立式叶滤机优化操作讲义

优化立式叶滤机操作讲义 中国铝业晋铝分公司 刘建新编制 1

立式叶滤机总体描述 一种多用途过滤机

? 立式叶滤机有一个与众不同的特征：即过滤元件的设计独特，适用性广；同时本设备可用作浓缩、洗涤和干燥，因而使得立式叶滤机的用途很广。 ? 立式叶滤机用作浓缩设备，在进料量、料浆浓缩和滤清效果方面，它比传统的过滤机好得多。

? 立式叶滤机的过滤元件对偶然性过负荷不敏感且易于维护，耐用可靠，如同沉降过滤器一样。但与后者相比，具有产泥更厚（几乎可以浓缩为滤饼）、过滤更清、占地更少等优点。

? 由于此立式叶滤机用浸入式滤饼洗涤，效率很高，因而，当需要滤饼形成的时间足够长时，很值得考虑使用。

? 立式叶滤机还可以通入压缩空气使滤饼脱水，还可以使用过滤机的辅件来澄清滤液。

? 在其它方面立式叶滤机得益于其性能好，易于操作、成本低和结构简单紧凑等优点给很多过滤方面的应用提供了一种简单、经济的解决方案。 结构描述

? 立式叶滤机无运动部件。

? 过滤机由立式圆筒型容器①和立式过滤机元件（滤叶）②组成。过滤机滤叶呈星型排列，如过虑面积小时按平行并列布臵。

? 过滤元件（滤叶），每一片通过一个隔断阀③和一个带窥视镜的弯管连接到外部滤液总管上。

? 根据不同的用途，外部总管可以布臵在滤叶出口的上面或下面，而且锥形基座的斜度可以是不同的角度。 ? 过滤元件也可叫滤叶，包括：

〃一个纤维过滤袋。（两边封住中间有整齐隔开的立式结缝） 〃插入滤袋的导管。（一种平整波浪型的导流板） 〃一个滤液聚液器。（导流管悬挂在它上面并可自由活动）

〃两块卡住伸入聚液器的滤袋口的密封板。（在这里，用一个锁紧法兰将其

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夹紧）

〃将滤袋口外边密封在聚液器（两端）上的两个卡圈。

? 应当注意：滤叶的结构使滤袋既有柔韧性，又总是完全垂直得像一个布帘，而且滤液在返流中滤袋几乎不会有任何伸张。

? 此滤叶的结构设计具有良好的流量分配，即使很薄的滤鉼也能完全排出。 ? 根据需要，立式叶滤机可以包含：

〃一个只能从滤叶顶部位臵上进料的供料管⑥。 〃一个位于容器的顶部的气管⑦。

〃一个位于叶滤的上部和槽顶部之间的液位控制管⑧。

? 当铝酸钠溶液（以下称之为粗液）在一定压力下供入立式叶滤机，过滤液通过滤袋，滤饼在其外形成，滤液沿着滤叶内各流道流向滤叶的出口。

? 滤液导管:一般由两个波浪形的金属薄板面对面连接（焊接）而成，具有连在一起的外部和内部通道。 滤叶导管的选用：

滤叶导管有A或B型两种，可以根据用途分别选用：

A型滤叶导管：外部通道顶端是密封的，滤液流经这些通道至滤袋的底部，再通过其内部通道上升进入聚液器。

B型滤叶导管：外通道的顶部开放，一部分滤液直接经这些通道到达滤袋的顶部，另一部分滤液至底部，然后通过内部通道上升。如此，通过滤袋的底部维持着连续的循环。 操 作 过滤浓缩:

此操作模式含有：一、过滤粗液；二、尽可能地浓缩泥渣（滤饼）。 ? 过滤期间，只开启进料阀②，滤饼在滤袋外面形成，滤液通过滤叶汇集到外部总管③，然后进入位于过滤机上方的带溢流装臵的蓄液槽④。

? 当滤饼的厚度达到要求时，关闭进料阀②，打开卸压阀⑤，过滤机内部压力降低，蓄液槽④中的滤液返流通过滤袋，卸掉滤饼，滤饼脱落于悬浮液中，向机筒的锥底部沉积。

? 同时，在新鲜泥饼到达机筒锥底之前，打开卸泥阀⑥，排出本次循环产生的滤

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泥。然后液位控制阀⑦开启，在立式叶滤机顶部重新建立一个气垫。 ? 卸泥过程结束后，关闭所有阀门，仅开启进料阀②，过滤重新开始。内部压力通过空气垫简单而和缓地建立起来，从而使得滤液的澄清度得到提高。 ? 为了能以尽可能高的浓度或在一个固定的浓度下提取滤液，就要通过测量锥体部分顶部和底部之间的压差△P来找到容器底部的赤泥料位，当所规定的赤泥料位达到时，卸泥阀立即关闭。

