王鑫

（晉神能源有限公司沙坪洗煤廠，山西 沂州 036500）

選煤廠是對原煤進行處理的場所，其分選、過濾效果將影響原煤的利用率。板框壓濾機屬于固液分離設備，被廣泛應用于選煤廠。隨著選煤廠對分選和過濾效果要求的提升，板框壓濾機的結構需不斷改進。本文以沙坪洗煤廠新型動態(tài)板框壓濾機為研究對象，分析板框壓濾機各結構參數(shù)對過濾效果的影響。

1 板框壓濾機概述

板框壓濾機主要應用于煤炭、化工、食品以及制藥等行業(yè)，主要功能是實現(xiàn)固液分離。與其他過濾設備相比，板框壓濾機具有結構簡單、操作方便、可靠性高、穩(wěn)定性高以及回收率高等優(yōu)勢。沙坪洗煤廠板框壓濾機結構如圖1所示。

圖1 板框壓濾機Fig.1 Plate-frame filter press

選煤廠中板框壓濾機主要是對污水進行處理，對應工藝如圖2所示。

圖2 板框壓濾機過濾工藝流程Fig.2 Filtration process of plate-frame filter press

2 數(shù)值模擬模型的搭建

基于數(shù)值仿真模擬手段對壓濾機結構參數(shù)對過濾效果的影響進行研究。、

2.1 新型板框壓濾機三維模型的搭建

沙坪洗煤廠板框壓濾機濾室直徑250 mm，濾室厚度30 mm，進料口直徑14 mm，過濾介質厚度1 mm。為簡化數(shù)值模擬的計算量，節(jié)省數(shù)值模擬計算時間，將新型動態(tài)板框壓濾機過濾過程簡化為固相和液相兩相的分離過程；忽略新型動態(tài)板框壓濾機濾板表面凸臺結構對固液分離效果的影響，認為分離后的液相僅通過濾布表面流出；在整個過濾過程假定溫度不變；板框壓濾機的過濾介質為多孔介質。

3.1.2 申領駕照者是否應簽署器官捐獻協(xié)議 表2顯示，僅31.53%的護士認為“申領駕照者簽署器官捐獻協(xié)議”可以接受，這與孔德峰[6]的研究結果類似。要求申請駕駛執(zhí)照者簽署“愿意在死亡后捐獻器官的協(xié)議”，以備申領駕照者在遭遇車禍等意外情況、生命無法救治時，能夠及時捐獻器官，提高器官捐獻率。這一舉措的目的是增加捐獻器官人數(shù)，救治更多的器官衰竭患者，但是其中包含強制成分，若申請駕駛執(zhí)照者拒絕簽署捐獻器官的協(xié)議，或許在一定程度上會被認為是自私的行為，有悖于社會道德。因此，是否應該要求申請駕駛執(zhí)照者簽署捐獻器官的協(xié)議，還有待進一步研究。

新型動態(tài)板框壓濾機內不同時間、不同位置的濃度變化情況如圖6所示。

2.2 邊界條件的設定

根據(jù)框壓濾機的實際工況，設計濾室的入口壓力為0.13 MPa，濾室入口的湍流強度值為4%，濾室出口壓力為標準大氣壓值。設定污水的進料濃度為15%，物料的密度設定為0.86 g/cm3，物料粘度設定為8 mPas，模型中物料的顆粒直徑為0.03 mm。板框壓濾機的核心過濾裝置為多孔介質，過濾裝置的粘性阻力系數(shù)為5.7×1010，慣性阻力系數(shù)為1×106。

2.3 數(shù)值模擬模型的可行性驗證

為驗證上述所搭建模型的可行性，基于FLuent軟件進行板框壓濾機過濾速度數(shù)值模擬仿真分析，將仿真所得數(shù)據(jù)與實驗數(shù)據(jù)對比。仿真結果如圖3所示。

