Instytut Inżynierii Lotniczej, Procesowej i Maszyn Energetycznych Zakład Aparatury Procesowej

Transkrypt

1 Instytut Inżynierii Lotniczej, Procesowej i Maszyn Energetycznych Zakład Aparatury Procesowej Seminarium z cyklu "Rozwiązania dla przemysłu" 23 września 2010 r. Filtracja ciśnieniowa i odwadnianie zawiesin

2 Filtracja ciśnieniowa zawiesin oraz odwadnianie osadów przez wyciskanie dr inż. Jerzy Składzień Zakład Aparatury Procesowej Instytut Inżynierii Lotniczej, Procesowej i Maszyn Energetycznych Wydział Mechaniczno-Energetyczny Seminarium z cyklu Rozwiązania dla przemysłu 23 września 2010 r.

3 Politechnika Wrocławska Ludzie Zakładu Aparatury Procesowej Roman Koch Janusz Zaleski Jerzy Składzień Aleksander Sulkowski Janusz Szymków Andrzej Pasiński Sławomir Misztal Alan Borek Grzegorz Maliga Rafał Drobnik Ryszard Szymczak

4 Politechnika Wrocławska Obszary ekspertyzy Zakładu Aparatury Procesowej 1. Rozdział zawiesin i nietermiczne metody odwadniania szlamów i ścieków przemysłowych. 2. Własności wytrzymałościowe materiałów ziarnistych. 3. Krystalizacja wysokociśnieniowa 4. Charakterystyka geometryczna (wielkość, kształt, chropowatość) mikroobiektów. 5. Ochrona powietrza. 6. Systemy pompowe. 7. Pomiary stężeń emisji zanieczyszczeń pyłowych emitowanych z zakładów przemysłowych. 8. Pomiary składu ziarnowego na analizatorze MasterSize 2000,firmy Malern. 9. Analizy sedymentacji zawiesin ze wspomaganiem flokulantami. 10. Badania wyciskania osadu na tłokowej prasie filtracyjnej. 11. Pomiary kąta tarcia wewnętrznego i zewnętrznego materiałów ziarnistych. 12. Dobór i optymalizacja procesów i pracy urządzeń mechanicznego rozdziału zawiesin (filtry, hydrocyklony, sita, wirówki, prasy) 13. Projektowanie i optymalizacja procesów krystalizacji.

5 Politechnika Wrocławska Proces rozdziału zawiesin i operacje towarzyszące Operacje Wstępne Zagęszczanie Rozdział Zawiesin Operacje Pomocnicze (Pre-Treatment) (Solid Concentration) (Solid Separation) (Post-Treatment) chemiczne: flokulacja koagulacja ph osadzanie: sedymentacja wirowanie hydrocyklony Filtracja plackowa: próżniowa ciśnieniowa wirowanie osad: odwadnianie wyciskanie przemywanie fizyczne: krystalizacja pomoce filtracyjne wymrażanie intensyfikacja: wibracje pole akustyczne pole elektryczne Filtracja wgłębna: złoża ziarniste ceramika włókniny filtrat: polerowanie odbarwianie kondycjonowanie

6 Objętość filtratu Politechnika Wrocławska Fazy filtracji ciśnieniowej i konsolidacji osadu Faza wyciskania Faza filtracji Faza konsolidacji Faza pełzania czas

7 Politechnika Wrocławska Filtracja z tworzeniem osadu nieściśliwego Równanie Darcy ego: dv S d P R os R pf h R os os dv S d c r V S h ; os r r c c c P V S obj. os. obj. fil. V S R pf

8 Filtracja z tworzeniem osadu nieściśliwego V S P R V S P 2 c r V c r S P 2 V c r S R 2 V const P R S V c r P d S dv pf 2 2 pf 2 pf Politechnika Wrocławska Filtracja pod stałą różnicą ciśnień V A B tg α =A B

9 Politechnika Wrocławska Filtracja z tworzeniem osadu nieściśliwego Opór właściwy osadu: c c r r m c r m. os. obj. fil. m s cm 1 r m c c m c m Trudność rozdziału Opór właściwy osadu r m m/kg bardzo łatwo 1x10 9 łatwo 1x10 10 średnio 1x10 11 trudno 1x10 12 bardzo trudno 1x10 13

