Plate and frame chamber diaphragm filter presses
introductory
過濾是制糖生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié),它不僅關(guān)系到成品質(zhì)量,還涉及到加工過程中的糖分損失。對于不同的工藝方法,一般要選用不同的過濾設備。我國加工甜菜的糖廠、原糖精煉糖廠與少部分甘蔗糖廠,采用碳酸法工藝,主要過濾設備是Fully automatic diaphragm filter press與半Automatic filter presses。絕大部分甘蔗糖廠是采用亞硫酸法工藝,過濾設備種類較多,主要是真空吸濾機、無布真空吸濾機與半自動壓濾機。全自動隔膜壓濾機是新近在亞法糖廠投運的過濾設備。
全自動隔膜壓濾機是現(xiàn)在發(fā)達國家制糖業(yè)采用的主流過濾設備,在我國制糖業(yè)已有應用,從根本上改變以前壓濾設備在制糖生產(chǎn)中應用的被動局面,收到很好的效果。這種設備是采用帶擠壓隔膜的聚丙烯濾板,利用PLC與變頻技術(shù),實現(xiàn)對整個壓濾機與工藝過程的全自動控制。
半自動壓濾機是我國在上世紀80年代,學習當時西歐技術(shù)設計開發(fā)的糖業(yè)過濾設備,采用鑄鐵濾板、液壓頂緊自動保壓、機械手自動拉板,此種壓濾機逐漸發(fā)展,現(xiàn)在已有過濾面積80～175m2幾種定型產(chǎn)品。
真空吸濾機是一種連續(xù)過濾設備,是在轉(zhuǎn)鼓上安裝濾布使其隨轉(zhuǎn)鼓一同轉(zhuǎn)動,同時將濾布引出,脫泥后進行洗滌,在真空的作用下糖汁通過濾布并分離濾泥。
無布真空吸濾機是國外原糖加工普遍使用的過濾設備,它是采用吸濾的方法,過濾泥汁中摻入蔗渣,在真空的作用下,通過鋼網(wǎng)與蔗渣糠組成的過濾介質(zhì),截留懸浮液中固體顆粒,實現(xiàn)固液分離。
2全自動隔膜壓濾機應用情況
此設備采用壓濾方式,利用先進的控制技術(shù)與隔膜壓榨手段,提高整機的生產(chǎn)效率,縮短了過濾時間,提高濾餅含固率。通過對濾餅的壓榨優(yōu)化了洗水方案,降低了濾餅含糖與含水。由于加工原料與工藝方法的不同,要分別針對碳酸法與亞硫酸法工藝特點,設計設備結(jié)構(gòu)與控制方案。
2.1在碳酸法工藝中應用
碳酸飽充法濾泥結(jié)構(gòu)好,主要成分碳酸鈣能形成大而密的晶狀結(jié)構(gòu),便于過濾與洗滌。全自動隔膜壓濾機正是根據(jù)這一特點,合理設計使生產(chǎn)過程達到高效化。對于碳法增稠泥漿過濾,在含固率為250～30g/l時,進料可在2～3min內(nèi)完成,最大進料量可達20m3/h。在原糖加工采用碳法過濾,就要控制過濾速度,保證生產(chǎn)均衡，通過隔膜壓榨可減少洗水量,均勻降低整個壓濾機濾餅含糖。總洗水量可穩(wěn)定控制在干濾泥量的1～l.3倍,其中少部分洗水隨濾清汁進入蒸發(fā),大部分進入制糖其它工段,因此引起的清汁錘度降很小,基本控制在0.1～0.3°Bx。在洗水降低濾泥糖分的前提下,可減少蒸發(fā)負擔,降低能源消耗。
全自動隔膜壓濾機在碳酸法糖廠上是高效設備,在增稠過濾中表現(xiàn)的尤為突出,一個過濾周期可在2～25min內(nèi)完成,一次卸濾泥重量在340kg左右,每天可生產(chǎn)濾泥20噸左右,一臺設備運行可滿足日處理30噸甜菜糖廠生產(chǎn)要求。
2.2在亞硫酸法工藝中應用
在亞硫酸法制糖中,過濾液是沉降池底排出的泥汁,其中萬膠方體數(shù)粒含量較高,濾泥層過濾阻力較大,所形成濾餅透氣與透水性能不如碳酸法濾泥。應用全自動隔膜壓濾機的工作效率,雖然達不到碳法的水平,但也可充分發(fā)揮其高效的特點,在泥汁含固率為40～60g/l情況下,壓濾機進料通過位壓與泵壓結(jié)合的方式,一次進料可在50～5分鐘內(nèi)完成,一般進料流量在60～20m3/h。根據(jù)云南瑞麗糖廠應用情況,在一個進料周期內(nèi),不同階段過濾速度與進料量變化如圖2所示。對含固率相對高的泥汁,進料時間要相對縮短,最終進料流量相對低,濾餅的洗水與吹氣阻力要增加,降低濾泥含糖與含水所用時間要增加。
