DE3713419A1

DE3713419A1 - Verfahren und vorrichtung zum trocknen eines filterkuchens in einer filterpresse

Info

Publication number: DE3713419A1
Application number: DE19873713419
Authority: DE
Inventors: Werner Dr Ing Neu
Original assignee: Hansen-Btr GmbH
Current assignee: JV Kunststoffwerk GmbH
Priority date: 1987-04-22
Filing date: 1987-04-22
Publication date: 1988-11-03
Also published as: DE3713419C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrich tung zum Trocknen eines Filterkuchens in einer Filter presse, in der nach dem Ablauf der Trübe der Filter kuchen durch druckluftbeaufschlagte Membranen ausge preßt ist und dann durch den Filterkuchen Druckluft geleitet ist, die auf einer Seite der Filterkammern eingeleitet und auf der gegenüberliegenden Seite abge leitet ist.

In einer Filterpresse, die aus einer Vielzahl von Mem branfilterplatten, einem Gestell, in dem die Membran filterplatten verschiebbar angeordnet sind, einer auf die Reihe von Membranfilterplatten drückenden Presse, einem Drucklufterzeuger und einer mit Ventilen, Ver bindungsrohren und Rohrverzweigungen ausgestatteten Schaltanlage besteht, mit der die zu den Filterkammern durch die Membranfilterplatten führenden Kanäle an den Suspensionszulauf, den Filtratablauf, die Druckluft erzeugungsanlage und Luftabführungskanäle anschließbar sind, läßt sich vielerlei Filtergut nicht ausreichend trocknen. Das bisher aus Filterpressen ausgetragene feste Filtergut hat oftmals Restfeuchten von 18% bis 25%, einige Filtergüter noch höhere Restfeuchten. Zur Beseiti gung dieser Restfeuchten leitet man Druckluft durch den zusammengepreßten Filterkuchen, vermag mit dieser aber oftmals nur einen geringen Teil der Restfeuchte zu besei tigen, wenn die Trocknung wirtschaftlich durchgeführt sein soll, d. h. der Energieaufwand für die Erzeugung der Druckluft und die Dauer der Trocknung wirtschaftlich ver tretbar sein soll.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Trocknung des Filterkuchens in einer Filterpresse mittels Druckluft deshalb so unwirtschaftlich ist, weil bei der Verdunstung von Feuchtigkeit im Inneren des Filterkuchens dem Filterkuchen so viel Wärme entzogen wird, daß der Filterkuchen so weit heruntergekühlt wird, daß die Ver dunstung merklich zurückgeht und am Drucklufteingang verdunstete Feuchtigkeit sich vor dem Druckluftausgang in einer Filterkammer bereits wieder niederschlägt, was zu einer ungleichmäßigen Trocknung des Filterkuchens in der Filterkammer führt.

Die Erfindung vermeidet die Nachteile des Standes der Technik. Es ist die Aufgabe der Erfindung, die Wirtschaft lichkeit der Trocknung eines Filterkuchens mit Hilfe von in die Filterkammern eingelassener Druckluft merklich zu verbessern und wirtschaftlicher zu machen sowie den Trocken heitsgrad des Filterkuchens erheblich zu vergleichmäßi gen.

Die Erfindung besteht darin, daß dem Filterkuchen während des Durchleitens von Druckluft Wärme zugeführt wird.

Durch die Zuführung von Wärme wird nicht nur die Verdun stung der Feuchtigkeit beschleunigt und verbessert, sondern vor allem die Kondensation von in der Druckluft aufgenomme ner Feuchtigkeit verhindert.

Zur Ausführung dieses Verfahrens gibt es mehrere Möglich keiten, die auch gleichzeitig anwendbar sind:

Eine Möglichkeit besteht darin, daß man die Druckluft vor dem Durchleiten erwärmt. Das kann in besonderen Wärme tauschern erfolgen, das kann aber auch dadurch erfolgen, daß man Druckluft frisch erzeugt, nicht kühlt und in diesem warmen Zustand in die Filterkammern der Filter presse einleitet.

Dabei ist jedoch Vorsicht geboten, denn viele Filtergüter sind wärme- und temperaturempfindlich. Daher ist es in vielen Fällen geboten, die Temperatur der Druckluft nicht zu stark zu erhöhen.

