新型动态扫流板压滤机实验研究

2023-08-31杨怀杰

机械管理开发 2023年7期

杨怀杰

（华阳新材料有限公司选煤质量管理中心，山西阳泉 045000）

0 引言

压滤机是实现固液分离的关键设备，其被广泛应用于煤矿、洗煤以及污水处理等行业。随着对固液分离需求量的不断增加，对压滤机性能的要求不断提升，对其结构需根据需求进行不断优化改善。本文针对某新型研发的动态扫流板压滤机对其过滤效率、过滤等指标的影响因素开展相关试验，通过系统全面的掌握新型动态扫流板压滤机的最佳工作状态，指导后续高效的压滤任务，重点对进料压力、进料浓度以及进料方式对压滤机过滤效果开展相关试验研究。

1 压滤机概述

压滤机被广泛应用于煤炭洗选、环保中的污水治理、制药行业以及石油行业中等对其中悬浮混合液的分离。综合考虑到操作成本、简便性以及最终的过滤效果，压滤机为当前应用率较高的固液分离设备。一般的压滤机在实际过滤任务中需经历压紧、压滤、松板以及卸饼四个关键步骤。在多年的发展中，板框式压滤机已经更新换代了四代产品，为了适应未来各行业的固液分离需求，压滤机将朝着大型化、高过滤压力、高自动化水平以及节能的方向发展[1-5]。本文所研究的对象为一款新型的板框式压滤机，该压滤机的核心结构为圆形滤框，其主要结构如图1 所示。

图1 新型板框式压滤机结构

如图1 所示，该新型板框式压滤机的进料口设置在圆形滤框的对角方向。其分选原理如下：在泵压作用下将待分选的物料进入过滤室内并形成了涡轮状的转动形式，并将转动过程中所形成的滤饼沿涡流的中心方向集结。与传统板框式过滤机相比，该新型板框式过滤机能够实现对物料的高速分选过滤，极大的提升了过滤速度。为进一步研究新型板框式压滤机的本身结构所引发的高速过滤特性和影响过滤速度的因素，本文根据试验需求设计了新型板框式压滤机的实验装置。

2 实验装置及方法

2.1 实验装置

结合对新型板框式压滤机的实验需求，特设计如图2 所示的实验装置。

图2 新型板框式压滤机实验装置

如图2 所示，实验系统由新型板框式压滤机、往复泵、压力调节器、空气压缩机以及进料罐等装置组成。其中，空气压缩机形成一定压力的空气；压力调节器保证待分选的物料在恒压环境下进入新型板框式压滤机中。为了充分展示新型板框式压滤机内部固液相的流动特性，将过滤装置的滤框和滤板均改造为玻璃可视窗。

2.2 实验方法

根据本次新型板框式压滤机的实验目的，特设计如下实验方法：

1）将预先准备的实验装置按照图2 进行安装；需注意的是，滤布在安装前需将其在水中进行浸泡处理，将采用螺栓连接方式实现其稳定固定。

2）将待分选的物料置于进料罐中，同时保证整个实验装置的各个通道均处于畅通状态。

3）在进料之前，提前打开空气压缩机，并按照进料压力调整空气压缩机的工作状态；

4）打开往复泵，并根据入料压力对压力调节器进行设定；

5）按照上述步骤设置完成后，开始进料，并在出料后对滤液进行收集，通过秒表记录过滤时间，采用量筒对滤液的体积进行称量。

6）待上述过滤操作均完成后，依次关闭空气压缩机、往复泵等设备，待整套系统的压力下降后打开螺栓，并取出本次过滤所得的滤饼，清洗设备开始下一阶段的过滤实验。

3 实验结果分析

针对新型动态扫流板压滤机，重点对过滤过程中的滤室内流动状态和不同进料参数下对应的过滤效果进行对比。

3.1 滤室固液相流动特性研究

为了能够清晰地掌握新型动态扫流板压滤机在实际过滤操作中过滤室内的固液相的流动特性，本次实验所选择的分离的物料为油菜籽和水的混合物。其中，所设定的进料质量分数为15%，物料密度为0.9 g/cm3，物料的黏度为5 mPa·s，物料的颗粒直径为0.1 mm；设定过滤压力为0.13 MPa，实验温度为20 ℃。分别对对角切向进料方式和中心进料两种不同方式下对应的滤室内的固液相流动特性进行对比。观察结果如图3 所示。

图3 滤室固液相流动特性

如图3-1 所示，在对角切向进料方式下，随着过滤时间的推移，待分选物料在泵压和剪切力的作用下，油菜籽逐步向中心位置移动，并在最终分布于整个滤室中；如图3-2 所示，在中心进料方式下，物料从中心向周围扩散，尤其无剪切力的作用导致其不会对滤饼进行冲刷，无法实现动态过滤的效果。

3.2 不同进料参数对过滤效果的影响

不同进料参数包括进料压力、进料方式以及进料浓度等。首先对进料方式对过滤效果的影响展开研究，即对中心进料和对角切向进料两种方式的过滤效果进行对比。待分选的物料为活性白土和无机凝胶与水组成的悬浮液，进料质量分数设定为10%，进料压力设定为0.26 MPa。在上述基础条件设置下，得出不同进料方式对应的过滤速度进行对比，如图4 所示。