亞法過濾所形成的濾餅,含有膠體與磷酸化合物量較大,導致濾餅成型性能好,但透水性能差,時常造成含糖含水高。全自動隔膜壓濾機通過多種工藝手段,結(jié)合濾餅壓榨功能,可將絕大多數(shù)濾餅含糖控制在干濾泥轉(zhuǎn)光度4～9%左右,含水率在50～60%。
在這個工藝過程中,正確處理正洗水、中壓榨、角洗水與最后壓榨的關(guān)系很重要,要想真正洗脫濾泥中的糖分,提高設備效率,這是關(guān)鍵環(huán)節(jié),必須采用自動化控制。在亞法制糖上應用全自動隔膜壓濾機,可以有效降低濾泥含糖與含水,提高生產(chǎn)效率,濾餅結(jié)構(gòu)完整、脫落迅速、自動化控制水平高、減少了勞動強度,對環(huán)保沒有影響。
3比較與分析
3.1碳酸法糖廠過濾設備比較
碳酸法糖廠應用壓濾機進行過濾,比較典型的是在一碳增稠工藝中應用,現(xiàn)在制糖應用的壓濾機可分為全自動隔膜壓濾機與半自動壓濾機。
| 結(jié)構(gòu)與性能 | PGB-150型全自動隔膜壓濾機 | BA150型半自動壓濾機 |
| 過濾面積（m2） | 150 | 150 |
| 濾板材料與結(jié)構(gòu) | 純聚丙烯/角進料隔膜濾板 | 鑄鐵/中心進料 |
| 濾板損壞與積垢 | 少/不易積垢 | 較多/易積垢 |
| 自動化控制 | 整個過程全自動 | 自動保壓與拉板 |
| 結(jié)束進料功能 | 自動檢測與控制流量/時間/最小流量 | 人工觀測時間/壓力 |
| 相同工藝過濾周期 | 短/20～25min | 長/60～120min |
| 其它功能 | 機上自動洗布/機上酸洗/進料變頻控制 | 無 |
| 含糖（對泥） | ≤0.5% | ≥1.7% |
| 濾布損耗 | 少 | 較多 |
| 含水率 | 少/30～35% | 較高/≥40% |
| 洗水量 | 少/2.2～3m3 | 較多/4～6m3 |
| 洗水造成錘度降 | 小/0.2～0.3°Bx | 大 |
| 洗水時間 | 3～5min | ≥20min |
| 壓縮空氣消耗 | 少 | 多 |
| 過濾質(zhì)量 | an excellent | (of an unmarried couple) be close |
| 勞動強度 | lower (one's head) | your (honorific) |
| 30噸甜菜糖廠使用 | 1臺/增稠工藝 | 7～10臺/增稠工藝 |
3.1.2性能分析
隔膜濾板是壓濾機主要部件,采用純聚丙烯材料制造,具有重量輕、熱損失少、韌性好、機械強度高、耐腐蝕萬、垢的優(yōu)良特性。合理的隔膜設計與角進料結(jié)構(gòu),使壓濾機有更加完善的功能。先進的自動化控制,可以保證最優(yōu)化的工藝得以實施,PLC與變頻控制可保證在過濾初期清汁質(zhì)量,還能最大發(fā)揮壓濾設備變量進料的效率。
通過隔膜壓榨可有效降低濾餅含水率、縮短進料時間、增加洗水效果,在卸泥前已將濾餅壓榨成型,最大的降低了含水率,可順利完成卸泥過程。半自動壓濾機要順利卸泥,就要依靠增加進料時間與壓力,使濾泥填滿濾腔并降低含水,只有在濾腔完全充滿后,吹氣與洗水才能起作用,但碳法濾餅易龜裂,使洗水與吹氣性能受到很大限制。半自動壓濾機在過濾的后期,耗時很大、過濾效率很低。應用隔膜壓榨,提高效率剪除過濾低效時間,還可減少濾餅含水。
全自動隔膜壓濾機能達到洗水時間短、洗水量少還可使濾餅糖分降低,主要原因是在高效進料段就結(jié)束了進料過程。一般結(jié)束進料時流量在10m3/h左右,這時濾餅結(jié)構(gòu)松散透水性能良好,兩層濾餅間有洗水通路,通過正洗水、中間壓榨與角洗水的合理搭配,達到高效洗滌濾餅的目的。在適量的正洗水后,通過隔膜進行微壓榨過程,可在不完全壓實濾餅情況下,將濾餅空間收縮修補裂痕,使洗水均勻穿透整塊濾餅,洗水與吹氣不產(chǎn)生短路現(xiàn)象,提高洗水效率,節(jié)省壓縮空氣,達到了更好的效果。
