Способ обезвоживания суспензии частиц Советский патент 1993 года по МПК B01D37/04 

Изобретение относится к способу обезвоживания с помощью фильтра-пресса суспензии частиц в циклической последовательности, включающей операции загрузки, обезвоживания и опорожнения пресса.

Содержащие воду суспензии частиц, такие, как суспензии неорганических веществ и суспензии волокнистых веществ часто обезвоживаются с помощью фильтра-пресса.

При обезвоживании суспензии частиц в фильтре-прессе сталкиваются с проблемами, частично вызванными трудностями определения и отслеживания количества продукта, подвергаемого обезвоживанию, который загружают в фильтр-пресс, и частично с трудностями оптимизации способа и различных составляющих его операций. Это происходит, главным образом, из-за периодичности или цикличности работы филь тров-прессов. Таким образом, такие способы обычно содержат три операции. В

течение первой операции фильтр-пресс загружают при одновременном осуществлении фильтрации через фильтровальную ткань с образованием на ней влажного фильтровального осадка из частиц. После такой загрузки фильтра подача продукта для обезвоживания прерывается. В течение второй операции фильтровальный осадок, образованный на первой операции, обезвоживается до достижения желаемого содержания воды. Эта вторая операция может состоять из нескольких частичных операций, обычно механического прессования и продувки воздухом. Затем выполняют третью операцию опорожнения, которая также может включать несколько частичных операций. Затем высушенный материал транспортируется к.следующему по течению месту дальнейшей обработки с помощью конвейерной ленты. В дополнение к трем основным операциям способа имеется обычно последняя операция, операция промывки, заключающаяся в промывке жидко00

ю

Ч Ч

сл

со

стью фильтровальной ткани для удаления с нее любых остатков фильтровального осадка и также для целей промывки и очистки.

Существующие способы обезвоживания управляются или путем временного контроля операций способа или совсем простым контролированием различных операций вручную. Очевидными недостатками таких способов является то, что все возможные нарушения технологического процесса будут отрицательно влиять на процесс обезвоживания и неоправданно высоким становится потребление энергии, так как процесс не оптимизирован.

Из-за увеличения энергопотребления и все возрастающих потребностей промышленности в обезвоживании суспензий частиц возникла необходимость в дальнейшей разработке способов обезвоживания, не требующих высоких энергетических затрат. В настоящее время считается, что энергопотребление является очень важным фактором, определяющим общую стоимость процесса обезвоживания. Таким образом, существует настоятельная потребность в способах обезвоживания суспензии частиц, имеющих низкое энергопотребление и/или повышенную производительность.

Одной попыткой оптимизации таких способов являлось улучшение самой непосредственной операции обезвоживания. Операция продувки воздухом в способе обезвоживания осуществляется вместе с отслеживанием давления воздуха, с тем, чтобы дать возможность осуществить процесс обезвоживания через одну частичную операцию проникновения вместо трех операций: проникновения, слива и испарения, соответственно, которые должны обычно использоваться.

В известном способе измерения количества обезвоживаемого материала используются конвейерные весы, хотя такое использование является не совсем идеальным вследствие периодических рабочих циклов фильтра- пресса. Поэтому в известном способе было предложено определять вес каждой загрузки обезвоживаемого материала путем взвешивания фильтра-пресса с этим материалом и после опорожнения фильтра-пресса, взвешивания пустого фильтра-пресса и вычисления разницы в двух взвешиваниях. Хотя этот известный способ может, вероятно, решить одну из двух проблем, связанных с обезвоживанием в фильтрах-прессах, а именно, проблему определения количества продукта, обезвоживаемого в каждом цикле, проблема. связанная с оптимизацией способа, в целом остается в принципе нерешенной, даже хотя становится возможным в определенной степени дискретное отслеживание с обратной связью.

Предлагается способ, который обеспечивает возможность отслеживания всего процесса обезвоживания и управления им простым и эффективным методом, в котором могут оптимизироваться все операции способа, означающие, что выполнение всех

0 операций может начинаться и прекращаться в течение технологического процесса в самый подходящий момент с точки зрения технологического процесса. Кроме того, малейшие нарушения нормального процесса

5 обезвоживания регистрируются, например, нарушения, вызванные неправильной подачей обезвоживаемого материала, засорением фильтра-пресса или его неполным опорожнением.

