CN1090786A - 处理稀浆的设备以及该设备的使用方法 - Google Patents

Abstract

一种借助箱式压滤机处理稀浆的可移动的设备， 压滤机设计成一个薄膜挤压装置，该设备同时还有一 个输送给稀浆的进料系统，以及各种用于控制温度和 压滤机内部压力的机械部件，如过热蒸汽流单元，热 空气单元和真空装置，通过可开关的或可控制的阀门 使它们与设备的内部相连，该设备尤其适用于生产可 流动的或成碎片状的材料，如颜料、汤和饮料的粉剂、 蔬菜小吃和水果小吃和各种医药，并用以通过过滤对 这些污泥进行处理，随后压滤机中对滤饼进行干燥或 冷冻干燥处理。

Description

本发明涉及一种稀浆处理设备，如权利要求1的前序部分所述，以及这种设备的运动方法。

这种设备可用于稀浆脱水工程，尤其可用于食品工程和医药工程，而且还可以用于污泥及类似物的处理，使泥浆中的固体部分从液体部分中分离出来。

相应的设备是已知的，除了压滤机以外，还有一个加热单元和一个抽吸单元或其空泵（DE-A-3，901，851，EP-A-0263197），但是后者只能用来通过抽吸除去滤液。

在许多应用中，在箱式压滤机中的由悬浮在稀浆中的物质形成的滤饼要进行进一步处理，尤其是将其干燥，由于这个原因，在传统的设备中，必须从压滤机中移取滤饼，然后再输送到干燥装置中去，如果考虑到需要进行必要的清洁运行和对滤饼持续消毒，这些通常主要在医药领域是必需的，那么运行就变得非常复杂。

本发明的目的是提供一种附加费用少、对稀浆处理得较彻底的这样一种设备，以及该设备的运行方法，该方法具有特别的优点。

如权利要求特征部分所述，本发明提供了一种设备，该设备使稀浆的进一步处理成为可能，尤其是无需从压滤机中移走滤饼就可以对滤饼进行逐渐的干燥处理。结果，在相对简单的设备中就可以对稀浆进行彻底处理，且处理过程相当简单和便宜。该设备可以建造得非常紧凑，且可以设计成可移动的设备。

根据本发明的装置，在任何情况下，在压滤机中所生产的滤饼的情形，使得它具有很大的表面区域，这表面区域也是快滤过程所必需的，该一情形还会在随后的处理步骤中利用。因此压滤机用低的压力直至真空来处理滤饼是非常合适的，但是它特别适合于对滤饼进行接触加热。适当的先决条件也普遍采用热气进行加热，因为对较薄分布的滤饼来说，可以使用分开的或合在一起的进料管线或滤液管线。

下面结合本发明一个实施例的附图更详细地描述本发明，附图中，

图1是本发明设备的图解侧视图。

图2a是图1所示设备的图解侧视图。

图2b是对应于图2a，但其顶部机械被移走后的平面图。

图3是如图1、2a和2b所示设备的一部分的图解纵向剖面图。

图4是如图1、2a、2b所示装置的原理图解示意图。

图5表示的是在过滤和随后对滤饼的干燥过程中，各种参数随时间的变化曲线。

图6表示的是在过滤和随后对滤饼的冷冻干燥过程中，各种参数随时间变化曲线。

下面对照附图4原理上描述本设备结构，图4显示了机构结构和它的部件以及它们详细的连接关系，而图1、2a、2b则主要展示了可能的机械结构的立体布置。

本设备在其上部有一个压滤机1，该压滤室有一组腔机滤板3，该腔室滤板悬挂在杆2a、2b上，（参见图1、2a），该腔室滤板能够借助液压单元4往一起挤压，该液压单元有一个泵5和一个压力传感器6。该压滤机通过一个进料管7和阀门8连接到进料系统9上，进料系统包括一个搅拌池10、一个在该搅拌池10上游的絮凝反应器11和一个连接在搅拌池10下游的进料泵12，该进料泵可以设计为活塞薄膜泵或螺旋离心转子泵，为了对其进行控制，在进料泵12和阀8之间设置了一个压力传感器13，通过一个回流管将进料管7连接到搅拌池10上，回流管上有另一个阀门14。

为了避免固体的沉淀，进料管7不是如图所示的在中间高度，而是可择其一地从下面或从上面通入压滤机1，或者设置多个开口，在开口之间流动的液体可以被转换，这样，固体部分有沉淀趋势的固体悬浮液可以从上部进料，有上浮趋势的固体悬浮液可以从下部进料。

