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文檔簡介

1、帶式壓濾機(jī)設(shè)計(jì)摘要本論文整理了目前帶式壓濾機(jī)所運(yùn)用到的脫水理論和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),并依據(jù)該理論和經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)了一臺(tái)帶寬為1500mm的帶式壓濾機(jī)。對(duì)脫水工藝上的重力脫水區(qū)、楔形脫水區(qū)、壓榨脫水區(qū)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)內(nèi)容主要有輥系設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、糾偏機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、張緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)架設(shè)計(jì)。具體內(nèi)容包括:1、 輥系設(shè)計(jì),包括輥筒選材、軸頭設(shè)計(jì)、壓榨棍的布置、軸承選型。2、 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),包括傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)、傳動(dòng)比計(jì)算、電機(jī)和減速機(jī)的選型、滾子鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)、鏈輪設(shè)計(jì)。3、 糾偏機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),包括壓力計(jì)算、氣缸選型、氣缸座設(shè)計(jì)、軸承選型。4、 張緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),包括壓力計(jì)算、氣缸選型、氣缸座設(shè)計(jì)、軸承選型。5、 機(jī)架設(shè)計(jì),包括型鋼

2、的選材、表面處理等。通過整理出來的理論和經(jīng)驗(yàn),運(yùn)用到實(shí)際設(shè)計(jì)當(dāng)中,嘗試設(shè)計(jì)一種處理能力強(qiáng)、成本低、實(shí)用性強(qiáng)的帶式壓濾機(jī)。關(guān)鍵詞:驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、輥系布置、選材、帶式壓濾機(jī)design of belt filter press abstractkeywords:目錄1緒論11.1污泥脫水現(xiàn)狀11.2污泥處理設(shè)備發(fā)展?fàn)顩r21.2.1帶式壓濾機(jī)國外發(fā)展?fàn)顩r21.2.2帶式壓濾機(jī)國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r21.2.3帶式壓濾機(jī)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)31.3帶式壓濾機(jī)設(shè)計(jì)內(nèi)容擬完成的工作41.4選題的意義和目的51.5本章小結(jié)52 過濾與壓榨理論62.1過濾理論簡介62.2過濾技術(shù)概述82.3壓榨理論簡介82.4帶式壓濾機(jī)脫水理論

3、92.4.1重力脫水過濾速率方程102.5 本章小結(jié)113帶式壓濾機(jī)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)123.1帶式壓濾機(jī)的設(shè)計(jì)要求123.2帶式壓濾機(jī)的工作系統(tǒng)123.3帶式壓濾機(jī)脫水機(jī)理闡述143.3.1污泥的預(yù)處理143.3.2機(jī)械壓濾153.4帶式壓濾機(jī)的結(jié)構(gòu)形式分析163.4.1結(jié)構(gòu)形式的主要差別173.4.2典型結(jié)構(gòu)型式分析183.5帶式壓濾機(jī)結(jié)構(gòu)形式對(duì)脫水性能的影響193.4.1重力脫水區(qū)203.4.2壓榨脫水區(qū)203.4.3濾帶沖洗裝置213.4.4濾帶的選擇223.5帶式壓慮機(jī)主要結(jié)構(gòu)223.5.1驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)223.5.2張緊裝置233.5.3糾偏裝置233.5.4 傳動(dòng)輥、壓榨輥及糾偏輥243.5.

4、5 機(jī)架243.5.6 濾帶的沖洗裝置243.6本章小結(jié)244帶式壓濾機(jī)性能分析和技術(shù)要求254.1設(shè)計(jì)的前提條件254.2各脫水區(qū)理論分析254.2.1重力脫水區(qū)254.2.2預(yù)壓壓榨脫水區(qū)264.2.3剪切壓榨區(qū)264.3 帶式壓濾機(jī)性能指標(biāo)計(jì)算264.3.1帶式壓慮機(jī)處理能力的計(jì)算264.3.2過慮面積的計(jì)算294.3.3帶式壓慮機(jī)體濾帶有效寬度計(jì)算294.4本章小結(jié)305帶式壓濾機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及相關(guān)計(jì)算315.1確定各輥直徑及輥系布置315.1.1確定各輥直徑315.1.2輥?zhàn)咏Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)325.1.3輥系布置335.2氣缸的計(jì)算與選型335.3帶式壓濾機(jī)電機(jī)功率計(jì)算345.3.1軸承的摩擦特

5、性345.3.2電機(jī)功率的計(jì)算365.4傳動(dòng)設(shè)計(jì)365.4.1減速比計(jì)算365.4鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)375.4.1滾子鏈設(shè)計(jì)375.4.2滾子鏈鏈輪395.5糾偏裝置設(shè)計(jì)445.5.1糾偏方式的選擇445.5.2糾偏原理及受力分析455.6棍子剛度計(jì)算465.7機(jī)架設(shè)計(jì)475.8確定軸承475.9材料清單和整機(jī)重量計(jì)算495.9.1鋼材明細(xì)表495.9.2 整機(jī)主要部件重量計(jì)算505.10 本章小結(jié)515.11輔助設(shè)備51總結(jié)53參考文獻(xiàn)541緒論1.1污泥脫水現(xiàn)狀隨著我國經(jīng)濟(jì)快速的發(fā)展,人民的生活有了很大的提高,但片面追求經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而忽略其對(duì)環(huán)境造成的污染。我國目前的水資源十分緊張,而水污染問題日益

6、嚴(yán)峻。伴隨著環(huán)保意識(shí)的提高,據(jù)中國水網(wǎng)年度系列報(bào)告之四的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,截止到2008年,我國正在運(yùn)營的污水處理廠總數(shù)已達(dá)1408座,其中城市污水處理廠的數(shù)量為1043座,縣級(jí)及以下污水處理廠座數(shù)為346座。正在運(yùn)行中的城市污水處理廠,每天將要產(chǎn)生約1000余萬噸的污泥(含水率在96左右),對(duì)于產(chǎn)生的污泥,如果不予以有效的處理和處置,仍然會(huì)污染環(huán)境,使污水處理廠的功能不能完全發(fā)揮7。污泥是水處理過程中的固體廢棄物,集中了水體中的大量細(xì)菌、病原體、有毒有害物質(zhì)。處理不當(dāng)會(huì)造成嚴(yán)重的二次污染,使水處理效果付諸東流。污泥處理和處置一直是水處理過程中的難點(diǎn)。在我國污泥處理和處置技術(shù)才剛剛起步,與國外先進(jìn)

7、技術(shù)相比有很大差距。隨著污水廠的建設(shè),原有污泥處理方式中存在的種種問題愈趨突出,技術(shù)與設(shè)備的改進(jìn)己經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急。從污水處理廠排出的污泥由于含水量高,體積龐大,且易腐敗發(fā)臭,不利于運(yùn)輸和處置,所以常常需要進(jìn)行脫水,這樣可以降低污泥的含水率,減小污泥的體積,降低運(yùn)輸成本,濃縮后污泥可利用物質(zhì)的含量增加(如農(nóng)用的肥分、焚燒的熱值等),且利于污泥的后續(xù)處置和利用。常用的脫水方法有自然干燥和機(jī)械脫水兩種。自然干燥是利用自然力量(如太陽能)將污泥脫水干化的一種常用的方式。傳統(tǒng)上常用的是污泥干化床。該方法適用于氣候比較干燥、占地不緊張以及環(huán)境衛(wèi)生條件允許的地區(qū)。隨著機(jī)械脫水設(shè)備的出現(xiàn)和推廣應(yīng)用,干化床的應(yīng)

