【導(dǎo)讀】驗設(shè)計了一臺帶寬為1500mm的帶式壓濾機。對脫水工藝上的重力脫水區(qū)、楔形脫水區(qū)、設(shè)計內(nèi)容主要有輥系設(shè)計、驅(qū)動機構(gòu)設(shè)計、糾偏機構(gòu)設(shè)計、張。滾子鏈傳動設(shè)計、鏈輪設(shè)計。本低、實用性強的帶式壓濾機。

　　

【正文】 然還沒有形成濾餅并且仍然具有一定的流動性，但是已經(jīng)完全可以經(jīng)受來自兩條濾帶施加給其的合理壓榨力。之所以稱合理壓榨力，是因為如果壓榨區(qū)結(jié)構(gòu)設(shè)計得不合理，也完全可能造成污泥在接受 逐漸增加的擠壓力的過程中，形成污泥受壓擴散和濾水過程不協(xié)調(diào)而外泄 “跑泥”。所以壓榨區(qū)結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)劣也將對帶式壓濾機處理量產(chǎn)生直接影響。 1．輥徑變化的影響。若壓榨輥曲率半徑均勻遞減，則各輥單位面積上的正壓力均勻遞增，即 污泥所受的擠壓力和剪切力由低向高均勻、平穩(wěn)過渡，這樣可以有效地避免由于壓力突變造成的“跑泥”現(xiàn)象。為此，應(yīng)盡可能做到相鄰兩輥徑之差為接近等值的降徑設(shè)計。 2．包角變化的影響。濾帶對各輥的包角趨近等梯度增加，使得污泥在壓榨段內(nèi)一直處于穩(wěn)定遞增的受壓狀態(tài)，既可以保證提高處理量的穩(wěn)定性又可以最大限度地降低泥餅含水率。為此，應(yīng)盡可能采用壓力由低向高的輥筒包角趨近等差數(shù)列增加的設(shè)計思路。 3．相鄰兩輥中心距的影響。壓榨輥系中相鄰兩輥中心距的合理布局，可以最大限度地降低壓榨段濾帶做無用功的長度，以盡可能地防止“漏泥”現(xiàn) 象的產(chǎn)生而影響處理量。為此，應(yīng)力求達(dá)到相鄰兩輥中心距最短的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。輥徑、包角和中心距是互為關(guān)聯(lián)的三個指標(biāo)，在實踐中應(yīng)以輥徑為基準(zhǔn)與包角和中心距兩指標(biāo)進(jìn)行平衡設(shè)計，以求得帶式壓濾機設(shè)計 21 相對的最佳設(shè)計方案。對此，日本石川島播重工業(yè) (株 )在特開昭 58－ 2959專利中提出一種輥筒間距關(guān)系 [11]。 壓濾機壓榨輥間布置關(guān)系： 1．兩輥間距關(guān)系： 122 1 ?? （ 34） 2．兩輥垂直間距關(guān)系 : 1203DDH ??? （ 35） 式中： L —— 兩輥水平間距離， mm ； H —— 兩輥垂直間距離， mm ； 1D —— 前級脫水輥直徑， mm ； 2D —— 后級脫水輥直徑， mm 。 濾帶沖洗裝置 圖 濾帶清洗裝置原理圖 污泥脫水是通過濾帶編織的縫隙排泄濾液的，當(dāng)污泥經(jīng)過壓榨脫水后殘存在濾帶縫隙中的泥渣若不及時處理干凈，下一個脫水循環(huán)的濾液就無法透過濾帶排出，這樣勢必造成從濾帶兩側(cè)泄漏而無處理量可言。長期的工程實踐證明：噴嘴出口處沖洗水流速保持在 6ms 左右，單個噴嘴流量 3 minL ，射流角度為 85 左右，在濾帶上形成的沖洗帶寬度為 80 90mm ，兩噴嘴射出的水流邊緣錯位疊加為 15 25mm 時 (見圖 3． 10)，其沖洗效果、耗水量、水泵電機功率等指標(biāo)的匹配相對最佳 [13]。 廣東技術(shù)師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 22 濾帶的選擇 濾帶透氣量選擇的合適與否對處理能力的提高起著至關(guān)重要的作用。透氣量過大容易造成壓榨段濾液渾濁，去除率降低。透氣量過小，重力區(qū)的排水效率低，處理能力直接受到影響，當(dāng)絮凝效果稍有下降時還有可能 在壓榨段出現(xiàn)擠壓“跑泥”現(xiàn)象。 