板框壓濾機的進料方式為對角切向進入，以旋渦的方式進入板框壓濾機的中心位置。新型動態(tài)板框壓濾機濾室內速度分布仿真結果如圖4所示。

圖3 板框壓壓濾機過濾速度理論與實際對比Fig.3 Theoretical and practical comparison of filtration speed of plate-frame filter press

對板框壓濾機進口截面位置的壓力分布進行數(shù)值模擬仿真分析，如圖5所示。

2.3 數(shù)值模擬結果分析

設定數(shù)值模擬時間步長為0.005 s，每個步長迭代次數(shù)為20次。

2.3.1 速度分布

根據(jù)對知識和技術推動經(jīng)濟增長的作用視角的不同，經(jīng)濟增長模型主要有三大類：哈羅德中性型、?？怂怪行孕秃退髀逯行孕停ò裣悖?012）。由于本文研究的是老齡化對產(chǎn)業(yè)結構的影響，選用哈羅德中性的新古典經(jīng)濟增長模型，即Y=Kα(AL)β，其中α+β=1。該模型中主要包括四個變量：產(chǎn)量Y、資本K、知識或技術A和勞動L，考慮到時間因素t，經(jīng)濟產(chǎn)出的生產(chǎn)函數(shù)可表示為：

目前酚類物質致癌強度系數(shù)還未確定，本研究僅討論酚類物質非致癌風險，計算公式和參數(shù)取值參考美國健康影響評估概要表格、丹麥安全與毒理研究所以及相關研究結果（EPA，1997；Nielsen et al.，1999；Tyl et al.，1999）。

信息系統(tǒng)是一個人機交互系統(tǒng)，它感知來自用戶鍵盤、語音、觸摸、視覺等多種方式的輸入信息，經(jīng)過“思考”“理解”“學習”，以顯示終端、聲音、打印、三維等方式輸出。目前，人工智能在語音和視覺領域的重大突破，將進一步革新人機交互模式。

本次研究結果顯示，以呼吸科住院患者多重耐藥菌檢出率最高，這可能與此類患者多年齡較大，有慢性呼吸系統(tǒng)疾病及其它并發(fā)癥，反復發(fā)生呼吸道感染而導致抗菌藥物使用的次數(shù)較頻繁、藥物種類較多等因素有著密切的關系[3] 。腎病科多重耐藥菌株檢出率居次，這主要是因尿路感染、血液透析患者較多有關，尿路感染易反復發(fā)病，而血液透析患者的機體免疫功能較差，也易于發(fā)生多種感染性疾病，需要給予抗生素治療有關。

圖4 新型動態(tài)板框壓濾機濾室速度分布仿真結果Fig.4 Simulation results of velocity distribution in filter chamber of new dynamic plate-frame filter press

孔隙率越小固液分離的速度越慢，所需時間越長，即過濾效率較低，但孔隙率過大會導致跑料現(xiàn)象的發(fā)生，影響濾液質量。對孔隙率分別為0.1、0.2、0.3對應的過濾效果進行分析，如圖7所示。

I2～I4亞族包含W，Mo，Sn，Bi元素組合，與F4，F(xiàn)7因子一致，是區(qū)內主要成礦因子；反映區(qū)內中高溫熱液成礦作用，該單元是尋找與構造巖漿作用相關礦產(chǎn)的重要區(qū)段。

2.3.2 壓力分布

模型的板框壓濾機的過濾速度與實踐生產(chǎn)中的速度走向趨勢相似，均為隨著時間的推移板框壓濾機過濾速逐漸下降，并在后期保持不變。經(jīng)計算可知，板框壓濾機的理論過濾速度與實際過濾速度的誤差為14%，導致誤差的主要原因為模型在搭建時忽略了板框壓濾機濾布和濾餅。但是，總體上講所搭建的模型可用于結構參數(shù)對過濾效果的仿真研究。