8、用范圍逐漸減少,逐漸被機(jī)械脫水設(shè)備所代替。機(jī)械脫水是目前世界各國普遍采用的方法。常用的脫水機(jī)械有真空過濾機(jī)、板框壓濾機(jī)、帶式壓濾機(jī)和離心機(jī)。近年來,帶式壓濾機(jī)得到迅速發(fā)展,作為污泥脫水的主要機(jī)種在世界各國得到廣泛應(yīng)用。1.2污泥處理設(shè)備發(fā)展?fàn)顩r 機(jī)械脫水使用的設(shè)備中品種較多,常用的有板框壓濾機(jī)、帶式壓濾機(jī)、轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)和圓盤真空過濾機(jī)等。真空過濾法優(yōu)點(diǎn)是操作簡單,管理方便,缺點(diǎn)則是壓差有限且難于取得含水率較低的濾餅。80年代以來,隨著離心技術(shù)和有機(jī)高分子絮凝劑的發(fā)展,離心脫水機(jī)的使用日益增多,但由于設(shè)備高速旋轉(zhuǎn),所以污泥中含有砂礫時(shí)磨損快,而且當(dāng)固液相對(duì)密度差別不大時(shí)不易分離;另外離心脫水機(jī)

9、還有功耗高、噪音大的缺點(diǎn)。污泥經(jīng)過板框壓濾機(jī)處理后泥餅的含水率較低,但運(yùn)行時(shí)為間斷運(yùn)行,效率低,不適合大批量處理。帶式壓濾機(jī)的工藝流程簡單、自動(dòng)化程度高、運(yùn)行連續(xù)、控制操作簡便和工作過程可調(diào)節(jié)等一系列優(yōu)點(diǎn),以及省卻了污泥濃縮池,在一定程度上節(jié)省了建設(shè)資金,加之大量污泥處理的需要,使其近年來在國內(nèi)外得到很大的發(fā)展。帶式壓濾機(jī)是一種發(fā)展較快的污泥脫水設(shè)備,應(yīng)用范圍除了城市下水污泥處理外,己普及到造紙和紙漿、冶金、煙草、選礦、選煤、化工、食品等行業(yè)的工業(yè)廢水污泥處理。1.2.1帶式壓濾機(jī)國外發(fā)展?fàn)顩r1963年西德人首先研制成功帶式壓榨過濾技術(shù),是對(duì)傳統(tǒng)固液分離技術(shù)的一種革命。由于帶式壓濾機(jī)具有生產(chǎn)能

10、力大、自動(dòng)化程度高、濾餅含水率低、運(yùn)行安全可靠等優(yōu)點(diǎn),引起了世界各國的重視,紛紛投入大量的人力、物力和財(cái)力對(duì)其進(jìn)行研究開發(fā)。奧地利的安德里茨公司,在引迸西德原型機(jī)的基礎(chǔ)上,于1978年首先推出了cpf21001型帶式壓濾機(jī),并在亥姆希斯礦的浮選尾煤脫水中成功應(yīng)用。至今,安德里茨公司己經(jīng)生產(chǎn)出濾帶寬度在范圍內(nèi)各種規(guī)格的帶式壓濾機(jī)13000多臺(tái),應(yīng)用到很多領(lǐng)域。日本是當(dāng)今世界設(shè)計(jì)和生產(chǎn)帶式壓濾機(jī)最具特色的國家,它所設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的帶式壓濾機(jī)主要是以高壓壓榨型為主,即最后的脫水輥為高壓壓榨輥,可使濾餅的含水率達(dá)到最低點(diǎn)30。1.2.2帶式壓濾機(jī)國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r自進(jìn)入2000年以來,我國帶式壓濾機(jī)工業(yè)一直以每

11、年20%左右的增長速度快速發(fā)展。目前,我國約有帶式壓濾機(jī)生產(chǎn)公司3萬余家,從業(yè)人員約100萬人。 2007年帶式壓濾機(jī)銷售額達(dá)到 870億元人民幣,帶式壓濾機(jī)出口超過了14億美元7。設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品質(zhì)量、應(yīng)用范圍和售后服務(wù)等方面也取得了比較好的成績,可與國外同類型的進(jìn)口產(chǎn)品相比,尤其是在售后服務(wù)方面,更有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。無論是在帶式壓濾的理論研究還是制造應(yīng)用方面,我國均取得了較大的成就。目前我國形成普通(dy)型、壓濾段隔膜擠壓(dyg)型、壓濾段高壓帶壓榨(dyd)型、相對(duì)壓榨(dyx)型及真空預(yù)脫水(dyz)等5個(gè)系列產(chǎn)品,主要區(qū)別在于壓榨脫水階段。帶式壓濾機(jī)主要用于造紙、印染、制藥、

12、采礦、鋼鐵、煤炭、制革等行業(yè),尤其在城市污水處理和工業(yè)污泥脫水中應(yīng)用最為普遍。但是帶式壓濾機(jī)也存在不足。重力脫水區(qū)決定著帶式壓濾機(jī)單位時(shí)間內(nèi)的處理量,它主要分離絮凝后料漿的自由水,使料漿失去流動(dòng)性。重力脫水區(qū)長度與濾帶行走速度有關(guān)。在通常情況下,重力脫水時(shí)間與擠壓脫水時(shí)間之比為1:1。對(duì)于難脫水的料漿來說,重力脫水時(shí)間要求1.5:1。但重力脫水段過長受到機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制,對(duì)濾帶跑偏有較大影響。帶式壓濾機(jī)重力脫水區(qū)完成預(yù)脫水一般僅依靠污泥自身重力,因?yàn)檫^濾時(shí)間和重力脫水區(qū)長度的限制,導(dǎo)致污泥在這一部分脫水效果并不理想,一個(gè)直接后果就是進(jìn)入壓榨區(qū)域的污泥仍然有著相當(dāng)高的含水率。因此當(dāng)壓榨輥施加較大壓

13、力時(shí),濾帶中的污泥很容易產(chǎn)生外溢;而施加較小壓力時(shí),最終脫水效果又受到影響。1.2.3帶式壓濾機(jī)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)為貫徹中華人民共和國水污染防治法,保障水污染治理設(shè)施質(zhì)量,國家環(huán)保總局于2006年頒布了環(huán)境保護(hù)產(chǎn)品技術(shù)要求-污泥用帶式壓榨過濾機(jī)(hj/t2422-2006),規(guī)定了污泥脫水用帶式壓濾機(jī)的技術(shù)要求、試驗(yàn)方法和檢驗(yàn)規(guī)則等。建設(shè)部1996年推行了污泥脫水用帶式壓濾機(jī)(cj/t 80-1999)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),規(guī)定了污泥脫水用帶式壓濾機(jī)的基本參數(shù)、型號(hào)編制、技術(shù)要求、試驗(yàn)和檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸、儲(chǔ)存,適用于帶式壓濾機(jī)的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)收。國家發(fā)改委與中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)2005年制定了濃縮帶

14、式壓榨過濾機(jī)(jb/t10502-2005)的機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了濃縮帶式壓榨過濾機(jī)的型式、基本參數(shù)、技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)、標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸和貯存、質(zhì)量保證等要求。還有國家機(jī)械工業(yè)局1999年發(fā)布的帶式壓濾機(jī)(jb/t 9040-1999)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)頒布的帶式壓濾機(jī)污水污泥脫水設(shè)計(jì)規(guī)范(cecs 75:95)等。這些標(biāo)準(zhǔn)之間有很多重復(fù)之處,但是它們之間并沒有原則上的沖突,生產(chǎn)廠家可以根據(jù)自己提供的帶式壓濾機(jī)的性質(zhì)選用最適合的標(biāo)準(zhǔn),有時(shí)又要滿足多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。比如為污水處理廠設(shè)計(jì)、制造的帶式壓濾機(jī)就要符合jb/t 10502-2005、hj/t2422-2006和cecs 75