? 为了更彻底滤清铝酸钠溶液，有必要对不合格的（初始混浊的）滤液进行再次循环。

? 立式叶滤机有滤叶容量小使混浊液对精滤液的污染最小。（幸亏立式叶滤机有滤叶容量小的优点）

─在过滤操作过程中，滤饼是通过滤液回流被卸掉的，此间外部总管一直是充满的。即在开始新的过滤之前，这个总管保持着清滤液。在这种情况下，给立式叶滤机配臵了二级外部总管，其功能是尽快接收从滤叶中排出的初始混浊液并使其流走。从而防止其污染第一级外部总管中的清滤液。 图释：

不过，如果外管的容积与每个循环所产生的滤液相比很小的话，二级总管可能变的不重要，而这种浊液（一次液）可以从一级外管冲排出。

立式叶滤机的组成：A一个只能从滤叶顶部位臵上进料的供料管B一个位于容器的顶部的气管C一个位于叶滤的上部和槽顶部之间的液位控制管。 5个气动阀：进料阀、浑精液阀、排泥阀、卸压阀、水平控制阀 洗涤

清洗的目的是回收泥饼中的母液，一般采用水洗。

? 滤饼达到要求后，放空叶滤机内的粗液，而后充满水，并在叶滤机内维持一定的压力，以使泥饼仍能附着在滤袋上为宜。 ? 在过滤了必要的水量后，滤饼可以不同的方式排出：

〃在水洗中用洗水返流。

〃用在前述循环中产生的含泥水返流。 〃脱水后用空气或蒸汽返流。

? 洗液对母液的污染很小，因为滤叶导管内的容积不大。

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? 如果需要完全分离这两种液体，可用A型滤叶导管，在向叶滤机内注水之前。利用通过泥饼的微小的空气通道，可以完全把母液排出。 图：排空 充水 水洗 通用的操作程序:

蒸汽或空气卸除粗液过虑的泥饼

? 当采用空气或蒸气逆流卸除滤饼时， 叶滤机配臵一个外部总管，此管刚好位于 液叶顶端之下，且下部向出口处倾斜。

? 这个位臵，一可使此外部总管在反 吹前迅速排空，二是可使此外部总管在第 一次粗液过滤再循环期间保持空管状态。

图：带蒸汽卸除滤饼的154m2 叶滤机外观图

预涂层（挂泥） 需要时，在过滤开始之前尽可 能 预涂（挂泥）。

? 助滤剂（一般指石灰乳等）使用的量取决于预涂层形成 的是否均匀、完好。

叶滤机内滤叶的排列呈星形，中间 供料，这就保证了铝酸钠溶液在叶滤 机内圆顶空间上的理想分布。

通过使粗液从过滤器底部到顶部循环流动，

在预涂层形成过程中所有点都获的了彻底地混合和有效循环，均 匀厚度的预涂层因而获得。（仿佛滤 叶一直在运动。） 脱水：

? 脱水是从滤饼中最大程度的脱去母液的一个工艺过程。

? 当排空叶滤机内的溶液或洗水后 ，还要维持内部一定的正压，以使泥饼附着，然后通过泥饼吹入压缩空气完成脱水。

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当?

? 为了将水从滤叶导管中完全排出，应当使A型滤叶导管（其外部通道顶部是密封的）。

? 在脱水完成后，将叶滤机与大气接通，打开底部排放门。 ? 借助于通过外部总管反吹来的空气或蒸汽，干滤饼被排出。

? 由于滤袋的膨胀受到竖直立缝的限制，所以利用有效、动态的反吹即使很薄的泥饼也能卸掉。 可以达到的过滤面积:

