CN105026010A - 用于风干滤饼的方法和滤板 - Google Patents
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Abstract
一种用于风干包含在滤室(19)中的滤饼的方法，所述滤室由第一滤板和第二滤板限定，所述第一滤板包括用于将干燥空气供应到滤室中以从滤饼排出流体的空气入口(9)，所述第二滤板包括用于从滤室排放流体的流体出口。这种方法包括通过孔板(13)对进入到滤室中的空气流量进行节流，所述孔板用作与滤室的流阻串联连接的流阻。优选地，孔板的孔成这样的尺寸：使得如果滤室的流阻下降到正常水平以下，在孔中实现阻流。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于风干包含在滤室中的滤饼的方法，所述滤室由第一滤板和第二滤板限定，所述第一滤板包括用于将干燥空气供应到滤室中以从滤饼排出流体的空气入口，所述第二滤板包括用于从滤室排放流体的流体出口。
本发明还涉及一种用于压滤机的滤板，所述滤板包括凹陷部和空气入口，所述凹陷部用于与邻接滤板的相应凹陷部配合一起限定滤室，所述空气入口用于将干燥空气供应到凹陷部中以风干包含在滤室中的滤饼。
背景技术
在压滤机中使用滤板，用于使悬浮液或浆料脱水。在压滤机中，一排滤板形成连续的密封滤室板组，其中，在每对板之间有两块滤布。过程流体经由一个或多个入口通道供应到每个滤室，并且滤液经由一个或多个出口通道从每个滤室排放。
当开始过滤周期时，滤板首先彼此压紧，以密封滤室。在填充步骤期间，待脱水的浆料经由浆料入口通道同时泵送到所有滤室中。在过滤步骤期间，固体被滤布捕获以形成滤饼。同时，液体穿过滤布并且滤液经由一个或多个排水口从滤室排出。压滤机的滤板能够包括可膨胀膜。在挤压步骤期间，膜通过例如压缩空气或加压水的加压介质膨胀，以经由膜对滤饼施加机械压缩，从而降低滤饼的含水量。在洗涤步骤期间，通过将洗涤液推至滤饼并排放洗涤滤液来洗涤滤饼。在干燥步骤期间，迫使压缩空气通过滤饼，以在从滤室最终移除滤饼之前实现低剩余含水量。
干燥空气在供给到滤室中时处于压力作用下，在滤室中，干燥空气推动剩余液体通过滤饼。在滤室中，干燥空气的压力降低并且空气发生膨胀。
现今的滤板组面临在过滤步骤之后存在不等滤室状况的风险。不等状况包括滤饼的不适当的厚度、在单个滤室中滤饼的非均匀分布、或在板组长度上滤饼的非均匀分布。这导致在风干步骤期间在各个滤室中的空气流量不同。由于完全或部分捷径，某些滤室能够具有非常高的空气流量。高空气流量通过滤室会导致较高的滤板腐蚀或其它损坏的风险。
发明内容
本发明的目的在于消除现有技术的问题并且提高滤饼风干系统的可靠性。
一个目的在于消除因滤饼风干期间滤室中的异常状况造成的损坏的风险。
另一目的在于使滤饼风干期间进入到板组中的不同滤室内的空气流量相等。
本发明的特征在于独立权利要求1和5所呈现的内容。
本发明涉及一种用于风干包含在滤室中的滤饼的方法，所述滤室由第一滤板和第二滤板限定，所述第一滤板包括用于将干燥空气供应到滤室中以从滤饼排出流体的空气入口，所述第二滤板包括用于从滤室排放流体的流体出口。这种方法包括通过包含在第一滤板中的流量调节装置对进入到滤室中的空气流量进行节流，所述流量调节装置用作与滤室的流阻串联连接的流阻。
根据本发明的一个方面，流量调节装置选自包括孔板、可调节孔板、节流阀和可调节阀的组。
根据本发明的另一方面，孔板的孔成这样的尺寸：使得如果滤室的流阻降低到正常水平以下，在孔中实现阻流。
根据本发明的另一方面，包含在第一滤板中的流体出口在风干期间被堵塞。以这种方式，滤室与其它滤室隔离开。
本发明还涉及一种滤板，所述滤板包括凹陷部和空气入口，所述凹陷部用于与邻接滤板中的相应凹陷部配合一起限定滤室，所述空气入口用于将干燥空气供应到凹陷部中以风干包含在滤室中的滤饼。滤板包括用于调节从空气入口进入到滤室中的空气流量的调节装置，所述调节装置用作与滤室的流阻串联连接的流阻。