15、:95。我國還沒有出臺(tái)國家標(biāo)準(zhǔn)將上面的各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)整合在一起,帶式壓濾機(jī)仍然作為非標(biāo)機(jī)器來設(shè)計(jì)、制造,這給使用者的維護(hù)、修理帶來了諸多的不便。1.3帶式壓濾機(jī)設(shè)計(jì)內(nèi)容擬完成的工作1、確定設(shè)計(jì)的參數(shù)表1.1 設(shè)計(jì)參數(shù)污泥類型污水處理廠污泥帶寬(mm)1500污泥含水率9699處理能力()58泥餅含水率7582標(biāo)稱處理量()9濾帶速度110驅(qū)動(dòng)輥徑(mm)168+12 根據(jù)污水處理廠污泥的含水率、性質(zhì)以及相關(guān)技術(shù)文件,本次帶式壓濾機(jī)設(shè)計(jì)的參數(shù)如表1.1所示。2、帶式壓濾機(jī)的總體結(jié)構(gòu)分析和總體方按的確定 通過查找?guī)綁簯]機(jī)相關(guān)設(shè)計(jì)及相關(guān)機(jī)械的資料對(duì)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),壓榨棍系、張緊裝置、糾偏裝置等進(jìn)行分析闡述。3

16、、帶式壓慮機(jī)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 確定總體設(shè)計(jì)方按后,根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)的知識(shí)進(jìn)行帶式壓慮機(jī)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)并運(yùn)用工程力學(xué)等理論知識(shí)對(duì)機(jī)架、壓榨棍等主要部件進(jìn)行受力分析和校核。4、到廣州金美晟環(huán)保設(shè)備技術(shù)有限公司實(shí)習(xí),深入了解帶式壓濾機(jī)的運(yùn)行原理及結(jié)構(gòu)部件。5、根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算所得的數(shù)據(jù),利用autocad軟件完成零件圖和總裝配圖。1.4選題的意義和目的本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的環(huán)境保護(hù)需要。選題的意義和目的是:一方面是為日后從事機(jī)械設(shè)計(jì)工作打下基礎(chǔ)并積累經(jīng)驗(yàn),同時(shí)也有助于對(duì)機(jī)械、環(huán)保行業(yè)的認(rèn)識(shí),為就業(yè)提供方向性的指導(dǎo)。另一方面是為了鞏固和運(yùn)用學(xué)生大學(xué)四年所學(xué)的專業(yè)知識(shí),培養(yǎng)機(jī)械設(shè)計(jì)的能力。1.5本章小結(jié)本章主要對(duì)帶

17、式壓濾機(jī)的國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r、國家標(biāo)準(zhǔn)做了簡單的介紹。說明國內(nèi)帶式壓濾機(jī)具有巨大的發(fā)展空間。2 過濾與壓榨理論2.1過濾理論簡介過濾是以某種多孔物質(zhì)為介質(zhì),在外力作用下,使懸浮液中的液體通過介質(zhì)的孔道,將固體顆粒截留在介質(zhì)上,從而實(shí)現(xiàn)固、液分離的操作,它是實(shí)現(xiàn)液體非均相物系分離的最普遍和最有效的單元操作之一。過濾操作采用的多孔物質(zhì)稱為過濾介質(zhì),所處理的懸浮液稱為濾漿或料漿,通過多孔通道的液體稱為濾液,被截留的固體物質(zhì)稱為濾餅或?yàn)V渣。與蒸發(fā)、干燥等非機(jī)械操作相比,屬于機(jī)械分離操作的過濾,能量消耗比相對(duì)較低。自從魯思建立過濾方程以來,至今人們對(duì)過濾方程已進(jìn)行了比較詳盡地研究。其中最著名的是以提勒等人

18、為代表的西方學(xué)派,另一派是以白戶紋平為首的日本學(xué)派。這兩派所用的過濾方程雖然都來自魯思原始的過濾方程,但由于采用的參數(shù)不同,因此過濾方程的形式也不一樣。在方程的應(yīng)用上也有很多差別。這些方程對(duì)一些專門問題的研究,如一維壓榨、二維壓榨、二維過濾都有深遠(yuǎn)的影響。西方過濾方程的常用形式基本可以通過兩種途徑導(dǎo)出。一種是由著名的達(dá)西(dacy)定律直接推出;另一種是將當(dāng)量直徑引進(jìn)泊肅葉(poiseulle)方程得到柯茲尼一卡爾曼(kozeny carman)方程,然后再由該方程得到過濾方程11。白戶紋平在過濾方程中所用的參數(shù)與西方的參數(shù)則明顯不一樣,方程的形式也不同。采用這種方程形式使得實(shí)際應(yīng)用時(shí)參數(shù)測定

19、更加容易,處理問題也更簡單方便。他所用的方程是基于下面兩條假定建立的。1、濾餅阻力是濾餅空隙率的函數(shù);2.假設(shè)濾漿是均勻的,則濾出同體積的濾液就有相同質(zhì)量的固體顆粒截留在介質(zhì)上。以上面這兩條假定為基礎(chǔ),可以把濾漿中固體含量作為濾餅阻力的基準(zhǔn)。通常己知濾漿中固分濃度,在過濾過程中可隨時(shí)測定濾液量。為了將固分濃度和濾液量聯(lián)系起來,把“濾出同體積的濾液就有相同質(zhì)量的固體顆粒截留在介質(zhì)上”這一假設(shè)用方程表示出來,就必須將殘留在濾餅中的液體量也加入計(jì)算。因此引入下面的參數(shù)。濾餅濕干質(zhì)量比:假定濾漿是由固體顆粒和純液體組成,沒有互溶成分。一般過濾過程都假定滿足這一條件。根據(jù)過濾的基本理論,在多數(shù)情況下,可

20、用與流量、壓差和過濾面積等參數(shù)有關(guān)的微分方程式來描述。 (2.1)若知時(shí)的流量和初始流量就可得出方程式(2.1)的一般解; (2.2)在使用新過濾機(jī)前或估算用現(xiàn)有設(shè)備過濾新產(chǎn)品的生產(chǎn)能力時(shí),最好采用葉濾器或瓷漏斗來測定新懸浮液的過濾特性。若選用的過濾介質(zhì)或?yàn)V紙的致密度適宜,則滲入介質(zhì)縫隙的固體顆??珊雎圆挥?jì)(即介質(zhì)的阻力恒定)。對(duì)適于這種“濾餅規(guī)律“(cake-law)的情況,參數(shù)p可視為零,由方程式(2.2)可得出: (2.3)式中為濾餅和介質(zhì)兩端的壓差,參數(shù),和由下式求得: (2.4) (2.5)式中: 在實(shí)驗(yàn)壓力范圍內(nèi)濾餅的平均阻力;固體物濃度(考慮了濾餅含有濾液);濾液粘度;過濾面積;

21、介質(zhì)阻力。給定值,就可估算出某一特定過濾速度所需的過濾面積。流速與固體物的產(chǎn)量()和濃度有關(guān): (2.6)其中: (2.7)式中:流體密度;濕濾餅與干濾餅質(zhì)量比。固體物的質(zhì)量分?jǐn)?shù),即固體物的質(zhì)量與濾漿質(zhì)量之比;若壓差和流量選得合適,那計(jì)算結(jié)果可能與選用的過濾機(jī)(如帶式壓濾機(jī)、真空過濾機(jī)、板框壓濾機(jī)和離心過濾機(jī))的操作方式有關(guān)。2.2過濾技術(shù)概述實(shí)現(xiàn)過濾操作的外力有重力、離心力、機(jī)械力以及真空推動(dòng)力等。現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中通常會(huì)采用一種或多種力場共同作用,以“真空”、“真空+重力、“重力+機(jī)械壓力”、“真空+重力+機(jī)械壓力”四種組合方式進(jìn)行過濾操作來實(shí)現(xiàn)固液分離的分離機(jī)械統(tǒng)稱為過濾機(jī),而以離心力為外力

