white line white line
Заявки на оборудование просьба присылать в технический отдел на e-mail info@ence.ch, тел. +7 (495) 225 57 86
white line white line

Фильтр-прессы рамные и камерные. Конструкция, классификация, принцип действия, основные параметры, применение

Фильтр-прессы представляют собой группу агрегатов для отделения (фильтрации) твёрдой фазы суспензий. Характерной чертой работы подобных агрегатов является их периодическое действие (цикл работы разделён на отдельные фазы), а также внешняя принудительная подача фильтрата под сравнительно большим давлением (до 2-6 МПа). Общее название фильтров данного типа происходит от конструкции механизма уплотнения рабочих камер, сходного с таковым для механических прессов или гидропрессов.

Фильтр-прессы широко применяют для фильтрации суспензий со сравнительно небольшой долей твёрдой фазы. В зависимости от типа конструкции различают рамные и камерные, а также автоматические камерные пресс-фильтр со сходным принципом работы. Под действием внешнего насоса фильтруемая взвесь поступает во внутренние полости рам/камер фильтра. При этом жидкая фаза проходит сквозь фильтрующие перегородки и по дренажным каналам сливается в поддон или замкнутый коллектор (в первом случае говорят об «открытом отводе фильтрата», во втором – о «замкнутом отводе фильтрата»). Выгрузка образующегося осадка может осуществляться вручную (стряхиванием, смывом водой или съёмом лопатой) или автоматически. В последнем случае фильтр не требует ручного управления и функционирует по строго заданному программному циклу.

Площадь поверхности фильтрации может составлять от 2 до 800 м2. Входное давление суспензии – до 2 МПа. Рамы и плиты изготовляются из чугуна, стали или стали с антикоррозионным покрытием. В конструкции фильтров также используются сплавы алюминия, титана, применяются изделия из резины и пластмассы.

Фильтр-прессы характеризуются большой поверхностью фильтрования на единицу площади, значительным показателем перепада давления (т.е. мощной движущей силой), отсутствием движущихся частей, а также возможностью контроля работы отдельных плит.

Рабочий процесс пресс-фильтра состоит из четырёх циклов, повторяющихся периодически:

  • подача суспензии;
  • процесс фильтрования (до получения осадка заданной толщины);
  • промывка и сушка осадка;
  • раскрытие фильтра, выгрузка осадка и последующее закрытие.

Фильтр-пресс

Распространенным фильтром периодического действия является фильтр-пресс. Он представляет собой систему из плит и рам, между которыми расположен фильтрующий материал - «салфетка». Рамы и плиты устанавливаются вертикально в один ряд и боковыми лапами опираются на рельсы станины. Плиты имеют гладкую поверхность по краю и рифленую в средней части. Желобки в нижней части плиты имеют выход в канал для отвода фильтрата. В верхней части плит расположены отверстия: центральное – для подачи суспензии и два по краям – для подачи промывной жидкости. Такие же отверстия есть на рамах.

фильтр-пресс камерный, фильтр-пресс рамный

Пакет из рам и плит стягивается между двумя поддерживающими плитами – одна из них неподвижная, другая перемещается на роликах. При сборе пакета отверстия плит совмещаются с отверстиями рам и образуют сквозные каналы, куда подаются жидкости и воздух. Рамы между плитами образуют камеры для осадка. Края «салфеток» выполняют роль уплотняющих прокладок.

В фильтровальные камеры по сквозным каналам подается суспензия под давлением, в процессе чего фильтрат проходит через салфетки, стекает по желобкам в каналы и собирается в емкость. Осадок остается внутри камеры. После того, как камеры будут заполнены твердым содержимым, подачу суспензии останавливают и подают жидкость для промывки. При этом каждый второй сливной канал закрывается, и промывная жидкость проходит через обе салфетки и осадок между ними. На следующем этапе камеры продуваются воздухом или горячим паром. В завершении плиты и рамы отодвигают и удаляют слой осадка. После этого цикл фильтрования повторяется.

При необходимости стальные, чугунные или керамические плиты и рамы оснащают специальными каналами, по которым подаются теплоносители или хладагенты. Рабочая поверхность фильтр-прессов может достигать 140 м², давление 1,5 МПа.