全自動隔膜壓濾機可以保證過濾與洗水效率的另一關(guān)鍵問題,是具有機上洗布與酸洗功能。壓濾設備在過濾過程中,主要是依靠泥層作為過濾介質(zhì),但濾布的過濾阻力也是不可忽視的因素,特別是濾布應用幾個周期后,過濾與洗水過程中,如不能及時清理濾布表面所積的泥垢,阻力要成倍增加。如果是在若干過濾周期中有幾次工藝狀況不好的情況,會全面影響其它架次的過濾與洗水。在一般工藝情況下40～50個過濾周期,要洗一次布,如果有飽充不正常現(xiàn)象,要在情況好轉(zhuǎn)后立即洗布,假如不及時清洗濾布,洗水流量下降非常明顯,由正常的正洗水流量70m3/h很快降到20m3/h左右,角洗水流量就更低了,基本上在10m3/h以下,同樣洗水量洗水時間被數(shù)倍延長。在15～20個洗布周期后,就要對壓濾機進行酸洗,酸洗過程中可將濾板、濾布背面、管道與閥門、視鏡等進行全面洗滌,達到徹底軟化濾布的目的。
半自動壓濾機無機上洗布功能,要在應用一段時間后將濾布拆卸下來洗滌,人工與設備條件都將限制洗布周期不能很短,喪失了壓濾機適應工藝條件變化的能力,使過濾與洗水效能受到嚴重制約。此方面的反應,在原糖加工中更為明顯。人工拆洗濾布勞動強度大、參與人員多、消耗時間長,為生產(chǎn)管理帶來很多困難。拆洗是濾布導致?lián)p耗與漏榨的重要
因素,洗滌萬后方會數(shù)造據(jù)成濾布縮水變型,新更換的濾布還有在機上使用定型的過程,易出現(xiàn)漏榨現(xiàn)象。
全自動隔膜壓濾機過濾質(zhì)量要好于半自動壓濾機,雖然兩種設備在過濾原理上是相同的,但全自動隔膜壓濾機在進料上采用變頻控制,其優(yōu)勢在于:一是可根據(jù)泥層增加逐步增加過濾壓力,充分發(fā)揮泥層過濾的優(yōu)勢;二是開始過濾時泥漿泵在變頻控制下,轉(zhuǎn)速低可保護泥漿中顆粒少受破壞,盡快建立起架橋效應,這些是在半自動壓濾機無法實現(xiàn)的。
3.2亞法糖廠過濾設備比較
3.2.1無布真空吸濾機性能分析
無布真空吸濾機在國內(nèi)有幾年的應用歷史,保留了吸濾設備結(jié)構(gòu)簡單、連續(xù)過濾、操作方便的優(yōu)點,同時又解決了生產(chǎn)與環(huán)保的矛盾、降低了濾泥的轉(zhuǎn)光度,這是該設備被部分制糖企業(yè)認同的根據(jù),但它也存在一些難以解決的問題,在生產(chǎn)中逐漸表現(xiàn)出來。
無布真空吸濾機過濾效果差,濾液回流導致已絮凝的沉淀物會復溶,為工藝處理增加負擔,要獲得相同的澄清效果,必須提高硫熏強度,增加澄清費用,在工藝上是不可取的。在環(huán)保上無洗布水,減少排污費用,在經(jīng)濟上是可取的。可見無布真空吸濾機,是解決現(xiàn)行真空吸濾機帶來的環(huán)保問題的暫時替代設備,但它還有很多無法解決的問題。
3.2.2半自動壓濾機亞法應用分析
半自動壓濾機在亞法過濾中,以其過濾質(zhì)量好、可配合無布機在停產(chǎn)時清空沉降池、對環(huán)保沒有影響等優(yōu)點,被廣泛應用。亞法糖廠應用的大部分設備,在結(jié)構(gòu)與工藝上,沿襲了碳法應用的設計,沒有及時結(jié)合亞法泥汁特點,進行專項開發(fā),影響了壓濾機設備在亞法過濾中性能的發(fā)揮。
半自動壓濾機在過濾中能夠保證較好的質(zhì)量,主要是由于過濾介質(zhì)是濾布加濾泥層,濾泥層的空隙要比濾布小,隨厚度增加過濾阻力迅速增長,過濾質(zhì)量越來越好,過濾效率逐漸下降。亞法濾泥膠體團粒比較多,在濾腔內(nèi)濾餅比較松軟,容易粘結(jié)在濾布表面,如果進料不能充滿濾腔,濾餅不能降低水分成型,卸泥將十分困難。如果進料充滿濾腔,濾餅阻力很大,通過洗水降低濾泥糖分困難要大于其它設備。