Man kann trotz mäßig erhöhter Temperatur der Druckluft noch bessere und wirtschaftlichere Trocknungsergebnisse erzielen, wenn man die Richtung des Durchleitens von Druckluft wiederholt wechselt.

Eine andere Möglichkeit der Wärmezuführung besteht darin, daß der Filterkuchen durch die Aufheizung der Membranen erwärmt wird. Da die Decke einer Filterkammer zwischen zwei Membranfilterplatten nur einen Bruchteil der Längen- und Breitendimension einer Membran ausmacht, sind hier mit gute Ergebnisse erzielbar, obwohl die näher an den Membranen liegenden Teile des Filterkuchens stärker er wärmt werden.

Soweit der Filterkuchen zuläßt, kann es sehr vorteilhaft sein, wenn der Filterkuchen durch elektrischen Strom er wärmt wird, der von Elektroden auf einer Membran zu Elektroden auf der gegenüberliegenden Membran fließt. Der Vorteil dieser Methode der Erwärmung besteht darin, daß dort besonders viel Wärme zugeführt wird, wo noch beson ders viel Feuchtigkeit vorhanden ist.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß der Filter kuchen durch elektrische Heizelemente erwärmt wird, wel che in die Filterkammer eingehängt sind. Diese Möglich keit hat den Vorteil, daß der Filterkuchen nicht mit elektrischem Strom in Berührung kommt, wohl aber die über die Filterkammer verteilten Heizelemente einzeln durch Thermoschalter in ihrer Heizleistung geregelt wer den können.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Trocknen eines Filterkuchens in einer Filterpresse sieht als erfindungs wesentlichen Bestandteil mindestens eine Beheizungsvor richtung für die Druckluft und/oder für die Membranen und/oder für die Filterkammern und/oder für den Filter kuchen vor.

Soll die Druckluft erwärmt werden, so ist es zweckmäßig, die Druckluftkanäle durch Wärmetauscher zu führen, so weit nicht unmittelbar frisch erzeugte ungekühlte Druck luft verwendet wird.

Soll die Beheizung von den Membranen ausgehen, so ist es zweckmäßig, wenn in die Membranen Widerstandshei zungsdrähte eingelegt sind, die vorzugsweise schrauben förmig gewickelt oder sonstwie mit Krümmungen versehen sind, jedenfalls nicht geradlinig ausgebildet sind, da mit diese Widerstandsheizungsdrähte nicht bei Membran dehnungen reißen.

Soll durch den Filterkuchen elektrischer Strom für des sen Trocknung hindurchgeleitet werden, sind an der Mem branoberfläche Elektroden, vorzugsweise in Form von Drähten, angeordnet, welche vorzugsweise unter den Nop pen an der Membranoberfläche hindurchlaufen und welche vorzugsweise Abschnitte von gekrümmter Form aufweisen. Die gekrümmte Form dieser Elektroden vermeidet wiederum ein Zerreißen der Elektroden, wenn die Membranen bei ihrer Verformung durch Druckbeaufschlagung sich dehnen. Dieses an der Außenseite einer Membran anzubringenden Elektroden lassen sich besonders günstig dadurch fest legen, daß sie durch die Noppen an der Membranober fläche hindurchlaufen und hierdurch räumlich festgelegt sind.

Soll die Erwärmung des Filterkuchens durch elektrische Heizelemente erfolgen, so ist es zweckmäßig, wenn zwi schen je zwei Membranfilterplatten ein Rahmen mit glei chen Randabmessungen und an zwischen den Rahmenholmen verlaufenden Trägern angeordneten, vorzugsweise gekap selten elektrischen Heizelementen vorgesehen ist. Diese Heizelemente liegen dann in der Mitte einer Filterkammer zwischen zwei Membranen. Der besondere Vorteil dieser Ausbildung ist es, daß in jeder Kapsel neben dem Heiz element ein temperaturgesteuerter Schalter vorgesehen sein kann, durch den gewährleistet wird, daß bestimmte Temperaturen an der Außenseite der Kapsel nicht über schritten werden, so daß sichergestellt ist, daß der Filterkuchen nicht durch zu hohe Temperaturen in seiner Qualität beeinträchtigt wird.