Автоматизированный фильтр-пресс

фильтр-пресс камерный, фильтр-пресс рамный

На производстве широко используются автоматизированные фильтр-прессы. Пакет такого фильтр-пресса состоит из фильтровальных плит, каждую из них сверху покрывает перфорированный лист. Между листом и поверхностью плиты остается свободное пространство для фильтрата. Между плитами и рамами установлены гидроизоляционные диафрагмы. Плиты и рамы стягиваются между двумя поддерживающими плитами и образуют камеры, в которых происходит процесс разделения суспензии. В качестве фильтровальной перегородки используется длинное полотно, проходящее между плитами и натягивающееся с помощью гидравлического устройства.

При сборке пакета имеющиеся отверстия в плитах совмещаются и образуют сквозные каналы. По ним подается суспензия, затем жидкость для промывки и воздух для продувки. Также предусмотрены каналы для отвода фильтрата, жидкости и воздуха. После разделения суспензии, промывки и просушки твердой фазы, в пространство между диафрагмой и плитой подается вода под давлением для отжима осадка. Затем плиты раздвигаются, и с фильтровального полотна счищается осадочный слой. Пласты осадка сбрасываются на конвейер, идущий по обе стороны пакета.

Основными достоинствами данного типа фильтр-прессов являются: автоматизация процесса, компактные размеры, отжим осадка и минимальные временные затраты на раздвигание плит, выгрузку осадка и сборку пакета (длительность операции не более нескольких минут).

Рамный фильтр-пресс

Для фильтрования существует достаточно много фильтров, различных по конструкции, габаритам и особенностям работы. Одним из наиболее распространенных устройств в химической промышленности является рамный фильтр-пресс.

Рамный фильтр-пресс состоит из пакета прямоугольных пластин и рам, расположенных поочередно в один ряд и подвешенных к опоре. Пластины имеют рифленую поверхность и обтянуты фильтровальной тканью. Суспензия под давлением проходит по каналам в полость рамы и разделяется фильтровальной перегородкой. На поверхности ткани остаются твердые частицы, а жидкость проходит через перегородку и отводится по желобам плиты в емкость для сбора фильтрата. После завершения процесса фильтрования образовавшийся на ткани осадок удаляется. Для этого рамы и пластины разъединяются, а слой твердых частиц сбрасывается под тяжестью собственного веса или счищается ножом. Затем пластины закрываются, и цикл фильтрования повторяется.

фильтр-пресс камерный, фильтр-пресс рамный

Камерные фильтр-прессы

Камерные фильтр-прессы используются для фильтрации и промывки осадков суспензий на различных химических производствах. Данный тип фильтров может применяться в следующих производственных отраслях:

  • химической;
  • горной металлургии;
  • переработке нефти;
  • горнорудной;
  • для обезвоживания осадков сточных вод после аэробного сбраживания и обработки реагентами.

Конструктивно, камерный фильтр-пресс состоит из набора плит, расположенных вертикально. Выделяют несколько типов плит:

  • фильтрующие;
  • концевые;
  • нажимные;
  • упорные.

Все плиты устанавливаются на продольных стяжках. На стяжках есть направляющие, по которым перемещаются плиты. При закрытии пресса фильтрующая плита с прилегающими плитами образует камеру фильтрования и промывки. Толщина камеры составляет 30 мм. Суспензия подается по коллектору, который образуется при зажиме плит. Фильтрат отводится через штуцер, который соединен с коллекторами отвода, расположенными в нижних частях плит. Для промывки осадка фильтр-пресс оснащается отверстиями, предназначенными для подачи промывочной жидкости обратным потоком. Промывочный фильтрат выводится справа от оси фильтра. Промывочная жидкость подается под фильтрующую ткань, после чего проходит двойную толщину осадка, а затем сквозь ткань следующей плиты отводится по каналу в коллектор.

Механизм регенерации ткани состоит из тележки с разбрызгивателем, перемещающимся по направляющим. Регенерация осуществляется при поступательном движении разбрызгивающего устройства вдоль плиты. Качественная регенерация производится чистой водой. Сбор воды производится на поддон. Для выгрузки осадка, поддон открывается посредством двух гидравлических цилиндров.

Механические расчеты фильтров

Фильтр-прессы

Для герметизации стыков в пакете из плит и рам или только из плит необходимо с помощью зажима создать определенное усилие Р, которое может быть найдено по формуле:

P ≥ Qд + Rпр

где Qд — особое усилие, возникающее в ходе процесса фильтрования или промывки осадка, оно возникает из-за действия внутреннего давления p в полости рабочих камер. Rпр - реакция прокладки.

