Аппарат для фильтрации сока I сатурации

Весь процесс фильтрования и вспомогательные операции автоматизированы и осуществляются по заданной программе. Предусмотрено также и дистанционное управление всеми операциями.

Цветность сока I сатурации, полученного на фильтре ФПАКМ, значительно ниже по сравнению с декантатом и в среднем составляет 0,68% к массе осадка. Влажность осадка сока I сатурации около 33%.

Фильтры листовые саморазгружающиеся ФиЛС-40, 60 и 100 (рисунок 1.6) изготавливаются двух модификаций: с цилиндрическим и прямоугольным корпусом. Последняя наиболее рациональная по использованию рабочего объема.

Рисунок 1.6. Листовой фильтр типа ФиЛС

 

ФиЛС состоит из: вертикального корпуса 4; коллекторных трубок 2 с фильтрующими элементами 3; конической части 7; крышки 1; сборника суспензии 9; напорных коммуникаций 5; коммуникаций частичного сброса осадка 6.

Принцип действия. Суспензия из напорного сборника, поступает в несколько патрубков для подвода суспензии, что обеспечивает ее равномерное распределение по сечению фильтра. Затем суспензия фильтруется через фильтрующие элементы, поступает в коллекторные трубки, направляется в сборник, а затем поступает в производство. Через заданный промежуток времени фильтрация приостанавливается, часть нефильтрованного сока направляется в сборники частичного опорожнения. Быстрый отвод суспензии создает разряжение в корпусе фильтра; в направлении, обратном фильтрованию, проходит вначале фильтрованный сок, а затем воздух, слой осадка отделяется от элементов и направляется в коническую часть фильтра. Циклы отделения осадка повторяются дважды.

Скорость фильтрации при этом – с = 0,27 × 10-3 м3/(м2 × с); полный цикл работы – τ = 15 ¸ 20 мин.

Техническая характеристика фильтров типа ФиЛС-100

Площадь поверхности фильтрования, м²………………………………100

Производительность по свекле, т/сут…………………………………..850

Средняя активная скорость фильтрования, м³/(м²*мин)…………..0,0084

Продолжительность цикла в режиме сгущения, мин…………………..46

     в том числе активного  фильтрования………………………………...38

Температура фильтруемого сока, ºС, не более………………………….95

Плотность сгущенной суспензии, кг/м³………………………………1300

Содержание твердой фазы в сгущенной суспензии, кг/м³, не менее...400

Избыточное давление фильтрования, МПа (кгс/см²)…………...0,07 (0,7)

Число двойных фильтровальных элементов…………………………....48

габаритные размеры, мм

     А……………………………………………………………………...2750

     Б………………………………………………………………………3975

    В………………………………………………………………………2750

Масса, т……………………………………………………………………4,6

 

Вакуум-фильтр БШУ-40-3-10М (рисунок 1.7) состоит из: корпуса 23; привода барабана фильтра1,2,3; двух распределительных головок 5,16; барабана 10; промывного устройства 14; мешалки 21 для взмучивания осадка; привода мешалки 39,40; ножа для удаления осадка.

Принцип действия. Барабан фильтра вращается в корпусе (n = 0,118 ¸ барабана разделена на отдельные секции перегородками, каждая секция трубками соединена с подвижной головкой фильтра. Когда секция барабана погружена в суспензию, происходит фильтрация за счет разрежения, создаваемого конденсатором в правой распределительной головке, жидкая фаза суспензии при этом отводится, а на поверхности ткани этой ячейки отлагается слой осадка. Затем к секции через угол поворота барабана 360 подключается левая распределительная головка с более высоким разрежением. При этом на поверхности ткани этой секции толщина слоя осадка возрастает.

Процесс фильтрации в каждой секции происходит пока она находится в зоне фильтрации, остаточное давление Р = 0,045 ¸ 0,048 МПа. Далее секции барабана проходят зоны: подсушки, промывки и подсушки, зону продувки и удаления осадка.

 

Рисунок 1.7.  Камерный вакуум-фильтр БШУ-40-3-10М

 

 

 

 

 

 

 

2. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

В сахарном производстве широко применяются фильтрация и осветление для отделения твердых частиц от сатурационных соков и сиропов.