水電龍頭長江電力（600900）2018年全年上漲6.51%，國投電力（600886）上漲 12.27%，桂冠電力（600236）上漲3.69%，只有上市新股華能水電由于上市初期被炒原因全年是大跌的。水電板塊上市公司是萬綠叢中一點紅，因為水電板塊經(jīng)營業(yè)績比較穩(wěn)定，業(yè)績受外界影響較小，從而成為A股市場最抗跌板塊之一，且由于現(xiàn)金流太好，分紅收益率普遍較高。長江電力2017年度10派6.8元，分紅收益率4.28%；國投電力2017年度10派1.667元，分紅收益率2.07%；桂冠電力2017年度10派3.3元，分紅收益率更高達5.87%。水電股成為熊市防御品種的典范。

圖5 新型動態(tài)板框壓濾機濾室壓力分布Fig.5 Pressure distribution in filter chamber of new dynamic plate-frame filter press

圖5中橫坐標代表濾室內濾餅厚度，當濾餅的厚度在3～5 mm時濾室內的壓力波動較大；隨著濾餅厚度的不斷增加，濾室內各個截面的壓力相對穩(wěn)定。

2.3.3 不同截面的濃度變化

根據(jù)板框壓濾機實際工作情況，采用磷酸-銨和水替代污水，采用CAD/CAE搭建新型動態(tài)板框壓濾機濾室的三維模型，將所搭建的三維模型導入FLUNET軟件中，網(wǎng)格數(shù)量劃分為50萬。

圖6 新型動態(tài)板框壓濾機內不同截面的濃度變化情況Fig.6 Concentration changes of different sections in the new dynamic plate-frame filter press

圖6中橫坐標為與過濾介質之間距離?？梢钥闯?，距離過濾介質越小對應的濃度值越高，這是因為濾餅是從靠近過濾介質的位置開始形成，遠離過濾介質位置處的濾餅尚未形成，物流速度較大，導致濃度值較小。隨著過濾操作的進行濃度值不斷增大，約8 s后形成均勻濃度的濾餅。

3 壓濾機結構參數(shù)對過濾效果的影響

3.1 過濾介質孔隙率

隨著時間的推移，最大速度從8.4 m/s緩慢降低至6.4 m/s；最大速度變化率在初始階段很大，隨著過濾過程的進行，速度的變化率逐漸減小，這是因為隨著過濾的進行，濾室固相物料堆積較多導致速度降低。

圖7 不同孔隙率與過濾速度的關系曲線Fig.7 Relationship between different porosity and filtration rate

和理論分析一致，隨著孔隙率的減小，壓濾機的過濾速度在不斷降低；隨著孔隙率的增大，濾液中固相的比例增大。當孔隙率為0.1和0.2時濾液中固相的含量僅為0.2%左右，而孔隙率為0.4時對應濾液中固相的含量達1.7%。

3.2 物料粒度

漿液中物料顆粒粒度越小，脫出其表面上的水分需要的張力越大，越不利于脫水操作。對0.01、0.05、0.10、0.15 mm粒度物料的過濾速率進行仿真分析，如圖8所示。不同物料粒度對應的過濾速度的變化趨勢一致，隨著物料粒度的增加，過濾速度逐漸增加，與理論分析一致。

4 結 論

沙坪洗煤廠新型動態(tài)板框壓濾機是在傳統(tǒng)壓濾機基礎上改進所得的，基于FLUENT研究新型動態(tài)板框壓濾機過濾操作時速度、壓力以及濃度的變化情況，并分析了孔隙率、物料粒度對過濾效果的影響。

（1）隨著時間的推移，濾室內最大速度呈不斷減小的趨勢且變化速率逐漸減小。

（2）當濾室濾餅厚度小于5 m時，壓力波動較大；當濾室濾餅的厚度大于5 m時，濾室內的壓力逐漸穩(wěn)定。

（3）在板框壓濾機過濾操作時，距離過濾界面越遠的位置濃度值越小。當過濾完成后，濾室內不同截面的濃度值相等。

（4）隨著孔隙率的減小，壓濾機的過濾速度在不斷降低；隨著孔隙率的增大，濾液中固相的比例增大。隨著物料粒度的增加，過濾速度逐漸增加。

圖8 不同粒度對過濾效果的影響Fig.8 Effect of different particle size on filtration