根据本发明的一个方面，流量调节装置选自包括孔板、可调节孔板、节流阀和可调节阀的组。
根据本发明的另一方面，滤板包括用于从滤室排放流体的至少一个流体出口、和用于在滤饼风干期间堵塞流体出口的阀。
根据本发明的一个方面，孔板的孔成这样的尺寸：使得在滤室的流阻下降到正常水平以下时实现阻流。此外，在确定孔板中的孔的尺寸时，能够考虑邻接滤板中的流体出口的横截面面积。孔的尺寸能够以这样的方式确定：使得即使没有室压力损失或仅存在最小室压力损失，总空气流量也被限制在可接受的值。
当孔板的上游压力恒定而下游压力逐渐降低时，跨越孔板的压差增大，从而增加通过限制部件的气体速度和气体流量。最后，随着下游压力进一步下降，通过孔板的流量的流速变为音速。这通常被称作阻流，并且其为物理界限。下游压力的任何进一步的下降都不会导致气体流量的增加。一旦流动被阻塞，其不取决于限制部件下游的状况。
阻流对于干燥压滤机中的滤饼来说是有用的，这是因为质量流率不取决于下游压力而是仅取决于限制部件上游侧的温度和压力。在阻流状况下，能够使用标定的滤板以产生所希望的质量流率。
附图说明
附图示出了本发明的实施例、并且连同说明一起有助于解释本发明的原理，所述附图用于提供对本发明的进一步理解并且构成说明书的一部分，附图中：
图1是膜滤板的俯视图。
图2是图1的膜滤板的沿线A-A的截面图。
图3是图1的细节B的放大视图。
图4是图1的细节C的放大视图。
图5是室滤板的俯视图。
图6是图5的室滤板的沿线A-A的截面图。
图7是风干系统的一个实施例的示意图。
具体实施方式
在压滤机中使用的板组能够是由交替的膜滤板和室滤板构成的混合板组、或者能够是由所谓的组合滤板构成的组合板组。基于混合板组构造进行以下说明，但能够结合组合滤板使用本发明，在组合滤板中，同一滤板包括膜滤板侧和室滤板侧。
图1和图2示出了膜滤板2，所述膜滤板在板体的两侧上包括凹陷部4、并且包括铺设在凹陷部4的底部附近的挠性膜3，使得在挠性膜3和凹陷部4的底部之间形成可膨胀空间。膜滤板2的框架设置有第一流体输送管6，所述第一流体输送管经由多个流体导管8连接到凹陷部4。第一流体输送管6能够交替地连接到空气入口9或第一流体出口7。第一流体输送管6设置有位于空气入口9的下游的孔板13和位于第一流体出口7的上游的断流阀10。
在图4中更加详细地示出的孔板13包括孔21，该孔用于对流到第一流体输送管6以及进一步流到凹陷部4的空气流量进行节流。
断流阀10能够是任何合适类型的断流阀。在图3中，详细示出了可行的断流阀10的一个实例。断流阀10包括气动驱动的膜，该膜用于打开和闭合第一流体输送管6和第一流体出口7之间的连接。在这种情况中，膜滤板2还包括控制导管11和连接到控制导管11的通孔12，用于控制断流阀10的打开和闭合状态。
图5和图6示出了室滤板14，所述室滤板在滤板体的两侧包括凹陷部15。室滤板14的框架设置有第二流体输送管16，所述第二流体输送管经由多个钻孔17连接到凹陷部15。在第二流体输送管16的另一个端部处，存在用于从凹陷部15排放流体的第二流体出口18。
在压滤机操作期间，膜滤板2和室滤板14被按压在一起，使得由膜滤板2的凹陷部4和室滤板14的凹陷部15限定滤室。每个凹陷部4、15的底部沿一方向或另一方向成波纹状。将两块滤布放置到滤室中并且将待过滤的浆料经由给料靴(feed shoe)供给在滤布之间，使得浆料使滤布抵靠凹陷部4、15的波纹状表面。这些波纹状表面收集渗透通过滤布的滤液。浆料中的固体保持在滤布之间，从而形成滤饼。经由膜滤板2中的第一流体出口7和室滤板14中的第二流体出口18排放收集在凹陷部4、15的波纹状表面中的滤液。
为了干燥包含在滤室中的滤饼，经由空气入口9、孔板13、第一流体输送管6和流体导管8将加压空气供给至第一滤板2中的凹陷部4。干燥空气穿过滤饼。经由钻孔17、第二流体输送管12和第二滤板14的第二出口18排放空气和从滤饼排出的滤液的混合物。孔板13用作与滤室的流阻串联连接的流阻，从而对进入到滤室中的空气流量进行节流。