通過在帶式壓濾機上對天津造紙網(wǎng)廠和沈陽銅網(wǎng)廠生產(chǎn)的多種形式和型號的濾帶(如 2090 1770 2250 2250 6850 等 )所進(jìn)行的脫水試驗和多年現(xiàn)場應(yīng)用證明，對各種處理介質(zhì)適應(yīng)性較強的透氣量指標(biāo)為 3800 0 100 0 mh。同時，選擇濾帶時還應(yīng)該考慮到濾帶編織結(jié)構(gòu)對沖洗效果的影響 (相同透氣量、不同編織結(jié)構(gòu)的濾帶對沖洗效果的影響不同 )和耐磨性、接頭形式 等 對濾帶壽命的影響等。 帶式壓慮機主要結(jié)構(gòu) 主要介紹帶式壓濾機的總體結(jié)構(gòu)和組成部分 的作用及驅(qū)動方案的確定。 簡單介紹驅(qū)動機構(gòu)、 張緊裝置、糾偏裝置、壓榨棍、糾偏輥、清洗裝置、接水裝置、擋泥板、機架等。圖 是帶式壓濾機的總體結(jié)構(gòu)簡圖。 圖 帶式壓濾機主要結(jié)構(gòu) 驅(qū)動機構(gòu) 帶式壓濾機的動力是由電機 無極變速器 減速機的組合方式來滿足動力要求。 驅(qū)動帶式壓濾機設(shè)計 23 機構(gòu)的 布置 方式主要有 立式和臥式兩種，減速機有渦輪蝸桿減速機和斜齒減速機在帶式壓濾機中應(yīng)用較多的兩種減速器。 組合式斜齒 渦輪蝸桿減速機，安裝方式有立 式 和臥式兩種方式。 二級 蝸桿減速機的直聯(lián) 傳動，是由交流電機 摩擦盤無級 調(diào)速器 渦輪 減速直連兩級減速，實現(xiàn)濾帶速度的無極調(diào)節(jié)。 蝸桿減速機的輸出直聯(lián) 驅(qū)動輥軸布局緊湊 ，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，承載能力強、振動小、低噪音 。 底腳軸伸式安裝、組合型斜齒輪減速機，鏈傳動與減速器的組合形式。 目前在濃縮脫水一體機應(yīng)用較廣。交流電機 摩擦盤無級 調(diào)速器 斜齒硬齒面 減速器， 通過 滾子 鏈 來 傳動的方式。 組合型斜齒輪減速機 具有結(jié)構(gòu)緊湊、 體積小、傳動平穩(wěn)、裝配精 度高、調(diào) 速范圍大、 承受過載能力強、 傳動效率高、 使用壽命長等特點。 減速機依據(jù)機型、應(yīng)用場合以及對調(diào)速范圍的要求來選擇。本次設(shè)計的帶式壓濾機結(jié)構(gòu)緊湊，要求組合式減速機安裝 方式是臥式，綜合性能好，性價比高?？梢钥闯鰞烧邷p速機都滿足驅(qū)動性能要求，根據(jù)設(shè)計要求選擇底腳軸伸式安裝、組合型斜齒輪減速機。 張緊裝置 對于不同性質(zhì)的污泥，要求濾帶的張緊力能夠調(diào)節(jié)。濾帶張緊拉力常用氣動系統(tǒng)來實現(xiàn)，通常采用氣缸撐緊方式，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)減壓閥，改變氣體的壓力即可調(diào)整濾帶的拉力。采用氣動系統(tǒng)時，氣體減壓閥的壓力一般在 之間調(diào)節(jié)，常用的張緊氣壓在 。 糾偏裝置 采用電 氣濾帶 自動糾偏系統(tǒng)。在上、下濾帶的兩側(cè)設(shè)有機動換向閥，當(dāng)濾帶脫離正常位置時，將觸動換向閥桿，接通閥內(nèi)氣路，使糾偏氣缸帶動糾偏滾運動，在糾偏輥的作用下，使濾帶恢復(fù)原位。氣動調(diào)偏具有動作平穩(wěn)可靠、靈敏度高、維修方便、無污染等特點。 正常工作時，濾帶允許偏離中心線兩邊 10 15mm ， 超過 15mm 時，濾帶矯正裝置開始工作，調(diào)整濾帶的運行。如果矯正裝置失靈，濾帶得不到調(diào)整，當(dāng)濾帶偏離中心位置超過 40mm 時，保護裝置 使設(shè)備自動停機報警。 