压滤机1通过带有控制阀16的过滤管15与滤液贮槽17相连接（参见图1，2b），由于它被设计为一个薄膜挤压装置，（这一点将在下文结合图3更详细地描述），它也连接到压力管18的第一支路18a以及回流管19上。压力管18与其支路同时还代表加热管，该压力管由一个温度传感器20所监控。通过一个控制阀21a使压力管18与过热蒸汽单元22相连接，更确切地说是与该过热蒸汽单元22的锅炉23的出口相连接。此外过热蒸汽单元22有一个温度控制器24，它根据压力管18的温度控制为锅炉23加热的电加热装置25的输出量，上述过热蒸汽单元还有一个以类似的方式被一压力控制器27所控制的循环泵26，以及一个冷凝器28，通过冷凝器28回流管19通过一个可控阀29连接到回流泵26的进口上，此外，一个连接水的装置31通过由压力控制器27控制的阀门30连接在循环泵26的上游。代替过热蒸汽单元还可以使用热水单元或其他传热介质单元。压力管18还有两个支路18b和18c，它们通过可控制的阀门21b和21c，分别通向进料管7和滤液管15。

除了过热蒸汽单元22以外，本设备还有另外一个加热装置，即一热空气单元32，它通过一支路33a与压滤机1相连通，支路33a通向进料管7并有一阀门34a和一支路33b，支路33b通向滤液管15，并有一压力管33的阀门34b，该压力管33和它的支路同时是加热管。热空气32包括一加热装置34，压缩空气穿过它流动，该装置有一个加热设备35，它受一温度控制器36控制，压缩空气由压力泵37产生，压力泵连接在加热装置34的上游，并受压力控制器38的控制，因此，热空气单元32同时也是一个压缩空气单元。

借助于一个阀门39使一真空装置40与热空气单元32分开，该真空装置另外连接在压力管33上，使得压力管33同样可作为排空管。真空装置40包括一真空泵41、其下游连接着一个可控阀门42和一个压力控制器43，压力控制器43根据压力管33的压力控制真空泵41。

上述设备受控制器44的控制，该控制器可人工地或根据选择好的程序打开和关闭阀门，例如通过预先确定的压力和温度来控制各个单元和设备。最好通过结合到热空气单元32中的压力泵37和真空泵41能够在压滤机中建立起大约从0.1毫巴到16巴的压力，通过使用加热装置34或锅炉23，可以使温度达到-45℃-250℃，低于环境温度的温度通过真空泵41获得，因此无需使用冷冻单元。然而，显然如果需要，上述设备，也可以安装上冷冻单元。真空泵41可安装一个冷凝器，在其中移走的水蒸汽被冷凝或凝结，以减少它们的体积。

图3是压滤机1的主要部件的纵向剖面图，该主要部件即腔室滤板3，各腔空滤板由液体可通过的滤布45覆盖并被液压单元4挤压在一起。腔室滤板3在中心布置有连续的小孔46，该孔形成进料管7的连续部分，腔室滤板在两个侧壁有凹槽47，在每个凹槽的底部安装有膜48。凹槽47形成由孔46连通至其底部区域并通向滤液管15的分路15′的腔室内。这些腔室完全被滤布45镶衬。该腔室滤板3另外还有压力通道49，该通道在薄膜48的后面有开口，并与压力管18的支路18a和回流管19相连通。

借助于进料管7和小孔46向压滤室1内注满来自进料系统9的泥浆，滤液穿过滤布45进入滤液管15的支管15′中，并通过它流入滤液贮槽17中。滤饼50停留在腔室中，借助于压力管18的支路18a将蒸汽引入压力通道49，对滤饼进行挤压，如图3所示，结果使膜48鼓胀进入腔室中。

压滤机1另外还可以装配没有膜的腔室滤板，在这种情况下，压力通道通入该压滤机中的腔室，例如压滤机1由镶铸的中空体制成，蒸汽可以通过压力管18的支路18a和回流管19，与冷凝器28、循环泵26和锅炉23穿过该腔室循环流动。在这两种情况下，由滤布仅形成很薄的中间层，引入的蒸汽可以任何速率直接或几乎直接接触加热该滤饼50。在一种情况下蒸汽是与薄48相接触，而在另一种情况下是与腔室滤板本身接触，至少在后一种情况下该腔室滤板应当由金属组成，由于这种材料具有很高的热传导性，尽管一些塑料板也很适合许多场合的使用，但由于金属的耐热性，所以最好使用金属材料，当然，也可以对滤板进行电加热。