? 单个立式叶滤机可以配臵一定数量的滤叶N个，每个滤叶装有一定数量的导管n个，一般在3到9之间。

? N和n的数量按过滤机的容积与过滤面积的比值的最小值为基准选定。 ? 叶滤机可达到的过滤面积与其容器直径的平方和导管的长度成正比，与滤片之间的距离成反比。

? 滤片可以根据过滤机尺寸的不同来排列。 平行并列排列

过滤面积可达33m2

容器直径可达φ1300mm

单星形排列过滤面积38～220m2容器直径可达φ1400～3300mm

双星形排列过滤面积：240～450m2 容器直径可达φ3300～4500mm

上述参数是依据滤叶导管长度为2m，滤叶在中心部位的最小间距约为65mm给出的。

立式叶滤机工序控制系统安装指导：

逻辑图和规程

为了更好地理解本安装指导，请参考PID BTO133.001.1/4和闭环逻辑图FTO133001 。

循环简述:（单台叶滤机的一个循环描述） 叶滤机的循环由5个阶段组成：

1、第一次滤液循环 1～10 秒 2、铝酸钠溶液过滤 40～120 秒 3、叶滤机卸压 0～10秒

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4、卸泥 、排泥 4～10 秒 5、挂泥（预涂层） 40～120 秒 规则：（BTO 133.001 sheet ?） 叶滤机工序产能:

? 四台立式叶滤机的处理能力是借助于叶滤机进料聚液器（M01）允许的最大平均压力来调节的。

? 这个压力是通过叶滤机喂料泵或称粗液泵（P01或PR01）的速度来控制的。开启一个进料阀就使相应滤叶获得最大流量。 ? 如果操作者提高设定点压力，叶滤机产能将增加。 ? 叶滤机进料聚液器的设定压力范围为：0.5bar≤p≤3.9bar

最小Pmin=0.5bar 最大 Pmax=3.9bar 其中Pmax为所有叶滤机上盖所能承受的压力。

? P01粗液泵的调速范围按这两个限制压力计算。 粗液槽液位：

? 为了使叶滤机工作站的产能适应并满足工厂的产能，叶滤机进料聚液器压力设定为：（一般按4台立式叶滤机考虑） 〃每个槽内液位现场由操作者观察确定。

〃外部通过其液位变送器L01的设定点来控制粗液槽B01的液位。 ? L01将调节两个开关。

〃高液位开关”HL01” 〃低液位开关”LL01”

? HL01报警：如果可能，操作者要增加喂料收集器的压力设定，如果不行，操作者要投用另一台叶滤机。

? LL01报警：如果可能，操作者要减少聚液器的压力设定，如果不行，操作者要请求在运行中的叶滤机组中停止一台叶滤机。 时间整定值：

T=循环总时间: 40～120分钟 整定值：60分钟； t0=T/N=排泥刷车频率：按系统计算，（N=运行的叶滤机台数）; t1= 液位调整延迟时间： 20～30秒 整定值：25秒;

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t2=液位调整时间： 0～10秒 整定值：0秒； t3=空气垫释放时间： 0～10秒 整定值：5秒； t4=卸压时间： 40～120秒 整定值：55秒； t5=排泥时间： 4～10秒 整定值：7秒； t6=液位平衡延迟时间： 0～10秒 整定值：5秒； t7=再循环时间： 0～10分钟 整定值：6分钟。 操作：

缩写：OLS和CLS分别是：开始和结束限位开关。

? 当几台叶滤机是并联安装运行时，所有运行的叶滤机的工作循环之间要有时间差或相位差，这是很重要的，可以使工厂的产能理想化。

? 因此，根据运行叶滤机的台数N及由操作者确定的总循环时间T，系统将会按照公式t0=T/N自动计算排泥刷车频数时间t0。

? t0通过依次关闭每个运行的叶滤机的进料阀Vi1，依次开始每个叶滤机的排泥周期（约400秒）。 例如：

T=60分钟，叶滤机n°1、2、3是运行的，N=3； t0/N=20分钟；

t0关闭了n°1叶滤机的V11进料阀，排泥并进入新的20分钟。 20分钟以后，t0关闭n°2叶滤机的V21，排泥又开始。 再一个20分钟后，to关闭n°3叶滤机的V31，排泥再开始。 另一个20分钟过后，to再次关闭n°1叶滤机的V11， n°1叶滤机V11进料阀关闭2次之间的时间是3×20=60分钟， 对n°1的叶滤机来说，按T＝60分钟的总循环时间排一次泥运行。 对n°2的叶滤机来说，也一样。 对n°3的叶滤机来说，也一样。 ? Vi1进料阀的CLS动作，同步开始：