廣東技術(shù)師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 24 傳動輥、壓榨輥及糾偏輥 帶式壓濾機具有各種不同直徑的棍，其結(jié)構(gòu)形式相似。本次設(shè)計采用的是材質(zhì)為304 0Cr18Ni9（ ）不銹鋼的無縫鋼管，兩端焊接軸頭，一次加工而成 。驅(qū)動輥 和糾偏輥為增加摩擦力，在外表面襯膠。為了保持濾帶在運行中的平穩(wěn)性，設(shè)備安裝后，所有輥子之間的軸線應(yīng)平行，平行度不得低于 1184GB 形狀和位置公差中 未注明公差等級規(guī)定的10 級精度 [9]。 機架 機架是采用 槽鋼、方鋼、角鋼、鋼板等型材焊接而成。其主要作用是安裝傳動裝置和各個工作部件，起到定位和支持的作用。對機架的要求， 除了要有足夠的強度和剛性之外還要求有較高的耐腐蝕能力 。 濾帶的沖洗裝置 濾帶經(jīng)卸料裝置卸去濾餅后，上、下濾帶必須清洗干凈，保持濾帶的透水性，以利于脫水工作的連續(xù)運行，對于粘性大的污泥，要求沖洗水壓必須大于 。清洗水管上要裝有等距的噴嘴，噴出的水呈扇形，有利于減小水的壓力損失。 本章小結(jié) 本章介紹帶式壓濾機的主要設(shè)計要點，分析壓榨過濾的機理，比較各種典型結(jié)構(gòu)，設(shè)計符合本 次設(shè)計要求的結(jié)構(gòu)。 帶式壓濾機設(shè)計 25 4 帶式壓濾機性能分析和技術(shù)要求 設(shè)計的前提條件 污泥濃縮脫水效果良好 帶式壓濾機脫水分為絮凝濃縮脫水和機械脫水兩個過程，絮凝濃縮脫水主要由絮凝藥劑 聚丙烯酰胺 氨（簡稱 PAM）在絮凝攪拌反應(yīng)器來完成。假設(shè)絮凝效果良好包括： （ 1） 藥劑與污泥混合后擴散效果好、絮體生長快； （ 2） 反應(yīng)時間設(shè)計合理，絮體凝結(jié)力強、承壓性好； （ 3)攪拌線速度設(shè)計合理，游離水析出效果好。 （ 4） 轉(zhuǎn)鼓離心機轉(zhuǎn)速設(shè)計合理，脫水效果良好； 濾帶沖洗情況良好 由水泵送來的水通過噴嘴以較高 壓力噴射在上、下濾帶上，將殘留在濾帶上的污泥沖洗掉，使濾帶在循環(huán)使用中保持透水性能。采用濾帶反向沖洗，上、下濾帶皆實現(xiàn)了反沖洗，殘存于濾帶上的污泥不用透過濾帶編織層即可輕易沖洗掉，保證了下一工作循環(huán)的重力脫水效果，同時降低了泵的功率。 濾餅具有可壓縮性 濾餅假設(shè)為可壓縮性濾餅，就意味著一般情況下，不發(fā)生跑泥現(xiàn)象，使系統(tǒng)穩(wěn)定，這樣就可以對濾餅進(jìn)行理論上的分析和推導(dǎo)。 各脫水區(qū)理論分析 ．重力脫水區(qū) 帶式壓濾機的重力脫水，主要依靠重力脫去漿料中的自由水和游離水。由于帶式壓濾機的特殊性，在重力 脫水時一部分水的過濾按沉降過濾計算，而另一部分在過濾時幾乎沒有濾餅的阻力，這部分只需要克服過濾介質(zhì)阻力。 廣東技術(shù)師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 26 ．預(yù)壓壓榨脫水區(qū) 用過濾方式脫去毛細(xì)水必須依靠濾帶產(chǎn)生的、施加在過濾介質(zhì)上的機械力。由可壓濾餅的過濾方程可知，過濾速率與濾餅的壓強降成正比。 ．剪切壓榨區(qū) 以上兩個脫水區(qū)的理論比較完善，和實際結(jié)合的也較好。剪切區(qū)的壓榨理論還不成熟，需要進(jìn)一步進(jìn)行理論上的分析研究。 推導(dǎo)過程及方程式見參考文獻(xiàn) [13]，由此過程得到的理論指導(dǎo)如下： 壓濾過程中，顆粒對流體的阻滯作用使得流體靜壓強沿流 動方向降低，濾餅表面處最大，介質(zhì)表面處最??；孔隙率濾餅表面最大，介質(zhì)表面最小。 帶式壓濾機的壓榨區(qū)壓力計算應(yīng)該充分考慮剪切力的影響。由于剪切力的作用，使得作用在濾餅上的最大壓力點，并不出現(xiàn)在濾帶與輥筒接觸的包圍區(qū)中心，也就是說，濾帶施加在輥筒上的最大壓力并沒有預(yù)期想象的那么大，從而影響了帶式壓濾機的壓榨效果。 