Конструкции фильтров

Различают фильтры периодического и непрерывного действия. По способу создания давления различают фильтры, работающие под давлением и вакуум-фильтры (под вакуумом).

Фильтры периодического действия:

1. Нутч-фильтр.

2. Рамный фильтр-пресс.

3. Рукавный фильтр.

4. Патронный.

Фильтры непрерывного действия:

5. Барабанный.

6. Дисковый.

7. Ленточный вакуум-фильтр.

1. Нутч-фильтр представляет собой наиболее простой фильтр периодического действия, работающий под вакуумом или давлением (рисунок 4.15).

Рисунок 4.15 – Нутч-фильтр.

В нутч-фильтре направление силы тяжести и движения фильтрата совпадают. Нутч-фильтр состоит из корпуса, снабженного ложным дном, на котором закреплена фильтровальная перегородка. Суспензия заливается сверху. Над ее слоем создают повышенное давление или под фильтровальной перегородкой – разрежение. При этом суспензия фильтруется, осадок остается на перегородке, а фильтрат проходит сквозь нее и удаляется из нижней части. Достоинство нутч-фильтра – простота. Недостатки – периодичность действия и необходимость выгрузки осадка вручную.

2. Рамный фильтр-пресс. Относится к фильтрам периодического действия, работающим под давлением (рисунок 4.16).

Рисунок 4.16 – Рамный фильтр-пресс:

– плита; – рама; – сборка; 1 – отверстия в плитах, образующие при сборке канал для подачи суспензии; 2 – отверстия в плитах и рамах, образующие канал для подачи промывной жидкости; 3 – отверстия для прохода суспензии внутрь рам; 4 – внутренние пространства рам; 5 – фильтровальные перегородки; 6 – рифления плит; 7 – каналы в плитах для выхода фильтрата на стадии фильтрования или промывной жидкости – на стадии промывки осадка; 8 – центральные каналы в плитах для сбора фильтрата или промывной жидкости; 9 – краны на линиях вывода фильтрата или промывной жидкости.

Фильтр представляет собой сборку из чередующихся плит и рам, что существенно увеличивает рабочую поверхность фильтровальной перегородки. Плиты имеют вертикальные рифления 6, предотвращающие прилипание фильтровальной перегородки к плитам и обеспечивающие дренаж фильтрата. Полая рама помещается между двумя плитами, образуя камеру 4 для осадка. Отверстия 1 и 2 в плитах и рамах совпадают, образуя каналы для прохода суспензии и промывной воды. Между плитами и рамами помещают фильтровальные перегородки 5. Отверстия в перегородках 5 также совпадают с отверстиями в плитах. Сжатие плит и рам производится с помощью винтового или гидравлического пресса.

На стадии фильтрования суспензия по каналу 1 через отверстия 3 поступает в полое пространство (камеру) 4 внутри рам. Жидкость проходит через фильтровальные перегородки 5 по желобкам рифлений 6 движется к каналам 7 и далее в каналы 8. Отсюда фильтрат выводится через краны 9, открытые на стадии фильтрования.

После заполнения пространства 4 осадком подачу суспензии прекращают. Затем начинается стадии промывки осадка жидкостью, поступающей по каналам 2. После промывки осадок обычно продувают сжатым воздухом. После этого плиты и рамы раздвигают, и осадок частично падает под действием силы тяжести в сборник, расположенный под фильтром. Оставшуюся часть осадка выгружают вручную.

Достоинства рамных фильтр-прессов: большая удельная поверхность фильтрования, возможность фильтрования при высоких давлениях (до 1,5 МПа), простота конструкции, возможность отключения отдельных плит путем закрытия выходного крана.

Недостатки: ручное обслуживание, быстрый износ фильтровальных перегородок из-за частых разборок фильтра и работы при высоких давлениях.

3. Рукавный фильтр предназначен для очистки от твердых примесей газов. Представляет собой корпус, в котором находятся тканевые мешки (рукава) 1 (рисунок 4.17). Нижние открытые концы рукавов закреплены на патрубках трубной решетки 2. Верхние закрытые концы рукавов подвешены на общей раме. Запыленный газ вводится в аппарат через штуцер и попадает внутрь рукавов. Проходя (фильтруясь) через ткань рукавов, газ очищается от пыли и выходит через верхний штуцер. Пыль осаждается на внутренней поверхности и в порах ткани, при этом гидравлическое сопротивление возрастает. Когда оно достигнет максимально допустимого значения, рукава очищают. Для этого их встряхивают с помощью устройств 5, пыль падает в разгрузочный бункер 3 и удаляется из аппарата шнеком 4. Кроме, того рукава продувают воздухом в обратном направлении.

Рисунок 4.17 – Рукавный фильтр:

1 – рукава с кольцами жесткости; 2 – трубная решетка; 3 – разгрузочный бункер; 4 – шнек; 5 – устройства для встряхивания рукавов.

Достоинство: высокая степень очистки газов от тонкодисперсной пыли (98 – 99%).

Недостатки: высокое гидравлическое сопротивление, сравнительно быстрый износ ткани и закупоривание ее пор, непригодность для очистки влажных газов и газов высокой температуры.

4. Патронныйфильтр. Состоит из корпуса 3, перфорированного патрона 1, приваренного к крышке 2 (рисунок 4.18). Патрон обтянут фильтровальной тканью 4, через которую фильтруется суспензия. При этом фильтрат проходит через фильтровальную перегородку и выводится из фильтра, а осадок остается на ней.

Рисунок 4.18 – Патронный фильтр:

1 – перфорированный патрон; 2 – крышка; 3 – корпус; 4 – фильтровальная перегородка.

