基于產(chǎn)能提升的板框過濾機(jī)過濾能力驗算分析
——以汽車涂裝車間產(chǎn)能升級后板框壓濾機(jī)驗算分析為例

◎劉曉明

一、板框過濾機(jī)綜述

板框式過濾機(jī)（plate and frame filter）是壓濾機(jī)的一種，是應(yīng)用較為廣泛的過濾設(shè)備。但隨著各產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，企業(yè)面臨原有生產(chǎn)設(shè)備是否適應(yīng)新產(chǎn)能提升后的能力需求等問題，原有板框式過濾機(jī)過濾能力是否能滿足新的生產(chǎn)工藝要求，需要重新進(jìn)行驗算分析。

本文以汽車產(chǎn)業(yè)涂裝車間前處理區(qū)域增產(chǎn)新車型，總產(chǎn)能由原30 臺/h 升級到60 臺/h 后，對現(xiàn)有板框壓濾機(jī)過濾能力進(jìn)行驗算分析為例，總結(jié)基于產(chǎn)能提升的板框壓濾機(jī)工作能力驗算分析方法，并指導(dǎo)相關(guān)板框過濾機(jī)的選型分析。

壓濾機(jī)由交替排列在支架上并可在架上滑動的濾板和濾框組成，單塊板框為矩形中空框，分為洗板、非洗板及中隔框。在框的邊角部位厚度中心線上有與板面平行的小孔，通過角部垂直于板面的通孔與板面兩側(cè)相通，以形成流體流動通道。板框過濾機(jī)是一種間歇式加壓過濾機(jī)。每個操作循環(huán)可分為裝合、過濾、洗滌、卸渣、整理等階段。具體步驟為，在板框間裝置濾布，并交替排列壓緊在支架上：將濾漿引入框內(nèi)，通過濾布截留濾渣并在框內(nèi)形成濾餅，清液則流人相鄰板沿的邊角孔引出。濾渣積聚到一定程度后停止過濾，反向引人清水洗滌，然后松開板框，卸去濾餅，清洗濾布、板框．準(zhǔn)備下一循環(huán)。壓濾機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，濾餅含濕量低，洗滌充分，但操作不連續(xù)，勞動強(qiáng)度大。

二、板框過濾機(jī)原理及應(yīng)用

板框式過濾機(jī)是由濾板、濾框、頭板、尾板、托梁和壓緊裝置等組成。濾板和濾框交替排列并架在一對軌道上，板框式過濾機(jī)的濾板和濾框的數(shù)目，由過濾機(jī)的生產(chǎn)能力及濾漿的情況決定。濾板具有棱狀的表面，其邊緣略為突出，濾框為一中間空廓的框架，它們多成正方形。濾板和濾框的角端均有開孔，它們裝合并壓緊后即構(gòu)成了供濾漿和洗滌的流通孔道。濾板與濾框之間放置濾布；兩塊濾板、兩塊濾布夾一塊濾框就形成了一個濾框中空的濾室；一塊濾板、一塊濾框相間疊合連同濾布就構(gòu)成了板框式過濾機(jī)的一個過濾作業(yè)空間。這樣的一組板框，整合后放在機(jī)架上的頭板、尾板之間并壓緊就可以進(jìn)行過濾操作。基本結(jié)構(gòu)組成如下：1.進(jìn)料支架；2.吊車運輸固定點；3.濾板組濾板；4.壓緊板；5.主梁；6.帶液壓缸的液壓支架；7.控制柜；8.液壓站；9.接液盤/翻板；10.濾液槽；XI.濾漿入口；XII.濾液出口。

磷化槽液的化學(xué)作用使脫脂和活化后的汽車車身金屬表面沉積一層磷酸鋅膜層。作為此處理過程中的副產(chǎn)品會生成磷酸鐵。在磷化槽里產(chǎn)生的稀泥漿是可溶性鐵的沉淀。為了防止泥漿沉積在處理過的車身表面上，必須不斷地清除槽中的泥漿。

