一、板框壓濾機(jī)工作原理：

　　板框壓濾機(jī)用于固體和液體的分離。與其它固液分離設(shè)備相比，壓濾機(jī)過濾后的泥餅有更高的含固率和優(yōu)良的分離效果。固液分離的基本原理是：混合液流經(jīng)過濾介質(zhì)（濾布），固體停留在濾布上，并逐漸在濾布上堆積形成過濾泥餅。而濾液部分則滲透過濾布，成為不含固體的清液。

　　隨著過濾過程的進(jìn)行，濾餅過濾開始，泥餅厚度逐漸增加，過濾阻力加大。過濾時(shí)間越長(zhǎng)，分離效率越高。特殊設(shè)計(jì)的濾布可截留粒徑小于1μm的粒子。壓濾機(jī)除了優(yōu)良的分離效果和泥餅高含固率外，還可提供進(jìn)一步的分離過程：在過濾的過程中可同時(shí)結(jié)合對(duì)過濾泥餅進(jìn)行有效的洗滌，從而有價(jià)值的物質(zhì)可得到回收并且可以獲得高純度的過濾泥餅。

　　二、板框式壓濾機(jī)的結(jié)構(gòu)

　　板框壓濾機(jī)由交替排列的濾板和濾框構(gòu)成一組濾室。濾板的表面有溝槽，其凸出部位用以支撐濾布。濾框和濾板的邊角上有通孔，組裝后構(gòu)成完整的通道，能通入懸浮液、洗滌水和引出濾液。板、框兩側(cè)各有把手支托在橫梁上，由壓緊裝置壓緊板、框。板、框之間的濾布起密封墊片的作用。由供料泵將懸浮液壓入濾室，在濾布上形成濾渣，直至充滿濾室。濾液穿過濾布并沿濾板溝槽流至板框邊角通道，集中排出。過濾完畢，可通入清洗滌水洗滌濾渣。洗滌后，有時(shí)還通入壓縮空氣，除去剩余的洗滌液。隨后打開壓濾機(jī)卸除濾渣，清洗濾布，重新壓緊板、框，開始下一工作循環(huán)。

　　板框壓濾機(jī)對(duì)于濾渣壓縮性大或近于不可壓縮的懸浮液都能適用。適合的懸浮液的固體顆粒濃度一般為10%以下，操作壓力一般為0.3～0.6MPa，特殊的可達(dá)3MPa或更高。過濾面積可以隨所用的板框數(shù)目增減。板框通常為正方形，濾框的內(nèi)邊長(zhǎng)為320～2000mm，框厚為16～80mm，過濾面積為1～1200㎡。板與框用手動(dòng)螺旋、電動(dòng)螺旋和液壓等方式壓緊。板和框用木材、鑄鐵、鑄鋼、不銹鋼、聚丙烯和橡膠等材料制造，石化五廠采用的是聚丙烯材質(zhì)濾板。

　　板框式壓濾機(jī)主要由止推板(固定濾板)、壓緊板(活動(dòng)濾板)、濾板和濾框、橫梁(扁鐵架)、過濾介質(zhì)(濾布或?yàn)V紙等)、壓緊裝置、集液槽等組成，其中過濾介質(zhì)和集液槽由用戶自備，也可由供應(yīng)商代配。

　　板框壓濾機(jī)有手動(dòng)壓緊、機(jī)械壓緊和液壓壓緊三種形式。手動(dòng)壓緊是螺旋千斤頂推動(dòng)壓緊板壓緊；機(jī)械壓緊是電動(dòng)機(jī)配H型減速箱，經(jīng)機(jī)架傳動(dòng)部件推動(dòng)壓緊板壓緊；液壓壓緊是有液壓站經(jīng)機(jī)架上的液壓缸部件推動(dòng)壓緊板壓緊。兩橫梁把止推板和壓緊裝置連在一起構(gòu)成機(jī)架，機(jī)架上壓緊板與壓緊裝置連接，在止推板和壓緊板之間依次交替排列著濾板和濾框，濾板和濾框之間夾著過濾介質(zhì)；壓緊裝置推動(dòng)壓緊板，將所有濾板和濾框壓緊在機(jī)架中，達(dá)到額定壓緊力后，即可進(jìn)行過濾。懸浮液從止推板上的進(jìn)料孔進(jìn)入各濾室(濾框與相鄰濾板構(gòu)成濾室)，固體顆粒被過濾介質(zhì)截留在濾室內(nèi)，濾液則透過介質(zhì)，由出液孔排出機(jī)外。五廠采用的是液壓壓緊形式。

