TWI777410B

TWI777410B - 壓濾機用之模組式加熱濾板及其加熱方法

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Publication number: TWI777410B
Application number: TW110105241A
Authority: TW
Inventors: 張日養
Original assignee: 張日養
Priority date: 2021-02-17
Filing date: 2021-02-17
Publication date: 2022-09-11
Also published as: TW202233289A

Abstract

本發明係有關一種使用於壓濾機上之模組式加熱濾板，可導入熱流體入濾板對濾室內擬過濾之物料加熱，降低物料之黏滯性以利於過濾作業之進行，亦可於壓濾脫水作業之過濾行程終了對濾室抽真空使物料內水體之蒸發溫度降低，藉濾板導入之熱量於低溫狀態完成濾室內物料之乾燥怯水目的者。

Description

壓濾機用之模組式加熱濾板及其加熱方法

壓濾機於工業界中廣泛運用於流體狀漿料之固液分離製程，該機種係一相當低廉且成熟之技術。濾板則為壓濾機內部過濾物料之基礎元件，物料過濾作業之進行全然在濾板上施行者。

壓濾機所過濾物料若為中度可壓縮性或疏水性物料，一般而言脫水性良好；若所過濾物料為高度可縮性物料及親水性物料其脫水性將大幅降低；若所過濾物料為生物污泥，因其內含生物黏膜表面容易附著水份，藉一般機械力無法分離，即使先加混凝藥劑調理污泥再進行脫水作業實務上其脫水泥餅最低含水率均高於80%，即使長時間施加壓力其含水率仍無法降低，不利於脫水泥餅之後端處置。

習用壓濾機針對高度可壓縮性物料及粒徑微小之親水性膠體，如生物類有機污泥其脫水性能不佳。本發明人鑑於習用裝置之缺失，盼能提供一創新之裝置以增進習用裝置之效果，乃潛心研習終設計出一種壓濾機用之模組式加熱濾板。在過濾作業進行之同時於傳統壓濾機之濾板導入熱量，降低物料之黏滯性而利於過作業之進行，並於濾室加壓過濾行程之末段濾液流量達到最低時停止物料進流脫水程序將濾室抽真空，使濾室內物料內含水份之蒸發溫度降低，再藉濾板內導入之熱量對物料加溫使水份蒸發脫水達到物料乾燥之目的者。

為使貴審查委員能更了解本發明構造、組裝方式，操作實施流程、功效、原理及其特徵茲配合圖示說明於後。

如圖1,2,3,4,5,6,7,8,9,48所示本發明之壓濾機用之模組式加熱濾板(37)其係由基板(1)、導熱層(2)、導水層(3)及集料框(4)所組成。當其組裝時係於基板(1)之兩面依序將導熱層(2)、導水層(3)、集料框(4)之四面對齊組裝，此四者(1)(2)(3)(4)板面四個角偶等距設置之濾液導流管(10)之軸心線重合配置，其濾板中心之導泥管(11)亦重合配置。板框承壓面(15)上等距設置之定位孔(50)穿入鎖固螺絲(12)鎖緊基板(1)上植入之牙套(13)使此四者(1)(2)(3)(4)鎖固成一體，濾板中心之導泥管(11)套入夾具(8)並套上夾具螺帽(9)鎖緊成一體。鎖固成一體之模組式加熱濾板(7)區隔成熱流浸潤區(17)及物料過濾區(25)，熱流浸潤區(17)係基板(1)與支撐肋間(14)所形成之區域，該區域具有平行之導水溝(5)，熱流體(43)自導熱流孔(18)注入基板(1)循此導水溝(5)垂直向上位移，將熱流體(43)所攜帶之熱值傳遞至物料過濾區(25)；集料框(4)中心鏤空之部位與導水層(3)之物料過濾區(25)區隔成濾室(52)用以容納物料(39)進行過濾作業，當其組裝完成後集料框濾室(52)與基板(1)之熱流浸潤區(17)及導水層(3)之物料過濾區(25)重合配置者。