涂裝車間前處理磷化槽PP041 在生產(chǎn)處理過程中產(chǎn)生過量磷酸鹽淤渣沉積在浸泡槽底部。

淤渣泵吸入磷酸鹽淤渣懸浮液以及槽底部料斗中的槽液，然后將其泵送至壓濾機(jī)，濾液從壓濾機(jī)回流至磷化槽PP041中。

排空壓濾機(jī)時，淤渣通過一條大斜槽落入位于斜槽下方0 m 地面標(biāo)高處的一輛淤渣推車中。淤渣泵布置在0 m 地面，壓濾機(jī)則安裝在+7 m 地面標(biāo)高處，磷化浸泡槽旁邊。

三、板框過濾機(jī)生產(chǎn)能力校核

隨著BMW 汽車銷量的不斷攀升，現(xiàn)有涂裝車間產(chǎn)能急需提高，預(yù)計原產(chǎn)能將從35u/h 提高到62u/h。由于單位小時內(nèi)的產(chǎn)量提升，導(dǎo)致單位時間內(nèi)前處理磷化槽產(chǎn)生的磷酸鹽浴中的污泥量增加，壓濾機(jī)的過濾時間（壓濾機(jī)滿負(fù)荷前的時間）將減少。為了滿足生產(chǎn)能力提升至62u/h的需求，必須重新校核評估現(xiàn)有板框過濾機(jī)的生產(chǎn)能力。

表1

表2

1.基于板框過濾機(jī)容量的校核。

（1）基于62u/小時產(chǎn)車產(chǎn)生的DS 污泥總量。單臺車產(chǎn)生的DS 污泥量=（車身面積*鋼板比例*產(chǎn)泥率）+（車身面積*鍍鋅板比例

*產(chǎn)泥率）+（車身面積*鋁板比例*產(chǎn)泥率）

62u/小時產(chǎn)生的DS 污泥總量=單臺車產(chǎn)生的DS 污泥量*62[u/h]

（2）當(dāng)前壓濾機(jī)容量。當(dāng)前壓濾機(jī)容量=當(dāng)前壓濾機(jī)總?cè)莘e*DS 占比*污泥密度

（3）壓濾機(jī)容量校核。校核條件：滿足單個生產(chǎn)工作日雙班生產(chǎn)，8.2 h/shift。

壓濾機(jī)充滿所需過濾時間（生產(chǎn)工時）=434.952/25.606=17 小時

結(jié)論：2*8.2=16.4<17，故當(dāng)前板框過濾機(jī)可滿足產(chǎn)能提產(chǎn)至62u/小時后，單個生產(chǎn)工作日的過濾需求。

2.基于板框過濾機(jī)供料泵流量的校核。

（1）基于污泥在磷化液中停留時間的流量校核。Q 流量=槽容積/槽內(nèi)污泥停留時間

Q 流量=246.5/4=61.625[m3/h]

泵額定流量75[m3/h]>61.625[m3/h]，故現(xiàn)有泵額定流量滿足提產(chǎn)后的容量需求；

（2）基于磷化槽污泥DS 設(shè)定值的流量校核。

Q 流量=每小時總污泥產(chǎn)生量/槽中干污泥設(shè)定值

Q 流量=25606/450=56.90[m3/h]

泵額定流量75[mm3/h]>56.90[m3/h]，故現(xiàn)有泵額定流量滿足提產(chǎn)后的容量需求；

（3）基于Imhoff 錐斗試驗內(nèi)污泥體積設(shè)定值的流量校核。

Q 流量= 每小時產(chǎn)生的污泥總量/（ρ=1000g/L）/（設(shè)定值Imhoff*DS 百分比）

泵額定流量75[m3/h]>56.902[m3/h]，故現(xiàn)有泵額定流量滿足提產(chǎn)后的容量需求；

結(jié)論：面對產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，原有設(shè)備是否能滿足新的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，首先進(jìn)行驗算分析，然后根據(jù)結(jié)論進(jìn)行設(shè)備改造提升。本文基于板框過濾機(jī)容量和板框過濾機(jī)供料泵流量，對現(xiàn)有設(shè)備由3ou/h 提產(chǎn)至60u/h 后的生產(chǎn)實際進(jìn)行了校核，結(jié)論表明現(xiàn)有設(shè)備可以繼續(xù)使用，無需增加額外板框過濾機(jī)能力或是增加一臺板框過濾機(jī)設(shè)備，既為企業(yè)節(jié)省了成本，也明確了現(xiàn)有設(shè)備的極限產(chǎn)能，為將來可能發(fā)生的各種生產(chǎn)情況提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。