　　壓濾機(jī)的出液有明流和暗流兩種形式，濾液從每塊濾板的出液孔直接排出機(jī)外的稱明流式，明流式便于監(jiān)視每塊濾板的過濾情況，發(fā)現(xiàn)某濾板濾液不純，即可關(guān)閉該板出液口；若各塊濾板的濾液匯合從一條出液管道排出機(jī)外的則稱暗流式，暗流式用于濾液易揮發(fā)或?yàn)V液對(duì)人體有害的懸浮液的過濾，五廠采用的是暗流。

     板框壓濾機(jī)過濾面積

　　壓濾機(jī)的操作壓力是過濾的推動(dòng)力,采用較高的操作壓力可使過濾速率較大。但因過濾剛開始時(shí)較細(xì)的顆粒易穿過過濾介質(zhì),故通常過濾開始時(shí)先進(jìn)行恒速過濾,即在較小的過濾速率下過濾,當(dāng)形成一定厚度的濾餅后再進(jìn)行恒壓過濾。壓濾機(jī)過濾面積的設(shè)計(jì)計(jì)算

　　2計(jì)算公式推導(dǎo)過程

　　過濾基本方程式為:

　　式中:V一濾液體積,m3

　　τ一過濾時(shí)間,s

　　K一過濾常數(shù),㎡/s

　　A一過濾面積,㎡

　　Ve一過濾介質(zhì)的虛擬濾液體積,m3

　　2.1過濾階段

　　過濾階段分為兩部分：恒速過濾和恒壓過濾。在恒速過濾中,過濾速度為常數(shù),得到的濾液體積V'為：

　　整理得恒速過濾所得的濾液體積和所需時(shí)間分別為：

　　式中：V’一恒速過濾得到的濾液體積,m3

　　UR一恒速過濾的過濾速度,m3/㎡﹒s

　　τ’一恒速過濾所用時(shí)間,s

　　對(duì)恒壓過濾,對(duì)過濾基本方程式積分整理:

　　得：

　　則恒壓過濾的時(shí)間為：

　　2.2洗滌階段

　　洗滌階段為恒壓操作,因板框壓濾機(jī)采用橫穿洗滌法,故洗滌面積為過濾面積的一半,洗滌阻力為過濾阻力的!倍,若洗滌壓力與恒壓過濾壓力相同,洗水粘度與濾液粘度相近,則洗滌速率(wash)與最終過濾速率(end)間的關(guān)系為：

　　洗水體積與濾液體積成正比，即Vw=aV，故：

　　式中：Vw一洗水體積,m3

　　a一洗水體積與濾液體積之比,無因次

　　τ’w一洗滌時(shí)間,s

　　若洗滌壓力與恒壓過濾壓力不同或洗水粘度與濾液粘度不同,則洗滌時(shí)間須用下式校正:

　　其中

　　式中，μw，μ一分別為洗水黏度和濾液黏度，N﹒S/㎡

　　ΔPw，ΔP一分別為洗滌壓力和恒壓過濾壓力，Pa

　　S一濾餅的壓縮性指數(shù)，無因次

　　2.3生產(chǎn)能力

　　壓濾機(jī)的生產(chǎn)能力通常用單位時(shí)間獲得的濾液體積表示。在一個(gè)操作周期中,過濾階段以外的時(shí)間雖不進(jìn)行過濾,但仍要計(jì)入生產(chǎn)時(shí)間內(nèi)。即按一個(gè)操作周期所用的總時(shí)間計(jì)算生產(chǎn)能力。