如圖10,11,12,13,14,15,16,17,18所示本發明模組式加熱濾板(37)之基板(1)，係將板面中央刻製具有數道平行之支撐肋(14)，支撐肋(14)間形成導引熱流體(43)之導水溝(5)，該區域定義為熱流浸潤區(17)；熱流浸潤區(17)四周為板框承壓面(15)用以承受濾室(52)閉鎖時鎖模壓力，承壓面(15)其上等距裝設定位孔(50)該孔內植入牙套，基板(1)中央開設導泥管(11)用以導引物料(39)至各濾室(52)進行脫水作業。

如圖10,11,12,13,14,15,16,17,18所示基板(1)並於平板表面四個角落等距設置濾液導管(10)，熱流浸潤區(17)之導水溝(5)走向為沿平行重力方向佈置，各導水溝(5)下方以一分水道(19)連接，導水溝(5)上方以集水道(21)相接，分水道(19)與集水道(21)平行佈置此兩者又與導水溝(5)成正交佈置，分水道(19)於基板(1)下方框底面鑽設導熱流孔(18)用以導引熱流體(43)入基板(1)，集水道(21)於基板(1)上方框頂面鑽設集熱流孔(22)用以收集沿導水溝(5)軸向垂直往上流動之熱流體(43)排出基板(1)者，兩者裝於濾板框面(15)之對角位置，以避免熱昇流體(45)短流，使板面熱流浸潤區(17)各處之熱值處於均溫裝態。

基板(1)條狀支撐肋(14)亦可製成為粒狀支撐點，其所形成的支撑面，使熱昇流(45)與導熱層(2)有更大熱交換面積，以加速熱流傳遞，同時點狀支撐點，代表流路截面積更大，流動阻力有效降低，可避免短流發生，使熱流浸潤區(17)之板面熱值均勻避免濾室(52)內物料受熱溫度不一之狀況發生者。

如圖19,20,21,22,23,24,25,26,26所示本發明模組式加熱濾板(37)之集料框(1)，係一薄板件內部鏤空為濾室(52)用以容納擬過濾物料(39)，四週僅留四方框，板面四個角偶設置濾液導流管(10)與基板(1)上之濾液導流管(10)重合配置，集料框(4)與導水層(3)之接觸面位置鏤刻濾液集水渠(6)，該濾液集水渠(6)連通至濾液導流管(10)用以收集導水層(3)導引而來的濾液(40)，並排出模組式加熱濾板(37)者。

與基板(1)相貼之導熱層(2)係導熱薄板材質完全覆蓋並貼緊基板(1)之板面，其大小與基板(1)一樣，其上配設之濾液導管(10)、導泥管(11)及定位孔(50)與基板(1)上相同之孔洞重合配置，使導熱層(2)與基板(1)之導水溝(5)間形成獨立的導水管道，導引熱流體(43)沿此垂直導水溝(5)向上位移，用以傳遞熱流至濾室(52)內擬過濾之物料達到物料加熱之目的者。

如圖41所示本發明模組式加熱濾板(37)之導水層(3)，係一網狀結構，置於集料外框(4)與導熱層(2)間其上配設之濾液導管(10)、導泥管(11)及定位孔(50)與基板(1)上相同之孔洞重合配置，使導熱層(2)與，以其網格間的空隙導引濾液(40)於穿透濾布(38)後沿此空隙流向濾液集水渠(6)及濾液導管(10)而快速排出模組式加熱濾板(37)者，導水層(3)之承壓面(15)塗膠防止濾液(40)漏出模組式加熱濾板(37)。

如圖48,49,50當模組式加熱濾板(37)於進行加壓脫水程序時，物料(39)經原料泵浦加壓注入濾室(52)，濾室之過濾內壓將導熱層(2)強制壓向基板(1)之支撐肋(14)兩者並貼緊，使其內之導水溝(5)彼此間完全隔絕，令熱昇流(45)於導水溝(5)內順流向上位移，消除熱昇流(45)流向隔臨導水溝(5)之短流狀況發生，使濾室(52)內每一處承接之熱值趨於相同達到濾室(52)均溫之目的者。