在压滤机1的下面，安装着一个长槽51（见图1），以便当打开压滤机1时接收滤饼50，本设备可以制成体积比较小，大约2×1.4×0.8m³，并且可以移动。

本设备（参见图5、6）可以用来产生滤饼50并且对其进行进一步处理，尤其是产生一种材料，该料材是可灌注的或碎片状的一颜料、药物、汤和饮料的粉剂、蔬苛和水果小吃以及其它许多适宜的物质，取决于具体情况该物质的各种组合以作进一步处理是可能的。本设备尤其非常适合于这样一种工艺过程，它包括对滤饼50的过滤过程A，随后在压滤机1中对其进行的干燥过程B。首先在絮凝反应器11中产生一种稀浆，然后连续输送到搅拌池10中，在这里按需要进行搅拌。然后打开阀门8，起动送料泵12，结果将稀浆输送到压滤机1中，直到（看下面）只有少量滤液流出，因为在压滤机1中已形成了一个固态的滤饼，然后关闭阀门8，打开阀门14、阀门39和34a，通过泵37使进料管7停止送料，当压滤机1被装料时，大多数滤液借助于重力穿过滤液管15排入了滤料贮槽17。打开阀门21a并起动循环泵26，将穿过压力管18的第一支路18a的水或者蒸汽送入压滤机1的压力通道49中，使得膜48鼓胀并挤压滤饼，并尽可能与此同时对滤饼50进行加热，然后借助于回流管19将水或蒸汽排走。

可以定向地根据过滤过程A的某些参数进行进一步处理，这取决于稀浆的种类及预期的最终结果。在如图5所示的实施例中，稀浆是化学悬浮液、矿渣浆、污泥或燃烧气体的洗涤残渣，其中，干物质（MD）含量在0.5%-35%（以重量计）之间，在所示的实施例中干物质（DM）浓度大约是5%。在过滤过程中在压滤机1的内部的压力a增加到15巴，并维持大约2.5小时。

当流动的滤液的液面已跌至限定的极限之下时，干燥过程B就开始了，更准确地说，在压滤机1中的对滤饼的真空干燥过程就开始了。为了实现这一目的，就要运行真空装置40，将压滤机1内的压力a减小至5-100毫巴的范围内，在这个实施例中是50毫巴，并维持这一压力。此外，通过锅炉23的加热设备25进行加热，产生蒸汽，最后打开阀门21a，使通过腔室滤板3的薄膜48流入压力通道49的蒸汽对滤饼50进行加热，板的温度b是140℃-200℃之间，在本实施例中是160℃。

在本实施例中，由于蒸发的原因，滤饼温度c恒定地保持在50℃以下。滤饼发泡，最终成为多孔状的，在进一步处理过程中，在如参数压力a和板温b的适宜的变化范围内，该滤饼温度C保持不变。如果蒸发减少，腔室滤板3的温度大约降低到70℃。要只其中的干物质含量d在65%-85%之间，滤饼温度c就不可超过60℃以上，否则滤饼50就会进入热塑相，也称为胶液相，呈现一种浆糊状的稠粘性，使得它成为块状的。并粘附在压滤板3上，在超过85%的干物质的限制后，将板的温度就会增加到140℃，大约2小时后，加热过程停止，通过减小压力对滤饼继续干燥2小时，使干物质浓度DM大约为95%，而同时将滤饼的温度c大约减到70℃，然后使压力a变为大气压，并打开压滤室1。

在另一外一种方法中（参见图6），对其液体含量是5倍-20倍来自食品、药物或化工生产中诸如水果碎片或蔬菜碎片的固体悬浮液以最大压力2-6巴进行过滤，在本实施例中该压力为3.5巴，在持续15分钟的过滤过程中不超过这一压力，随后进行冷冻干燥将压力a减小到0.5-2毫巴，在此处是1毫巴，在任何情况下，要在水的三相点压力之下，其结果是滤饼50被彻底冷却。滤饼的温度c大约降至-20℃，使得没有完全汽化的水转变成固相。此时滤饼仍然是疏松的，不会阻碍进一步脱水，然后将板的温度b增加到80-11D℃，然后再降低到大约70℃，使得滤饼的温度也缓慢降低，以便使滤饼50中的水逐渐升华，干物质的含量d增加到98-99%。将板的温度b降低到大约70℃，以便保护滤饼，至少当蒸发不太充分时，防止滤饼的温度c升高大于50℃。

通过压力曲线，大体上给出了真空干燥和冷冻干燥的范围。精确地它是在水的三相点压力处，对蒸馏水是6.3毫巴，但是也可以较大或较小的范围低于该值，这取于盐和糖的含量。使污泥及其类似物经受冷冻干燥处理显然不能被排除，但是这一高的费用在传统上是不需要的，而对非常敏感的产品情况下，这通常是值得的，这种产品显然可替换地进行真空干燥处理，反之亦然。

在这两种方法中，可以监测滤饼50的干燥过程，根据干燥程度控制压力温度。上述的监测是可能的，例如通过一个或多个下面的测量方法：

-测量滤饼50内部的温度。

-测量在真空泵41的冷却器中形成的冷凝液的量，

-监测干燥过程中的压力曲线。

作为一个附加步骤，例如在医药部门使的情形及适宜地装备这一设备上，使得可以在过滤过程A后使用超热蒸汽进行消毒。为这一目的，在打开阀门21b和21c的情况下，通过压力管18的支路18b、c将蒸汽从循环泵26送入压滤机1中，关上阀门21b、21c后，来自热空气单元32的热空气将对滤饼50进行预热。当阀门34a、b打开时，该热空气将经过压力管33的支路33a、b流入压滤室1中，然后通过上述真空干燥或冷冻干燥进行干燥过程B。