　　壓濾機(jī)的生產(chǎn)能力可用下式計(jì)算：

　　式中：τD一卸渣、清洗、裝合等輔助操作時(shí)間,s

　　Q一壓濾機(jī)的生產(chǎn)能力，m3/s

　　分別將(3)、(4)帶入上式，并令：

　　得：

　　為得到生產(chǎn)能力的最大值，令

　�。�

　　求得

　　：

　　將(8)代入(7)式，則得最大生產(chǎn)能力為：

　　2.4操作壓力對(duì)過濾的影響

　　過濾常數(shù)K隨壓濾機(jī)的操作壓力而改變：

　　式中，k一表征過濾物料特性的常數(shù)，m4/N﹒s

　　過濾介質(zhì)阻力可用下式計(jì)算：

　　式中，Re一過濾介質(zhì)阻力，1/m

　　γ0一單位壓力差下濾餅的比阻，1/㎡

　　υ一濾餅體積與相應(yīng)的濾液體積之比，無因次

　　3舉例計(jì)算過濾面積和操作條件

　　生產(chǎn)中過濾某種懸浮液，要求過濾機(jī)達(dá)到21m3/h的生產(chǎn)能力，恒速階段的過濾速度UR=9.5×10-4m3/㎡﹒s，洗水體積與濾液體積之比為百分之八，洗滌時(shí)操作壓力與恒壓過濾時(shí)操作壓力相等，洗水黏度為1.04mPa﹒s，濾液黏度為2.31mPa﹒s，該懸浮液在操作壓力為300kPa下用小型壓濾機(jī)實(shí)驗(yàn)，測(cè)得過濾常數(shù)K’=1.5×10-4㎡/s，單位面積上虛擬濾液體積qe’=0.029m3/㎡，濾餅的壓縮性指數(shù)S=0.3，試問應(yīng)選用多大過濾面積的壓濾機(jī)，并確定操作條件。

　　普通壓濾機(jī)的操作壓力一般不超過800kPa，所以先假設(shè)操作壓力為該值。

　　根據(jù)(10)、(11)兩式，因k、s、Re、γ0、υ、A均不隨操作壓力改變，所以：

　　恒速階段的濾液體積和時(shí)間分別由(1)、(2)兩式求出：

　　最大生產(chǎn)能力可由(9)式求出：

　　當(dāng)最大產(chǎn)能為所達(dá)到的5.83×10-3m3/s時(shí)，壓濾機(jī)的過濾面積為28.2㎡。根據(jù)壓濾機(jī)的系列標(biāo)準(zhǔn)，選擇最接近的過濾面積為30㎡的壓濾機(jī)。并由此計(jì)算確定壓濾機(jī)的操作條件。

　　假設(shè)壓濾機(jī)的操作壓力為672kPa，仿照以上算法，得：

　　所以，該壓濾機(jī)在672kPa操作壓力下可完成生產(chǎn)任務(wù)。

　　在一個(gè)操作周期中獲得的濾液體積由(8)式求出：

　　分別由(3)、(4)兩式求出恒壓過濾時(shí)間和洗滌時(shí)間：

　　一個(gè)操作周期所需總時(shí)間為：

　　4結(jié)果討論

　　由以上計(jì)算可見,可選擇過濾面積為30㎡的板框壓濾機(jī),采用672kPa的操作壓力和最佳操作周期,即先恒速過濾122s再恒壓過濾987s,然后用292s洗滌,最后用20min卸渣、清洗、重裝,正好達(dá)到21m3/h的生產(chǎn)能力。

　　壓濾機(jī)的生產(chǎn)能力除了與過濾面積有關(guān)外,還與懸浮液的性質(zhì)和操作條件有關(guān),也就是說,當(dāng)過濾某種懸浮液時(shí),壓濾機(jī)的生產(chǎn)能力隨操作壓力和操作周期而變。在一定的操作壓力下,當(dāng)按最佳操作周期進(jìn)行操作時(shí),壓濾機(jī)的生產(chǎn)能力最大。因此,在確定壓濾機(jī)的過濾面積時(shí),應(yīng)先求出最大操作壓力下的最大生產(chǎn)能力與過濾面積的關(guān)系式,當(dāng)最大生產(chǎn)能力等于要求達(dá)到的生產(chǎn)能力時(shí),對(duì)應(yīng)的過濾面積為最大操作壓力下所需的最小過濾面積,即最經(jīng)濟(jì)合理的過濾面積,然后依據(jù)壓濾機(jī)的系列標(biāo)準(zhǔn)選擇適用的壓濾機(jī)。

　　選定壓濾機(jī)后,還須確定最適宜的操作壓力和操作周期。上述計(jì)算方法不僅用于確定壓濾機(jī)的過濾面積,選擇合適的壓濾機(jī),還可用于提高生產(chǎn)中正在使用的壓濾機(jī)的生產(chǎn)能力。