當停止加壓物料(39)入濾室(52)，針對不容易過濾之物料(39)則此時濾室(52)內物料其含水率仍甚高，並未成固態，此時加熱層(2)將承受熱流體(43)之內壓，因為濾室(52)內無固態泥餅之承壓，將使導熱層(2)膨脹因此無法貼緊基板(1)之支撐肋(14)，將使各導水溝(5)間連通，熱流體(43)將循最短路徑流向集熱流孔(22)，使熱流浸潤區(17)各處溫度不均一，此時可採用模組式加熱膜片濾板(36)，將壓力流體(51)注入膜片基板(27)使彈性集料框(29)受壓膨脹對濾室(52)內物料(39)施壓，此壓力同時反向將導熱層(2)壓向膜片基板(27)之支撐肋(14)兩者並貼緊，使其內之導水溝(5)彼此間完全隔絕，令熱昇流(45)於導水溝(5)內順流向上位移，消除熱昇流(45)流向隔臨導水溝(5)之短流狀況發生，使濾室(52)內每一處承接之熱值趨於相同達到濾室(52)均溫之目的者。

當模組式加熱膜片濾板(36)注入壓力流體(51)之同時，熱流體(43)仍同步注入膜片基板(27)，彈性集料框(29)及其所注入之呈壓力狀態之壓力流體(51)均為導熱性佳之物質，可將膜片基板(27)注入之熱值以隔水加熱方式經膜片導熱層(28)及彈性集料框(29)傳導至濾室(52)內，對其內之物料(39)進行加溫及逆壓脫水程

如圖36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46所示本發明之模組式加熱膜片濾板(36)，係將模組式加熱濾板(37)之集料框(29)以彈性體材料製成，再導入壓力流體(51)對濾室(52)內過濾區(31)之彈性膜片加壓，使其變形對濾室(52)內物料(39)及導熱層(2)加壓。集料框(29)之濾室過濾區(31)底面與濾布(38)接觸處均佈支撐錐點(32)該錐點間形成導水渠道(33)，導引濾液(40)沿導水渠道(33)及濾液導流孔(30)流出模組式加熱膜片濾板(36)，可取代導水層(3)之設置，並於膜片基板(27)裝設導壓管(34)及與導液管(34)呈正交配置之導壓分流管(35)將壓力流體(51)導引注入彈性集料框(29)與膜片導熱層(28)之間隙，對彈性材質之集料框(29)加壓，使其受壓形變對濾室(52)內物料(39)加壓達到進一部脫水之目的者。

如圖28,29,30,31,32,33,34,35所示，為簡化模組式加熱濾板(37)之元件，可將基板(1)、導熱層(2)及導水層整合成單一電熱基板(26)，電熱基板(26)可通電生熱，其外型尺寸與基板(1)相同，其上之物料過濾區(25)其結構與模組式加熱濾板(37)之基板(1)上熱流浸潤區(17)相同，電熱基板(26)上鑽設濾液貫流孔(23)及濾液導流孔(24)與濾液導流管(10)相通，可將穿透濾布(38)之濾液(40)排出電熱基板(26)者。

