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烛式过滤器的工作原理及结构组成

发布时间:2025-08-01人气:1

1. 烛式过滤器的核心工作原理

烛式过滤器是一种压力驱动的固液分离设备,其核心原理是通过多孔滤芯对液体中的固体颗粒进行拦截,形成滤饼后实现高效过滤。具体过程可分为三个阶段:

(1)初始过滤阶段(深层过滤)
  • 液体在压力(通常0.1~0.6 MPa)作用下进入过滤器,流经滤芯表面。

  • 大颗粒被滤材表面直接拦截,小颗粒进入滤芯孔隙后被吸附或机械截留。

  • 关键参数:初始压降(ΔP₀)取决于滤芯通透性,一般为0.05~0.2 MPa。

(2)滤饼形成阶段(表面过滤)
  • 被截留的颗粒在滤芯表面逐渐堆积,形成滤饼层。

  • 滤饼本身成为过滤介质,可提升过滤精度(如从10 μm提升至1 μm)。

  • 动态平衡:滤饼增厚使ΔP上升,但过滤精度同步提高。

(3)稳定运行阶段
  • 当滤饼达到一定厚度(通常1~5 mm),系统进入稳定过滤状态。

  • 此时ΔP与流量关系符合达西定律

    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">Q=kAΔPμL</math>

    (Q:流量;k:滤饼渗透率;A:过滤面积;μ:液体黏度;L:滤饼厚度)

2. 设备结构组成详解

烛式过滤器主要由以下部件构成:

(1)过滤单元
部件功能材质选项
滤芯核心过滤元件,决定精度和通量金属烧结网、PP/PTFE、陶瓷
滤芯支撑架防止滤芯变形,承受压差316不锈钢、钛合金
分布器确保液体均匀分布至各滤芯多孔板或导流锥设计
(2)压力容器
  • 壳体:按ASME BPVC Section VIII设计,耐压等级1.0~6.0 MPa。

  • 密封系统

    • 静密封:金属缠绕垫片(耐温400°C)。

    • 动密封:氟橡胶O型圈(耐酸碱,限150°C)。

(3)控制系统
  • 传感器

    • 压差传感器(量程0~1 MPa,精度±0.5%)。

    • 流量计(涡轮或电磁式)。

  • 执行机构

    • 气动阀门(反冲洗控制)。

    • 变频泵(流量调节)。

3. 工作流程示例(以果汁澄清为例)

  1. 预涂(可选):硅藻土预涂(1 kg/m²)形成保护层。

  2. 进料:果汁以0.3 MPa压力进入,初始流量5 m³/h。

  3. 过滤:滤饼形成后,流量稳定在3 m³/h(ΔP=0.25 MPa)。

  4. 排渣:0.5 MPa压缩空气反吹,滤饼脱落。

  5. 清洗:2% NaOH循环清洗30分钟。

4. 与传统过滤设备对比

特性烛式过滤器板框过滤器离心机
过滤精度0.1~100 μm1~50 μm0.1~10 μm
自动化程度高(PLC控制)低(手动操作)中(需人工排渣)
固相干度15~40%30~60%40~80%
能耗0.5~3 kW·h/m³0.8~5 kW·h/m³5~20 kW·h/m³

5. 维护要点

  • 每日:检查ΔP和流量异常。

  • 每周:验证滤芯完整性(泡点测试)。

  • 每月:校准传感器,检查密封件。

总结

烛式过滤器通过滤芯拦截+滤饼过滤的双重机制实现高效分离,其模块化设计适合自动化生产。正确选型需综合考虑物料特性、精度要求、耐压等级三大要素。