22、的過濾分離機(jī)械統(tǒng)稱為離心機(jī)。在工業(yè)生產(chǎn)中,實(shí)現(xiàn)固、液混合物分離的操作方法分沉降與過濾兩大類,但由于分離的推動(dòng)力不同又可分為重力沉降、重力過濾,真空或加壓過濾,離心沉降、離心過濾,后者是利用離心力來實(shí)現(xiàn)的操作。一般說來,重力沉降或重力過濾效率較低,現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)己很少采用。真空或加壓過濾操作的分離機(jī)械統(tǒng)稱為過濾機(jī),離心沉降或離心過濾操作的分離機(jī)械統(tǒng)稱為離心機(jī),這兩類分離機(jī)械是現(xiàn)代工業(yè)中普遍用來分離固、液混合物的機(jī)械。過濾的歷史悠久,是一種重要的固液分離方法。人們對(duì)它投入大量的精力進(jìn)行研究,原因是固液分離裝置己成為一種量大面廣的通用設(shè)備,廣泛地應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)方面;固液分離的適用領(lǐng)域到目前為止仍

23、在不斷擴(kuò)大并顯示出巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。過濾機(jī)是固液分離機(jī)械中的一個(gè)大類。帶式過濾與其它濾餅過濾一樣,是用多孔過濾介質(zhì)截留懸浮液中的固體粒子,在介質(zhì)表面形成一層濾餅,濾餅一經(jīng)形成就成為后進(jìn)入懸浮液的過濾介質(zhì)。2.3壓榨理論簡介壓榨是在機(jī)械壓力作用下,使濾餅受到壓縮,從中分離出濾液的一種脫水方法。壓榨從理論上可分為一維、二維和多維壓榨幾種。一維壓榨指在某單一方向外力作用下,使濾餅中的料漿沿該方向流動(dòng),主要應(yīng)用于帶壓榨膜的廂式壓濾機(jī)和板框式壓濾機(jī)。壓榨操作是高度脫液的一種重要手段。根據(jù)壓榨裝置和壓榨機(jī)理的不同,壓榨操作又可分為機(jī)械壓榨和水力學(xué)壓榨(或液壓壓榨)兩種。改變?yōu)V液流動(dòng)方向的過濾壓密過

24、程,以及改變?yōu)V餅內(nèi)高空隙率處有效應(yīng)力的反向流動(dòng)過程,均屬水力學(xué)壓榨操作。自動(dòng)板框過濾機(jī)、帶式壓榨過濾機(jī)、水平帶式壓濾機(jī)和螺旋壓榨機(jī)等壓榨操作,則均屬機(jī)械壓榨操作。2.4帶式壓濾機(jī)脫水理論在帶式壓濾機(jī)脫水機(jī)理理論研究中,國外近似地采用平膠帶理論。在該理論中,把擠壓力p 與膠帶張力的平衡方程式為: (2.8)式中:滾筒壓力 膠帶張力 濾餅厚度 除擠壓力對(duì)濾餅作用外,由于上、下膠帶之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng),對(duì)濾餅又產(chǎn)生了剪切作用,使濾餅顆粒重新布置,從而促進(jìn)了脫水效率的提高?,F(xiàn)假設(shè)上、下膠帶分別在點(diǎn)與點(diǎn)以相同的速度,則上膠帶到達(dá)點(diǎn)時(shí),下膠帶到達(dá)點(diǎn),上下膠帶之間的位移差可由圖1可由下式求得: (2.9)式中:為

25、膠帶與輥?zhàn)拥陌?。圖1 膠帶位移差圖當(dāng)擠壓應(yīng)力和剪切應(yīng)力作用于濾餅上時(shí)濾餅發(fā)生彎曲,使濾餅孔隙率減少和流動(dòng)阻力增加。濾餅顆粒重新布置,使結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。擠壓后濾餅特性由帶式壓濾機(jī)特性確定。由于帶式壓濾機(jī)能使濾餅重新布置,因此采用它進(jìn)行脫水作業(yè), 就比僅有擠壓作用的壓濾機(jī)更為有效。作用在濾餅上的剪力, 改善了濾餅的透水性, 但剪切力并不能減少濾餅的含水量。含水量的減少主要是由濾餅的體積變化決定, 體積的改變借助于擠壓力的作用, 可通過濾餅的平均壓實(shí)比率模擬求得。但是, 用所確定的一維壓實(shí)模型來表示帶式壓濾機(jī)的脫水機(jī)理是不夠充分的,其原因是忽略了剪切力對(duì)濾餅結(jié)構(gòu)的影響,濾餅的實(shí)際變形類似于二維變形

26、。2.4.1重力脫水過濾速率方程帶式壓榨過濾工程中的重力脫水,主要是依靠這里脫去污泥中的自由水和游離水。在重力脫水時(shí),一部分水的過濾按沉降過濾方程計(jì)算,另一部分在過濾時(shí)幾乎沒有濾餅的阻力,這部分只需克服過濾介質(zhì)阻力24。其重力過濾方程為: (2.10)式中: 克服過濾介質(zhì)阻力的過濾速度,;克服濾餅阻力的過濾速度,;有效空隙率,;濾層結(jié)構(gòu)性系數(shù),一般??;濾液密度,;水壓損失,;液體粘度,;濾層壓降,;過濾介質(zhì)的阻力,;濾餅的比表面積,。一維過濾速率方程:用過濾方式脫去毛細(xì)水必須依靠濾帶產(chǎn)生的、施加在過濾介質(zhì)上的機(jī)械力,即濾帶兩側(cè)產(chǎn)生的壓力差大于毛細(xì)水壓力,由可壓縮濾餅的過濾速率方程可知,過濾速率

27、與濾餅的壓強(qiáng)降成正比。 (2.11)式中: 過濾面積,;過濾時(shí)間,;濾層壓降,;液體粘度,;單位壓強(qiáng)下的單位濾餅的比阻,;懸浮液的質(zhì)量密度,;濾液量,;虛擬濾液量,;濾餅的壓縮指數(shù),一般取之間。假設(shè)濾帶與擠壓輥之間的壓力差為均勻分布在輥筒表面,為過濾面積,為壓力(忽略軸承處的摩擦阻力),則有 (2.12)將式子代入上式, 可求出帶式壓濾機(jī)的以為過濾方程: (2.13)2.5 本章小結(jié) 本章介紹了過濾理論和壓榨理論,分析了帶式壓濾機(jī)脫水機(jī)理的平帶理論和重力區(qū)的脫水理論。3帶式壓濾機(jī)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)3.1帶式壓濾機(jī)的設(shè)計(jì)要求1自動(dòng)化程度高。濾帶的驅(qū)動(dòng)速度可根據(jù)污泥的進(jìn)料量進(jìn)行調(diào)整;濾帶的運(yùn)行線路由氣動(dòng)開