(1):基板

(2):導熱層

(3):導水層

(4):集料框

(5):導水溝

(6):濾液集水渠

(7):濾板支撐錐

(8):夾具

(9):夾具螺帽

(10):濾液導管

(11):導泥管

(12):鎖固螺絲

(13):牙套

(14):支撐肋

(15):板框承壓面

(16):支撐面

(17):熱流浸潤區

(18):導熱流孔

(19):分水道

(20):熱流貫流孔

(21):集水道

(22):集熱流孔

(23):濾液貫流孔

(24):濾液導流孔

(25):物料過濾區

(26):電熱基板

(27):膜片基板

(28):膜片導熱層

(29):彈性集料框

(30):濾液導流孔

(31):濾室過濾區

(32):支撐錐點

(33):導水渠道

(34):導壓流管

(35)導壓分流管

(36):模組式加熱膜片濾板

(37):模組式加熱濾板

(38):濾布

(40):濾液

(41):加熱單元

(42):熱流循環泵浦

(43):熱流體

(44):濾液收集槽

(45):熱昇流

(46):儲水槽

(47):膜片加壓泵浦

(48):膜片

(49):加壓流體

(50):定位孔

(51):壓力流體

(52):濾室

(53):真空泵浦

(54):阻斷閥

圖1.係本發明之用於壓濾機之模組式加熱濾板之外觀正視圖。

圖2.係圖1中之剖面線2-2之示意圖。

圖3.係圖1中之剖面線3-3之示意圖。

圖4.係圖1中之剖面線4-4之示意圖。

圖5.係圖1中之剖面線1-1之示意圖。

圖6.係圖2中之視圖VIEW：1之放大示意圖。

圖7.係圖3中之視圖VIEW：2之放大示意圖

圖8.係圖3中之視圖VIEW：3之放大示意圖

圖9.係圖2中之視圖VIEW：4之放大示意圖

圖10.係本發明之模組式加熱濾板之基板外觀正視圖。

圖11.係圖10中之剖面線2-2之示意圖。

圖12.係圖10中之剖面線3-3之示意圖。

圖13.係圖10中之剖面線4-4之示意圖。

圖14.係圖10中之剖面線1-1之示意圖。

圖15.係圖11中之視圖VIEW：5之放大示意圖。

圖16.係圖10中之視圖VIEW：6之放大示意圖

圖17.係圖10中之視圖VIEW：8之放大示意圖

圖18.係圖10中之視圖VIEW：7之放大示意圖

圖19.係本發明之模組式加熱濾板之集料框外觀正視圖。

圖20.係圖19中之剖面線2-2之示意圖。

圖21.係圖19中之剖面線3-3之示意圖。

圖22.係圖19中之剖面線4-4之示意圖。

圖23.係圖19中之剖面線1-1之示意圖。

圖24.係圖20中之視圖VIEW：9之放大示意圖。

圖25.係圖21中之視圖VIEW：10之放大示意圖

圖26.係圖22中之視圖VIEW：11之放大示意圖

圖27.係圖23中之視圖VIEW：12之放大示意圖

圖28.係本發明之模組式加熱濾板之電熱基板外觀正視圖。

圖29.係圖28中之剖面線2-2之示意圖。

圖30.係圖28中之剖面線3-3之示意圖。

圖31.係圖28中之剖面線4-4之示意圖。

圖32.係圖28中之剖面線1-1之示意圖。

圖33.係圖29中之視圖VIEW：13之放大示意圖。

圖34.係圖28中之視圖VIEW：14之放大示意圖

圖35.係圖28中之視圖VIEW：15之放大示意圖

圖36.係本發明之用於壓濾機之模組式加熱膜片濾板之外觀正視圖。

圖37.係圖36中之剖面線1-1之示意圖。

圖38.係圖36中之剖面線2-2之示意圖。

圖39.係圖36中之視圖VIEW：17之放大示意圖。

圖40.係圖36中之視圖VIEW：16之放大示意圖。

圖41.係圖37中之視圖VIEW：18之放大示意圖。

圖42.係圖37中之視圖VIEW：19之放大示意圖。

圖43.係圖38中之視圖VIEW：20之放大示意圖。

圖44.係圖38中之視圖VIEW：21之放大示意圖。

圖45.係本發明之模組式加熱膜片濾板之膜片基板外觀正視圖。

圖46.係圖45中之剖面線1-1之示意圖。

圖47.係本發明之模組式加熱濾板之導水層外觀正視圖。

圖48.係本發明之模組式加熱濾板實施物料加壓加溫之過濾作業流程示意圖。

圖49.係本發明之模組式加熱膜片濾板實施膜片逆壓及物料加壓加溫之過濾作業流程示意圖。

圖50.係本發明之模組式加熱膜片濾板實施膜片逆壓、濾室抽真空及濾室加溫之乾燥作業流程示意圖。

如圖48,49,50所示本發明於進行壓濾機物料脫水作業時，首先將加熱濾板(36)(37)閉合，物料(39)加壓注入濾室(52)進行脫水程序並使導熱層(2)承受物料(39)之壓力貼緊基板(1)之熱流體浸潤區(17)，與此同時熱流體(43)經熱流循環泵浦(42)之抽蓄後加壓注入基板(1)，於基板(1)熱流浸潤區(17)形成熱昇流(45)將熱流體(43)內之熱值經導熱層(2)傳遞給濾室(52)內物料(39)對其加溫以降低物料(39)之黏滯性並提高物料(39)之流動性而利於過濾作業之進行，交換熱值之熱流體(43)於交換熱值後溫降流回加熱單元(41)重新加熱昇溫再注入基板(1)對濾室(52)內物料(39)加溫，如此熱流體(43)週而復始循環流動進出基板(1)進行濾室(52)加溫作業直到脫水作業程序完成為止。

