滤带式固液分离装置设计

科技信息0科教前沿0SCIENCE＆TECHNOLOGYINFORMATION2010年第35期滤带式固液分离装置设计解雷雷张传忠艾光富盖涛黄梅玲(中国石化集团胜利石油管理局黄河钻井总公司山东东营257000)【摘要】对滤带式固液分离装置的结构原理进行了阐述，对某滤带固液分离装置进行了设计计算，包括压榨辊、机身、张紧装置、调偏装置等的设计。给出了详细的设计参数，并用三维造型软件Pro／E建立了滤带式固液分离装置的机构模型。【关键词】污泥脱水；固液分离；滤带式；压榨辊；滤带O引言带式压榨过滤机是借助于两条环绕在按顺序排列的一系列辊筒上的滤带实现挤压脱水的一种压滤机。由于具有结构简单、操作方便、能耗少、噪音低、处理量大、可以连续作业等优点，大量用于食品、化工、造纸、环保污泥脱水等。在环境保护中的优越性已经被普遍地认识．具有广泛的应用前景。1滤带式固液分离装置的结构原理带式压滤机主机由传动系统、进料布料封泥系统、刮泥卸料系统、冲洗系统、接水系统、张紧系统、纠偏系统、压榨辊系、滤带和机架组成。图1带式压滤机结构示意图本设计的脱水工艺流程：待脱水的污泥首先进入预处理系统，然后投加絮凝剂形成絮团，之后流人重力脱水段脱去自由水，而后进入楔形预压段，使污泥平整并受到轻度挤压，然后污泥进入S形压榨脱水段，经过几个由大到小辊筒的反复压榨和剪切脱水，使污泥形成滤饼状，最后通过卸料装置将滤饼卸掉。影响带式压滤机脱水性能的因素很多，例如结构设计、滤带的选取、污泥的性质等，其中带式压榨过滤机结构设计的好坏直接影响该设备的脱水效果。2滤带式固液分离装置的设计计算2．1压榨辊的设计计算2．1．1水平辊式压榨过程受力分析滤饼在外载荷的作用下，将产生剪切力和剪切变形，若滤饼中某一平面上的剪切力超过了该平面的抗剪强度．固体粒子就沿剪切力作用面产生相对滑动，该点便发生相对破坏．若载荷继续增加，剪切破坏点将随之增多，形成局部塑性区，最后形成一个连续的滑移面，从而引起颗粒间的重组，减小了孔隙率。这就是虽然剪应力不能改变滤饼的体积但其能够使滤饼脱水的原因．．／、-J—图2剪切压榨时污泥粒子排列的错位示意图压榨辊剪切压榨脱水正是利用剪切力的这种特点对滤饼进行脱水的．是机械压榨脱水的典型方法。当滤饼在上下两条无端滤带的夹持下回曲地在压榨辊之间通过时，受到辊子表面的正压力和施加在滤饼层上的剪切力的作用。正压力足由于滤带在辊子上张紧力产生的，剪切力是由于滤饼具有一定的厚度而使压榨辊对两条滤带有不同的旋转半径，如图2所示，滤带运行过程中，两条滤带相对压榨辊旋转半径R>rhR：>r2，回转时两条滤带必然会产生相对滑动来补偿由半径不同造成的多余带差。这样就造成了滤饼受剪，引起了滤饼中固体颗粒位置的重新排列．降低了过滤阻力和孔隙率，提高了，滤饼的渗透性，从而改善了压滤条件。这就是压榨辊剪切压榨脱水效率高的原因所在。但是滤带的相对位移对滤带使用寿命有很大的影响，容易引起滤带拉断或拉坏滤带损坏的主要原因之一，是因为这种位移得不到及时补偿，滤带径线受力过大造成的。2．1．2压榨辊的结构设计传统的真空带式压榨脱水机中，滤带是开放式，两侧不密封，当待脱水的含油污泥含水率较高时，污泥流动性高，承压能力差，进入辊式压榨脱水区时．在压榨辊和滤带的剪切压榨力作用下，容易从滤带两侧溢出。本次设计中．含油污泥经真空过滤和楔形压榨区后基本七达到了半固体状．承压能力增加。但当压榨力一旦与承压能力失去平衡时，污泥就会从滤带两侧溢出。另外，滤带缠绕在压榨辊卜运行，很容易跑偏。因此在压榨辊结构设计中，应充分考虑上述因素。在众多的带式压榨过滤机的结构型式中，压榨辊的数量相差甚大．最少的仅五个压榨辊．最多的近二十个。对一定的物料，不能简单地用辊子数量来评价脱水效果．它与滤带的张紧力的大小、梯度密切相关。实验说明，在第五个压榨辊的脱水效果曲线已趋于平滑。也就是说简单地增加压榨辊的数目对提高脱水效果的影响是很小的，并且还要增加其他方面的费用。一般辊子数目在5—7个之间为宜。本设计的压榨辊在钢制直圆柱上覆盖橡胶层，橡胶层摩擦系数较大．有利于带传动的正常运行。2．2机身设计2．2．1机架没计石油化工设备在设计时必须充分考虑其抗腐蚀性能，带式压榨脱水机也不例外。由于油田污泥本身成分比较复杂，含有大量老化原油、腊质、沥青质、胶体、固体悬浮物、细菌、盐类、酸性气体、腐蚀产物等，另外在脱水前的预处理过程中还投加了大量凝聚剂、絮凝剂、缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂等水处理药剂，因此腐蚀机理比较复杂。本设计中机架全部由防腐钢片组成，机架表面涂有玻璃钢涂层，因此具有良好的防腐能力，可以在pH值1—12范围内工作，适应性广。2．2．2张进装置设计张紧装置是真空带式压榨脱水机的重要组成部分，既可方便地安装与拆卸滤带，又能保证带式压榨过滤机的处理效果。因为物