Наиболее прогрессивным оборудованием для осуществления фильтрации свекловичного сока и сырцовых клеровок после I сатурации в настоящее время являются камерные и мембранные фильтр-прессы. По конструкции они представляют собой развитие фильтр-прессов Абрагама. Особенности этого типа оборудования:
автоматизация процессов;
малое (0,02-0,15 % к массе осадка) содержание сахара в фильтрационном осадке;
содержание влаги в фильтрационном осадке менее 30 %, что превращает осадок из экологического бедствия в товар, так как он пригоден для применения в качестве кормовых добавок в рацион животных и птицы, приближаясь по своим питательным свойствам к костной муке, а также в качестве органоминерального удобрения. При этом в осадке не содержится посторонних включений (частиц земли, семян растений, гельмитов и т.п.), характерных для дефеката от вакуум-фильтров, побывавшего после гидроудаления на полях фильтрации;
незначительное (1-3 %) разбавление фильтруемых растворов водой при обессахаривании осадка, обеспечиваемое правильной организацией процесса высолаживания осадка: по всей площади коржа и при высоком давлении. На многих фильтрах этот процесс можно осуществлять в несколько стадий с направлением промоев в зависимости от содержания сахара по потоку, в сборники, в известегасильное отделение или другие технологические переходы;
низкие затраты труда при эксплуатации фильтров ввиду высокого уровня автоматизации и отсутствия тяжелого ручного труда. Выгрузка осадка раскрытие и закрытие фильтровальных плит осуществляются автоматически, хотя в условиях российского сахарного завода желательно присутствие персонала при выгрузке осадка (об этом будет подробно сказано ниже). Как правило, для обслуживания батареи из 3 фильтров достаточно бригады из двух человек;
низкие затраты труда по обслуживанию фильтров. Как правило, фильтры снабжены системами промывки и регенерации фильтровальной ткани. Ткань меняют 1 раз в 3-4 сезона переработки. Трудоемкость операции 8-10 чел.xчас;
отсутствие загрязнения фильтрованной жидкости от коррозии материала рамок дисковых, листовых и патронных фильтров;
при применении данного типа оборудования возможна фильтрация сиропов до 68 % СВ;
эффективность применения фильтр-прессов составляет: на свекле - 31,04 руб. при переработке 1 т сахарной свеклы и 134,43 руб. на 1 т сахара-сырца.
Предлагаются две разновидности фильтр-прессов: камерные и мембранные.
Камерный фильтр-пресс.
На станине установлены и закреплены неподвижная плита у переднего торца и гидроцилиндр у заднего торца, соединенные стальными стяжками, на которые опираются и по которым скользят рамки и подвижная плита. Под рамками расположены наклонные сборники просачивающихся из сочленений рамок жидкостей (ванна), которые автоматически убираются при выгрузке осадка. Рамки снабжены фильтрующим полотном. Фильтр оснащен автоматическим разделителем плит и системой обеспечения безопасности персонала при выгрузке.
Неподвижная плита имеет фланец трубопровода для подачи фильтруемой жидкости и пневматически управляемые дроссельные заслонки, которые автоматически направляют поток фильтруемой жидкости через камеры фильтра, потоки воды и воздуха на промывку и сушку осадка, регенерацию ткани.
Гидроцилиндр, оказывая давление на подвижную плиту, плотно сжимает пакет фильтровальных плит.
Рамки в прижатом состоянии образуют фильтрационные камеры и за счет имеющихся в них соосных отверстий - магистрали для фильтруемых жидкостей и сжатого воздуха.
Камерный фильтр устанавливают на основание, под которым смонтировано транспортное средство для удаления осадка.
Сок (суспензия, сироп) насосом под давлением подается во входное отверстие фильтра, расположенное на передней (неподвижной) плите. Камеры фильтра заполняются, и сок, просачиваясь через фильтровальную ткань, оставляет загрязнения в камерах, образованных стенками рамок и собственно тканью.
Отфильтрованный сок через отверстия в рамках поступает в трубопровод и далее в сборник фильтрата. Сок, просочившийся при фильтровании через сочленения рамок, попадает в ванну, а оттуда - в сборник фильтрата. Цикл заканчивается, когда камеры заполняются осадком.
По окончании цикла фильтрации осадок промывается.
Первая промывка. Через соответствующий трубопровод фильтра под давлением в камеры подается теплая вода, которая фильтруется через спрессованный осадок, вымывая (высолаживая) из него сахар. Время промывки осадка определяется по результатам лабораторных исследований при первых циклах работы фильтра. Расход промывной воды при первой промывке составляет 0,5-0,8 м3.
Вода от первой промывки по трубопроводу подается в сборник фильтрата.
