【導讀】驗設計了一臺帶寬為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)、設計內(nèi)容主要有輥系設計、驅動機構設計、糾偏機構設計、張。滾子鏈傳動設計、鏈輪設計。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)結構設計得不合理，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)調而外泄 “跑泥”。所以壓榨區(qū)結構設計的優(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，應盡可能做到相鄰兩輥徑之差為接近等值的降徑設計。 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，應力求達到相鄰兩輥中心距最短的設計標準。輥徑、包角和中心距是互為關聯(lián)的三個指標，在實踐中應以輥徑為基準與包角和中心距兩指標進行平衡設計，以求得帶式壓濾機設計 21 相對的最佳設計方案。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系 [11]。 壓濾機壓榨輥間布置關系： 1．兩輥間距關系： 122 1 ?? （ 34） 2．兩輥垂直間距關系 : 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的匹配相對最佳 [13]。 廣東技術師范學院本科畢業(yè)設計 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 )所進行的脫水試驗和多年現(xiàn)場應用證明，對各種處理介質適應性較強的透氣量指標為 3800 0 100 0 mh。同時，選擇濾帶時還應該考慮到濾帶編織結構對沖洗效果的影響 (相同透氣量、不同編織結構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。 帶式壓慮機主要結構 主要介紹帶式壓濾機的總體結構和組成部分 的作用及驅動方案的確定。 簡單介紹驅動機構、 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構簡圖。 圖 帶式壓濾機主要結構 驅動機構 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。 驅動帶式壓濾機設計 23 機構的 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 調速器 渦輪 減速直連兩級減速，實現(xiàn)濾帶速度的無極調節(jié)。 蝸桿減速機的輸出直聯(lián) 驅動輥軸布局緊湊 ，運轉平穩(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用較廣。交流電機 摩擦盤無級 調速器 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 具有結構緊湊、 體積小、傳動平穩(wěn)、裝配精 度高、調 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、應用場合以及對調速范圍的要求來選擇。本次設計的帶式壓濾機結構緊湊，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速機都滿足驅動性能要求，根據(jù)設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 對于不同性質的污泥，要求濾帶的張緊力能夠調節(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，結構簡單，調節(jié)減壓閥，改變氣體的壓力即可調整濾帶的拉力。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、下濾帶的兩側設有機動換向閥，當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，使濾帶恢復原位。氣動調偏具有動作平穩(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，調整濾帶的運行。如果矯正裝置失靈，濾帶得不到調整，當濾帶偏離中心位置超過 40mm 時，保護裝置 使設備自動停機報警。 廣東技術師范學院本科畢業(yè)設計 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，其結構形式相似。本次設計采用的是材質為304 0Cr18Ni9（ ）不銹鋼的無縫鋼管，兩端焊接軸頭，一次加工而成 。驅動輥 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，設備安裝后，所有輥子之間的軸線應平行，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 本章介紹帶式壓濾機的主要設計要點，分析壓榨過濾的機理，比較各種典型結構，設計符合本 次設計要求的結構。 帶式壓濾機設計 25 4 帶式壓濾機性能分析和技術要求 設計的前提條件 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）在絮凝攪拌反應器來完成。假設絮凝效果良好包括： （ 1） 藥劑與污泥混合后擴散效果好、絮體生長快； （ 2） 反應時間設計合理，絮體凝結力強、承壓性好； （ 3)攪拌線速度設計合理，游離水析出效果好。 （ 4） 轉鼓離心機轉速設計合理，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行理論上的分析和推導。 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阻力。 廣東技術師范學院本科畢業(yè)設計 26 ．預壓壓榨脫水區(qū) 用過濾方式脫去毛細水必須依靠濾帶產(chǎn)生的、施加在過濾介質上的機械力。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，和實際結合的也較好。剪切區(qū)的壓榨理論還不成熟，需要進一步進行理論上的分析研究。 推導過程及方程式見參考文獻 [13]，由此過程得到的理論指導如下： 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，介質表面處最??；孔隙率濾餅表面最大，介質表面最小。 帶式壓濾機的壓榨區(qū)壓力計算應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構的設計提供了理論依據(jù)。 帶式壓濾機性能指標計算 帶式壓濾機的性能指標處理能力，設備參數(shù)過濾面積、有效寬度的計算是在實驗的基礎上進行計算的，在這里因實際條件不足不以計算。 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。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、加藥調理效果等方面，也是帶式壓濾機結構設計、帶式壓濾機設計 27 生產(chǎn)制造 等質量的綜合體現(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 —— 過濾介質的阻抗， 31m ； 由 ? 的定義可寫出下式： 0 f KfCQ? ?? () 式中： 0Q —— 進 污泥 (處理 )量， 3m ； fQ —— 廠濾液量， 3m ； KC —— 濾餅中固體物質的濃度， 3/kgm 。 根據(jù)液相平衡關系： 0 fKQ Q C?? () 根據(jù)固相平衡關系 ： 00 f f k KQ C Q C Q C??得： 00f KCCCC? ?? () 廣東技術師范學院本科畢業(yè)設計 28 式中： 0C —— 進原污泥中固體物質濃度， g／ L； fC—— 濾液中固體物質濃度 /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，設過濾介質得阻抗 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)加藥調理后，對于帶式壓濾機，實驗室一般通過加藥調理后污泥的比阻抗 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 按進入濃縮段污泥的高度 (平均厚高度， 1 Pa? )計算，濃度 0C 為進泥濃度， 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