Qд = p·Fраб

Rпр = m·p·Fу

где Fраб - рабочая поверхность плиты; Fу – поверхность, где происходит уплотнение; m – добавочный коэффициент (для фильтр-прессов m всегда равно 3). Усилие p в расчетах представляется как основная рабочая нагрузка, например, для рамы фильтр-пресса.

Расчет усилия p механизма зажима с электромеханическим приводом состоит из нескольких этапов: рассчитывают крепость и устойчивость грузового винта, затем определяются живучесть упорного подшипника и момент вращения гайки. После чего определяют мощность двигателя и подбирают элементы кинематической цепи.

Этот же показатель, но с использованием уже гидравлического привода в механизме зажима, рассчитывают следующим: вычисляют размеры гидроцилиндра, затем, в случае его нестандартных размеров, рассчитывают прочность гидроцилиндра.

В случае же использования в механизме зажима ручного привода сперва рассчитывают ходовой винт, а затем определяют необходимое усилие для рукоятки колеса и рычага храпового механизма. Запирающее устройство клинового типа для фильтров обычно рассчитывают на самоторможение.

Фильтр-прессы камерные и рамные

Фильтр-прессы широко применяются в химической промышленности. Процесс работы в таких фильтрах ускоряется благодаря проталкиванию жидкости под давлением около 3-4 атм.

Такой фильтр состоит из нескольких камер, разделенных жесткими перегородками, между которыми находится фильтрующая ткань. Перегородки имеют каналы, которые необходимы для распространения фильтруемой суспензии, стока и притока промывной жидкости, стока фильтрата и для других жидкостей.

Суспензия для фильтрации подводится в камеры под определенным давлением. А жидкость, которая протекает через ткань, далее отводится по каналам в корыто. Осадок же, в свою очередь, пристает к полотну фильтрующей перегородки, и образует спрессованную тестообразную лепешку.

В том случае, если фильтрацию нужно проводить с охлаждением или нагревом, то фильтр-пресс оснащают специальными каналами, по которым подается холодильный рассол или пар.

Фильтр-прессы могут быть камерные и рамные.

Рамный фильтр-пресс состоит из прямоугольных рам и плит, которые чередуются между собой. Между рамами и плитами зажата фильтрующая ткань. Две соседние плиты с рамой, которая заключена между ними, образуют отдельно работающую фильтровальную камеру. На плитах такого фильтра находится дренажное приспособление (канавка), которое необходимо для отвода фильтрата в сборные каналы. Такое приспособление одновременно обслуживает две примыкающие камеры. Рамы и плиты имеют достаточную толщину, чтобы выдерживать давление в несколько атмосфер. Для подачи фильтруемой жидкости в камеры используются отверстия, находящиеся в верхней части рам и плит и совпадающие по оси. Стекание фильтрата происходит через краники, которые находятся в нижней части плит.

Схема работы рамного фильтр-пресса

фильтр-пресс камерный, фильтр-пресс рамный

Фильтрация в рамном фильтр-прессе протекает следующим образом. Жидкость нагнетается в центральный канал, а после этого через отверстия в верхних стенках рам направляется во внутреннее пространство камер. Жидкость, которая проходит через фильтрующие салфетки, стекает по канавкам в плитки, а после этого в нижний сборный канал. После процесса фильтрации жидкость удаляется через краник наружу. Внутри камеры на фильтрующей перегородке остается осадок. Когда камеры заполняются осадком, а это можно заметить, когда фильтрат перестанет стекать из краников, следует начать промывку осадка с последующим его удалением.

Чтобы промыть осадок, фильтр-пресс снабжают каналами, проходящими в верхней части рам и плит и сообщающимися с пространством камер. Вода для промывки осадка поступает с обратной стороны фильтрующей перегородки и проходит через слой осадка в камере, а собирается, таким образом, в канале соседних плит. Чтобы осуществить промывку нужно, чтобы краники были открыты не у всех плит, а только по одному в каждой паре плит. Следовательно, в процессе фильтрации необходимо открыть все краники. А при промывке открываются краники всех четных плит, считая от того места, где поступает суспензия, а краники всех нечетных плит должны быть закрыты. После того, как процесс промывки закончен, необходима сушка осадка. Для этого через фильтр-пресс продувают сжатый воздух. После этого можно производить выгрузку осадка.

Толщина рам должна быть от 20 до 50 мм. Количество рам, используемых в фильтр-прессах зависит от необходимой производительности и количества осадка, и составляет от 10 до 60.