在現(xiàn)行亞法制糖應用半自動壓濾機,主要問題是勞動強度大、糖分損失高、卸泥困難、濾泥對濾布的粘結(jié)不能及時得到清洗、單機過濾效率偏低與濾布損耗較大等問題,這些問題都嚴重影響現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)管理,已很難適應生產(chǎn)發(fā)展的需要。
3.2.3全自動隔膜壓濾機亞法應用性能分析
應用在亞法制糖的全自動隔膜壓濾機,在結(jié)構(gòu)與工藝設計上,充分研究了亞法過濾的特點,結(jié)合先進控制設備,完善的機上洗布與酸洗功能,不僅解決了半自動壓濾機存在的主要問題,還使每臺全自動隔膜壓濾機成為一個過濾系統(tǒng),使過濾設備適應工藝變化能力得到加強,基本上保證每次過濾工藝效果十分接近。
通過實踐我們總結(jié)出在亞法過濾中,濾泥顆粒細膩,泥層阻力很大,洗水與壓榨時間較長,要提高過濾效率就要增加過濾面積,提高一個過濾周期內(nèi)處理干濾泥能力。現(xiàn)在國內(nèi)亞法糖廠應用的壓濾機,大部分過濾面積小于180m2,這適用于小型糖廠應用,可以均衡間歇過濾設備工作特點,但對于30噸以上的糖廠,應該應用250m2以上的設備。一臺250m2全自動隔膜壓濾機,生產(chǎn)能力可以達到35m2真空吸濾機水平。
4經(jīng)濟效益分析
全自動隔膜壓濾機在國內(nèi)糖業(yè)是新生設備,在南北糖廠都有應用。4.1全自動隔膜壓濾機在碳法糖廠與半自動壓濾機比較
4.1.1降低濾泥糖分損失
碳法糖廠濾泥產(chǎn)量大,通過降低濾泥糖分,可創(chuàng)造很大經(jīng)濟效益。全自動隔膜壓濾機濾泥平均含糖在0.5%（對泥）以下,一般采用半自動壓濾機濾泥平均含糖在1.7%以上,按照30噸糖廠,加工50萬噸甜菜計算,可減少糖損:
半自動壓濾機糖分損失:190噸泥/天÷（50%/70%）X1.7%～4.5噸/天
全自動隔膜壓濾機糖損:190噸泥/天X0.5%～0.95噸/天
每天減少濾泥糖分損失:3.5噸/天
50萬噸甜菜可減少糖損:3.5噸/天X170天=595噸
折合人民幣大約在:595噸X280元/噸～167萬元
4.1.2減少濾泥量節(jié)約回填場地與運輸費用由于濾泥含水率降低,使濾泥輸送量減少。
4.1.3節(jié)約濾布損耗
半自動壓濾機加工50萬噸甜菜用國產(chǎn)濾布:5.6套/臺X10臺=56套。
全自動隔膜壓濾機50萬噸甜菜用進口濾布:2套/臺X1臺=2套。
節(jié)約濾布費用折合人民幣:56套X80元-2套X100元～25萬元。
4.1.4可直接得到的經(jīng)濟效益為219萬元,還有多回收熱水、降低蒸發(fā)負荷、減少設備數(shù)量與維護費用等一些間接經(jīng)濟效益。
亞法糖廠濾泥產(chǎn)量相對少,但含糖高,通過降低濾泥糖分,也可創(chuàng)造很大經(jīng)濟效益。
Fully automatic filter press干濾泥平均轉(zhuǎn)光度可控制在9%以下,一般采用半自動壓濾機平均干濾泥平均轉(zhuǎn)光度在16%,干濾泥與蔗比按照1.5%計算,50萬噸甘蔗可節(jié)約糖分損失折合人民幣大約為:500X1.5%X（16%-9%）X280=147萬元。4.2.2節(jié)約濾布與壓縮空氣消耗，配置洗布機后,可達到機上洗布,同時改進濾布縫制方法,可大量節(jié)約濾布。如果按照不安裝洗布機來計算,可節(jié)省濾布損耗在6～7萬元以上。隔膜壓榨可減少壓縮空氣消耗,在此方面可節(jié)電2.6萬元。
reach a verdict
全自動隔膜壓濾機適用于不同的制糖工藝條件,可以大幅提高設備效率,降低糖分損失,沒有環(huán)保負擔,可獲得最佳過濾質(zhì)量。
Technical: 188517-18517
E-mail: suton@su-ton.com