Оборудование для фильтрации и осветления предназначено для отделения осадка от сахарных суспензий при помощи пористых перегородок (ткань или металлическая сетка), задерживающих осадок и пропускающих жидкость. Движущей силой процесса фильтрации является разность давлений (DР) со стороны входа жидкости в поры фильтрующего слоя, состоящего из слоя осадка и перегородки, и выхода из него.

Для фильтрации суспензий сахарного производства применяются фильтры циклического действия, работающие под давлением, и вакуум-фильтры.

Для осветления сока I сатурации и сгущения осадка с последующей его фильтрацией и промывкой на вакуум-фильтрах применяются листовые саморазгружающие фильтры типа ФиЛС, дисковые сгустители ДГС и гравитационные многоярусные отстойники различных конструкций.

Типовая схема фильтрации предусматривает применение для фильтрации сока I сатурации листовых саморазгружающихся фильтров типа ФиЛС; для фильтрации и промывки сгущенной суспензии – вакуум-фильтров; для контрольной фильтрации сока I сатурации, фильтрации сока II сатурации и фильтрации сиропа с клеровкой – патронных и дисковых фильтров.

Классификация машин и аппаратов для фильтрации и осветления суспензий сахарного производства следующая: 1) фильтры циклического действия, работающие под давлением (фильтр-прессы камерные, патронные, дисковые, мешочные, гравиевые, ФПАКМ); 2) осветлители (ФиЛСы, дисковый сгуститель ДГС, отстойники гравитационные, гидроциклоны); 3) вакуум-фильтры (камерные и бескамерные).

В моей курсовой работе качестве базовой модели будет рассматриваться дисковый фильтр-сгуститель ДГС-59 производительностью 1000 т свеклы в сутки. В работе предполагается разработать аналогичную конструкции машину с производительностью 1100 т свеклы в сутки для завода с мощностью 7000 т свеклы в сутки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. ОПИСАНИЕ РАЗРАБАТЫВАЕМОЙ МАШИНЫ

3.1. Назначение дискового фильтра-сгустителя

Дисковые фильтры-сгустители предназначены для разделения сока I сатурации на две фракции – сгущенный осадок и осветленный сок. В них происходит отделение около 80% осветленного сока I сатурации, а сгущенная суспензия поступает на вакуум-фильтры.

3.2. Устройство дискового  фильтра-сгустителя ДГС-59

Рисунок 3.2.1. Дисковый фильтр-сгуститель ДГС-59

Дисковый фильтр-сгуститель ДГС-59 (G = 1000 т/сут) (рисунок 3.2.1.) состоит из: корпуса 1; полого вала 3 с дисками из 10 фильтрующих элементов; распределительных головок 4; карманов 5; смесителя 7; ленточного шнека 23 для удаления осадка; приводов трубовала 20 и ленточного шнека 24.

3.3. Работа дискового фильтра-сгустителя

Внутри корпуса 1 сгустителя установлен на опорах полый вал 3. Вал приводится во вращательное движение от привода 20.

На полом валу расположены фильтрующие элементы 11, составляющие диски 6. В каждом диске имеется по десять фильтрующих элементов, которые соединены с каналами 10 вала при помощи носков и гнезд. Элементы прижимаются к валу шпильками 9 и специальными накладками. В полом валу, состоящем из отдельных секций, имеется десять каналов, что соответствует количеству элементов в диске. По концам вала установлены распределительные головки 4, имеющие неподвижную 27 и подвижную 26 части. Подвижная часть соединяется своими отверстиями с каналами трубовала, по которым отводится отфильтрованный сок из отдельных фильтрующих элементов к неподвижной части распределительной головки, а из нее по трубам 17 в производство.

Для удаления осадка с поверхности фильтрующих элементов в зоне отдувки установлены скребки 16 с каждой стороны диска. Осадок сползает с элементов и карманами 5 направляется в смеситель 7. В смесителе расположен ленточный шнек 23 с правым и левым витками, который направляет суспензию к выходному штуцеру 13. Ленточный шнек приводится во вращательное движение от привода 24.

Нефильтрованный сок I сатурации поступает через патрубок 25. Уровень сока в фильтре контролируется при помощи сокоуказательного стекла 2, а давление измеряется в сборнике 22. Для определения температуры сока в фильтре имеется термометр 19. Давление в зонах фильтрации показывают манометры 21. Плотность удаляемого осадка из фильтра контролируется плотномерами 14 и 15.

Опорожнение фильтра осуществляется через штуцер 12.