Плиты и рамы устанавливают на горизонтальных направляющих, которые укреплены на станине. Плиты и рамы прижимаются друг к другу с помощью ручного гидравлического или винтового затвора. Винтовой затвор используется в случае небольшого количества рам. При большом количестве рам винтовой ручной затвор не сможет обеспечить нужной плотности. Гидравлический затвор создается при помощи высокого давления. Он снабжены аккумуляторами давления или же ручным насосом.

На рисунке ниже изображен пример рамного фильтр-пресса:

Схема фильтрации на фильтр-прессе

фильтр-пресс камерный, фильтр-пресс рамный

Фильтр-пресс с площадью фильтрации 27,6 м2

фильтр-пресс камерный, фильтр-пресс рамный

Для фильтрации:

Дипентаэритрит, содержание сухого вещества 90%, согласно спецификации заказчика

Установки фильтр-пресса с площадью фильтрования 26,7 м2 с размерами плит 800 x 800 мм, с 33 плитами (32 камеры) указанного размера, с общим объемом кека (с предполагаемой толщиной кека 30 мм после отжима) – 467 литров (расширяется до 525 литров) и площадь фильтрации – 28,8 м2 (расширяется до 32,4 м2).

Габариты и технические данные:

А - Основные данные:

Кол-во фильтр-прессов 2
Размер плиты 800 x 800 мм
Кол-во камер 32
Кол-во фильтровальных плит 33
Возможность увеличение до общего кол-ва плит 37, всего 36 камер
Тип фильтровальных плит смешанный, с мембранными и углубленными плитами с кабелем заземления
Толщина углубленной плиты (включая фильтрующую ткань) 61,50 мм
Толщина мембранной плиты (включая фильтрующую ткань) 76,50 мм
Толщина слоя кека до сжатия 40 мм
Площадь фильтрации каждой камеры 0,90 м²
Площадь фильтрации фильтр-пресса, 33 исходных плит 28,80 м2
Расширенная площадь фильтрации 32,40 м²
Объем кека в каждой камере 14,60 л
Объем кека в фильтр-прессе, 33 исходных плит 467 л
Расширенный объем кека 525 л
Толщина слоя кека после прессования 30 мм (предположительно)
Материал плиты полипропилен PP-серый
Материал мембраны полипропилен PP-серый
Исполнение плиты (выход фильтрата) закрытое
Длина агрегата (фильтра) 2.280 мм (33 плиты)
Расширенная длина агрегата (фильтра) 2.555 мм (37 плит)
Макс. допустимое рабочее давление --
Давление сжатия мембран 9,0 бар
Температурный диапазон при фильтровании 50-60 °C
Дополнительная толщина мембраны для температуры +3 мм

Примечание: Ожидаем ваши комментарии по давлению фильтрации/отжима, в зависимости от рабочей температурой 50-60 °C будет 9 бар

B - Корпус

Тип подвесной
Конструкция сварная
Материал конструкции углеродистая сталь
Верхняя балка 2 IPN-600
Исполнение закрытое
Выход фильтрата 4 x DN-50 PN-16
Подача суспензии 1 x DN-80 PN-16
Промывка / отдув кека Вкл / вкл
Материал труб углеродистая сталь
Кол-во нижних натяжных стержней 2
Ø нижних натяжных стержней 125 мм
Материал нижних натяжных стержней углеродистая сталь
Макс. рабочее давление 16 бар (расчетное)

Антикоррозийное покрытие:

Процесс покраски внешних деталей, и деталей, контактирующих с жидкостью:

дробеструйная обработка gr.2,½, 1 слой (75µ) двухкомпонентного фосфохроматического покрытия (идентично Carboline 893) и 2 слоя (125µ) покрытия Epoxy, тип RAL-5015, или, по требованию- RAL, (идентичн. Carboline 890). Толщина защитного слоя в сухих условиях составляет 200-210µ.

Низковольтные штоки: покрытие - полихлорвиниловая трубка (PVC pipe).