5. Барабанный вакуум-фильтр непрерывного действия (рисунок 4.19). Состоит из вращающегося цилиндрического перфорированного барабана 1, покрытого металлической волнистой сеткой 2, на которой располагается тканевая фильтрующая перегородка3. Барабан на 30 – 40 % своей поверхности погружен в суспензию. Поскольку в данном фильтре направление осаждения твердых частиц противоположно направлению движения фильтрата, в корыте 6 для суспензии установлена качающаяся мешалка 7, поддерживающая ее однородность.

Барабан разделен радиальными перегородками на ряд изолированных друг от друга камер 9. Каждая камера соединяется трубой 10 с различными полостями неподвижной части 12 распределительной головки. Трубы объединяются во вращающуюся часть 11 распределительной головки. Благодаря этому при вращении барабана 1 камеры 9 в определенной последовательности присоединяются к источникам вакуума и сжатого воздуха. В результате при полном обороте барабана каждая камера проходит несколько зон, в которых осуществляются процессы фильтрования, промывки осадки и другие.

Зона I – фильтрования и отсоса фильтрата. Здесь камера соприкасается с суспензией и соединена с источником вакуума. Под действием вакуума фильтрат проходит через фильтровальную ткань, сетку и перфорацию барабана внутрь камеры и через трубу 10 и распределительную головку выводится из аппарата. На наружной поверхности барабана образуется слой осадка 4.

Зона II – промывки осадка и отсоса промывных вод. Здесь камера, вышедшая из корыта с суспензией, также сообщена с источником вакуума, а на осадок с помощью устройства 8 подается промывная жидкость. Она проходит через осадок и по трубе выводится из аппарата.

Зона III – съема осадка. Попав в эту зону, осадок сначала подсушивается вакуумом, а затем камера соединяется с источником сжатого воздуха. Воздух не только сушит, но и разрыхляет осадок, что облегчает последующее его удаление. При подходе камеры с просушенным осадком к ножу 5 подача сжатого воздуха прекращается. Осадок падает с поверхности ткани под действием силы тяжести. Нож служит в основном направляющей плоскостью для слоя осадка, отделяющегося от ткани.

Зона IV – очистки фильтровальной перегородки. В этой зоне фильтровальная ткань продувается сжатым воздухом или водяным паром и освобождается от оставшихся на ней твердых частиц.

После этого ячейки с регенерированной тканью вновь входят в корыто с суспензией, и весь цикл повторяется.

Достоинства фильтра: непрерывность процесса фильтрования, автоматическая выгрузка осадка,

Недостатки: небольшая поверхность фильтрования по отношению к занимаемой площади помещения и высокая стоимость.

Рисунок 4.19 – Барабанный вакуум-фильтр:

1 – перфорированный барабан; 2 – волнистая сетка; 3 – фильтровальная перегородка; 4 – осадок; 5 – нож для съема осадка; 6 – корыто для суспензии; 7 – качающаяся мешалка; 8 – устройство для подвода промывочной жидкости; 9 – камеры (ячейки) барабана; 10 – соединительные трубки; 11 – вращающаяся часть распределительной головки; 12 – неподвижная часть распределительной головки; I – зона фильтрования и отсоса фильтрата; II – зона промывки осадка и отсоса промывных вод; III – зона съема осадка; IV – зона очистки фильтровальной ткани.

6. Дисковыйфильтр применяется для фильтрования мелкодисперсных суспензий. Состоит из корпуса, в котором на подшипниках закреплен полый вал с перфорированными дисками, соединенными с полостью вала (рисунок 4.20). На поверхности дисков закреплена с помощью хомутов фильтровальная ткань. Во время фильтрования вал с дисками неподвижен, фильтрат проходит через фильтровальную перегородку внутрь дисков, далее в полый вал и выводится сверху. Слой осадка образуется на верхней и нижней поверхности дисков. После окончания фильтрования суспензия сливается, внутрь вала и дисков подается промывная жидкость, а вал с дисками приводится во вращение электроприводом. За счет центробежных сил осадок сбрасывается с дисков и выгружается из нижней части фильтра. Затем циклы фильтрования и промывки повторяются.

Достоинство фильтра: автоматическая выгрузка осадка.

Рисунок 4.20 – Дисковый саморазгружающийся фильтр:

7. Ленточныйвакуум-фильтр. Представляет собой работающий под вакуумом аппарат непрерывного действия (рисунок 4.21). Перфорированная резиновая лента 2 перемещается по замкнутому пути с помощью приводного 8 и натяжного 3 барабанов. Фильтрующая ткань 5 прижимается к ленте при натяжении роликами 6. Из лотка 4 на фильтровальную ткань подается суспензия. Фильтрат отсасывается в вакуум-камеры 1, находящиеся под лентой, и выводится из аппарата. Отложившийся на ткани осадок промывается жидкостью, подаваемой из форсунок 9. Промывная жидкость отсасывается в другие вакуум-камеры и также отводится из аппарата.

Осадок благодаря вакууму подсушивается и при перегибе ленты через валик 7 отделяется от ткани и сбрасывается в бункер. На обратном пути между роликами 6 фильтровальная ткань регенерируется: очищается с помощью механических щеток, пропаривается или промывается жидкостью.

Достоинства: простота устройства, хорошие условия промывки и обезвоживания осадка.

Недостатки: небольшая удельная поверхность и довольно быстрый износ фильтровальной ленты, громоздкость аппарата и сложность герметизации.

Рисунок 4.21 – Ленточный вакуум-фильтр:

1 – вакуум-камеры; 2 – перфорированная лента; 3 – натяжной барабан; 4 – лоток для подачи суспензии; 5 – фильтровальная ткань; 6 – натяжные ролики; 7 – валик для перегиба ленты; 8 – приводной барабан; 9 – форсунки для подачи промывной жидкости.