Das Wesen der Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungs beispieles näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Filterpresse in Seitenansicht,

Fig. 2 die Ansicht einer Membranfilterplatte mit Elek troden an der Membran,

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Membran mit einge legten Heizelementen und an der Oberfläche an gebrachten Elektroden,

Fig. 4 die Ansicht eines Heizelemententrägers,

Fig. 5 einen Querschnitt durch eine Kapsel.

Die Filterpresse besteht aus einem Gestell 1, an dessen einer Seite ein hydraulischer Druckerzeuger 2 angeordnet ist, dessen durch die Kolbenstange 4 verschobener Preß kolben die Membranfilterplatten 5 gegen das Gehäuse 6 der Schaltanlage drücken kann, welches seinerseits eben falls auf dem Gestell 1 befestigt ist und das Widerlager für die gegengepreßten und untereinander aneinander gepreßten Membranfilterplatten 5 bildet. Zwischen dem Gehäuse 6 und dem hydraulischen Druckerzeuger 2 er strecken sich Stangen 7, in denen die Membranfilterplatten geführt und gehaltert sind. Mittels der in dem Gehäuse 6 untergebrachten Schaltanlage läßt sich nach Beendigung des Filtrationsvorganges in dem Drucklufterzeuger 8 er zeugte Druckluft über eine Erwärmungsvorrichtung 9 in die Zuführungskanäle 10 in die Membranfilterplatten 5 einführen. Diese Membranfilterplatten 5 bestehen aus einer Grundplatte, bei der zumindest auf einer Seite eine Ver tiefung angeordnet ist, die von der Membran 11 über spannt ist. Die Membran weist kleinere Flächendimensio nen als die Stirnseite der Grundplatte 12 auf, so daß der Rand einer Grundplatte 12 im Filterbetrieb an dem benachbarten Rand einer benachbarten Membranfilterplatte 5 dichtend anliegt. In diesem Randbereich einer jeden Grundplatte 12 sind weitere durchgehende Kanäle 13 vor gesehen, welche als Zu- oder Abführungskanäle dienen können. Jede Membran 11 ist mit Noppen 14 besetzt. Die se Noppen sind im gezeigten Ausführungsbeispiel von unterschiedlicher Gestalt. Es gibt kreisförmige Noppen 14 A und längliche Noppen 14 B. Die kreisförmigen Noppen 14 A dienen zur Halterung von Elektroden in Form von Drähten 15, die länglichen Noppen 14 B nehmen in ihrem Inneren schraubförmig gewickelte Heizdrähte 16 auf. An der Membran einstückig mit dieser aus Gummi angeformt ist eine Zuleitung 17 für die Zuführung von elektrischem Strom.

Zwischen den Membranfilterplatten 5 können Heizelemente träger 18 angeordnet sein, deren Rand in gleicher Weise wie der Rand einer Membranfilterplatte gestaltet ist und die gleichen Öffnungen zur Bildung von Zu- und Ab flußkanälen aufweist. Im mittleren Bereich weist der Heizelemententräger Halterungen 19 für Kapseln 20 auf, in denen Heizwiderstände 21 untergebracht sind. Seitlich von diesen Kapseln 20 sind weitere kleinere Kapseln 22 angeordnet, in denen Thermoschalter 23 untergebracht sind, welche die Stromzuführung zu den Heizwiderständen 21 ein- und ausschalten. Jeder Heizelemententräger 18 weist eine Zuleitung 24 für die elektrische Energie auf. Jede einen Heizwiderstand 21 aufnehmende Kapsel 20 ist von der anschließenden, den Thermoschalter aufnehmenden Kapsel 22 durch wärmeisoliertes Material 25 getrennt.