Дополнительная защита – в соответствии со спецификациями и спец. требованиями заказчика по проекту (вкл. в объем поставок)

Защита фильтр-пресса Детали в контакте с жидкостью облицованы нержавеющей сталью AISI 304
Защитные шторки из пластика Не вкл.
Подвес плит Не вкл.
Защитный полиэтиленовый брезент Не вкл.
Защита натяжных стержней PVC
Направляющие для плит и труба Нержавеющая сталь AISI 304
Направляющие плит и труба Нержавеющая сталь AISI 304
Винты плит и вставки Нержавеющая сталь AISI 304
Сильфон цилиндра Вкл.
Подсоединения мембран отжима Нейлоновые шланги с соединительными частями из нержавеющей стали AISI 304
Классифицированная зона (механические части) Ex II 2G-IIB-T4
Классифицированная зона (двигатели и КИП) Ex II 2G-IIC-T1
Классифицированная зона (гидравлика) Не вкл. (не в объеме)
Классифицированная зона (электрическая панель) Не вкл. (не предложено)
Плиты Антистатические по ATEX 22

C - Электрогидравлический механизм открывания/закрывания

Тип Двойное действие
Ø штока поршня 200/140 мм
Ход поршня 850 мм
Материал штока F-114 твердое хромовое покрытие
Материал поршня сталь
Материал цилиндра St-52.3, 1.0570 DIN
Внутренняя отделка Ректифицированная, внахлестку
Кол-во втулок 3
Макс. давление закрытия 368 бар
Мобильное присоединение давления шарнирное

D - Электрогидравлика:

Эксплуатация автоматическая
Распределитель (открытие / закрытие) электромагнитный
Предохранительные клапаны встроенные
Насос низкого давления шестерёнчатый насос
Объем/ давление (макс.) 65.0 л/мин a 30 бар
Насос высокого давления аксиально-поршневой насос
Объем/ давление (макс.) 6.5 л/мин a 450 бар
Насосная установка на общем валу
Положение установки Вертикальное утопленное
Предохранитель Тросовый выключатель
Эл. двигатель Вкл.
Потребляемая мощность 5.5 кВт
Скорость вращения (оборотов/мин) 1,450
Сервисное натяжение В соответствии с местными требованиями
Рабочее натяжение В соответствии с местными требованиями
Защита IP-55
Вместимость масляного бака 110 л
Кол-во реле давления 1
Подсоединение к поршню Закрепленная гидравлическая трубка
Фитинги Гидравлические
Сборка/ конструкция На передвижном столе, приваренном к гидравлической раме
Контроль/ регулирование давления Цифровой контактный манометр
Торговая марка На усмотрение производителя
Указание давления 0-600 бар
Сборка/ конструкция На цилиндре

E - Автоматическая система передвижки подвесных фильтровальных плит:

Система Конструкция производителя
Эксплуатация См. Техническое описание
Расположение Верхняя балка
Подвес плит На транспортной тележке
Тяга Система тросов и тележек
Передвижение тележки С помощью тяговых кронштейнов
Натяжение каретки Одноточечное
Направляющие колеса на тележку 2
Опора колес Игольчатые подшипники
Работа Мотор-редуктор
Предохранитель Тросовый выключатель
Подвес плит При помощи системы промежуточных стержней
Защита Полиэтиленовый брезент вдоль фильтров
Потребляемая мощность 0.55 кВт
Электропитание В соответствии с местными требованиями
Эл. управление В соответствии с местными требованиями
Защита IP-55
Система безопасности/ защиты Скользящая муфта сцепления

F - Узел фильтра:

Тип фильтровальных плит Мембранная камера
Подача угловая
Материал PP-серый, высококачественная сталь
Размер плиты 800 x 800 мм
Исполнение плиты закрытое
Дополнительные детали См. раздел А

G - Фильтрующая ткань:

Исполнение Двойное, с водонепроницаемым фланцем, тип PP-2402
Материал Полипропилен
Тип Моноволокно/ много нитевое волокно
Ткань саржа
Размеры Для пластин размером 800 x 800 мм
Толщина 1,10 мм при давлении 20 г/см²
Вертикальная прочность 480 кг на ширину 5 см
Горизонтальная прочность 150 кг на ширину 5 см
Воздухопроницаемость 2,0 л/мин/дм2
Кол-во двойных тканей 33
Кол-во стандартных тканей --
Крепеж на фильтровальной плите Латунные монтажные петли
Отделка термостабильная
Поставка Полная готовность
Вспомогательные ткани вкл.
фильтр-пресс камерный, фильтр-пресс рамный фильтр-пресс камерный, фильтр-пресс рамный
Фильтровальные плиты

Рамные фильтры (прессы)
Камерные фильтры (прессы)
Фильтр-прессы. Автоматические фильтр-прессы


Сообщить об ошибке на сайте ENCE GmbH, Switzerland / ENCE gmbH, Schweiz / ЭНЦЕ ГмбХ, Швейцария © ENCE GmbH