0 Изобретение имеет отличительные признаки, указанные в нижеприведенной формуле изобретения.

Таким образом, при практическом применении настоящего изобретения различ5 ные операции отслеживаются внутри каждого цикла и между последовательными циклами путем непрерывного измерения параметра, изменяемого при изменении веса фильтр-пресса и его содержимого. Под

0 весом фильтра-пресса должен пониматься вес, по крайней мере, той части или частей фильтра-пресса, которые непосредственно используются в процессе обезвоживания. Естественно, под весом может также пони5 маться вес всего фильтра-пресса, включая станину фильтра-пресса и детали и устройства, мало имеющие отношение к предложенному способу. В этом отношении выражение, упоминаемое в описании от0 слеживается и определяется означает непрерывную регистрацию релевантных данных для построения релевантных кривых и, необязательно, также прямой ввод таких регистрируемых данных в устройство

5 обработки данных. Кроме того, под управлением способом подразумевается, например, своевременное начало и прекращение выполнения частичных операций способа при достижении в процессе измерения за0 данных значений параметра, или, когда пол- ученные рабочие кривые имеют определенные наклоны и свидетельствуют о нарушениях технологического процесса, как будет обьяснено более подробно ниже

5 со ссылкой на примеры рабочих кривых.

Параметр, выбранный для отслеживания изменений в весе в течение процесса обезвоживания может принимать много различных форм и может, например, включать вес пресса, включающий его содержимое, в тех случаях, когда фильтр-пресс полностью или частично поддерживается взвешивающим устройством или растяжение, которое испытывает стойка или растяжка или т.п., которая поднимает фильтр-пресс полностью или частично. Однако предпочтительно, использовать в качестве параметра давление, оказываемое весом фильтр-пресса и его содержимым на поверхность, поддерживающую пресс. Измеряемое давление может быть полным давлением, действующим на опорную поверхность фильтр-пресса, хотя более подходящим является измерение давления, которое является функцией полного давления. Предпочтительно, давление измеряется и отслеживается датчиками, размещенными между опорной поверхностью пресса и самим прессом. Согласно одному предпочтительному воплощению способа давление, оказываемое весом фильтра-пресса и его содержимым измеряется только с одной стороны линии симметрии, проходящей через продольную ось фильтра-пресса. С другой стороны линии симметрии фильтр-пресс может быть свободно установленным или амортизированным. В этом случае измеряется давление между опорной поверхностью фильтра- пресса и одной или несколькими ножами или опорами фильтра-пресса.

Изобретение описано более подробно по прилагаемому чертежу, на котором представлена кривая, иллюстрирующая динамику предложенного способа обезвоживания.

По вертикальной оси проиллюстрированной кривой откладываются значения параметра f(m). являющегося функцией веса (массы) m фильтра-пресса и его содержимого, по горизонтальной оси откладываются время, при этом кривая иллюстрирует также динамику различных частичных операций в цикле процесса обезвоживания.

Операция загрузки осуществляется после опорожнения фильтра-пресса, при этом значение f(m) может быть установлено равным нулю. По мере загрузки фильтра-пресса суспензии частиц, содержащим воду, например, суспензией неорганического вещества, полный вес будет увеличиваться и значение параметра f(m) будет также увеличиваться по кривой, имеющей постепенно уменьшающийся градиент роста, который при значении f(m) а имеет предполагаемую величину, которая может быть выражена углом а, соответствующим заданной величине градиента загрузки, при котором операция загрузки должна быть прекращена. Эта величина а определяется эмпирическим путем, то есть экспериментально, например, для каждого типа фильтра-пресса и обезвоживаемой суспензии частиц, на- 5 пример, с учетом объема загрузки, достигаемой производительности или свойств обезвоживаемого вещества.

