤式离心机，形成的滤饼可在转鼓全速转动下，由一把称为“刮刀”的坚固刀片来卸除。一般地说，这种刮刀卸料离心机都是在恒定的转速下操作的，因而就没有用来加速和减速的非生产时间。可见，在过滤和脱水阶段较短的情况下，这种离心机具有较大的优势。,18,3.2.1结构它由转鼓、滤网、加料管、刮刀机构、卸料槽、外壳、机体、主轴和电机等组成。3.2.2用途广泛用于：化工、制药、轻工、食品等行业。3.2.3优点对物料适应性强。可处理粗、中、细颗粒的悬浮液。对过滤、洗涤、分离、卸料过程时间可任意调节。运转连续，速度均匀，效率高。3.2.4缺点刮刀磨损较快，易产生冲击。,19,3.2.5产品实例卧式刮刀卸料式离心机该机的优点是可在全速下进行各工序的工作，产量大，分离洗涤效果好，各工序所需的时间和操作周期的长短可视物料的工艺要求而定，适应性较好，工作可靠。缺点是刮刀卸料时易使物料破碎，振动较大，刮刀易磨损。由于刮刀卸料后，转鼓网上仍保留一薄层滤渣对分离不利，当处理易堵塞滤网而又无法再生的物料时，不能使用。此外，操作过程是间歇的，功率消耗不均匀。,20,21,3.3离心力卸料离心机离心力卸料离心机也叫锥篮离心机，其结构有立式及卧式两种。3.3.1结构主要由转鼓组合、主轴组合、机壳、机座及弹性基础等主要部件组成。,22,3.3.2工作原理当主机全速运转后，悬浮液通过进料管进入装在转鼓内的锥形布料器上，由于锥形布料器的作用。悬浮液沿其圆周均匀地分布在转鼓内锥上，在离心力的作用下，悬浮液被推移进人到转鼓内锥筛网上，液相经筛网孔隙和转鼓滤孔流出。经机壳收集后从排液口排出。而固相在锥面上受到向前的分力(即向大端的分力)的作用，沿筛网向大端移动，由于转鼓直径不断变化，滤渣层逐渐变清且继续得到干燥，最后经转鼓大端端面甩出而进入集料槽，安装在转鼓端面上的刮刀将集槽中的滤渣从槽下方刮出，经前机壳出料口卸出。,23,3.3.3用途它是一种无机械卸料装置的自动连续卸料的过滤式离心机。它在全速下完成进料、分离、干燥及卸料等操作工序，适用于分离中粗(固相粒度大于0.1mm，约150目)的结晶颗粒或无定型物料及纤维状物料、浓度在50%左右的悬浮液的分离，特别适用于真空制盐中的盐浆固液分离，当变换转鼓锥角或转速时也可用于谷物等松散物料的脱水。,24,3.3.4特点结构简单、造价低、功率消耗小、与物料接触的零件均采用不锈钢材料制造维修方便、脱水效果好、对物料有较强适应耐腐蚀性好等优点，广泛用于各行业的悬浮液分离。这种离心机的工艺过程特点是薄层过滤(滤渣厚度一般为4mm以下)，脱水效率高，物料能在很短时间内获得含湿量较低的滤渣。3.3.5注意的几个问题转鼓锥角、滤网及转速加料系统和分配器离心力卸料离心机主要参数,25,3.4活塞推料离心机活塞推料离心机广泛应用于化工、制药、肥料等工业部门。一般适用于含粗、中颗粒的悬浮液。,26,3.4.1结构主机主要由机壳、进料装置、转鼓、筛网、推料装置、机座、轴承座组合、电动机、油泵、冷却器等零部件组成。物料分离干燥在转鼓内进行，油泵输出的压力油使推料机构作往复运动；冷却器置于油箱内，使压力油得到很好的冷却；机壳、轴承座组合、电机等固定连接在机座上，使整机结构十分紧凑。3.4.2工作原理悬浮液在离心机全速运转后通过进料管连续进人布料斗，在离心力场的作用下，悬浮液沿圆周均匀地甩到转鼓内的筛网上，液相经筛网间隙与转鼓过滤孔，由机壳上的排液口泄出；而固相则截留在筛网上形成圆筒状滤渣层，通过推料装置的往复运动，将滤渣层沿转鼓轴向向前移动而排出转鼓，由机壳上的卸料日卸出。,27,3.4.3用途和特点本机为卧式单级、活塞推动卸料、连续操作的过滤式离心机。可以在全速运转下完成进料、分离、洗涤、干燥、卸料等所有操作程序。它具有自动、工作连续、产量大、单位产量耗电量小、对固相晶粒破坏小、运转平稳、耐腐蚀、操作维修简单等特点。适用于分离过滤性能较好的含颗粒状结晶或短纤维状物料的悬浮液。其固相物的平均粒度0.2-3mm，浓度(体积比)，操作湿度40%-60%，操作温度小于100为宜。适用于如碳铵、硫铵、氯化铵、食盐、芒硝(元明粉)、硝化棉、无机盐等行业百余种物料的分离。,28,3.5卧式双级活塞推料离心机,29,3.5.1结构它由泵组合、推料机构、机座、轴承组合、转鼓、筛网、机壳及电控箱等零部件组成。3.5.2工作原理主机全速运转后，悬浮液通过进料管进入装在外转鼓上的分配盘，由于离心力的作用，悬浮液均匀地分布在内转鼓的板网上，液相经板网网隙和转鼓过滤孔而泄出，而固相则被截留在板网上形成环状滤渣层。