Вакуум-фильтры

 Независимо от того, какое оборудование применяется для сгущения осадка сока I сатурации, от осадка отделяется жидкая фаза и осадок промывается. Так как суспензия, поступающая из сгустителей на вакуум-фильтры, имеет температуру около 85 °С, то остаточное давление на вакуум-фильтрах не должно превышать 0,045.. .0,048 МПа. Таким образом, перепад давления, при котором осуществляется фильтрация на вакуум-фильтрах, в 4...5 раз меньше, чем на фильтрах циклического действия. Поэтому толщина слоя осадка на барабанах фильтров допускается не более 10... 12 мм, а для быстрого роста толщины слоя осадка на фильтрующей поверхности фильтра поступающая на фильтрацию суспензия должна содержать сухих веществ не менее 20 %.

Применяются вакуум-фильтры камерного типа и бескамерные.

На рис. а показана принципиальная схема работы камерного вакуум-фильтра. В корпус фильтра 1 подается сгущенная суспензия сока I сатурации, в которую погружен вращающийся барабан 2. Поверхность барабана разделена на отдельные секции перегородками 3. Каждая секция трубками 5 соединена с подвижной головкой 6 фильтра. Головка имеет отверстия, количество которых соответствует количеству секций барабана.

Рис. Схемы вакуум-фильтров: а — камерного; б — бескамерного

Секции покрываются опорной поверхностью, на которую накладывается холст. Холст натягивается и закрепляется проволокой из нержавеющей стали диаметром 2...3 мм при помощи специальных приспособлений.

Сверху над барабаном вакуум-фильтра расположены форсунки 7 для промывки осадка 4. Для удаления осадка из барабана вакуум-фильтра установлен нож 8. В корпусе фильтра имеется мешалка 9 для взмучивания осадка.

Для отвода фильтрованного сока, промоя и подвода сжатого воздуха, для отдувки осадка от холста к подвижной головке прижимается неподвижная головка.

На рис. б представлена принципиальная схема бескамерного вакуум-фильтра. По конструкции он значительно проще камерного фильтра, так как барабан его не имеет отдельных камер, отсутствуют также распределительные головки.

Перфорированный барабан 3 фильтра закрыт боковыми крышками, и поверхность его при помощи резинового уплотнения 19 делится на две зоны: зону 5, находящуюся под разрежением, и зону 7, в которой действует давление. В зоне разрежения происходят фильтрация суспензии, промывка и подсушивание осадка. Промой отводится из сборника, образованного стенками 8. В зоне давления осуществляются отдувка осадка при помощи воздуха, поступающего по трубе 12, и регенерация ткани при помощи пара или жидкости, поступающих по трубе 13.

Барабан фильтра устанавливается на неподвижной полой оси 14 при помощи подшипников в корпусе 1. Полая ось 14 соединена трубой 15 с нижней частью барабана, фильтра, куда по устройству 16 подается сок. Для отвода продуктов фильтрации, а также подвода воздуха для отдувки осадка 2 и жидкости для регенерации ткани 22 полая ось делится на секции. В некоторых конструкциях фильтров для этой цели в полой оси устанавливаются специальные трубы. По верхней секции полой оси отводится промой, который собирается в сборнике 6. Левая секция соединена с вакуум-ресивером, через нижнюю секцию отводится отфильтрованный сок. Через правую секцию полой оси подводятся воздух для отдувки осадка и пар или жидкость для регенерации ткани.

Барабан обтягивается фильтровальной тканью, которая закрепляется проволокой 20. Вращение барабана осуществляется от привода через шестерню, прикрепленную к передней крышке барабана. Поверхность барабана фильтра погружена в суспензию на 50...60 %.

Осадок промывается при помощи форсунок 4, отдувается воздухом, поступающим через щель 9, и удаляется ножом 11, имеющим цапфу 21 для осуществления установки. Через щель 10 производится регенерация ткани паром или жидкостью.

Резиновые уплотнения прижимаются к внутренней поверхности барабана при помощи полых резиновых подушек 17, в которые подводится вода по гибким шлангам 18. Давление воды должно составлять 0,5...0,6 МПа.

Так как резиновые уплотнения все время прижимаются к внутренней поверхности барабана и работают на истирание, то барабан внутри должен быть гладким. Практика эксплуатации вакуум-фильтров данного типа показывает, что уплотнения быстро изнашиваются. Применение ротационных уплотняющих устройств из синтетических материалов, видимо, может устранить этот недостаток.