Для установки фильтрующих элементов на валу фильтра и замены ткани на них имеются люки с крышками 18. Для облегчения открытия крышек они снабжены противовесами 8.

Принцип действия фильтра-сгустителя заключается в следующем. В неподвижной части распределительной головка имеются четыре дугообразных выреза 1, 2, 3 и 4, которые делят поверхность фильтрации дисков на четыре зоны: зоны F1, F2 и F3 служат для фильтрации сока I сатурации, а зона S – для регенерации слоя осадка, образовавшегося на элементах, обратным током фильтрованного сока. Угол фильтрации первой зоны составляет 80º, а площадь фильтрации – 22м², второй - 90º и 25м², третьей - 150º и 42м² и четвертой - 40º и 11м² соответственно. Следовательно, активная площадь поверхности составляет 89м² (общая 100м²), или 89%.

Рисунок 3.3.1

Поверхность фильтрации разделена на зоны так, чтобы в каждой зоне поддерживался определенный полезный перепад давления, обеспечивающий фильтрацию сока. Дело в том, что после удаления осадка с поверхности фильтрующих элементов скорость фильтрации может значительно увеличиться, и в фильтрованный сок будут поступать частицы осадка. Чтобы этого не произошло в первых двух зонах поддерживается противодавление: в первой зоне ⅔а во второй ⅓ от общего давления в корпусе сгустителя, составляющего около 0,12МПа.

Величина давления в корпусе сгустителя, противодавление по зонам, перепад давления в зоне отдувки, а также необходимая плотность сгущенной суспензии, удаляемой из фильтра, поддерживается автоматически.

Фильтрующий элемент фильтра-сгустителя ДГС-59 изображен на рисунке 3.3.2.

        Рисунок 3.3.2

Состоит он из сварного желобчатого каркаса 1, к которому внизу приваривается носок 9. Опорной поверхностью для холста служит зигзагообразная металлическая лента 4, которая закрепляется в каркасе. Верхняя часть каркаса имеет желобок. Мешки 2 сшиваются из холста и надеваются на каркас фильтрующего элемента. Верхние свободные концы мешка закрепляются в желобке каркаса при помощи жгута 7 и клина 12.

Элемент устанавливается в гнездо трубовала 11 и с двух сторон закрепляется шпильками 5 и направляющими дугами 3, имеющими выступы 8. Отдельные дуги соединяются в замок, боковые поверхности их являются направляющими для скребков, снимающих осадок с боковой поверхности фильтрующих элементов. Затяжка производится гайками 6.

Сок из отдельных элементов отводится по каналам 10 трубовала к распределительным головкам.

Опорная поверхность для холста может быть выполнена в виде многослойной металлической сетки или рифленой поверхности, изготовленной из температуроустойчивых пластмасс или легких металлических сплавов.

Производительность дискового фильтра-сгустителя по свекле:

                             ,т/сут                                    (1)

где F – общая площадь поверхности фильтрации, м2; к – конструктивный коэффициент, к = 0,9; с – скорость фильтрации, м3/(м2 × с); r - плотность сока, r = 1060 кг/м3; Р – количество фильтрованного сока I сатурации, % к массе свеклы; m - доля сока отфильтрованного на сгустителях, m = 80% к количеству  сока I сатурации.

 

3.4 Техническая характеристика  фильтра-сгустителя ДГС-59

Производительность по свекле, т/сут…………………………………1000

Поверхность фильтрации, м²

     общая………………………………………………………………….100

     активная………………………………………………………………...89

Скорость фильтрации, м³/(м²*с)………………………………….0,13*10ֿ³

Поверхность продувки, м²………………………………………………..11

Максимальное рабочее давление, МПа…………………………………0,2

Частота вращения трубовала, об/мин…………………………0,125-0,650

Вместимость, м³

     фильтра…………………………………………………………………30

     приемника  сгущенной суспезии……………………………………..6,5

Электродвигатель для привода трубовала

     мощность, кВт…………………………………………………………2,8

     частота вращения (синхронная), об/мин…………………………..1000

Электродвигатель для привода ленточного шнека

     мощность, кВт…………………………………………………………1,7

     частота вращения (синхронная), об/мин…………………………..1500

Частота вращения ленточного шнека, об/мин…………………………..36

Габаритные размеры, мм

     длина…………………………………………………………………7130

     ширина……………………………………………………………….3660