过滤与分离机械是将液体与固体颗粒的混合物进行分离的设备。过滤与分离机械包括的范围较多,但主要分为离心机、过滤机、分离机、过滤器、离心萃取机等几大类。过滤与分离机械具有以下特点:
(1)应用范围广泛。过滤与分离机械在环保、化工、煤炭、冶金、轻工、医药、食品、船舶、军工等各个领域均有广泛应用;
(2)对物料的针对性较强。依据不同物料的特性需采用不同的过滤与分离机械。如污水处理的污泥浓缩和脱水;选矿及尾矿处理;石油化工产品的精制;抗菌素,农药的提取;牛乳、酵母、啤酒、果汁、砂糖、秸油、动植物油、米糠油、淀粉等食品的制造;织品纤维脱水;润滑油、燃料油的提纯等都需使用各种类型的过滤与分离机械。
参考观研天下发布《中国过滤机/过滤器市场投资分析及未来五年发展趋势研究报告》
(3)产品规格及型式多,具有多品种小批量的特点。过滤与分离机械属于使用量大且应用领域广的通用机械,主要用于固液、液液、气液和气固等非均相物的分离和提纯,对所分离的产品的最终质量(纯度和含湿量)以及下道工序(如干燥)的质量和能耗具有影响作用。过滤与分离机械产品大多在高速下(离心机和分离机)或压力下(压滤机和过滤机)完成非均相分离功能。
(4)过滤与分离机械产品所过滤、分离的物料大多是有腐蚀性(如酸、碱、盐)或是有毒、易燃、易爆(如汽油、有机溶剂、香蕉水等)的介质,其过滤、分离过程需要密闭、防爆的安全要求。另一些物料对卫生要求很高(如分离各种药物、食品等)。因此过滤、分离机械产品对耐腐蚀性、安全性、卫生性能要求均较高。
(5)就被分离物料而言,分离质量的好坏将直接影响到所分离产品的纯度、含湿量以及下道工序的质量与能耗,而且其分离液的泄漏也将造成操作环境及社会环境污染。因此分离机械产品对环保、安全、操作条件具有重要影响。随着工业的进步,对制成品的纯度要求越来越高,因此,对过滤与分离机械的性能提出了更高的要求,甚至一个国家过滤与分离技术水平的先进性可以一定程度上反映该国家的工业化技术水平。
过滤与分离机械的分类
过滤与分离机械是应用领域广、使用数量大的通用机械,主要用于固液、液液、气液和气固等物质的分离和提纯。其中固液分离机械按照分离原理不同可分为离心机、过滤机和分离机三大类,过滤机又可分为带式压榨过滤机、压滤机(主要包括厢式压滤机和隔膜式压滤机)和真空过滤机(包括转鼓真空过滤机、翻盘真空过滤机、圆盘真空过滤机、真空叶滤机等)等三种,具体如下图所示:
过滤机是利用多孔性过滤介质,截留液体与固体颗粒混合物中的固体颗粒,从而实现固液分离的设备。在重力、真空、加压、压榨等推动力的作用下,悬浮液中的液体通过介质的孔道流出,固体颗粒被截留,从而实现固体与液体的分离。过滤机包括压滤机、真空过滤机、压榨过滤机三大类。
分离机是一种可进行液体澄清和固体颗粒富集或液液分离的设备。分离机与离心机相比规格、功率都比较小,但是转速较高。分离机包括碟式分离机、管式分离机、室式分离机三大类。
压滤机产品简介
(1)压滤机构成
压滤机属于过滤与分离机械,是将悬浮液中液体和固体分离的过程装备。压滤机的工作原理是利用压力泵将悬浮液料浆注入由垂直排列的多块滤板在液压系统的压紧下形成的多个密闭滤室中,使滤布两边形成压力差,滤室内的液体透过与滤板相邻的滤布沿滤液汇流通道排出压滤机外,脱水后的固体杂质则截留在滤室中,形成滤饼,通过拉板机将相邻滤板分开,每个滤室中的滤饼在重力或振打装置作用下脱落,实现固相和液相的分离。压滤机由机架部分、拉板部分、过滤部分、液压部分和电器部分组成。压滤机构成示意图如下所示:
压滤机的滤室由滤板和滤布组成,物料在滤室里通过挤压、过滤并形成滤饼,实现滤液和滤饼的分离,是决定压滤机产品质量、使用寿命、过滤效果以及运行成本的核心环节。其中,滤布的材质、纺织方式和透气率等决定过滤效果和效率;滤板分为普通滤板和隔膜滤板,为滤布提供压力支撑。以目前较为先进的隔膜压滤机为例,其压滤过程示意图如下:
(2)压滤机分类
由于压滤机广泛应用于环保、矿物及加工、化工、食品、医药等诸多行业,且受场地不同、作业环境不同以及客户对过滤效果、过滤面积、滤饼含水率等指标的要求不同,导致压滤机产品型号、参数众多,难以实现标准化生产和计量。
按行业标准,压滤机按照单块滤板过滤面积的大小可分为超大型、大型、中型和小型压滤机;按照滤板结构的不同,可分为隔膜压滤机、厢式压滤机、板框式压滤机;按照滤板压紧方式可分为手动压紧、机械压紧、液压压紧和全自动压滤机。
压滤机工作过程中,滤布的质量好坏直接影响过滤效果,影响滤饼与滤布的剥离和滤布的使用效率。经过多年的实践、研发以及通过引进国外先进生产设备生产的滤布具有较强的分离能力,并解决了污泥自动脱落等核心问题,让过滤工作变得便捷、高效,提升了压滤机的产品质量,是的核心竞争力之一。
(3)压滤机的技术特点
根据滤板的不同,压滤机先后经历了板框压滤机、厢式压滤机和隔膜压滤机三个阶段。其中隔膜压滤机兴起于上世纪八十年代,最早使用橡胶隔膜滤板,这种滤板至今仍有使用。上世纪九十年代国内出现了增强聚丙烯隔膜滤板,主要解决了滤板的耐腐蚀、耐高温和耐高压问题。增强聚丙烯隔膜滤板分为组合式和整体熔焊式,整体熔焊式隔膜滤板压榨压力更高、使用寿命更长,国内于2005年开始进入大批量使用阶段,目前压滤机市场的主流产品是隔膜式压滤机。
在处理细粒物料时,隔膜压滤机不但截留效果好,而且可以获得更低的滤饼含水率。由于隔膜压滤机过滤压力高,因此可以选用致密的滤布,这样通过滤布截留和滤饼层过滤,可获得清澈的滤液和含水率低的滤饼,这是真空过滤机、带式压榨机和离心机难以实现的。
隔膜压滤机过滤的第一阶段是泵压压差过滤,泵压压差过滤为正压,能实现的压差可高达4MPa,和真空过滤机0.1MPa的负压过滤相比,过滤压力大,能耗低;隔膜压滤机过滤的第二阶段是隔膜压榨过滤。对第一次过滤后的物料进行二次隔膜压榨,通过挤压滤室容积将残余液体挤出,实现固液的深度分离。在污泥脱水领域,隔膜压滤机能够将污泥含水率一次性降低至40-58%,脱水效果与厢式压滤机(含水率为75-80%)、带式压榨机(含水率为75-83%)和离心机(含水率为75-80%)相比,具有明显优势。经隔膜压滤机处理后的脱水污泥与带式压榨机和离心机处理后的脱水污泥相比,体积减少50%以上,而且脱水污泥呈固态,减少了堆放、运输过程中渗滤液的“二次污染”,有效实现了污泥减量化。随着国家对污泥处理处置要求的提高,污泥处理将成为隔膜压滤机最具潜力的应用领域之一。
隔膜压滤机由于采用可变滤室隔膜压榨技术,可以大幅缩短过滤周期(参见下图),加上对进料泵的压力、流量进行变频控制,电能消耗比厢式压滤机和离心机降低30%以上;通过可变滤室隔膜压榨技术,隔膜压滤机显著降低物料的含水率,可以大幅节省后续烘干和焚烧工艺段的能源消耗,节能效果明显。技术上不断改进的隔膜压滤机,配以先进的控制系统和完善的预处理系统,在节能减排上发挥了越来越大的作用。
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