28、關(guān)控制,穩(wěn)定快速;濾帶的跑偏量達(dá)到時(shí)自動(dòng)糾偏系統(tǒng)動(dòng)作,當(dāng)跑偏量達(dá)到時(shí)自動(dòng)停機(jī)。建設(shè)部1996年推行的污泥脫水用帶式壓濾機(jī)(cj/t 80.1999)規(guī)定跑偏量的這兩個(gè)極限值分別為和。2連續(xù)運(yùn)行。一體化的設(shè)計(jì)理念保證了系統(tǒng)能夠連續(xù)運(yùn)行,各部件都可以單獨(dú)調(diào)試,方便設(shè)計(jì)、調(diào)試、制造和維護(hù)。3運(yùn)行費(fèi)用低。由于采用了自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)和雙帶式結(jié)構(gòu),可以降低絮凝劑消耗量,而且重力脫水段的采用和壓榨輥之間的剪切力布置,大大降低了能耗。4脫水效果好。獨(dú)特的濾帶漲緊裝置使得系統(tǒng)能夠充分利用濾帶的張力,從而獲得更好的壓榨效果;上、下濾帶分別設(shè)置的清洗系統(tǒng)保證了濾帶的再生性;上、下濾帶的選擇與布置增強(qiáng)了機(jī)器的性能。5整機(jī)

29、壽命長。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定帶式壓濾機(jī)的主機(jī)壽命不低于年,本次設(shè)計(jì)保險(xiǎn)起見安全系數(shù)取得較大,使用壽命長。3.2帶式壓濾機(jī)的工作系統(tǒng)過濾是固液分離過程中的一種常用方法,其過濾原理為:流體通過過濾介質(zhì),將懸浮于液體中的固溶物和膠體物截流在介質(zhì)表面或介質(zhì)中,進(jìn)而達(dá)到固液分離的目的。按照介質(zhì)截流固溶物的方式又分表面過濾和深層過濾。表面過濾是指固溶物以濾餅的形式沉積于過濾介質(zhì)的進(jìn)料一側(cè),一般這種方法多用來處理固溶物含量較高的懸浮液;深層過濾則是將固溶物沉積于過濾介質(zhì)的內(nèi)部,多用于處理固溶物含量的懸浮液,如圖3.1所示。圖3.1 過濾基本模型圖帶式壓濾機(jī)的過濾屬于表面過濾,但與傳統(tǒng)的表面過濾(板框過濾和真空過濾)

30、又有所不同。傳統(tǒng)的表面過濾要求過濾介質(zhì)的孔徑小于或等于待濾料槳中固體物質(zhì)的粒徑,而帶式壓濾機(jī)則是利用高分子絮凝劑能快速聚集固體微粒的機(jī)理,將細(xì)小顆粒凝聚成大絮團(tuán),再用孔徑比待濾物料中固體物質(zhì)的粒徑大得多的過濾介質(zhì)去過濾,以達(dá)到高效過濾的目的21。帶式壓濾機(jī)是利用雙層濾帶夾持著漿料在脫水輥上進(jìn)行壓榨脫水的,其脫水過程一般分為三個(gè)區(qū):重力脫水區(qū)、楔形脫水區(qū)、壓榨脫水區(qū)及高壓壓榨區(qū)。從能量轉(zhuǎn)換的角度上來看,帶式壓榨過濾脫水過程是用化學(xué)能和機(jī)械能相結(jié)合的方法進(jìn)行化學(xué)絮凝機(jī)械壓榨的脫水過程。 圖3.2 帶式壓濾機(jī)脫水工藝系統(tǒng)圖帶式壓濾機(jī)是利用雙層網(wǎng)帶夾著漿料在擠壓脫水輥上受擠壓和剪切作用進(jìn)行固液分離的。

31、帶式壓濾機(jī)脫水工藝系統(tǒng)如圖3.2所示。帶式壓濾機(jī)的脫水過程可分為:料漿(懸浮液)的預(yù)處理和機(jī)械擠壓脫水兩部分組成。首先,待脫水的料漿與絮凝劑同時(shí)進(jìn)入管道混合器內(nèi),進(jìn)行充分混凝反應(yīng)后,流入帶式壓濾機(jī)進(jìn)行機(jī)械壓濾脫水。流入帶式壓濾機(jī)的料漿先流入重力脫水段,在重力脫水段里的料漿依靠重力先脫去一部分水分,經(jīng)重力脫水后的料漿失去流動(dòng)性,再經(jīng)楔形預(yù)壓段進(jìn)行預(yù)壓脫水。料漿在楔形預(yù)壓段中,一方面使料漿平整;另一方面使料漿受到輕度擠壓,使料漿再度脫水,為擠壓脫水作好準(zhǔn)備。接著料漿進(jìn)入s型擠壓段,在擠壓段中料漿被夾在上、下兩層濾帶中間,經(jīng)若干個(gè)輥筒反復(fù)擠壓,同時(shí)對(duì)料漿進(jìn)行剪切,促使料漿進(jìn)一步脫水,然后進(jìn)入壓榨脫水

32、段,這時(shí)料漿除受輥筒擠壓外,還受到強(qiáng)壓裝置的強(qiáng)擠壓即壓榨脫水,使料漿呈餅狀排出,落入運(yùn)輸轉(zhuǎn)載設(shè)備上。3.3帶式壓濾機(jī)脫水機(jī)理闡述3.3.1污泥的預(yù)處理帶式壓濾機(jī)對(duì)大多數(shù)料漿進(jìn)行固液分離,一般都要先對(duì)料漿進(jìn)行預(yù)處理,就是通過對(duì)料漿投加絮凝劑,利用化學(xué)和物理的方法使料漿絮凝成團(tuán)狀。實(shí)際上就是完成水中造粒。眾所周知,含于料漿中的水分是以游離水、毛細(xì)水、化合水(胞內(nèi)水)三種狀態(tài)而存在的,見圖3.3。游離水為料漿攜帶的水分,充填在料漿粒子的孔隙中,可以通過濃縮、沉淀等重力脫水的方法去除?;纤褪俏镔|(zhì)本身的結(jié)構(gòu)水,是物質(zhì)生成過程中以化合狀態(tài)存在于物質(zhì)內(nèi)部,是物質(zhì)組成成分之一,一般不易去除。毛細(xì)水則是包含

33、在顆粒表面的縫隙中的水。毛細(xì)水壓力等于: (3.1)式中:表面張力,;濕潤接觸角,度;毛細(xì)管半徑,;圖3.3 絮凝作用圖由式3.1可見,料漿中微粒越小,毛細(xì)管半徑就越小,毛細(xì)壓力越大。濕潤接觸角越小,毛細(xì)壓力也隨之增大。料漿中大量水分在毛細(xì)壓力作用下,聚集在微粒最窄的間隙中,主要集中在顆粒接觸點(diǎn)的附近。顆粒越小,這種接觸的程度就越易保持。對(duì)于浮選尾煤、尾礦、煙塵以及一些細(xì)小工業(yè)物料的分離,其比表面積較大,固體分子間的吸附勢能也相應(yīng)增大,顆粒表面對(duì)水的吸附力也大,脫水也困難。而通過對(duì)料漿投加絮凝劑破壞分子間化學(xué)鍵,使毛細(xì)水轉(zhuǎn)化為游離水。用帶式壓濾機(jī)主要是脫去料漿中的游離水。3.3.2機(jī)械壓濾圖3

34、.4 濾帶與壓榨棍的受力圖帶式壓濾機(jī)脫除料漿中的游離水的方法,是依靠濾帶產(chǎn)生的機(jī)械力,使其過濾介質(zhì),即濾帶兩側(cè)產(chǎn)生的壓力大于水的表面張力。過濾介質(zhì)的壓力差是由濾帶拉力產(chǎn)生的,如圖3.4所示。帶式壓濾機(jī)壓榨區(qū)模型可用平帶理論近似描述,壓榨力與帶的張緊力的關(guān)系式 (3.2)其中具體的推導(dǎo)過程為: (3.3)式中:濾帶的帶寬, ; 壓榨棍的直徑, ; 包角的一半,度;由上式可知,壓榨力與濾帶的張緊力成正比,而與脫水輥的半徑成反比。這就是為什么帶式壓濾機(jī)脫水輥直徑多是從大到小排列的原因。帶式壓濾機(jī)在脫水過程中,除了依靠濾帶產(chǎn)生的擠壓力外,還有脫水輥對(duì)兩層濾帶的旋轉(zhuǎn)半徑不同所致,如圖3.5所示。脫水輥在