Камерный вакуум-фильтр БШУ-40-3-10 (рис.) состоит из следующих узлов: привода барабана фильтра 1, распределительных головок II и VI, барабана III, промывного устройства VII, мешалки для взмучивания осадка IVи привода мешалки V.

Рис. Вакуум-фильтр БШУ-40-3-10

Кроме того, в его состав входят электродвигатель 1, вариатор 2, редуктор 3, патрубок 4 для сжатого воздуха, левая 5 и правая 16 распределительные головки, подшипник 6, шестерня 7, передняя крышка 8, подводящие трубы 9, барабан 10, коллекторные трубы 11, патрубок 12, форсунка 13, трубы 14 для промывки осадка, штанга 15, штуцер 17 для отвода фильтрата, редуктор 18, штанги 19 и 24, спускные штуцера 20 и 22, мешалка 21, корпус 23, штуцера 25, 26, 37 для отвода промоя, устройство 27 для крепления ножа, устройство 28 для намотки проволоки на барабан, кран 29, фильтр 30, кожух 31, распределитель 32, горизонтальные трубы 33 и 35, радиальные трубы 34 и 36, штуцер 38 для подвода суспензии, электродвигатель 39 и редуктор 40.

Барабан 10 фильтра вращается в корпусе 23, куда по штуцеру 38 непрерывно поступает сгущенный осадок. Невращающиеся части распределительных головок 5 и 16 прижаты к торцовым поверхностям вращающихся цапф и при работе фильтра последовательно соединяют секции барабана с соответствующими окнами в неподвижной части распределительных головок.

Когда секция барабана погружена в суспензию, происходит фильтрация за счет разрежения, создаваемого конденсатором в правой распределительной головке 16. Жидкая фаза суспензии отводится при этом через штуцер 17, а на поверхности ткани этой ячейки отлагается слой осадка. Так как при увеличении толщины слоя осадка сопротивление фильтрации растет, то для сохранения производительности фильтра к секции через угол поворота барабана 36° подключается распределительная головка 5 с более высоким разрежением. При этом фильтрат отводится через штуцер 25, а на поверхности ткани этой секции толщина слоя осадка возрастает. Процесс фильтрации в каждой секции барабана происходит до тех пор, пока она находится в зоне фильтрации. Размеры зон фильтрации регламентируются размерами окон в шайбах неподвижных головок (рис.). Фильтр имеет следующие размеры зон в дуговых градусах:

Далее секция барабана проходит промежуточную зону II, входит в зону III первой просушки и промывки при пониженном разрежении, при этом более концентрированный раствор отводится через штуцер 37 правой распределительной головки 16. В зоне V происходит промывка слоя осадка при повышенном разрежении, создаваемом вакуум-насосом через левую распределительную головку. Концентрированный промой отводится через штуцер 25 этой головки (см. рис.).

Рис. Шайбы неподвижных головок вакуум-фильтра БШУ-40-3-10: а — левой головки; б — правой головки; в — схема деления секций барабана фильтра на зоны при совмещении шайб

После V зоны секции барабана вакуум-фильтра соединяются с зоной VII второй просушки и промывки осадка с уменьшенным разрежением. Полученный промой удаляется через штуцер 26 левой распределительной головки. Зона VII отделяется от зоны отдувки осадка IXпромежуточной зоной VIII. Отдувка осуществляется сжатым воздухом с избыточным давлением 0,02 МПа, поступающим по патрубку 4 левой головки.

В этой же зоне осадок снимается с ткани ножом. После прохождения секциями барабана промежуточной зоны X процесс повторяется.

В зонах III, V и VII осадок промывается аммиачной водой, поступающей через кран 29, фильтры 30, распределитель 32, радиальные 36 и горизонтальные 35 трубы в форсунки 13. Через трубы радиальную 34 и горизонтальную 33 в форсунки поступает раствор соляной кислоты для регенерации ткани.

Избыток поступающей в корпус фильтра суспензии удаляется через сливную коробку, а окончательный спуск осуществляется через штуцера 20 и 22.

Барабан фильтра своими цапфами установлен в подшипниках 6 и приводится во вращательное движение с частотой 0,118.. .2,14 об/мин от трехступенчатого электродвигателя 1 максимальной мощности 2,8 кВт через вариатор 2 и редуктор 3.

Мешалка 21 совершает 20 двойных качаний в минуту и приводится в движение от электродвигателя через редуктор 18 и штанги 19 и 24.