10 Wydatek filtratu Politechnika Wrocławska Filtracja z tworzeniem osadu ściśliwego r lub r ' P s Osad nieściśliwy r r ' P s Osad ściśliwy oraz r r m lub m r r ' m ' m P s P s Ciśnienie filtracji Mechaniczny Rozdział Zawiesin, dr inż. Jerzy Składzień, ZAP, ME, PWr

11 Objętość filtratu Politechnika Wrocławska Fazy filtracji ciśnieniowej i konsolidacji osadu Faza wyciskania Faza filtracji Faza konsolidacji Faza pełzania czas

12 Politechnika Wrocławska Odwadnianie osadu przez wyciskanie Stopień konsolidacji: U C L L L( T L 1 C ) 1 Zmiana U C w czasie etapu konsolidacji: U C 1 n 1 (2n 8 1) 2 2 exp 2n T C

13 Politechnika Wrocławska Odwadnianie osadu przez wyciskanie Zmiana U C w czasie etapu pełzania: U C (1 B) 1 exp 4 2 T C B 1 exp c B, TC c - parametry pełzania osadu podczas wyciskania - bezwymiarowy czas konsolidacji - czas konsolidacji

14 Politechnika Wrocławska Wyznaczanie czasu początku konsolidacji V L Łatwość identyfikacji Trudność identyfikacji Faza filtracji Faza konsolidacji Faza filtracji Faza konsolidacji 1 V 1

15 Politechnika Wrocławska Filtracja ciśnieniowa i wyciskanie Case Study Filtracja ciśnieniowa i odwadnianie przez wyciskanie mułu węglowego z Kopalni Jan Kanty w Jaworznie masowy opór właściwy r m m / kg Współczynnik ściśliwości s = 0, P MPa

16 Politechnika Wrocławska Filtracja ciśnieniowa i wyciskanie Case Study Filtracja ciśnieniowa i odwadnianie przez wyciskanie mułu węglowego z Kopalni Jan Kanty w Jaworznie wilgotność masowa osadu w % P MPa

17 Politechnika Wrocławska Rodzaje aparatów do wyciskania cieczy Do mechanicznego odwadniania osadów (zagęszczonych zawiesin) służą: prasy ślimakowe (śrubowe), prasy płytowo-membranowe, prasy taśmowe, prasy rurowe, prasy rotacyjne. Istnieje wiele rozwiązań konstrukcyjnych powyższych typów urządzeń.

18 Politechnika Wrocławska Prasa śrubowa do wyciskania osadów - rozwiązanie opatentowane 19 maja 1885 roku

19 Politechnika Wrocławska Prasowanie śledzi

20 Politechnika Wrocławska Użyteczność procesu odwadniania

21 Politechnika Wrocławska Prasa śrubowa do soku jabłkowego wariant domowy

22 Politechnika Wrocławska Zasada działania prasy ślimakowej

23 Politechnika Wrocławska Prasa ślimakowa

24 Politechnika Wrocławska Wyciskanie oleju na prasie ślimakowej

25 Prasa taśmowa przygotowana do wysyłki

26 Mała prasa taśmowa

27 Proces odwadniania w rurowej prasie filtracyjnej P > 100 bar!!!

28 Usuwanie osadu z filtracyjnej prasy rurowej

29 Usuwanie osadu z filtracyjnej prasy rurowej

30 Bateria rurowych pras filtracyjnych

31 Wilgotność resztkowa osadu po odwadnianiu w prasie rurowej

32 Obrotowa prasa do odwadniania osadów (rotary press) układ pracy

33 Budowa prasy obrotowej do odwadniania osadów

34 Prasa płytowa etap filtracji

35 Prasa płytowa z przemywaniem osadu

36 Elementy płytowe prasy

37 Potężna przemysłowa prasa płytowa

38 Politechnika Wrocławska dziękuję za uwagę dr inż. Jerzy Składzień Zakład Aparatury Procesowej materiały i utwory tworzące niniejszą prezentację nie mogą być upowszechniane publicznie bez zgody autorów tych utworów