35、運(yùn)行過程中,雙層濾帶相對(duì)脫水輥旋轉(zhuǎn)半徑不同,回轉(zhuǎn)時(shí)兩層濾帶必然會(huì)產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)來補(bǔ)償由半徑不同造成的多余帶差。這樣,就造成了料漿受剪,降低了過濾阻力,提高了濾餅的滲透性,從而改善了壓濾條件。但是,濾帶的相對(duì)位移對(duì)濾帶使用壽命有很大的影響,容易引起濾帶拉斷或拉壞。濾帶損壞的主要原因之一,是因?yàn)檫@種位移得不到及時(shí)補(bǔ)償,濾帶徑線受力過大造成的。圖3.5 濾帶間漿料受剪圖3.4帶式壓濾機(jī)的結(jié)構(gòu)形式分析 隨著帶式壓濾機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大,機(jī)器的品種規(guī)格增多,結(jié)構(gòu)形式多種多樣。如對(duì)結(jié)構(gòu)形式了解不清,選型時(shí)有很大的盲目性。這里介紹了帶式壓濾機(jī)的各種結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用的場合。3.4.1結(jié)構(gòu)形式的主要差別帶式壓濾機(jī)脫水是利

36、用兩條連續(xù)運(yùn)行的濾帶, 把經(jīng)過絮凝的污泥夾在中間, 經(jīng)各種型式排布的輥?zhàn)蛹訅? 實(shí)現(xiàn)脫水。為滿足各種性質(zhì)污泥脫水的要求, 不同機(jī)型的主要差別是, 脫水時(shí)所采用的壓力、輥?zhàn)又睆健⑤佅挡贾眯褪降取?、脫水壓力 按照輥?zhàn)拥呐挪夹褪? 脫水壓力分為線壓力和面壓力兩種。面壓力是由張緊裝置提供的濾帶張力產(chǎn)生的, 由于各處機(jī)型選用的張緊元件的橫截面積差別大, 張緊力及脫水壓力差別也很大。2、輥徑差別面壓力脫水輥, 輥徑與脫水壓力成反比, 輥徑大壓力小, 反之則壓力大。對(duì)一組脫水輥而言, 輥徑的變化對(duì)污泥脫水有很大影響。在污泥脫水過程中, 作用在污泥上的脫水壓力應(yīng)與污泥所能承受的壓力相適應(yīng)。如果作用的壓力超過

37、污泥的許可壓力值, 則污泥的橫向移動(dòng)量將增大, 在嚴(yán)重時(shí)將產(chǎn)生污泥滑移至帶外或后退現(xiàn)象。3、棍系布置 (a) 水平布置方式 (b) 對(duì)置擠壓布置方圖3.6 輥系布置方式圖輥系布置的方式有兩種,一種為水平排列式(如圖3.6(a),稱為面壓力輥(以下稱s 輥);另一種為對(duì)置擠壓式(如圖3.6(b),稱為線壓力輥(以下稱p 輥)。p 輥的壓力高于s 輥,用于需要高壓脫水的污泥。高壓機(jī)組結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大、重量大、造較高。水平布置方式具有壓榨時(shí)間長,壓榨較大、泥餅含水率低等特點(diǎn);對(duì)置擠壓式具有高壓壓榨,但是壓榨時(shí)間短。本次輥系設(shè)計(jì)采用應(yīng)用最廣、實(shí)用性最好的水平布置方式。3.4.2典型結(jié)構(gòu)型式分析 (a) cp

38、f型 (b) yd型(c) dyl型 (d) ydq型 圖3.7典型帶式壓濾機(jī)輥系結(jié)構(gòu)示意圖圖3.7為四種典型輥系布置結(jié)構(gòu)的示意圖,通過對(duì)其分析可知其應(yīng)用的范圍各不相同。1、cpf型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)cpf型帶式壓濾機(jī),是我國引進(jìn)奧地利安德里茨公司專有技術(shù)制造的。該機(jī)的張緊力大,壓榨區(qū)采用s輥和p棍的組合,p輥?zhàn)疃嗫刹贾萌龑?duì),屬典型的高壓機(jī)型,濾帶運(yùn)行速度高處理能力大。污泥進(jìn)入壓力脫水區(qū)受壓穩(wěn)定性好,能夠承受高壓,可以在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)脫水。該機(jī)適合于造紙及制漿廠的氣浮渣脫水。2、yd型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)yd型帶式壓濾機(jī),壓力脫水區(qū)均為s 輥,數(shù)量個(gè),s 輥直徑最大, 最小為,面壓力最大值與cpf機(jī)相同,屬于無對(duì)擠壓

39、輥的中高壓機(jī)型。該機(jī)適用于無機(jī)細(xì)顆粒污泥的脫水。初始脫水壓力低, 輥徑的變化與污泥含水率的變化相適應(yīng), 在壓力脫水區(qū)后部能夠?qū)ξ勰嗍┘虞^高的壓力, 以滿足含水率的要求。該機(jī)輥系的布置形成了長脫水區(qū), 脫水時(shí)間充足, 帶速高, 處理能力大。降低張緊力, 它也可滿足有機(jī)污泥的脫水要求,但設(shè)備重量大, 造價(jià)高。3、dyl型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)dyc 型張緊元件采用直徑的氣缸, 在相同的張緊氣壓下, 帶張力較上述兩種機(jī)型小,壓力脫水區(qū)均為s 輥,第1輥直徑為,后面的輥徑均為,該機(jī)的初始脫水壓力小,但作用時(shí)間短,脫水效率低。第二s輥選取 250 mm,輥徑偏小,與進(jìn)入該區(qū)的污泥含水率不協(xié)調(diào),帶運(yùn)行速度受限制,處理能

40、力較小,它主要用于有機(jī)污泥脫水。4、ydq型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)ydq 型是綜合yd型及dyl型的特點(diǎn)設(shè)計(jì)的, 專用于有機(jī)污泥脫水。它保留了yd型壓力脫水區(qū)輥徑變化的特點(diǎn), 第1個(gè)s 輥直徑為,初始脫水壓力略高于yd型, 由于降低了張緊力的最大值, 成為低壓輕型機(jī)組、重量輕、造價(jià)較yd型低。s輥的布置形成了長脫水區(qū), 壓力變化與污泥含水率的降低相適應(yīng)、帶速高,處理能力較dyl型有很大提高。 小結(jié):從脫水能力上分析,cpf型和yd型都屬于高壓機(jī)型,脫水能力較大。而dyl型和ydq型壓榨力較小,壓榨時(shí)間長。本次設(shè)計(jì)采用s輥和p棍的組合形式,設(shè)置重力脫水、預(yù)脫水區(qū)和s高壓區(qū),適合各種污泥脫水場合。3.5帶式壓濾

41、機(jī)結(jié)構(gòu)形式對(duì)脫水性能的影響帶式壓濾機(jī)是開放式的,濾帶兩側(cè)不密封。當(dāng)待脫水的料漿含水率高時(shí),容易從濾帶兩側(cè)溢出,其原因是料漿由液狀到半固狀的變化過程中,液狀料漿流動(dòng)性高,沒有抗壓能力容易流動(dòng)變形;半固狀料漿隨料漿中粒子充填密度的提高,即隨著水分的降低,其所能承受的抗壓力增加。然而,抗壓力在擠壓脫水過程中,一旦與壓力失去平衡,料漿就會(huì)從濾帶的兩側(cè)溢出。因此,帶式壓濾機(jī)脫水結(jié)構(gòu)必需考慮到料漿的這一力學(xué)特性。下面分別介紹各脫水過程的結(jié)構(gòu)型式對(duì)料漿脫水的影響。3.4.1重力脫水區(qū)重力脫水是分離絮凝后料漿中的自由水,使之推動(dòng)流動(dòng)性的脫水過程,它決定著帶式壓濾機(jī)單位時(shí)間內(nèi)的處理量。重力脫水區(qū)的濾帶呈水平向上