Барабан фильтра представляет собой горизонтальный сварной цилиндр, состоящий из двух частей, соединенных при помощи фланцев. На наружной поверхности барабана 1 (рис.) приварены планки 3, разделяющие всю поверхность барабана по длине на 24 секции. На планках установлена перфорированная опорная поверхность 8 (рис. б), через отверстия которой фильтрат проходит в секции. Фильтрация суспензии осуществляется через ткань 2, которая укладывается на опорную поверхность — резиновые коврики 7. Перфорированная опорная поверхность 8 (сетка) крепится на барабане с помощью штифтов 6. Жгут 4 укладывается в пазы 5 планок.

Рис. Барабаны вакуум-фильтров: а — с опорной сетчатой поверхностью; б — с опорной поверхностью в виде резиновых ковриков

В фильтрах типа «Эймко», выпускаемых французской фирмой «Фив Лилль-Кай», вместо перфорированной поверхности барабанов применяются плетеные проволочные сетки 2. На рис. а показан способ закрепления на барабане стальной сетки при помощи штифтов 6, укладка пенькового жгута, закрепление холста 3 проволокой 7.

Жгут укладывается в канавки планок, приваренных на наружной поверхности барабана. Планки образуют отдельные секции барабана. Ткань закрепляется при помощи нержавеющей проволоки.

Резиновые коврики имеют преимущества по сравнению со стальными сетками. Они легко снимаются в случае регенерации их и увеличивают срок службы ткани, так как не окисляют ее.

Из каждой секции фильтров коллекторными трубками фильтрат отводится к распределительным головкам. Секции в верхней части разобщены между собой при помощи резиновых шнуров 4, вставленных в пазы планок 5.

Левая распределительная головка вакуум-фильтра БШУ-40-3-10 (рис.) состоит из подвижной 4 и неподвижной 9 частей со съемными шайбами. Она включает также гнезда 1 и 2, штуцер 3 для подвода сжатого воздуха, шайбы 5 и б, винт 7, ось 8, стакан 10, смотровое стекло 11, опору 12, окно 13, шланги 15, 16 и 18. Шайбы прикрепляются к цапфе барабана, т. е. к подвижной части и неподвижному корпусу головки, винтами 7. Неподвижная шайба имеет окна, количество которых соответствует количеству окон в неподвижном корпусе головки.

Рис. Левая распределительная головка вакуум-фильтра БШУ-40-3-10

Неподвижная часть головки прижимается к подвижной шайбе с помощью пружины 17, насаженной на ось 8. Ось пружины крепится в стакане 10, прикрепленном к цапфе подвижной части головки. Большие полости головки имеют отвод 19, к которому хомутиком 20 крепится рукав 18. Сжатый воздух в головку подается через штуцер 3. Разрежение в определенных зонах фильтра контролируется вакуумметрами, присоединенными к гнездам 1 и 2. Для установки неподвижной головки в определенном положении по отношению к правой головке имеется проушина 14.

Сравнивая конструкции распределительных головок различных типов фильтров, необходимо отметить значительные преимущества распределительных головок фильтра БШУ-40-3-10: они позволяют изменять режим работы фильтра. Неподвижные диски, расположенные в правой и левой распределительных головках, различаются между собой. Так как в каждой секции фильтра имеются по две коллекторные трубки и одна из трубок направлена к правой распределительной головке, а другая — к левой, это позволяет в фильтрах данной конструкции увеличить зону промывки осадка, что обеспечивает более глубокую промывку его при небольших расходах воды, и отобрать часть малоконцентрированного раствора для приготовления известкового молока. Эти вопросы имеют актуальное значение для нормальной работы фильтров.

Фильтр оснащен самоочищающейся ловушкой для отделения окалины от промывной воды, которая подается к форсункам по трубам из нержавеющей стали. При регенерации ткани раствор соляной кислоты поступает в пластмассовые форсунки. Все трущиеся части фильтра смазываются централизованно. Уровень суспензии в корпусе фильтра и сока в ресиверах поддерживается автоматически.

Техническая характеристика вакуум-фильтров БШУ-40-3-10

Производительность по свекле, т/сут................800... 1 ООО

Поверхность фильтрации, м²..........40

Диаметр барабана, мм........................3000

Длина барабана, мм..........................4400

Частота вращения барабана, с^-1..................0,0026... 0,0260

Температура суспензии при фильтрации, К............273... 368

Угол погружения барабана в суспензию, град.....109... 120

Величина вакуума в зоне фильтрования, МПа.....0,08

Давление при продувке, МПа..........0,2

Установленная мощность, кВт..........7,0

Габаритные размеры, мм......................7350x4585x3942

Масса, кг................21415