Claims (27)

1、一种处理稀浆的设备，包括一个对稀浆进行过滤的压滤机(1)，一个输送稀浆的进料管(7)，以及一个排放滤液的滤液管(15)，其特征在于该设备还有一个用于在压滤机(1)内部产生一个受控的低压的装置。

2、如权利要求1所述的设备，其特征在于所述装置适合在压滤机（1）的内部，产生100毫巴的可控低压。

3、如权利要求2所述的设备，其特征在于所述的装置适合在压滤机（1）的内部产生7毫巴的可控的低压。

4、如权利要求3所述的设备，其特征在于该装置适合在压滤室（1）的内部产生0.5毫巴的可控低压。

5、如权利要求1-4所述的设备，其特征在于上述用于产生受控的低压的装置包括一个真空泵（41），它借助于一个排空管与压滤机（1）的内部连通。

6、如权利要求5所述的设备，其特征在于该排空管通向进料管（7）。

7、如权利要求5或6所述的设备，其特征在于该排空管通向滤液管（15）。

8、如权利要求1-7所述的设备，其特征在于它有一个改变腔室滤板（3）的温度的装置。

9、如权利要求8所述的设备，其特征在于用于改变温度的装置至少包括一个加热装置。

10、如权利要求9所述的设备，其特征在于至少有一个加热装置适合加热流体介质，有一个加热管线，借助该加热管线能流入压滤室（1）。

11、如权利要求10所述的设备，其特征在于加热管通向腔室滤板（3）的凹槽处。

12、如权利要求10或11所述的设备，其特征在于加热装置被设计为一个过热单元（22），一个热水单元或一个传热介质单元。

13、如权利要求10或11所述的设备，其特征在于加热装置被设计为一个热空气单元（32）。

14、如权利要求10-13之一所述的设备，其特征在于压滤室（1）被设计为薄膜挤压装置，它有一个压力管（18a），该压力管（18a）在腔室滤板（3）与膜（48）之间的凹槽中开有开口，在这点上热管线通入压力管（18a）。

15、如权利要求11-13之一所述的设备，其特征在于腔室滤板（3）是铸造的，腔体由铸成的中空金属体围住。

16、如权利要求1-15之一权利要求所述的设备，其特征在于进料管（7）来自进料系统（9），该进料系统（9）包括一个搅拌池（10）。

17、如权利要求16所述的设备，其特征在于在搅拌池（10）的上游安装有一个絮凝反应器（11）。

18、如权利要求1-17所述的设备，其特征在于安装一个带有一螺旋离心叶片的进料泵（12）以便向压滤机（1）输送物料。

19、如权利要求1-18之一权利要求所述的设备，其特征在于它被设计成可以移动的。

20、一种如权利要求9-19之一所述的设备的运行方法，其特征在于为产生并干燥滤饼，将悬浮液输送到压滤机（1）中，进行过滤，通过将压滤机（1）内的压降低至低于一个至多200毫巴上限压力以及使压滤板（3）的温度高于一个至少为40℃的下限温度来对滤饼进行干燥。

21、如权利要求20所述的方法，其特征在于根据滤饼（50）的干燥程度控制压滤机（1）内部的压力及腔室滤板（3）的温度。

22、如权利要求20或21所述的方法，其特征在于在干燥过程中，压滤机（1）内的压力维持在5毫巴的低限压力之上，腔室滤板（3）的温度维持在70℃的下限温度及200℃的上限温度之间。

23、如权利要求22所述的方法，其特征在所述的悬浮液是化学悬浮液、矿渣浆、污泥或燃烧气体的洗涤残渣。

24、如权利要求20或21所述的方法，其特征在于在干燥过程中压滤机（1）的内部的压力维持在7毫巴的上限压力之下，腔室滤板（3）的温度维持在40℃的下限温度和160℃的上限温度之间。

25、如权利要求24所述的方法，其特征在于悬浮液是来自食品生产的固体悬浮液，最好是来自蔬菜或水果、医药生产或工生产中的悬浮液。

26、如权利要求20-25之一所述的方法，其特征在于干燥过程中控制压滤机（1）内的压力及腔室滤板（3）的温度，以便使滤饼的温度不超过60℃，干物质的含量位于65%-85%之间。

27、如权利要求25和26所述的方法，其特征在于在干燥过程中，控制压滤机（1）内部的压力及滤板（3）的温度，以便使滤饼的温度不超过50℃。

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