42、傾斜。為了增加脫水效果可以在重力脫水區(qū)的濾帶下部增加刮水條。重力脫水時(shí)間與重力脫水區(qū)長度與濾帶行走速度有關(guān)。在通常情況下,重力脫水時(shí)間與擠壓脫水時(shí)間之比為。對(duì)于難脫水的漿料來說,重力脫水時(shí)間要求為,但重力脫水段過長受到機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制,以及對(duì)濾帶跑偏有較大影晌。因此,對(duì)于難脫水料漿可以通過增加預(yù)脫水裝置,如采用轉(zhuǎn)鼓濃縮脫水或單獨(dú)重力脫水帶等。在滿足整機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸的前提下,重力脫水區(qū)長度尺寸應(yīng)盡可能加大以求得最長的重力脫水時(shí)。3.4.2壓榨脫水區(qū)經(jīng)過脫水的污泥,雖然還沒有形成濾餅并且仍然具有一定的流動(dòng)性,但是已經(jīng)完全可以經(jīng)受來自兩條濾帶施加給其的合理壓榨力。之所以稱合理壓榨力,是因?yàn)槿绻麎赫^(qū)結(jié)構(gòu)設(shè)

43、計(jì)得不合理,也完全可能造成污泥在接受逐漸增加的擠壓力的過程中,形成污泥受壓擴(kuò)散和濾水過程不協(xié)調(diào)而外泄“跑泥”。所以壓榨區(qū)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣也將對(duì)帶式壓濾機(jī)處理量產(chǎn)生直接影響。1輥徑變化的影響。若壓榨輥曲率半徑均勻遞減,則各輥單位面積上的正壓力均勻遞增,即污泥所受的擠壓力和剪切力由低向高均勻、平穩(wěn)過渡,這樣可以有效地避免由于壓力突變造成的“跑泥”現(xiàn)象。為此,應(yīng)盡可能做到相鄰兩輥徑之差為接近等值的降徑設(shè)計(jì)。2包角變化的影響。濾帶對(duì)各輥的包角趨近等梯度增加,使得污泥在壓榨段內(nèi)一直處于穩(wěn)定遞增的受壓狀態(tài),既可以保證提高處理量的穩(wěn)定性又可以最大限度地降低泥餅含水率。為此,應(yīng)盡可能采用壓力由低向高的輥筒包角趨

44、近等差數(shù)列增加的設(shè)計(jì)思路。3相鄰兩輥中心距的影響。壓榨輥系中相鄰兩輥中心距的合理布局,可以最大限度地降低壓榨段濾帶做無用功的長度,以盡可能地防止“漏泥”現(xiàn)象的產(chǎn)生而影響處理量。為此,應(yīng)力求達(dá)到相鄰兩輥中心距最短的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。輥徑、包角和中心距是互為關(guān)聯(lián)的三個(gè)指標(biāo),在實(shí)踐中應(yīng)以輥徑為基準(zhǔn)與包角和中心距兩指標(biāo)進(jìn)行平衡設(shè)計(jì),以求得相對(duì)的最佳設(shè)計(jì)方案。對(duì)此,日本石川島播重工業(yè)(株)在特開昭582959專利中提出一種輥筒間距關(guān)系11。壓濾機(jī)壓榨輥間布置關(guān)系:1兩輥間距關(guān)系: (3-4)2兩輥垂直間距關(guān)系: (3-5)式中: 兩輥水平間距離,;兩輥垂直間距離,;前級(jí)脫水輥直徑,;后級(jí)脫水輥直徑,。3.4.3

45、濾帶沖洗裝置圖3.8 濾帶清洗裝置原理圖污泥脫水是通過濾帶編織的縫隙排泄濾液的,當(dāng)污泥經(jīng)過壓榨脫水后殘存在濾帶縫隙中的泥渣若不及時(shí)處理干凈,下一個(gè)脫水循環(huán)的濾液就無法透過濾帶排出,這樣勢必造成從濾帶兩側(cè)泄漏而無處理量可言。長期的工程實(shí)踐證明:噴嘴出口處沖洗水流速保持在左右,單個(gè)噴嘴流量,射流角度為左右,在濾帶上形成的沖洗帶寬度為,兩噴嘴射出的水流邊緣錯(cuò)位疊加為時(shí)(見圖310),其沖洗效果、耗水量、水泵電機(jī)功率等指標(biāo)的匹配相對(duì)最佳13。3.4.4濾帶的選擇濾帶透氣量選擇的合適與否對(duì)處理能力的提高起著至關(guān)重要的作用。透氣量過大容易造成壓榨段濾液渾濁,去除率降低。透氣量過小,重力區(qū)的排水效率低,處理

46、能力直接受到影響,當(dāng)絮凝效果稍有下降時(shí)還有可能在壓榨段出現(xiàn)擠壓“跑泥”現(xiàn)象。通過在帶式壓濾機(jī)上對(duì)天津造紙網(wǎng)廠和沈陽銅網(wǎng)廠生產(chǎn)的多種形式和型號(hào)的濾帶(如20903、17704、22503、22504、6850等)所進(jìn)行的脫水試驗(yàn)和多年現(xiàn)場應(yīng)用證明,對(duì)各種處理介質(zhì)適應(yīng)性較強(qiáng)的透氣量指標(biāo)為。同時(shí),選擇濾帶時(shí)還應(yīng)該考慮到濾帶編織結(jié)構(gòu)對(duì)沖洗效果的影響(相同透氣量、不同編織結(jié)構(gòu)的濾帶對(duì)沖洗效果的影響不同)和耐磨性、接頭形式等對(duì)濾帶壽命的影響等。3.5帶式壓慮機(jī)主要結(jié)構(gòu)主要介紹帶式壓濾機(jī)的總體結(jié)構(gòu)和組成部分的作用及驅(qū)動(dòng)方案的確定。簡單介紹驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、張緊裝置、糾偏裝置、壓榨棍、糾偏輥、清洗裝置、接水裝置、擋泥

47、板、機(jī)架等。圖3.9是帶式壓濾機(jī)的總體結(jié)構(gòu)簡圖。圖3.9 帶式壓濾機(jī)主要結(jié)構(gòu)3.5.1驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶式壓濾機(jī)的動(dòng)力是由電機(jī)-無極變速器-減速機(jī)的組合方式來滿足動(dòng)力要求。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的布置方式主要有立式和臥式兩種,減速機(jī)有渦輪蝸桿減速機(jī)和斜齒減速機(jī)在帶式壓濾機(jī)中應(yīng)用較多的兩種減速器。1、組合式斜齒-渦輪蝸桿減速機(jī),安裝方式有立式和臥式兩種方式。二級(jí)蝸桿減速機(jī)的直聯(lián)傳動(dòng),是由交流電機(jī)-摩擦盤無級(jí)調(diào)速器-渦輪減速直連兩級(jí)減速,實(shí)現(xiàn)濾帶速度的無極調(diào)節(jié)。蝸桿減速機(jī)的輸出直聯(lián)驅(qū)動(dòng)輥軸布局緊湊,運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),承載能力強(qiáng)、振動(dòng)小、低噪音。2、底腳軸伸式安裝、組合型斜齒輪減速機(jī),鏈傳動(dòng)與減速器的組合形式。目前在濃縮脫水一體