Liste der Bezugszeichen 1 Gestell
2 hydraulischer Druckerzeuger
3 Preßkolben
4 Kolbenstange
5 Membranfilterplatte
6 Gehäuse
7 Stangen
8 Drucklufterzeuger
9 Erwärmungsvorrichtung
10 Zuführungskanal
11 Membran
12 Grundplatte
13 Kanal
14 Noppen
15 Drähte
16 Heizdrähte
17 Zuleitung
18 Heizelemententräger
19 Halterung
20 Kapsel
21 Heizwiderstand
22 Kapsel
23 Thermoschalter
24 Zuleitung
25 Wärmeisolierendes Material

Um das Filtergut nicht zu beschädigen, ist es zweckmäßig, am Drucklufteingang eine Temperaturmeß stelle vorzusehen, welche an einen Regler für die Temperatur der Druckluft angeschlossen ist und da für Sorge trägt, daß die vorgegebene Temperatur nicht überschritten wird.

Zur Kontrolle des Prozesses und insbesondere zur Bestimmung des Prozeßendes ist es zweckmäßig, wenn die Temperatur der eintretenden Druckluft gemessen und auf einen bestimmten vorgebbaren Wert geregelt wird und wenn die Temperatur und/oder die Feuchtig keit der austretenden Druckluft gemessen und für die Bestimmung des Prozeßendes herangezogen wird.

Claims

1. Vorrichtung zum Trocknen eines Filterkuchens in einer Filterpresse, die aus einer Vielzahl von Mem branfilterplatten, einem Gestell, in dem die Mem branfilterplatten verschiebbar angeordnet sind, einer auf die Reihe von Membranfilterplatten drückenden Presse, einem Drucklufterzeuger und einer mit Ventilen, Verbindungsrohren und Rohrverzweigungen ausgestatteten Schaltanlage besteht, mit der die zu den Filterkammern durch die Membranfilterplatten führenden Kanäle an den Suspensionszulauf, den Filtratablauf, die Drucklufter zeugungsanlage und Luftabführungskanäle anschließbar sind, gekennzeichnet durch mindestens eine Beheizungsvorrichtung (9, 15, 16, 21) für die Druckluft und/oder für die Membranen (11) und/oder für die Filterkammern und/oder für den Filterkuchen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluftkanäle durch Wärmetauscher (9) geführt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Membranen (11) Widerstandheizungsdrähte (16) eingelegt sind, die vorzugsweise schraubenför mig gewickelt oder sonstwie mit Krümmungen versehen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Membranoberfläche Elektroden, vorzugs weise in Form von Drähten (15), angebracht sind, welche vorzugsweise unter Noppen (14) an der Mem branoberfläche hindurchlaufen und welche vorzugs weise Abschnitte mit gekrümmter Form aufweisen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen je zwei Membranfilterplatten (5) ein Rahmen (18) mit gleichen Randabmessungen und zwischen den Rahmenholmen verlaufenden an Halterungen (19) angeordneten, vorzugsweise gekapselten elektrischen Heizelementen (21) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Kapsel (22) neben dem Heizelement (21) ein temperaturgesteuerter Schalter (23) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Temperaturmeßstelle am Drucklufteintritt vorgesehen ist, an die ein Temperaturregler für die eintretende Druckluft angeschlossen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß am Druckluftaustritt ein Temperatur- und/oder Feuchtigkeitsmesser angeordnet ist, welcher der Be stimmung des Prozeßendes dient.

9. Verfahren zum Trocknen eines Filterkuchens in einer Filterpresse, in der nach dem Ablauf der Trübe der Filterkuchen durch druckluftbeaufschlagte Membranen ausgepreßt ist und dann durch den Filterkuchen Druck luft geleitet ist, die auf einer Seite der Filterkam mern eingeleitet und auf der gegenüberliegenden Seite abgeleitet ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Filterkuchen während des Durchleitens von Druckluft Wärme zugeführt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluft vor dem Durchleiten erwärmt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung des Durchleitens von Druckluft wieder holt gewechselt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterkuchen durch die Aufheizung der Membranen erwärmt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterkuchen durch elektrischen Strom erwärmt wird, der von Elektroden auf einer Membran zu Elek troden auf der gegenüberliegenden Membran fließt.

14. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterkuchen durch elektrische Heizelemente erwärmt wird, welche in die Filterkammer eingehängt sind.

15. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Temperatur der eintretenden Druckluft gemessen und auf einen bestimmten vorgebbaren Wert geregelt wird,
und daß die Temperatur und/oder die Feuchtigkeit der austretenden Druckluft gemessen und für die Bestimmung des Prozeßendes herangezogen wird.