由于内转鼓的往复运动，将滤渣沿转鼓轴向向前推动，经外转鼓前的集料槽卸出。,30,3.5.3用途该系列离心机为卧式双级活塞推料、连续操作的过滤式离心机。它在全速下完成所有的操作工序，如进料、分离、洗涤、干燥和卸料等。适用于含中颗粒或短纤维状的浓悬浮液的分离，广泛用于化工、化肥、制盐、制药、食品、轻工等工业部门。3.5.4特点该系列离心机具有自动连续操作、连续排渣、生产能力高、与物料接触的零部件均用不锈钢制造、耐腐蚀性能好、对晶粒不易破碎、滤渣可洗涤等传统优点外，还具有如下的特点：高滤渣生产量,31,3.5.4特点高固体回收率：厚层过滤是阻止固体随母液跑失的一大屏障；采用先进的铣制板钢，可保证高固体回收率的实现。低滤渣含湿量：滤渣从一级转鼓进人到二级转鼓不仅可获得更大的离心力，而且很大程度上是滤渣松散后重新布料改变了毛细管结构，获得低滤渣含湿量。低能量消耗：一级转鼓的缩短和较小的直径，低的液压即可完成推送作用；铣制板网表面光洁平整，阻力随着摩擦力的减小而减小；一级转鼓的往复运动还能实现推送滤渣的作用，无峰值负荷。过滤板网：筛网由许多块板网组成，表面平整光洁、缝隙均匀；可根据所处理物料制造合适的板网缝隙。,32,3.5.4特点适用范围：该系列离心机具有良好的过滤性，已能成功地分离200种以上的物料。具备有效的工作条件：该双级活塞推料离心机要求料液连续供给。,33,3.6虹吸刮刀卸料离心机,虹吸刮刀卸料离心机是利用虹吸原理，以增加过滤推动力的新型离心机。,34,3.6.1结构该系列离心机主要由刮刀组件、机壳门盖组件、回转组件、虹吸管组件、机体组件及液压系统等组成。3.6.2工作原理机器全速运转后，由反冲管向虹吸室内灌水(滤液)，流体经虹吸室与转鼓的通道进入转鼓，然后开始进料，同时将虹吸管旋到某一中间位置，一定时间后再旋到指定位置，进料结束后将虹吸管旋到最低位置。悬浮液进入转鼓后，由于过滤介质上液体层的作用，物料均匀分布在过滤介质上，液相由于离心力和虹吸抽力的双重作用而快速穿过过滤介质和内转鼓上的过滤孔进入到内外转鼓之间的通道，然后经转鼓底上的斜孔进人到虹吸室，由虹吸管吸人后排出，而固相则截留在过滤介质上形成滤渣层，经一定时间分离后，旋转刮刀将其刮下，经料斗卸出。,35,3.6.3用途广泛应用于固相粒度小、浓度比较低的难分离物料的分离，特别是用于大负荷生产和需要充分洗涤的场合。除可用于重碱的分离洗涤脱水外，还可用于淀粉、磷酸钙等多种物料的分离；对重碱、小苏打等物料的分离，还能显著改进操作状况。3.6.4特点由于过滤推动力大，缩短了分离时间，其单位时间的生产能力可提高50%以上，而且显著降低了滤渣的含湿量。过滤速度可任意调节，使物料能均布在过滤介质上，大大减小了振动和噪声。,36,3.6.4特点采用设计周密的液压系统进行自动控制，使操作更加稳定可靠。采用先进的可编程序控制器CPC控制，动作准确可靠且具有体积小、效率高、寿命长、调整维修方便等优点。设计采用了橡胶减振基础，显著地减小了机器振动时对厂房及设备的影响。采用了液力偶合器传动，避免了用离心离合器传动时频繁更换摩擦片之烦。,37,3.7振动卸料和进动卸料离心机振动卸料和进动卸料离心机都具有锥形转鼓，前者伴随有往复振动，后者伴随有进动运动，它们在一定程度上具有锥篮离心机的优点并有所改进。这两种离心机都有立式与卧式结构。,38,3.7.1工作原理左侧转鼓母线处于最大倾角位置。此时，在其附近区域的渣层向上滑动进行卸料，其余部分处于滞留状态。由于自转与公转速度不同，使转鼓中的各部分物料将交替地处于“滑动”及“滞留”状态，滤渣不断排出。3.7.2用途它特别适用于大容量地处理中、粗颗粒的易过滤物料，因此，国外已开始广泛用于处理无机盐、有机盐、煤炭、矿石等。国内也开始了这方面的工作。,39,4离心机的选型,4.1选型的原则选型的原则可归纳为工艺流程、物料特性、分离任务、经济性四个需要满足和适应的方面。在生产过程中，有脱水、澄清、浓缩、分级、分离等不同的工艺要求，选型首先要根据生产过程不同进行特殊考虑。常见的过程有以下方面。脱水过程脱水过程是使悬浮液中的固相从液相中分离出来，且要求含的液相越少越好。澄清过程澄清是指大量的液相中含有少量的固相，希望把少量的固相从液相中除去，使液相得到澄清。,40,浓缩过程浓缩过程是使悬浮液中含有的少量固相的浓度增大的过程。分级过程超细颗粒用常规的筛分方法很难分离，而需要采用湿式离心的方法力加以分离，即把固相颗粒配成一定浓