48、機(jī)應(yīng)用較廣。交流電機(jī)-摩擦盤無級(jí)調(diào)速器-斜齒硬齒面減速器, 通過滾子鏈來傳動(dòng)的方式。組合型斜齒輪減速機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、傳動(dòng)平穩(wěn)、裝配精度高、調(diào)速范圍大、承受過載能力強(qiáng)、傳動(dòng)效率高、使用壽命長等特點(diǎn)。減速機(jī)依據(jù)機(jī)型、應(yīng)用場合以及對(duì)調(diào)速范圍的要求來選擇。本次設(shè)計(jì)的帶式壓濾機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊,要求組合式減速機(jī)安裝方式是臥式,綜合性能好,性價(jià)比高??梢钥闯鰞烧邷p速機(jī)都滿足驅(qū)動(dòng)性能要求,根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇底腳軸伸式安裝、組合型斜齒輪減速機(jī)。3.5.2張緊裝置對(duì)于不同性質(zhì)的污泥,要求濾帶的張緊力能夠調(diào)節(jié)。濾帶張緊拉力常用氣動(dòng)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn),通常采用氣缸撐緊方式,結(jié)構(gòu)簡單,調(diào)節(jié)減壓閥,改變氣體的壓力即可調(diào)整濾帶的拉

49、力。采用氣動(dòng)系統(tǒng)時(shí),氣體減壓閥的壓力一般在之間調(diào)節(jié),常用的張緊氣壓在。3.5.3糾偏裝置采用電-氣濾帶自動(dòng)糾偏系統(tǒng)。在上、下濾帶的兩側(cè)設(shè)有機(jī)動(dòng)換向閥,當(dāng)濾帶脫離正常位置時(shí),將觸動(dòng)換向閥桿,接通閥內(nèi)氣路,使糾偏氣缸帶動(dòng)糾偏滾運(yùn)動(dòng),在糾偏輥的作用下,使濾帶恢復(fù)原位。氣動(dòng)調(diào)偏具有動(dòng)作平穩(wěn)可靠、靈敏度高、維修方便、無污染等特點(diǎn)。正常工作時(shí),濾帶允許偏離中心線兩邊,超過時(shí),濾帶矯正裝置開始工作,調(diào)整濾帶的運(yùn)行。如果矯正裝置失靈,濾帶得不到調(diào)整,當(dāng)濾帶偏離中心位置超過時(shí),保護(hù)裝置使設(shè)備自動(dòng)停機(jī)報(bào)警。3.5.4 傳動(dòng)輥、壓榨輥及糾偏輥帶式壓濾機(jī)具有各種不同直徑的棍,其結(jié)構(gòu)形式相似。本次設(shè)計(jì)采用的是材質(zhì)為不銹

50、鋼的無縫鋼管,兩端焊接軸頭,一次加工而成。驅(qū)動(dòng)輥和糾偏輥為增加摩擦力,在外表面襯膠。為了保持濾帶在運(yùn)行中的平穩(wěn)性,設(shè)備安裝后,所有輥?zhàn)又g的軸線應(yīng)平行,平行度不得低于形狀和位置公差中未注明公差等級(jí)規(guī)定的10級(jí)精度9。3.5.5 機(jī)架機(jī)架是采用槽鋼、方鋼、角鋼、鋼板等型材焊接而成。其主要作用是安裝傳動(dòng)裝置和各個(gè)工作部件,起到定位和支持的作用。對(duì)機(jī)架的要求,除了要有足夠的強(qiáng)度和剛性之外還要求有較高的耐腐蝕能力。3.5.6 濾帶的沖洗裝置濾帶經(jīng)卸料裝置卸去濾餅后,上、下濾帶必須清洗干凈,保持濾帶的透水性,以利于脫水工作的連續(xù)運(yùn)行,對(duì)于粘性大的污泥,要求沖洗水壓必須大于0.5mpa。清洗水管上要裝有等

51、距的噴嘴,噴出的水呈扇形,有利于減小水的壓力損失。3.6本章小結(jié)本章介紹帶式壓濾機(jī)的主要設(shè)計(jì)要點(diǎn),分析壓榨過濾的機(jī)理,比較各種典型結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)符合本次設(shè)計(jì)要求的結(jié)構(gòu)。4帶式壓濾機(jī)性能分析和技術(shù)要求4.1設(shè)計(jì)的前提條件 1、污泥濃縮脫水效果良好 帶式壓濾機(jī)脫水分為絮凝濃縮脫水和機(jī)械脫水兩個(gè)過程,絮凝濃縮脫水主要由絮凝藥劑聚丙烯酰胺氨(簡稱pam)在絮凝攪拌反應(yīng)器來完成。假設(shè)絮凝效果良好包括:(1)藥劑與污泥混合后擴(kuò)散效果好、絮體生長快;(2)反應(yīng)時(shí)間設(shè)計(jì)合理,絮體凝結(jié)力強(qiáng)、承壓性好;(3)攪拌線速度設(shè)計(jì)合理,游離水析出效果好。(4) 轉(zhuǎn)鼓離心機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)合理,脫水效果良好;2、濾帶沖洗情況良好由水泵

52、送來的水通過噴嘴以較高壓力噴射在上、下濾帶上,將殘留在濾帶上的污泥沖洗掉,使濾帶在循環(huán)使用中保持透水性能。采用濾帶反向沖洗,上、下濾帶皆實(shí)現(xiàn)了反沖洗,殘存于濾帶上的污泥不用透過濾帶編織層即可輕易沖洗掉,保證了下一工作循環(huán)的重力脫水效果,同時(shí)降低了泵的功率。3、濾餅具有可壓縮性濾餅假設(shè)為可壓縮性濾餅,就意味著一般情況下,不發(fā)生跑泥現(xiàn)象,使系統(tǒng)穩(wěn)定,這樣就可以對(duì)濾餅進(jìn)行理論上的分析和推導(dǎo)。4.2各脫水區(qū)理論分析4.2.1重力脫水區(qū)帶式壓濾機(jī)的重力脫水,主要依靠重力脫去漿料中的自由水和游離水。由于帶式壓濾機(jī)的特殊性,在重力脫水時(shí)一部分水的過濾按沉降過濾計(jì)算,而另一部分在過濾時(shí)幾乎沒有濾餅的阻力,這部

53、分只需要克服過濾介質(zhì)阻力。4.2.2預(yù)壓壓榨脫水區(qū)用過濾方式脫去毛細(xì)水必須依靠濾帶產(chǎn)生的、施加在過濾介質(zhì)上的機(jī)械力。由可壓濾餅的過濾方程可知,過濾速率與濾餅的壓強(qiáng)降成正比。4.2.3剪切壓榨區(qū)以上兩個(gè)脫水區(qū)的理論比較完善,和實(shí)際結(jié)合的也較好。剪切區(qū)的壓榨理論還不成熟,需要進(jìn)一步進(jìn)行理論上的分析研究。推導(dǎo)過程及方程式見參考文獻(xiàn)13,由此過程得到的理論指導(dǎo)如下:1、壓濾過程中,顆粒對(duì)流體的阻滯作用使得流體靜壓強(qiáng)沿流動(dòng)方向降低,濾餅表面處最大,介質(zhì)表面處最??;孔隙率濾餅表面最大,介質(zhì)表面最小。2、帶式壓濾機(jī)的壓榨區(qū)壓力計(jì)算應(yīng)該充分考慮剪切力的影響。由于剪切力的作用,使得作用在濾餅上的最大壓力點(diǎn),并不出現(xiàn)在濾帶與輥筒接觸的包圍區(qū)中心,也就是說,濾帶施加在輥筒上的最大壓力并沒有預(yù)期想象的那么大,從而影響了

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