濾餅受擠壓力和剪切力的共同影響壓榨系數(shù)及孔隙率都發(fā)生了變化。擠壓作用導(dǎo)致濾餅孔隙率的下降，剪切力提高了壓榨系數(shù)。 提高過濾工作壓力，增加過濾時間，均可以提高濾餅過濾的效果，提高工作壓力是提 高過濾效果的最終要途徑和發(fā)展方向，為帶式壓濾機脫水結(jié)構(gòu)的設(shè)計提供了理論依據(jù)。 帶式壓濾機性能指標(biāo)計算 帶式壓濾機的性能指標(biāo)處理能力，設(shè)備參數(shù)過濾面積、有效寬度的計算是在實驗的基礎(chǔ)上進(jìn)行計算的，在這里因?qū)嶋H條件不足不以計算。 帶式壓慮機處理能力的計算 處理能力是評價帶式壓濾機綜合性能的首要指標(biāo)。影響帶式壓濾機處理能力的因素很多，但主要體現(xiàn)在重力脫水區(qū)、壓榨區(qū)及其濾帶運行速度、濾帶張力、輥徑 (大小、包角和中心距 )、濾帶 (透氣量 )選擇、加藥調(diào)理效果等方面，也是帶式壓濾機結(jié)構(gòu)設(shè)計、帶式壓濾機設(shè)計 27 生產(chǎn)制造 等質(zhì)量的綜合體現(xiàn) [9]。 根據(jù)卡門過濾基本方程： 22 fRt VV PA PA?????? (） 式中： V —— 濾液體積， 3m ； t —— 過濾時間， s ； P —— 過濾壓力， ap ； A —— 過濾面積， 2m ； ? —— 濾液的動力粘度， Pas ； ? —— 濾過單位體積濾液在過濾介質(zhì)上截留的干固體重量， 3/kgm ； ? —— 比阻，即濾餅的阻力，定義為單位過濾面積上單位于重濾餅所具有的阻力， 3/( )m kg m ； fR —— 過濾介質(zhì)的阻抗， 31m ； 由 ? 的定義可寫出下式： 0 f KfCQ? ?? () 式中： 0Q —— 進(jìn) 污泥 (處理 )量， 3m ； fQ —— 廠濾液量， 3m ； KC —— 濾餅中固體物質(zhì)的濃度， 3/kgm 。 根據(jù)液相平衡關(guān)系： 0 fKQ Q C?? () 根據(jù)固相平衡關(guān)系 ： 00 f f k KQ C Q C Q C??得： 00f KCCCC? ?? () 廣東技術(shù)師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 28 式中： 0C —— 進(jìn)原污泥中固體物質(zhì)濃度， g／ L； fC—— 濾液中固體物質(zhì)濃度 /gL，污泥脫水機系統(tǒng)一般要求固體回收率 95%? ，fC 數(shù)值很小，實際計算時可取 0fC? ； kQ —— 濾餅量， L 。 根據(jù)過濾生產(chǎn)率的定義，設(shè)過濾介質(zhì)得阻抗 0fR? ，則卡門過濾方程變?yōu)? 22t VV PA???? () 即： 22 2()V P tA ?? ?? 濾 液 面 積（ ） ＝過 濾 面 積 () 設(shè)濾餅干重為 W ，則 WV?? ， /VW?? 代入整理得： 122V P tA ?? ?? 濾 液 面 積 ＝ ()過 濾 面 積 () 帶式壓濾機處理量 L (以絕干污泥量計， 濾餅干重 )為： 122W PtLA ?????() () 對于城市污水廠污泥脫水系統(tǒng)，污泥經(jīng)加藥調(diào)理后，對于帶式壓濾機，實驗室一般通過加藥調(diào)理后污泥的比阻抗 r 在 2(1 3) 10 /m kg? 。按環(huán)境溫度 20C 時，污泥的運動粘度： 。 利用 ()式計算時，對于帶式壓濾一體機應(yīng)分兩部 分計算：濃縮段和壓榨段。濃縮段屬重力過濾脫水，過濾壓力 P 按進(jìn)入濃縮段污泥的高度 (平均厚高度， 1 Pa? )計算，濃度 0C 為進(jìn)泥濃度， KC 為出濃縮段污泥濃度，一般可按為 8 10% （通過濃縮段重力脫水后，污泥基本失去流動性時濃度）。過濾時間 t 按濃縮段長度與濾