Таким образом, загрузка прекращается при значении f(m) а и начинает осуществ0 ляться операция обезвоживания с лрессо- вания обезвоживаемого вещества, при этом вода механически выталкивается через фильтровальную ткань фильтра-пресса. На рисукке отмечено значение bi для парамег5 pa f(m), при котором прессование может быть прекращено и начато осуществление о.перации продувки воздухом.

В течение выполнения операций прессования и продувки значение параметра

0 f(m) уменьшается по кривой,имеющей постоянно уменьшающийся градиент наклона, по крайней мере, к концу. Когда при значении параметра f(m) - ba измеряемый градиент наклона равняется заданному гра5 диенту наклона, определяющемуся углом/, продувка воздухом прекращается и вместе с этим прекращается вся операция обезвоживания. В процессе выполнения операции опорожнения значение параметра f(m) бу0 дет быстро уменьшаться, часто спорадически, как показано на рисунке, вследствие того, что большая часть фильтровального осадка выпадает из фильтра-пресса вследствие вибрации фильтровальной ткани, тог5 да как кривая становится более пологой к концу операции опорожнения. Когда кривая достигает нулевого значения параметра или. по крайней мере, значения, близкого к нулю, операция опорожнения прекращаёт0 ся. После этого начинает выполняться следующая частичная операция промывки, предназначенная для смывания любых остатков фильтррвзльного осадка с фильтровальной ткани и также для такой

5 тщательной очистки и промывки фильтровальной ткани, чтобы она могла быть повторно эффективно использована для обезвоживания в.следующем цикле. В операции промывки вес будет сначала незначи0 тельно увеличиваться, как очевидно из рисунка, из-за добавления веса промывочной жидкости в подающих трубопроводах в фильтре-прессе, а затем вес будет снова уменьшаться при прекращении подачи про5 мывочной жидкости. При достижении кривой нулевого значения параметра и. таким образом, опорожнении и очистке фильтра- пресса начинается новый цикл обезвоживания с операции загрузки, как показано на рисунке.

Из вышесказанного очевидно, что способ может легко управляться на основе кривых, отражающих динамику способа, аналогичных кривой, показанной на чертеже, и что все операции способа могут, к тому же, управляться автоматическими устройства- ми с помощью устройства для обработки данных, к которому непрерывно подаются все данные измерения. Другие пути использования измеряемого значения параметра для отслеживания и управления способом обезвоживания также не выходят за пред елы объема настоящего изобретения.

Форму л а изо бретени я 1, Способ обезвоживания суспензии частиц с помощью фильтр-пресса в циклической последовательности, включающей операции загрузки, обезвоживания и оно- рожнения, измерение параметра, изменяющегося при изменении веса фильтр-пресса, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения производительности, в нем осуществляют отслеживание и определение раз- личных операций внутри каждого цикла и меж«т)

ду последующими циклами с помощью указанного параметра; измеряемого непрерывно.

2.Способ по п. 1, о т л и ч а ю щи и с я тем, что в качестве параметра используют давление, оказываемое весом фильтр-пресса и его содержимым на опорную поверхность фильтр-пресса.

3.Способ по п. 1, о т л и ч а ю щи и с я тем, что давление является функцией полного давления.

4.Способ по любому одному из пп. 1-3, отличающийся тем, что отслеживание давления ведут с помощью датчиков, размещенных, между опорной поверхностью фильтр-пресса и фильтр-прессом.

5.Способ по пп. 3 или 4, отличающий- с я тем, что измерение давления проводят только с одной стороны от линии симметрии, проходящей через продольную ось фильтр- пресса.

6.Способ по п. 5, отличающийся т$м, что измерение давления проводят между опорной поверхностью фильтр-пресса и одной или несколькими ножками или опорами фильтр-пресса.

Использование: обезвоживание суспензии частиц с помощью фильтра-пресса в циклической последовательности. Сущность изобретения: способ включает операции загрузки, обезвоживания и опорожнения. Различные операции внутри каждого цикла и последующими циклами отслеживаются и определяются путем непрерывного измерения параметра, который изменяется при изменении веса фильт- ра-пресса и его содержимого, предпочтительно давления, оказываемого фильтром-прессом и его содержимым на опорную поверхность фильтра-пресса. 5 з.п. ф-лы. 1 ил.

/