〃开始t1，为了调节叶滤机内的液位在t2期间再次打开Vi1阀（只有在名义排放体积超过3m2时才需要）。

〃开始t3，为了释放叶滤机槽内的空气垫打开Vi2。

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〃开始t6，为了重新建立叶滤机内的空气垫打开Vi4。 ? Vi2进料阀的OLS动作，同步开始：

〃在t5期间开启Vi3进料阀以开始排泥。 〃进入t4，卸压时区。 ? t4关闭同时Vi2和Vi4进料阀。

? 在预定循环内，操作者对所关心的叶滤机如果不需要停止程序，则开始新的循环。

? Vi2和Vi4进料阀的CLS和指定叶滤机同步开启的开关（处于ON的开关）：

〃进料阀Vi1打开。

〃Vi5在t7期间打开，让第一次滤液再循环。 滤布阻塞控制：

? 滤布的堵塞程度可以通过测量每台叶滤机蓄液槽的排空时间来控制。 ? 每个叶滤机蓄液槽装有低液位开关Ni1，通过计时装臵测量排空时间，这个计时装臵是通过Vi2进料阀的OLS而开始，通过Ni1停止的。

? 如果在某设定值上（约10秒）连续排空超过3次，会出现一个报警信号将警告操作者，滤布堵塞发生了，需要赶快进行滤布再生了。 控制屏说明： 自动开停

? 在控制屏幕上，可以看到每台叶滤机上各个阀门的位臵及运行状态。 ? 每台叶滤机相应有一个专门的3位开关，开 车/停车 /紧急停车。 ? 当操作者想要的运行周期是最后一个时，要选择Stop（停车）位臵：

例如在滤布需要清洗的情况下，随时都可以要求Stop（停车）。这个选择对指定的叶滤机的运行没有直接作用：它可以防止n°1叶滤机的Vi2和Vi4进料阀的CLS限位开关在 阶段1区内再次结合动作。当该机由运行到停车状态（即ON to OFF）时，t0自动地按照仍在运行的叶滤机台数重新进行计算。一台叶滤机在“OFF”位臵（即停车状态）可由操作者人工遥控操作阀门。

? 选择“Emergency Stop”（紧急停车）相应的叶滤机立即关闭其所有阀门，而不需等待其循环的结束，其余程序与“Stop”选择同样。

? 选择“Start”（启动或开车）位，相应的叶滤机随时可以立即启动其“Recycling”

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再循环程序（阶段1）。此机立即从停车转为开车状态（即“OFF”到“ON”），t0自动按运行的叶滤机台数重新计算。叶滤机运行过程中，其阀门不能手动遥控操作。 操作参数的调整：

? 简言之，控制系统可以调整下列参数：

〃计时器（或时间继电器）：T,t1,t2,t3,t4,t6和t7 （每台机共有部分）。 〃计时器（或时间继电器）：t5 （每台机上特殊的时区）。 〃控制回路：（请参阅前节：规则“Regulation”）。 推荐记录：

〃每台叶滤机进料聚液器的压力。 〃每台叶滤机喂料泵（粗液泵）的转速。 〃供料槽（粗液槽）(B01)的液位。 〃滤饼槽（B02）液位。 〃蓄液槽排空时间等等…… 报警：

〃阀限位开关故障。如果任一限位开关到位3秒后仍没动作。 〃“供料槽（粗液槽）低液位”。如果任何时间LL01处于ON（动作）。 〃“供料槽（粗液槽）高液位”。如果任何时间HL01处于ON（动作）。 ? “滤布堵塞”，（请参阅前面的“滤布堵塞控制”）。

控制过虑（四台226M2立式叶滤机所需）辅助设备

本章的一些要点已在前述PID图BTO133 001 000 1/4（主流程）和2/4(洗液再循环流程)中包括。以下的所有专用设备和仪表由高德福林或晋铝铝供货。推荐的管径和相关流量参数也在PID图BTO133 001 000 3/4和4/4上的列表中给出。 下接PID图及LOGIC DIAGRAM图 1.立式叶滤机专用仪表设备：（i=1~4） 1.1自动开/关蝶阀（Vi1~Vi5） 高德夫林供：

? 这种蝶阀由压缩空气驱动，双作用，两个限位开关，最小工作压力PN10，可以工作在：110°C温度，铝酸钠溶液中最大苛性碱浓度为300g/l，最大悬浮固体

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