现在参照图7，对带有布置成与每个滤室相连的空气节流部件的风干原理进行说明。滤板组包括由第一滤板的第一凹陷部4和第二滤板的第二凹陷部15限定的多个滤室19。每个滤室19包含在前述过滤步骤期间形成在两块滤布之间的滤饼。滤饼和滤布一起在风干期间形成滤室19的流阻。每个第一滤板2包括孔板13，所述孔板用于对进入到滤室19中的空气流量进行节流。将加压空气从干燥空气源28经由空气供应管路22供应至第一滤板2的空气入口9。第一滤板2还包括断流阀10，所述断流阀用于在风干步骤期间堵塞第一凹陷部4和第一流体出口7之间的连接。使供给到第一凹陷部4的干燥空气通过滤饼，从而将滤液从滤饼排出到第二凹陷部15，所述第二凹陷部经由第二流体出口18和第二排放管路23连接到室侧滤液收集器24。图7还示出了第一排放管路25，所述第一排放管路用于在过滤步骤期间将第一流体出口7连接到膜侧滤液收集器26。
系统还可以包括可选的水源27，所述水源能够在浆料供给和滤饼挤压步骤期间连接到空气供应管路22。在这些步骤期间，能够经由每个空气入口9将少量的水供给到每个凹陷部4中，以避免包含在凹陷部4中的滤液污染或堵塞孔板13。
下文给出将在以下描述中使用的标记的解释：
-p0是空气供应管路22中的绝对空气压力，
-是空气供应管路22的总空气质量流量，
-T0是干燥空气供料的绝对温度，
-AOR是孔21的面积，每块板2中的孔的面积相似，
-AEX是第二板14中的空气出口开口18的面积，
-viIN是孔21中的流速，
-viOUT是空气出口开口18中的流速，
-是通过孔21的质量流量，并且其因滤室而异，
-pi是滤室19中的干燥空气压力，并且其因滤室而异，
-是来自第二凹陷部15的空气和滤液的质量流量，
-是来自第一凹陷部4的滤液的质量流量，
-pSF是第二滤液收集器24的背压，
-pFF是第一滤液收集器26的背压，
-vCRIT是不发生腐蚀时的最大流速。
基于所考虑的应用和压滤机类型选择空气供应管路22中的空气压力p0。每个滤室19中的干燥空气压力pi因滤室而异。因滤室而异的干燥空气压力pi取决于滤饼和滤布的渗透性、孔板13中的孔21的面积AOR、空气供应管路22中的绝对压力p0、第二滤液收集器24中的背压pSF、第二流体出口18的面积AEX和干燥空气供料的绝对温度T0。在每块板2中，孔21的面积AOR优选地是相似的。滤饼和滤布的渗透性影响滤室19的流阻。
在风干系统的理想操作期间，在每个滤室19中，因室而异的干燥空气压力pi是相同的。而且，进入到每个滤室19中的空气质量流量基本相等。偶尔地，滤室之一中的流阻能够不同于滤板组中其它滤室中的流阻。这导致在所考虑的滤室中有不同的干燥空气压力piOUT。
对孔21的横截面面积AOR的尺寸的确定基于这样的事实：在每个滤室19中流速viIN应当相同，并且流速viOUT应当一直小于不发生腐蚀时的最大流速vCRIT。如果滤室中的流速viOUT高于临界速度vCRIT，则在第二滤板14的与增大的空气流量接触的部分16、17、18中存在高腐蚀风险。
本发明的理念在于在因某种原因流阻减小的滤室中产生阻流现象。滤室中的这种异常状况例如包括破裂的滤布，丢失、变薄或不均匀的滤饼等。在正常的滤室中，因室而异的干燥空气压力piOUT基本相等，并且在每个正常的滤室中通过每块孔板13的因室而异的质量流量基本相等。
然而，在具有异常状况的滤室中，因室而异的干燥空气压力piOUT与室侧滤液收集器24的背压pSF几乎相同。“不正常”滤室的孔板13中的流速viIN高于“正常”滤室的孔板中的流速。
当经过流动路径中的限制部件的气体速度变为音速时发生阻流。音速是限制气体流量的最大速度。孔板13简单地是在其中具有孔21以限制空气流量从而导致压降的板。当孔板下游的压力足够低时，通过孔板13的空气流量的流速变为音速。这通常被称作阻流并且其为物理界限。下游压力的任何进一步的下降均不会导致气体流量的增大。一旦流动被阻塞，其不取决于限制部件的下游的状况。