物料(39)加壓注入濾室(52)進行脫水作業至濾液(40排出量甚微後停止加壓入料脫水程序，進入逆壓加溫脫水程序，熱流體(43)仍然持續注入基板(1)對濾室內物料(39)加溫，膜片加壓泵浦(47)抽蓄儲水槽(46)內之壓力流體(51)注入膜片基板(27)，經膜片基板(27)上設置之導壓流管(34)及導壓分流管(35)之導引，將彈性集料框(29)於濾室過濾區(31)部位之膜片(48)加壓膨脹變形擠壓濾室(52)內物料(39)，進一步將物料(39)水份藉膜片機械正壓力擠出濾室(52)而進一步降低濾室(52)內物料(39)之水份。

隨著膜片逆壓之進行濾室內物料之含水量持續降低而形成固態，由於固態物料具鋼性性質不會向四週流動，此時濾室內物料之固形物將承擔膜片逆壓之正壓力，因此物料間之水份則不會承受到膜片逆壓之正壓力，膜片逆壓至水份不再流出濾室(52)時關閉阻斷閥(4)，將濾液(40)排出通道閉鎖使濾室(52)與外界環境隔絕，接著啟動真空泵浦(53)，對濾室(52)抽真空使濾室(52)內壓降低，物料內水份隨著外在壓力之降低其蒸發溫度隨之下降，再藉膜片基板(27)內熱昇流(45)之加溫使物料(39)內之水份蒸發成水蒸氣，再被真空泵浦(53)吸出濾室(52)達到乾燥脫水作業之目的者。

綜上所述本發明具有如下特徵：

(一).採用模組式設計，製造工藝簡單，組裝維修容易：模組式加熱濾板之組成元件可用一般製具製成不需專用製具就能輕易組裝，維修時亦可將損壞元件更換而不需整片更換，其維修簡便成本低廉，更具經濟效益。

(二).物料適用圍廣，改善流動性不佳、膠體類不易脫水物料之脫水性：模組式加熱濾板注入熱流體(43)對濾室(52)內物料(39)加溫降低黏滯性而利於脫水作業，並將濾室(52)抽真空再對物料(39)加溫蒸發達到進一步之乾燥脫水之效果者。

(三).模組式加熱濾板之熱源可採用餘熱達到節能之目的者：濾室抽真空使得物料蒸發溫度低於常壓下水的蒸發溫度，因此一般工廠內之多餘廢熱均可回收使用降低能耗，達到節能減碳之目的者。

(四).密閉狀態熱傳導方式低溫乾燥，蒸發之氣體可予以集中處理，避免臭味之

散，且以低溫加熱乾燥生物類污泥不易死亡而分解腐敗產生臭氣。

(五).物料貼緊導熱層(2)進行熱傳導，其熱傳導效率高：於加溫熱傳導過程中物料隨時承受進料壓力或膜片逆壓之正壓力隨時貼緊加熱層，使加熱層之熱值以最短路徑傳遞給濾室內物料，因此有最佳之熱傳效率者。

上述之使用於壓濾機之模組式加熱濾板，藉助對濾板注入熱流體對濾室內物料加溫提高流動性改善脫水效率，並對濾室抽真空進行低溫乾燥脫水程序，使不易過濾物料之料餅含水率可進一步降低，達到單機合併脫水及乾燥之功能，其成效卓著功能完善，為甚具實用性產品。

本發明觀念創新可克服習用裝置缺失，可將不易過濾之物料於壓濾機內同時達到脫水及乾燥之功能，爰依法提出申請，尚祈貴審查委員能惠予審查，並早日賜準本案專利為禱。