Вторая промывка происходит аналогично первой с той разницей, что вода от второй промывки отводится в бак второго промоя, а оттуда - в известегасильное отделение или используется в качестве первого промоя.
Продувка производится с целью удаления сатурационного осадка из магистрали и отверстий в рамках фильтра. Напорный воздух подается автоматически через соответствующий подвод в подвижной плите и отводится через циклон в сборник суспензии. Время продувки 5-10 с.
Просушка осуществляется для уменьшения влажности осадка и улучшения условий выгрузки его из камер фильтра. Время просушки, как правило, около 5 мин.
Выгрузка осадка начинается с поднятия сборников просачивающихся из сочленений рамок жидкостей (ванны). Далее поршень гидроцилиндра отводит подвижную плиту, а затем производит разъединение рамок перемещением их вдоль оси фильтра посредством разделителя рамок. При этом осушенный осадок в виде плотных коржей падает на расположенный под фильтром транспортер и удаляется.
После его выгрузки из последней камеры рамки сжимаются гидроцилиндром и, как только опустится ванна, фильтр готов к новому циклу.
Промывка и регенерация ткани. Ткань очищается автоматически встречным потоком воды несколько раз в неделю. Регенерация ткани может осуществляться без снятия тканых полотен с фильтра посредством регенерирующего раствора. Промывающая вода и регенерирующий раствор подаются в магистрали фильтра по конструктивно предусмотренной схеме из специальной емкости. Раствор используется неоднократно.
Некоторые фирмы комплектуют фильтры специальными устройствами, автоматически промывающими фильтрационную ткань струями воды под высоким давлением.
Управление работой фильтра осуществляется с помощью встроенной или выносной ЭВМ с гибким регулированием цикла.
Мембранный фильтр-пресс.
Мембранный фильтр-пресс от камерного отличается тем, что половина фильтровальных плит снабжена мембранами, позволяющими под действием закачиваемых под них воздуха или воды спрессовывать корж осадка, удаляя из него остатки фильтрата, что способствует выгрузке осадка из камер при их недостаточно плотном заполнении. В свою очередь, это позволяет закончить фильтрацию при большом потоке фильтруемой суспензии (отсекается длительный период фильтрации с малым расходом фильтруемой жидкости при неплотном заполнении камер) и несколько сократить цикл сушки. Это повышает единичную производительность фильтра (при равных площадях фильтрации) на 15-20 %.
Однако такое решение не лишено недостатков. Например, в случае если при сжатии плит в места их сопряжения попадет инородное тело (комок осадка), возможен разлив фильтруемой жидкости. Данная камера оказывается не заполненной осадком, и при действии мембраны последняя оказывается лишенной опоры, что часто приводит к ее разрыву. Такая мембранная плита восстановлению, как правило, не подлежит. Подобные происшествия часто случаются на фильтрах, в которых не предусмотрен контроль выгрузки осадка. Это обстоятельство усугубляется необходимостью переработки некачественной (с гнилью) свеклы, дающей осадок с повышенной "клеющей" способностью.
Рассмотрим предлагаемые на российском рынке камерные и мембранные фильтр-прессы с учетом производительности, технических особенностей и цен.
Камерные и мембранные фильтр-прессы производства фирмы Netzsch (Германия), доукомплектованные НПО Лоэс.
Возможны поставки фильтров с плитами различных форматов (размеров): со стороной от 800 до 1500 мм. Полностью автоматизированы. Фильтр с плитой размером 1200x1200 мм имеет площадь фильтрации 211 м2. Вместимость камер 3210 л. Толщина коржа 30 мм. В камерном фильтр-прессе давление фильтрации может составлять до 14 атм, что приближает его по производительности к мембранному такого же формата. Снабжен системами промывки и сушки осадка, регенерации и промывки ткани, продувки канала. По желанию заказчика фильтр-пресс может быть укомплектован системой регенерации ткани струями воды высокого давления. Большая поверхность фильтрации и малая толщина коржа осадка позволяют эксплуатировать его для прямой фильтрации сока (без сгущения суспензии), сгущенной суспензии сока I сатурации, а также сатурированных сырцовых клеровок. Производительность фильтра по свекле: на прямой фильтрации (без сгущения суспензии) 1200-1500 т/сут, при сгущении - до 3000 т, по сахару-сырцу - до 300 т/сут.
Фильтр дает возможность персоналу контролировать процесс выгрузки осадка, что обеспечивает отсутствие разливов суспензии. Безопасность персонала обеспечивается электронной системой защиты, останавливающей перемещение плит при нахождении в рабочей зоне фильтра инструмента, рук людей и других объектов. Автоматическая система продублирована троссовым выключателем, доступным для воздействия на него в любой точке по длине фильтра.
Стоимость с НДС одного камерного фильтр-пресса на территории России около 188 тыс. долл. США.