因为在不正常的滤室中存在阻流现象，所以滤室的孔板13中的流速viIN基本与音速相等，但流速不会进一步升高。通过仔细确定流体出口开口18的面积AEX和孔21的面积AOR的比率，仍然具有低于临界速度vCRIT的速度viOUT。同时，正常滤室中的空气质量流量保持在有效水平。
使用前节流以通过阻流现象将干燥空气的质量流量限制在这样的阈值：在所述阈值以下，因压降而膨胀的离开空气的速度viOUT不会连同固体颗粒一起导致严重腐蚀。
只有在滤室19能够保持为彼此分开使得在各个滤室之间不存在均压路径时，对干燥空气供气的节流才是可行的。除了先前提及的在第一凹陷部4和第一排放管路25之间的断流阀10之外，填充靴(fillingshoes)(未示出)或膜能够用作堵塞各个滤室19之间的均压路径的堵塞元件。
安装成与空气供气入口9相连的孔板13用作滤室流阻的串联流阻。只要滤室流阻处于正常水平内，孔21的流阻对整个流阻链仅增加较小的压力损失。如果一个或多个室19中的流阻降低到特定值以下，空气质量流量增加并且在孔21上的压力损失相应地增加，从而导致阻流。
本发明允许显著提高压滤机操作的操作安全性。
传统解决方案包括通过控制阀、压力变送器、减压器、孔板等仅控制从气源21到滤室19的总空气质量流量这种解决方案不允许注意到单个滤室中的干扰。滤板组可以包含数十个滤室，在这种情况中，进入到一个滤室中的腐蚀性过量空气质量流量不会显著影响总空气质量流量
对于本领域技术人员显而易见的是，随着技术的进步，可以以多种方式实施本发明的基本理念。因此，本发明及其实施例不局限于上述实例；相反，它们可以在权利要求的范围内变化。例如，可以用可调节的孔板、节流阀、可调节阀或任何其它合适类型的用于调节从空气入口进入到流动室的空气流量的调节装置代替上述孔板。
Claims (8)
1.一种用于风干包含在滤室(19)中的滤饼的方法，所述滤室由第一滤板(2)和第二滤板(14)限定，所述第一滤板包括用于将干燥空气供应到滤室(19)中以从滤饼排出流体的空气入口(9)，所述第二滤板包括用于从滤室(19)排放流体的流体出口(18)，其中，所述方法包括通过包含在第一滤板(2)中的流量调节装置(13)对进入到滤室(19)中的空气流量进行节流，所述流量调节装置(13)用作与滤室(19)的流阻串联连接的流阻。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述流量调节装置选自包括孔板(13)、可调节孔板、节流阀和可调节阀的组。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，孔板(13)的孔(21)成这样的尺寸：使得如果滤室(19)的流阻下降到正常水平以下，在孔(21)中实现阻流。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，包含在第一滤板(2)中的流体出口(7)在风干期间被堵塞。
5.一种用于压滤机的滤板(2)，所述滤板包括凹陷部(4)和空气入口(9)，所述凹陷部用于与邻接滤板(14)中的相应凹陷部(15)配合一起限定滤室(19)，所述空气入口用于将干燥空气供应到凹陷部(4)中以风干包含在滤室(19)中的滤饼，其中，滤板(2)包括用于调节从空气入口(9)进入到滤室(19)中的空气流量的调节装置(13)，所述调节装置(13)用作与滤室(19)的流阻串联连接的流阻。
6.根据权利要求5所述的滤板(2)，其中，所述调节装置选自包括孔板(13)、可调节孔板、节流阀和可调节阀的组。
7.根据权利要求6所述的滤板(2)，所述滤板包括孔板(13)，其中，孔板(13)的孔(21)成这样的尺寸：使得在滤室(19)的流阻下降到正常水平以下时实现阻流。
8.根据权利要求5至7中任意一项所述的滤板(2)，所述滤板还包括至少一个流体出口(7)和阀(10)，所述至少一个流体出口用于从滤室(19)排放流体，所述阀用于在滤饼风干期间堵塞流体出口(7)。
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